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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung wenigstens einer Strömungseigenschaft fluider Medien, also von Flüssigkeiten und/oder Gasen, bekannt. Bei den Strömungseigenschaften als möglichem Parameter kann es sich dabei um beliebige physikalische und/oder chemische messbare Eigenschaften handeln, welche eine Strömung des fluiden Mediums qualifizieren oder quantifizieren. Insbesondere kann es sich dabei um eine Strömungsgeschwindigkeit und/oder einen Massenstrom und/oder einen Volumenstrom handeln.
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Die Erfindung wird im Folgenden insbesondere unter Bezugnahme auf so genannte Heißfilmluftmassenmesser beschrieben, wie sie beispielsweise aus Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, Seiten 146–148, bekannt sind. Derartige Heißfilmluftmassenmesser basieren in der Regel auf einem Sensorchip, insbesondere einem Silizium-Sensorchip, beispielsweise mit einer Sensormembran als Messoberfläche oder Sensorbereich, welcher von dem strömenden fluiden Medium überströmbar ist. Der Sensorchip umfasst in der Regel mindestens ein Heizelement sowie mindestens zwei Temperaturfühler, welche beispielsweise auf der Messoberfläche des Sensorchips angeordnet sind, wobei der eine Temperaturfühler stromaufwärts des Heizelements und der andere Temperaturfühler stromabwärts des Heizelements gelagert ist. Aus einer Asymmetrie des von den Temperaturfühlern erfassten Temperaturprofils, welches durch die Strömung des fluiden Mediums beeinflusst wird, kann auf einen Massenstrom und/oder Volumenstrom des fluiden Mediums geschlossen werden.
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Heißfilmluftmassenmesser sind üblicherweise als Steckfühler ausgestaltet, welcher fest oder austauschbar in ein Strömungsrohr einbringbar ist. Beispielsweise kann es sich bei diesem Strömungsrohr um einen Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine handeln.
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Dabei durchströmt ein Teilstrom des Mediums wenigstens einen in dem Heißfilmluftmassenmesser vorgesehen Hauptkanal. Zwischen dem Einlass und dem Auslass des Hauptkanals ist ein Bypasskanal ausgebildet. Insbesondere ist der Bypasskanal derart ausgebildet, dass er einen gekrümmten Abschnitt zur Umlenkung des durch den Einlass des Hauptkanals eingetretenen Teilstroms des Mediums aufweist, wobei der gekrümmte Abschnitt im weiteren Verlauf in einen Abschnitt übergeht, in welchem der Sensorchip angeordnet ist. Der zuletzt genannte Abschnitt stellt den eigentlichen Messkanal dar, in dem der Sensorchip angeordnet ist.
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Bei herkömmlichen Heißfilmluftmassenmessern der beschriebenen Art ragt in der Regel ein Sensorträger mit einem darauf angebrachten oder eingebrachten Sensorchip in den Messkanal hinein. Beispielsweise kann der Sensorchip in den Sensorträger eingeklebt oder auf diesen aufgeklebt sein. Der Sensorträger kann beispielsweise mit einem Bodenblech aus Metall, auf welchem auch eine Elektronik, eine Ansteuer- und Auswerteschaltung (beispielsweise mit einem Schaltungsträger, insbesondere einer Leiterplatte) aufgeklebt sein kann, eine Einheit bilden. Beispielsweise kann der Sensorträger als angespritztes Kunststoffteil eines Elektronikmoduls ausgestaltet sein. Der Sensorchip und die Ansteuer- und Auswerteschaltung können beispielsweise durch Bondverbindungen miteinander verbunden werden. Das derart entstandene Elektronikmodul kann beispielsweise in ein Sensorgehäuse eingeklebt werden und der gesamte Steckfühler kann mit Deckeln verschlossen werden.
