WO2015000526A1 - Sensoreinheit - Google Patents

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WO2015000526A1
WO2015000526A1 PCT/EP2013/064211 EP2013064211W WO2015000526A1 WO 2015000526 A1 WO2015000526 A1 WO 2015000526A1 EP 2013064211 W EP2013064211 W EP 2013064211W WO 2015000526 A1 WO2015000526 A1 WO 2015000526A1
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WO
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sensor unit
housing
measuring cell
unit according
heat
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PCT/EP2013/064211
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French (fr)
Inventor
Hansjakob HANSELMANN-WILLI
Francesco SCUDERI
Original Assignee
Inficon Gmbh
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Publication date
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Priority to US14/900,993 priority patent/US9927315B2/en
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Priority to US15/895,796 priority patent/US10488290B2/en

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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    • G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G01L19/0681—Protection against excessive heat
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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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
    • G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
    • G—PHYSICS
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    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0076—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using photoelectric means

Definitions

  • the present invention relates to a sensor unit according to the preamble of claim 1.
  • sensor units with a capacitive membrane measuring cell are used.
  • a sensor unit with a capacitive membrane measuring cell (CDG - Capacitance Diaphragm Gauge) is based on the
  • Membrane wherein the membrane at a high pressure difference deflects more than at a low pressure difference.
  • Metallic electrodes are provided in the gap region on the membrane and on the main body, which is opposite to the membrane, to form a capacitor.
  • the capacitance of the capacitor depends on the distance between the diaphragm and the main body.
  • Capacitance change of this capacitor is thus a measure of the pressure change.
  • Such sensor units are known and, for example, in WO 2007/019714 AI
  • the relatively high temperatures used in the processes mentioned lead to corresponding structural measures in the sensor units.
  • the electronic components required for the processing of the measured quantities do not overheat because of their proximity to the measuring cell; on the other hand, the sensor units should have a certain compactness for easy handling.
  • a heater heats the measuring cell to a temperature which is higher than a condensation temperature of the substances involved in a vacuum process to be measured. The temperature of the measuring cell is thereby
  • An object of the present invention is to provide a sensor unit, which has a simpler structure and can be produced more cheaply.
  • the present invention relates to a
  • a cavity which is limited for the most part by an outer surface of the measuring cell and by a wall of the housing directed towards the surface of the measuring cell,
  • the inventive sensor unit can be made extremely simple, since no insulation material between the measuring cell and the housing must be used. The result is a simpler structure and correspondingly lower costs in the production of the inventive sensor unit.
  • Sensor unit is that the at least one access channel is guided in a region through the housing, which consists of a polymer, wherein the polymer is preferably PPS polyphenylene sulfide.
  • the Housing consists at least partially of a thermally conductive material, wherein the heat-conductive material is preferably a metal, in particular aluminum.
  • Still further embodiments of the sensor unit according to the invention are that the cavity is sealed gas-tight. Still further embodiments of the inventive sensor unit are that the cavity the
  • the at least one access channel is guided through the housing.
  • the measuring cell has at least one heating element.
  • Still further embodiments of the inventive sensor unit are characterized by
  • Cover element is spaced from the measuring cell.
  • Still further embodiments of the sensor unit according to the invention are that the electronic module is spaced apart from the heat-insulating cover element.
  • the cover element consists of a heat-insulating material, preferably of a polymer.
  • Material preferably of a metal, consists.
  • the housing extension comprises a further cavity, wherein the further cavity is closed in itself.
  • Fig. 1 is a longitudinal section through a first
  • Fig. 3 is a longitudinal section through a second
  • Fig. 4 shows a cross section according to FIG. 2 by a third
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a
  • Sensor unit consists of a measuring cell 1 with a
  • Access channel 2 which is connected to a process space (not shown in Fig. 1), so that the pressure conditions in the process chamber can be determined by the measuring cell 1.
  • the measuring cell 1 is operated at elevated temperature, for example in a range from 45 ° to 100 ° Celsius, at most up to 600 ° Celsius.