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Derartige Heißfilmluftmassenmesser müssen in der Praxis einer Vielzahl von Anforderungen genügen. Neben dem Ziel, einen Druckabfall an dem Heißfilmluftmassenmesser insgesamt durch geeignete strömungstechnische Ausgestaltungen zu verringern, besteht eine der hauptsächlichen Herausforderungen darin, die Signalqualität sowie die Robustheit der Vorrichtungen gegenüber Kontamination durch Öl- und Wassertöpfchen sowie Ruß-, Staub- und sonstigen Festkörperpartikeln weiter zu verbessern. Diese Signalqualität bezieht sich beispielsweise auf einen Massenstrom des Mediums durch den zu dem Sensorchip führenden Messkanal sowie gegebenenfalls auf die Verminderung einer Signaldrift und die Verbesserung des Signal-zu-Rauschen-Verhältnisses. Die Signaldrift bezieht sich dabei auf die Abweichung beispielsweise des Massenstroms des Mediums im Sinne einer Veränderung der Kennlinien-Beziehung zwischen dem tatsächlich auftretenden Massenstrom und dem im Rahmen der Kalibrierung bei der Fertigung ermittelten auszugebenden Signal. Bei der Ermittlung des Signal-zu-Rauschen-Verhältnisses werden die in schneller zeitlicher Folge ausgegebenen Sensorsignale betrachtet, wohingegen sich die Kennlinien- oder Signaldrift auf eine Veränderung des Mittelwertes bezieht.
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Die
DE 10 2010 020 264 A1 beschreibt einen Luftmassenmesser, dessen gesamtes Gehäuse aus Kunststoff besteht und bei dem ein Teil des Strömungskanals elektrostatisch dissipative Eigenschaften aufweist.
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Die
WO 02/084226 A1 beschreibt einen Sensorchip, der zumindest strömungsaufwärts eines Sensorbereichs zumindest eine Potenzialfläche aufweist, die durch elektrische Wechselwirkung mit den Verschmutzungen im strömenden Medium, eine Abscheidung im Sensorbereich verhindert.
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Die
WO 02/073140 A2 beschreibt einen Sensorchip mit einem Zusatzheizer, der strömungsaufwärts und in einem deutlichen Abstand von einem Sensorbereich angeordnet ist.
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Trotz der zahlreichen Vorteile der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Vermeidung der Verschmutzung des Sensorelements durch beispielsweise Staubpartikel beinhalten diese noch Verbesserungspotenzial. So werden auf den Sensorchip auftreffende Partikel, die eine elektrische Ladung tragen, nur unzureichend vom Sensorchip abgehalten.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird daher ein Sensor zur Bestimmung wenigstens eines Parameters eines durch einen Kanal strömenden fluiden Mediums vorgeschlagen, welcher die Nachteile bekannter Verfahren und Strategien zumindest weitgehend vermeiden kann und bei dem eine verbesserte Funktion dadurch gewährleistet werden kann, dass elektrische Störfelder weitestgehend abgeschirmt werden, damit eine Beschleunigung geladener Teilchen im Reinluftkanal und dort insbesondere im Bypasskanal oberhalb des Sensorchips in Richtung Sensorchip und ein nachfolgendes Anhaften dieser Partikel vermieden wird.
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Ein erfindungsgemäßer Sensor zur Bestimmung wenigstens eines Parameters eines durch einen Kanal strömenden fluiden Mediums, insbesondere eines Ansaugluftmassenstroms einer Brennkraftmaschine, weist ein Sensorgehäuse, insbesondere einen in ein Strömungsrohr eingebrachten oder einbringbaren Steckfühler, in dem der Kanal ausgebildet ist, und mindestens einen in dem Kanal angeordneten Sensorchip zur Bestimmung des Parameters des fluiden Mediums auf. Der Sensorchip weist ein Rahmenelement auf. Das Rahmenelement weist eine erste Ausnehmung und eine die Ausnehmung zumindest teilweise begrenzenden Sensorbereich auf. Das Rahmenelement weist eine zweite Ausnehmung auf, wobei der Sensorchip im Bereich der zweiten Ausnehmung mit einem festen Potenzial elektrisch verbunden ist.