  • the measuring cell 1 by means of heating elements (not shown in Fig. 1) additionally heated to the
  • Fig. 1 is only a single access channel. 2
  • the housing 1 consists of side walls 4 and 5, a
  • side walls 4 and 5 made of a thermally conductive material, such as a metal, in particular aluminum consists of the cover member 6 and the bottom member 7 made of a material having a low thermal conductivity.
  • a material for the lid member 6 and the bottom member 7 is a Polymer, in particular PPS polyphenylene sulfide proposed.
  • the cavity 8 is filled with air.
  • An opening between the cavity 8 and the ambient atmosphere is not provided (and should not be present even to convection within the cavity
  • the cavity 8 must not be gas-tight with respect to the ambient atmosphere.
  • the cavity 8 gas-tight against the
  • the possibility is proposed to fill the cavity 8 with a gas, in particular with an inert gas. While the non-heat-conducting parts of the housing, such as lid member 6 and bottom member 7, have no compensatory effect on the temperature conditions in the sensor unit, which have a thermally conductive material
  • FIG. 2 a cross section along the section line AA according to FIG. 1 is shown. From this it becomes clear that, in particular in the case of surfaces of measuring cell 1 and housing 3 which are not parallel, there are regions in which the distance between them
  • side walls made of a thermally conductive material, for example a metal, in particular aluminum.
  • the temperature peaks in the side centers are thus distributed to the respective entire side surface.
  • Fig. 3 shows a further embodiment of the
  • the embodiment according to FIG. 3 differs from that according to FIG. 2 in that in addition to the measuring cell 1 with the
  • housing 3 a housing extension 15 is provided, which is connected to the housing 3.
  • the housing extension 15 includes the further side walls 11, 12 and a further cover element 13. A in the housing extension 15th
  • Cavity 8 A repetition of these properties is therefore omitted here.
  • the sensor electronics such as power supply, regulators, etc., included, the following
  • electronics module 10 is generally referred to as electronics module 10. As can be seen from FIG. 3, the housing extension 15 is connected flush with the housing 3.
  • Housing extension 15 may also be offset relative to the housing 3.
  • the further side walls 11 and 12 may in turn be made of a thermally conductive material, for example of a metal, in particular of aluminum.
  • Electronic module 10 may be in contact with the further side wall 11 for the purpose of dissipating heat, so that a good release of waste heat from electronic components of the electronic module 10 to the ambient atmosphere
  • the further cover element 13 can also consist of a non-heat-conducting material. This especially then if - as seen in Fig. 3 - by the other
  • Cover member 13 is provided a passage 14 for cables or the like to the outside.
  • Cover element 6 may be provided if necessary, although this has not been shown in the embodiments according to FIGS. 1 and 3.
  • Fig. 4 is a cross section through a third
  • a cavity 8 is provided between the housing 3 and the measuring cell 1, which, however, is rectilinear with respect to the embodiment shown in FIG. 2 through between the corners of the housing 3
  • intermediate walls 21, 22, 13, 24 is divided, so that in addition to the cavity 8 additional cavities 17, 18, 19 and 20 arise.
  • the intermediate walls 21 to 24 are made of a thermally conductive material, in particular a metal, for example aluminum, so that the heat from the temperature peaks in the central region of the
  • Partitions 21 to 24 can flow in the direction 9, as already described with reference to FIG.
  • Side walls 4 and 5 of the housing 3 can be used as material both a non-thermally conductive polymer (for example, the aforementioned PPS polyphenylene sulfide) and a
  • thermally conductive metal such as aluminum

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Abstract

Eine Sensoreinheit mit einer Messzelle (1) mit mindestens abschnittsweiser wärmeleitender Oberfläche, einem Gehäuse (3; 4, 5, 6, 7), in der die Messzelle (1) grösstenteils enthalten ist, und mindestens einem Zugangskanal (2) zur Messzelle (1). Die Sensoreinheit zeichnet sich durch einen Hohlraum (8) aus, der grösstenteils durch eine äussere Oberfläche der Messzelle (1) und durch eine zur Oberfläche der Messzelle (1) gerichteten Wand des Gehäuses (3; 4, 5, 6, 7) begrenzt ist, wobei der Hohlraum (8) in sich geschlossen ist.

Description

Sensoreinheit
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoreinheit gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die folgenden Techniken werden in der Halbleiterindustrie zur Herstellung von Halbleiterbauelementen verwendet:
Chemical Vapor Deposition (CVD) , Physical Vapor Deposition (PVD) , Implantieren und (trocken) Ätz-Prozesse . Typische Druckbereiche für die eingesetzten Prozesse liegen
beispielsweise im Bereich von 10"4 bis 10 mbar. Dabei kommen beispielsweise Sensoreinheiten mit einer kapazitiven Membranmesszelle zum Einsatz.
Vor allem beim sogenannten ALD- (Atomic Layer Deposition) Verfahren müssen Druckmessungen bei Temperaturen bis zu 300° Celsius oder höher durchgeführt werden. Eine Sensoreinheit mit einer kapazitiven Membranmesszelle (CDG - Capacitance Diaphragm Gauge) basiert auf der
elastischen Deformation einer dünnen Membran, welche über einem massiven Körper aufgehängt ist und somit zwei Räume voneinander trennt. Ein Druckunterschied zwischen diesen Räumen führt zu einer Durchbiegung (Auslenkung) der
Membran, wobei die Membran bei einer hohen Druckdifferenz stärker auslenkt als bei einer niedrigen Druckdifferenz. Metallische Elektroden sind im Spaltbereich an der Membran und am Grundkörper, welcher der Membran gegenüber liegt, zur Bildung eines Kondensators vorgesehen. Naturgemäss ist die Kapazität des Kondensators vom Abstand zwischen der Membran und dem Grundkörper abhängig. Die
Kapazitätsänderung dieses Kondensators ist somit ein Mass für die Druckänderung. Derartige Sensoreinheiten sind bekannt und beispielsweise in WO 2007/019714 AI
beschrieben .
Die bei den erwähnten Prozessen verwendeten relativ hohen Temperaturen führen zu entsprechenden baulichen Massnahmen bei den Sensoreinheiten. So ist einerseits darauf zu achten, dass die für die Verarbeitung der Messgrössen erforderlichen elektronischen Komponenten aufgrund ihrer Nähe zur Messzelle nicht überhitzen, anderseits sollten die Sensoreinheiten für eine einfache Handhabung eine gewisse Kompaktheit aufweisen. Auch ist zu berücksichtigen, dass häufig eine Heizung die Messzelle auf eine Temperatur aufheizt, die höher liegt als eine Kondensationstemperatur von involvierten Substanzen eines auszumessenden Vakuum- Prozesses. Die Temperatur der Messzelle liegt dabei
beispielsweise mindestens 10 °C über der
Kondensationstemperatur. Die involvierten Substanzen sind oft sehr aggressiv und das Heizen ist eine effektive
Massnahme, die Substanzen von empfindlichen Teilen der Messzelle fernzuhalten. Damit kann erreicht werden, dass die Messzelle mit hoher Genauigkeit und hoher
Reproduzierbarkeit über lange Zeit zuverlässig arbeitet.
Zwar erfüllen die bekannten Sensoreinheiten mehrheitlich die vorstehend erläuterten Anforderungen, jedoch hat sich herausgestellt, dass die Herstellung der bekannten
Sensoreinheiten aufwendig und damit kostspielig ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Sensoreinheit anzugeben, die einen einfacheren Aufbau aufweist und kostengünstiger hergestellt werden kann .
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsvarianten sind in abhängigen Ansprüchen
angegeben .
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Sensoreinheit, die umfasst:
- eine Messzelle mit mindestens abschnittsweiser
wärmeleitender Oberfläche,
- ein Gehäuse, in der die Messzelle grösstenteils
enthalten ist,
- mindestens einen Zugangskanal zur Messzelle und
- einen Hohlraum, der grösstenteils durch eine äussere Oberfläche der Messzelle und durch eine zur Oberfläche der Messzelle gerichteten Wand des Gehäuses begrenzt ist,
wobei der Hohlraum in sich geschlossen ist.