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Unter einer elektrischen Verbindung im Bereich der zweiten Ausnehmung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine elektrische Kontaktierung mit der zweiten Ausnehmung zu verstehen. Die elektrische Kontaktierung ist dabei auf ein festes elektrisches Potenzial bezogen.
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Die zweite Ausnehmung kann kleiner als die erste Ausnehmung sein. Der Sensorchip kann zumindest teilweise aus einem Halbleitermaterial hergestellt sein. Das Rahmenelement kann von einem Kern und mindestens einer Schicht gebildet sein, wobei die Schicht auf dem Kern angeordnet sein kann und aus einem dielektrischen Material hergestellt sein kann, wobei der Sensorbereich ein Abschnitt der Schicht sein kann, der oberhalb der ersten Ausnehmung angeordnet ist. Der Sensorchip kann auf einem Sensorträger angeordnet sein, wobei der Sensorträger zumindest teilweise elektrisch leitfähige Eigenschaften aufweisen kann, wobei der Sensorchip im Bereich der zweiten Ausnehmung mittels eines elektrisch leitfähigen Klebstoffs mit dem Sensorträger verbunden ist. Der Sensorträger kann zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt sein. Unter elektrisch leitfähigen Eigenschaften ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verstehen, dass das jeweilige Bauteil zum Leiten elektrischer Ladungen ausgebildet ist. Dies kann dadurch realisiert sein, dass an oder in dem Bauteil elektrische leitfähige Bauteile, wie beispielsweise elektrische Leitungen angeordnet sind. Bevorzugt wird die elektrische Leitfähigkeit durch das Material des Bauteils realisiert. Beispielsweise ist der Sensorträger zumindest teilweise aus mindestens einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt. Dies bedeutet, dass der Sensorträger aus einem einzigen Material oder aus mehreren Materialien, die sich unterscheiden können, hergestellt sein kann. Beispielsweise ist der Sensorträger aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff hergestellt. Alternativ sind verschiedene Materialien für den Sensorträger denkbar. Beispielsweise kann der Sensorträger aus Einkomponenten- oder Zweikomponentenmaterialien hergestellt sein. Dadurch lässt sich der Sensorträger mittels eines Spritzgussverfahrens herstellen. Das Spritzgussverfahren kann dabei so ausgelegt werden, dass in unterschiedlichen Bereichen des Sensorträgers unterschiedliche Materialien bzw. Komponenten, also beispielsweise leitfähige und nicht leitfähige Komponenten, vorhanden sein können. Insbesondere können Faser-Matrix-, Kugel-Matrix-Verbunde oder andere Faserverbundstoffe im Einkomponenten- oder Zweikomponentenverfahren gespritzt werden. Die Leitfähigkeit des Sensorträgers lässt sich in ausreichender Form beispielsweise mittels eines Kunststoffspritzgussverfahrens realisieren, bei dem wenigstens 5%, günstigstenfalls jedoch mehr Kohlenstofffaseranteile verwendet werden. Der elektrisch leitfähige Kunststoff kann mindestens ein Element umfassen, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: leitfähige Polymere, leitfähige Fasern, Leitruß und leitfähige Beschichtung. Diese Elemente können beispielsweise in den Kunststoff integriert sein. Kunststoff mit leitfähigen Bestandteilen, wie beispielsweise Polymeren, Fasern und/oder Leitruß sind kostengünstig und leicht in diesen integrierbar. Als leitfähige Fasern im Kunststoff eignen sich beispielsweise Kohle- oder Metallpartikel.
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Die zweite Ausnehmung kann mittels eines fotolithografischen Verfahrens hergestellt sein. Die zweite Ausnehmung kann eine Querschnittsfläche von 25 μm2 bis 1000 μm2 aufweisen.
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Unter der Querschnittsfläche der zweiten Ausnehmung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Fläche der Ausnehmung senkrecht zu ihrer Erstreckungsrichtung, in der sich die Ausnehmung in das Rahmenteil erstreckt, zu verstehen.