Die erfindungsgemässe Sensoreinheit kann äusserst einfach hergestellt werden, da kein Isolationsmaterial zwischen Messzelle und Gehäuse eingesetzt werden muss. Das Resultat ist ein einfacherer Aufbau und entsprechend tiefere Kosten bei der Herstellung der erfindungsgemässen Sensoreinheit.
Eine Ausführungsvariante der erfindungsgemässen
Sensoreinheit besteht darin, dass der mindestens eine Zugangskanal in einem Bereich durch das Gehäuse geführt ist, der aus einem Polymer besteht, wobei es sich beim Polymer vorzugsweise um PPS-Polyphenylensulfid handelt. Weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen
Sensoreinheit bestehen darin, dass das Gehäuse mindestens abschnittsweise aus einem wärmeleitenden Material besteht, wobei das wärmeleitende Material vorzugsweise ein Metall, insbesondere Aluminium, ist.
Noch weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Sensoreinheit bestehen darin, dass der Hohlraum Gas-dicht abgeschlossen ist. Noch weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Sensoreinheit bestehen darin, dass der Hohlraum die
Messzelle mit Ausnahme des mindestens einen Zugangskänals vollständig umfasst. Noch weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Sensoreinheit bestehen darin, dass der mindestens eine Zugangskanal durch das Gehäuse geführt ist. Noch weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Sensoreinheit bestehen darin, dass die Messzelle mindestens ein Heizelement aufweist. Noch weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Sensoreinheit zeichnen sich aus durch
- eine Gehäuseerweiterung zur Aufnahme eines
Elektronikmoduls, wobei die Gehäuseerweiterung mit dem Gehäuse verbunden ist, und
- ein Deckelelement, das zwischen dem Gehäuse und der
Gehäuseerweiterung vorgesehen ist, wobei das
Deckelelement zur Messzelle beabstandet ist.
Noch weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Sensoreinheit bestehen darin, dass das Elektronikmodul zum wärmeisolierenden Deckelelement beabstandet ist.
Noch weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Sensoreinheit bestehen darin, dass das Deckelement aus einem wärmeisolierenden Material, vorzugsweise aus einem Polymer, besteht.
Noch weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Sensoreinheit bestehen darin, dass die Gehäuseerweiterung mindestens abschnittsweise aus einem wärmeleitenden
Material, vorzugsweise aus einem Metall, besteht.
Noch weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Sensoreinheit bestehen darin, dass die mindestens
abschnittsweise aus einem wärmeleitenden Material bestehende Gehäuseerweiterung mit dem mindestens abschnittsweise aus einem wärmeleitenden Material
bestehenden Gehäuse fest verbunden sind, damit ein
Wärmeaustausch ermöglicht ist.
Noch weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Sensoreinheit bestehen darin, dass das Elektronikmodul oder einzelne Komponenten des Elektronikmoduls in direktem
Kontakt mit dem wärmeleitenden Material der
Gehäuseerweiterung sind.
Noch weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Sensoreinheit bestehen darin, dass die Gehäuseerweiterung einen weiteren Hohlraum umfasst, wobei der weitere Hohlraum in sich geschlossen ist.
Noch weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Sensoreinheit bestehen darin, dass die Messzelle vom Typ kapazitive Membranmesszelle oder vom Typ optische
Membranmesszelle ist.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die
vorstehenden Ausführungsvarianten beliebig kombinierbar sind. Lediglich diejenigen Ausführungsvarianten bzw. deren Kombinationen sind ausgeschlossen, die ansonsten zu
Widersprüchen führen würden.