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Das feste Potenzial kann eine Sensormasse sein.
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Unter der Hauptströmungsrichtung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung die lokale Strömungsrichtung des fluiden Mediums am Ort des Sensors bzw. der Sensoranordnung zu verstehen, wobei beispielsweise lokale Unregelmäßigkeiten, wie z. B. Turbulenzen unberücksichtigt bleiben können. Insbesondere kann unter der Hauptströmungsrichtung somit die lokale gemittelte Transportrichtung des strömenden fluiden Mediums am Ort der Sensoranordnung verstanden werden. Dabei bezieht sich die gemittelte Transportrichtung auf eine Transportrichtung, in der das fluide Medium im zeitlichen Mittel überwiegend strömt.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der Sensorträger ganz oder teilweise als Schaltungsträger, insbesondere als Leiterplatte, ausgestaltet sein oder Teil eines Schaltungsträgers, insbesondere einer Leiterplatte, sein. Beispielsweise kann der Schaltungsträger, insbesondere die Leiterplatte, einen Fortsatz aufweisen, welcher den Sensorträger bildet und welcher in den Kanal, beispielsweise den Messkanal eines Heißfilmluftmassenmessers, hineinragt. Der übrige Teil des Schaltungsträgers, insbesondere der Leiterplatte, kann beispielsweise in einem Elektronikraum, in einem Gehäuse der Sensoranordnung oder eines Steckfühlers der Sensoranordnung untergebracht sein.
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Unter einer Leiterplatte ist dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung allgemein ein im Wesentlichen plattenförmiges Element zu verstehen, welches auch als Träger elektronischer Strukturen, wie beispielsweise Leiterbahnen, Anschlusskontakte oder Ähnliches, genutzt werden kann und vorzugsweise auch eine oder mehrere derartiger Strukturen aufweist. Grundsätzlich kommen dabei auch zumindest leichte Abweichungen von der Plattenform in Betracht und sollen begrifflich mit erfasst sein. Die Leiterplatte kann beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial und/oder einem Keramikmaterial hergestellt sein, beispielsweise einem Epoxidharz, insbesondere einem faserverstärkten Epoxidharz. Insbesondere kann die Leiterplatte beispielsweise als Leiterplatte mit Leiterbahnen, insbesondere aufgedruckten Leiterbahnen (printed circuit board, PCB), ausgestaltet sein.
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Auf diese Weise lässt sich das Elektronikmodul der Sensoranordnung stark vereinfachen und es lässt sich beispielsweise auf ein Bodenblech und einen separaten Sensorträger verzichten. Bodenblech und Sensorträger können durch eine einzige Leiterplatte ersetzt werden, auf welcher beispielsweise auch eine Ansteuer- und Auswerteschaltung der Sensoranordnung ganz oder teilweise angeordnet sein kann. Diese Ansteuer- und Auswerteschaltung der Sensoranordnung dient der Ansteuerung des mindestens einen Sensorchips und/oder der Auswertung der von diesem Sensorchip generierten Signale. Auf diese Weise lässt sich durch Zusammenfassung der genannten Elemente der Herstellaufwand der Sensoranordnung erheblich vermindern und der Bauraumbedarf für das Elektronikmodul stark verringern.
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Der Sensor kann insbesondere mindestens ein Gehäuse aufweisen, wobei der Kanal in dem Gehäuse bzw. im Gehäusedeckel ausgebildet ist. Beispielsweise kann der Kanal einen Hauptkanal und einen Bypasskanal bzw. Messkanal umfassen, wobei der Sensorträger und der Sensorchip beispielsweise in dem Bypass- bzw. Messkanal angeordnet sein können. Weiterhin kann das Gehäuse einen von dem Bypasskanal getrennten Elektronikraum aufweisen, wobei das Elektronikmodul oder die Leiterplatte im Wesentlichen in dem Elektronikraum aufgenommen ist. Der Sensorträger kann dann als ein in den Kanal hineinragender Fortsatz der Leiterplatte ausgebildet sein. Diese Anordnung ist technisch vergleichsweise einfach zu realisieren, im Gegensatz zu den aufwändigen Elektronikmodulen, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind.