Die vorliegende Erfindung wird anhand von in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste
Ausführungsvarianten einer erfindungsgemässen Sensoreinhert,
Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Schnittebene A-A
durch die Ausführungsvariante gemäss Fig. 1
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine zweite
Ausführungsvariante einer erfindungsgemässen
Sensoreinheit und
Fig. 4 einen Querschnitt gemäss Fig. 2 durch eine dritte
Ausführungsvariante einer erfindungsgemässen
Sensoreinheit.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsvariante einer
erfindungsgemässen Sensoreinheit in einem Längsschnitt. Die
Sensoreinheit besteht aus einer Messzelle 1 mit einem
Zugangskanal 2, der mit einem Prozessraum (in Fig. 1 nicht dargestellt) verbunden ist, damit die Druckverhältnisse im Prozessraum durch die Messzelle 1 ermittelt werden können. Wie in der Beschreibungseinleitung bereits erläutert worden ist, wird die Messzelle 1 mit erhöhter Temperatur - beispielsweise in einem Bereich von 45° bis 100° Celsius, maximal bis 600° Celsius - betrieben. In gewissen
Anwendungen wird die Messzelle 1 mittels Heizelementen (in Fig. 1 nicht dargestellt) zusätzlich erwärmt, um die
Temperatur der Messzelle 1 über einer
Kondensationstemperatur der im Prozessraum involvierten Substanzen anzuheben. Damit wird es erst ermöglicht, die Substanzen von den empfindlichen Teilen der Messzelle 1 fernzuhalten. Diesbezüglich wird auf die
Offenlegungsschrift WO 2007/019714 AI verwiesen, die einen integrierenden Bestandteil der Beschreibung der
vorliegenden Erfindung bildet.
In Fig. 1 ist lediglich ein einziger Zugangskanal 2
dargestellt. Es ist aber denkbar, dass - je nach Anwendung - mehrerer Zugangskanäle vorgesehen sind. Im Übrigen sind Signalleitungen für Messsignale (optische oder elektrische) und Versorgungsleitungen zu und von der Messzelle ebenfalls in einem Zugangskanal geführt. Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, weist die
Sensoreinheit ein Gehäuse 3 auf, das im Wesentlichen um die Messzelle 1 geführt ist, mit letzterer aber - ausser in einem Bereich des Zugangskanals 2 - nicht in Kontakt tritt. Hierdurch wird zwischen der Messzelle 1 und dem Gehäuse 3 ein Hohlraum 8 geschaffen, der in sich geschlossen ist.
Das Gehäuse 1 besteht aus Seitenwänden 4 und 5, einem
Deckelelement 6 und einem Bodenelement 7, durch den der Zugangskanal geführt ist. Während die Seitenwände 4 und 5 aus einem wärmeleitfähigen Material, wie beispielsweise einem Metall, insbesondere Aluminium, besteht, besteht das Deckelelement 6 und das Bodenelement 7 aus einem Material, das eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Als Material für das Deckelelement 6 und das Bodenelement 7 wird ein Polymer, insbesondere PPS-Polyphenylensulfid, vorgeschlagen .
In einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Hohlraum 8 mit Luft gefüllt ist. Eine Öffnung zwischen Hohlraum 8 und der Umgebungsatmosphäre ist auch dann nicht vorgesehen (und soll auch nicht vorhanden sein, um eine Konvektion innerhalb des Hohlraumes aus
Isolationsgründen nicht entstehen zu lassen) , jedoch muss der Hohlraum 8 gegenüber der Umgebungsatmosphäre auch nicht Gas-dicht sein.
In einer weiteren Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, den Hohlraum 8 bis zu einem gewissen Grad zu evakuieren. Bei dieser Ausführungsvariante muss der Hohlraum 8 Gas-dicht gegenüber der
Umgebungsatmosphäre sein, was zusammen mit weiteren
erforderlichen Bauelementen, wie Vakuumpumpe, zu einer gewissen Verteuerung des Produktes führt.