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Insbesondere in dem Fall, in welchem eine Leiterplatte als Sensorträger verwendet wird, jedoch auch in anderen Fällen und/oder unter Verwendung anderer Medien als Sensorträger, kann der Sensorträger zumindest teilweise als mehrschichtiger Sensorträger ausgestaltet sein. So kann der Sensorträger in einer so genannten Multilayer-Technik ausgestaltet sein und zwei oder mehrere miteinander verbundene Trägerschichten aufweisen. Beispielsweise können diese Trägerschichten wiederum aus einem Metall, einem Kunststoff oder einem Keramikmaterial oder einem Verbundmaterial hergestellt sein und durch Verbindungstechniken, wie z. B. Kleben, miteinander verbunden sein.
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In diesem Fall, in welchem eine Multilayer-Technik verwendet wird mit mehreren Sensorschichten des Sensorträgers, kann die Anströmkante durch eine unterschiedliche Dimensionierung der Trägerschichten entgegen der Hauptströmungsrichtung des fluiden Mediums zumindest teilweise gestuft ausgeführt sein. Auf diese Weise lassen sich die Profile zumindest gestuft angenähert realisieren. Beispielsweise lassen sich auf diese Weise rechteckig geformte oder – angenähert durch eine Stufenform – zumindest näherungsweise rund-, abgerundete oder keilförmig geformte Profile in einer Schnittebene senkrecht zur Erstreckungsebene des Sensorträgers ausbilden. Der Sensorchip kann auf bzw. in dem Sensorträger derart angeordnet sein, dass dieser senkrecht zur lokalen Hauptströmungsrichtung ausgerichtet ist. Beispielsweise kann der Sensorchip rechteckig ausgestaltet sein, wobei eine Seite dieses Rechtecks senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht, beispielsweise mit einer Ausrichtung, welche um nicht mehr als 10 Grad von der Senkrechten abweicht, zur lokalen Hauptströmungsrichtung angeordnet ist.
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Der Sensorchip kann über mindestens eine elektrische Verbindung elektrisch kontaktiert werden. Beispielsweise kann der Sensorträger, insbesondere eine den Sensorträger bildende Leiterplatte oder ein Fortsatz dieser Leiterplatte, einen oder mehrere Leiterbahnen und/oder Kontaktpads aufweisen, welche mit entsprechenden Kontakten auf dem Sensorchip beispielsweise durch ein Bondingverfahren verbunden sind. In diesem Fall kann die elektrische Verbindung durch mindestens eine Abdeckung geschützt und von dem fluiden Medium getrennt werden. Diese Abdeckung kann insbesondere als so genannter Glob-Top ausgestaltet sein, beispielsweise als Kunststofftropfen und/oder Klebstofftropfen, welcher die elektrische Verbindung, beispielsweise die Bonddrähte abdeckt. Auf diese Weise lassen sich insbesondere auch Beeinflussungen der Strömung durch die elektrische Verbindung vermindern, da der Glob-Top eine glatte Oberfläche aufweist.
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Ferner kann der Sensorchip mindestens einen Sensorbereich aufweisen. Dieser Sensorbereich kann beispielsweise eine Sensoroberfläche aus beispielsweise einem porösen, keramischen Material und/oder insbesondere eine Sensormembran sein. Die Sensormembran als Messoberfläche oder Sensorbereich kann von dem strömenden fluiden Medium überströmbar sein. Der Sensorchip umfasst beispielsweise mindestens ein Heizelement sowie mindestens zwei Temperaturfühler, welche beispielsweise auf der Messoberfläche des Sensorchips angeordnet sind, wobei ein Temperaturfühler stromaufwärts des Heizelements und der andere Temperaturfühler stromabwärts des Heizelements gelagert ist. Aus einer Asymmetrie des von den Temperaturfühlern erfassten Temperaturprofils, welches durch die Strömung des fluiden Mediums beeinflusst wird, kann auf einen Massenstrom und/oder Volumenstrom des fluiden Mediums geschlossen werden.
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Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung basiert auf der Tatsache, dass bei bekannten Sensorchips in das Rahmenteil eine erste Ausnehmung in Form einer Kaverne eingebracht wird, wie beispielsweise mittels eines anisotropen Ätzprozesses mit KOH, und eine zweite Ausnehmung, wie beispielsweise mittels eines fotolithografischen Prozesses an einer anderen Stelle des Rahmenteils vorgesehen wird, wobei der so geschaffene Zugang zum Kern des Rahmenteils mit einem festen Potenzial elektrisch verbunden wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Sensors,
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2 eine vergrößerte Ansicht eines Elektronikmoduls des Sensors und
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3 eine Querschnittsansicht eines Sensorchips.
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Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Sensoranordnung 10 zur Bestimmung eines Parameters eines fluiden Mediums. Die Sensoranordnung 10 ist als Heißfilmluftmassenmesser ausgestaltet und umfasst ein als Steckfühler ausgebildetes Sensorgehäuse 12, welches beispielsweise in ein Strömungsrohr, insbesondere einen Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, eingesteckt werden kann. Das Sensorgehäuse 12 weist einen Gehäusekörper 14, einen Messkanaldeckel 16, einen Elektronikraum 18 sowie einen Elektronikraumdeckel 20 zum Verschließen des Elektronikraums 18 auf. In dem Gehäusekörper 16 ist eine Kanalstruktur 22 ausgebildet. Die Kanalstruktur 22 weist einen Hauptkanal 24 auf, welcher in einem Hauptstromauslass 26 beispielsweise auf der Unterseite 30 bezogen auf die Darstellung in 1 des Sensorgehäuses 12 mündet, sowie einen von dem Hauptkanal 24 abzweigenden Bypass- bzw. Messkanal 30, welcher in einen Bypass- oder Messkanalauslass 32 mündet, der separat oder aber integriert ausgeführt sein kann. Durch die Kanalstruktur 22 kann über eine Einlassöffnung 34, die im eingesetzten Zustand einer Hauptströmungsrichtung 36 des fluiden Mediums am Ort des Sensorgehäuses 12 entgegenweist, eine repräsentative Menge des fluiden Mediums strömen.
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2 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Elektronikmoduls 38 der Sensoranordnung 10. In einem eingesetzten Zustand des Elektronikmoduls 38 ragt ein Sensorträger 40 in den Messkanal 30. In diesen Sensorträger 40 ist ein Sensorchip 42 derart eingelassen, dass eine als Sensorbereich 44 des Sensorchips 42 ausgebildete mikromechanische Sensormembran von dem fluiden Medium überströmbar ist. Der Sensorträger 40 ist mit dem Sensorchip 42 Bestandteil des Elektronikmoduls 38. Das Elektronikmodul 38 weist weiter ein gebogenes Bodenblech 46 sowie eine darauf angebrachte, beispielsweise aufgeklebte Leiterplatte 48 mit einer Ansteuer- und Auswerteschaltung 50 auf.
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Der Sensorchip 42 ist mit der Ansteuer- und Auswerteschaltung 50 über elektrische Verbindungen 52, welche hier als Drahtbonding ausgestaltet sind, elektrisch verbunden. Das derart entstandene Elektronikmodul 38 wird in den Elektronikraum 18 des Gehäusekörpers 14 – seinerseits fester Bestandteil des Sensorgehäuses 12 – eingebracht, beispielsweise eingeklebt. Dabei ragt der Sensorträger 40 in die Kanalstruktur 22 hinein. Anschließend wird der Elektronikraum 18 von dem Elektronikraumdeckel 20 verschlossen.