Schliesslich wird auch die Möglichkeit vorgeschlagen, den Hohlraum 8 mit einem Gas, insbesondere mit einem inerten Gas, zu füllen. Während die aus nicht-wärmeleitenden Teile des Gehäuses, wie Deckelelement 6 und Bodenelement 7, keine ausgleichende Wirkung auf die Temperaturverhältnisse in der Sensoreinheit haben, haben die aus einem wärmeleitenden Material
bestehenden Teile, wie die Seitenwände 4 und 5, eine ausgleichende Wirkung. Dies wird insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, in der ein Querschnitt entlang der Schnittlinie A-A gemäss Fig. 1 dargestellt ist. Hieraus wird deutlich, dass es insbesondere bei nicht parallel verlaufenden Oberflächen von Messzelle 1 und Gehäuse 3 Bereiche gibt, in denen der Abstand zwischen den
Oberflächen der Messzelle 1 und der Gehäuseinnenwand geringer ist (beispielsweise in der Seitenmitte des
Gehäuses) als in anderen Bereichen (beispielsweise in den Gehäuseecken) . Damit erfolgt ein Wärmefluss in Richtung 9, sofern die Seitenwände 4 und 5 (und auch die beiden
weiteren Seitenwände) aus einem wärmeleitenden Material, beispielsweise einem Metall, insbesondere Aluminium, bestehen. Die Temperaturspitzen in den Seitenmitten werden somit auf die jeweilige gesamte Seitenfläche verteilt.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsvariante der
vorliegenden Erfindung. Im Wesentlichen unterscheidet sich die Ausführungsvariante gemäss Fig. 3 von derjenigen gemäss Fig. 2 darin, dass zusätzlich zur Messzelle 1 mit dem
Gehäuse 3 eine Gehäuseerweiterung 15 vorgesehen ist, die mit dem Gehäuse 3 verbunden ist. Die Gehäuseerweiterung 15 umfasst die weiteren Seitenwände 11, 12 und ein weiteres Deckelelement 13. Ein in der Gehäuseerweiterung 15
vorhandener weiterer Hohlraum 16 hat die gleichen
Eigenschaften und die gleiche Beschaffenheit wie der
Hohlraum 8. Auf eine Wiederholung dieser Eigenschaften wird daher an dieser Stelle verzichtet. Im weiteren Hohlraum 16 ist die Sensorelektronik, wie Speisung, Regler, etc., enthalten, die nachfolgend
insgesamt als Elektronikmodul 10 bezeichnet wird. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist die Gehäuseerweiterung 15 oberfächenbündig mit dem Gehäuse 3 verbunden. Die
Gehäuseerweiterung 15 kann gegenüber dem Gehäuse 3 auch abgesetzt sein. Die weiteren Seitenwände 11 und 12 können wiederum aus einem wärmeleitenden Material, beispielsweise aus einem Metall, insbesondere aus Aluminium, bestehen. Das
Elektronikmodul 10 kann zwecks Ableitung von Wärme mit der weiteren Seitenwand 11 in Kontakt stehen, damit eine gute Abgabe von Abwärme von elektronischen Komponenten des Elektronikmoduls 10 an die Umgebungsatmosphäre
gewährleistet ist.
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass die weiteren Seitenwände 11 und 12 der Gehäuseerweiterung 15 an die Seitenwände 4 und 5 des Gehäuses 3 anstossen, womit ein Wärmeaustausch zwischen dem Gehäuse 3 und der Gehäuseerweiterung 15 möglich ist. Denkbar ist beispielsweise auch, dass die Seitenwände 4 und 5 mit den jeweiligen weiteren
Seitenwänden 11 und 12 aus einem Stück geformt sind.
Wie bereits das Deckelelement 6, das nunmehr zwischen dem Hohlraum 8 und dem weiteren Hohlraum 16 angeordnet ist, kann auch das weitere Deckelelement 13 aus einem nicht- wärmeleitenden Material bestehen. Dies insbesondere dann, wenn - wie in Fig. 3 ersichtlich - durch das weitere
Deckelelement 13 eine Durchführung 14 für Kabel oder dergleichen nach aussen vorgesehen ist. Solche
Durchführungen können im Übrigen auch durch das
Deckelelement 6 erforderlichenfalls vorgesehen werden, obwohl dies bei den Ausführungsvarianten gemäss den Fig. 1 und 3 nicht dargestellt worden ist.
In Fig. 4 ist ein Querschnitt durch eine dritte
Ausführungsform der erfindungsgemässen Sensoreinheit dargestellt. Wiederum ist zwischen dem Gehäuse 3 und der Messzelle 1 ein Hohlraum 8 vorgesehen, der allerdings gegenüber der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsvariante durch zwischen den Ecken des Gehäuses 3 geradlinig
verlaufenden Zwischenwände 21, 22, 13, 24 unterteilt ist, so dass neben dem Hohlraum 8 zusätzliche Hohlräume 17, 18, 19 und 20 entstehen. Die Zwischenwände 21 bis 24 sind aus einem wärmeleitfähigen Material, insbesondere einem Metall, beispielsweise Aluminium, hergestellt, damit die Wärme von den Temperaturspitzen im mittleren Bereich der
Zwischenwände 21 bis 24 in Richtung 9 abfliessen kann, wie dies schon anhand der in Fig. 2 dargestellten
Ausführungsvariante erläutert worden ist. Für die
Seitenwände 4 und 5 des Gehäuses 3 kann als Material sowohl ein nicht-wärmeleitendes Polymer (beispielsweise das erwähnte PPS-Polyphenylensulfid) als auch ein
wärmeleitendes Metall (beispielsweise Aluminium) verwendet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Sensoreinheit umfassend:
- eine Messzelle (1) mit mindestens abschnittsweiser wärmeleitender Oberfläche,
- ein Gehäuse (3; 4, 5, 6, 7), in der die Messzelle (1) grösstenteils enthalten ist, und
- mindestens einen Zugangskanal (2) zur Messzelle (1), gekennzeichnet durch
- einen Hohlraum (8), der grösstenteils durch eine
äussere Oberfläche der Messzelle (1) und durch eine zur Oberfläche der Messzelle (1) gerichteten Wand des Gehäuses (3; 4, 5, 6, 7) begrenzt ist,
wobei der Hohlraum (8) in sich geschlossen ist.
2. Sensoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Zugangskanal (2) in einem Bereich durch das Gehäuse (3; 6, 7) geführt ist, der aus einem Polymer besteht, wobei es sich beim Polymer vorzugsweise um PPS-Polyphenylensulfid handelt.
3. Sensoreinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3; 4, 5) mindestens abschnittsweise aus einem wärmeleitenden Material besteht, wobei das wärmeleitende Material vorzugsweise Aluminium ist .
4. Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (8) Gas-dicht
abgeschlossen ist.
5. Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (8) die Messzelle (1) mit Ausnahme des mindestens einen Zugangskanals (2) vollständig umfasst .
6. Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Zugangskanal (2) durch das Gehäuse (3; 6, 7) geführt ist.
7. Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle (1) mindestens ein
Heizelement aufweist.
8. Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet durch
- eine Gehäuseerweiterung (15) mit einem Elektronikmodul
(10), wobei die Gehäuseerweiterung (15) mit dem
Gehäuse (3; 4, 5, 6) verbunden ist, und
- ein Deckelelement (6), das zwischen dem Gehäuse (3; 4, 5, 6) und der Gehäuseerweiterung (15) vorgesehen ist, wobei das Deckelelement (6) zur Messzelle (1)
beabstandet ist.
9. Sensoreinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronikmodul (10) zum wärmeisolierenden
Deckelelement (6) beabstandet ist.
10. Sensoreinheit nach Anspruch 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, dass das Deckelement (6) aus einem
wärmeisolierenden Material, vorzugsweise aus einem Polymer, besteht.
11. Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseerweiterung (15) mindestens abschnittsweise aus einem wärmeleitenden
Material, vorzugsweise aus einem Metall, besteht.
12. Sensoreinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens abschnittsweise aus einem
wärmeleitenden Material bestehende Gehäuseerweiterung (15) mit dem mindestens abschnittsweise aus einem wärmeleitenden Material bestehenden Gehäuse (3) fest verbunden sind, damit ein Wärmeaustausch ermöglicht ist.
13. Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronikmodul (10) oder einzelne Komponenten des Elektronikmoduls (10) in direktem Kontakt mit dem wärmeleitenden Material der
Gehäuseerweiterung (15) sind.
14. Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseerweiterung (15) einen weiteren Hohlraum (16) umfasst, wobei der weitere Hohlraum (16) in sich geschlossen ist.
15. Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle (1) vom Typ kapazitive Membranmesszelle oder vom Typ optische Membranmesszelle ist.
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