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3 zeigt eine Querschnittsansicht des Sensorchips 42. Der Sensorchip 42 weist ein Rahmenelement 54 auf. Das Rahmenelement 54 ist von einem Kern 56 und mindestens einer Schicht 58 gebildet, die auf dem Kern 56 angeordnet und aus einem dielektrischen Material hergestellt ist, wie beispielsweise Siliziumdioxid. Beispielsweise ist die Schicht 58 beidseitig auf dem Kern 56 angeordnet. Optional kann die Schicht 58 von einer Schutzschicht 60 bedeckt sein. Der Sensorchip 42 ist zumindest teilweise aus einem Halbleitermaterial hergestellt. Beispielsweise ist der Kern 56 aus Silizium hergestellt.
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Das Rahmenelement 54 weist eine erste Ausnehmung 62 in Form einer Kaverne auf. Die erste Ausnehmung 62 ist zumindest teilweise von dem Sensorbereich 44 begrenzt. Die erste Ausnehmung 54 kann mittels eines anisotropen Ätzprozesses mit KOH in das Rahmenelement 54 eingebracht sein. Wie in 3 gezeigt ist, ist der Sensorbereich 44 ein Abschnitt der Schicht 58, der oberhalb der ersten Ausnehmung 62 angeordnet ist. Das Rahmenelement 54 weist weiterhin eine zweite Ausnehmung 64 auf. Die zweite Ausnehmung 64 ist neben der ersten Ausnehmung 62 ausgebildet. Die zweite Ausnehmung ist kontaktierbar, insbesondere elektrisch kontaktierbar. Die zweite Ausnehmung 64 ist kleiner als die erste Ausnehmung 62. Die zweite Ausnehmung 64 weist eine Querschnittsfläche 66 von 25 μm2 bis 1000 μm2 auf, wie beispielsweise nicht mehr als 900 μm2. Die zweite Ausnehmung 64 ist mittels eines fotolithografischen Verfahrens hergestellt. Daher ist die zweit Ausnehmung 64 nicht von der Schutzschicht 60 bedeckt. Derartige kleine Öffnungen im Bereich der Schicht 58 und der optionalen Schutzschicht 60 veröden bei einem Ätzprozess mit KOH selbst und bilden eine kegelförmige oder pyramidenförmige Vertiefung im Kern 56 aus.
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Im Bereich der zweiten Ausnehmung 64 ist der Sensorchip 42 mit einem festen Potenzial 68 elektrisch verbunden. Bevorzugt ist das feste Potenzial eine Sensormasse. Die elektrische Verbindung kann beispielsweise in der nachstehen beschriebenen Weise realisiert sein. Wie oben erwähnt, ist der Sensorchip 42 auf dem Sensorträger 40 angeordnet. Der Sensorträger 40 weist zumindest teilweise elektrisch leitfähige Eigenschaften auf. Beispielsweise ist der Sensorträger 40 zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt. Der Sensorträger 40 ist beispielsweise aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff hergestellt. Der Sensorchip 42 ist im Bereich der zweiten Ausnehmung 64 mittels eines elektrisch leitfähigen Klebstoffs 70 (2) mit dem Sensorträger 40 verbunden. Der Sensorträger 40 ist wiederum wie oben beschrieben mit dem Bodenblech 46 verbunden, das wiederum mit einem Masse-Pin der aufgeklebten Leiterplatte 48 bzw. Ansteuer- und Auswerteschaltung 50 verbunden ist. Weist der Messkanaldeckel 16 bzw. der Elektronikraumdeckel 20 ebenfalls elektrisch leitfähige Eigenschaften auf, wird eine umfassende Abschirmung des Sensorchips 42 vor elektrischen Störfeldern bewirkt, so dass die Funktion des Sensorchips 42 verbessert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010020264 A1 [0007]
- WO 02/084226 A1 [0008]
- WO 02/073140 A2 [0009]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, Seiten 146–148 [0002]
