本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種傳感器裝置（100），其具有用于檢測(cè)基于物理參數(shù)的測(cè)量值的傳感器元件（104）以及用于承載該傳感器元件（104）的載體元件（102），其中該載體元件（102）具有至少一個(gè)布置在載體元件（102）的區(qū)段（105）中的連接區(qū)域（106），構(gòu)造該連接區(qū)域用于連接載體元件（102）的區(qū)段（105）與傳感器元件（104）的區(qū)段（108），使得傳感器元件（104）可相對(duì)于載體元件（102）運(yùn)動(dòng)地得到支承。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種。
技術(shù)介紹
傳感器元件，例如在半導(dǎo)體基礎(chǔ)上的氣體傳感器，特別由碳化硅制成，其固定尤其 對(duì)于在廢氣傳感器器件中的使用而言需要耐受較高的工作溫度(高達(dá)500°C)并且耐受其它 惡劣的環(huán)境條件(濕氣、氣體等)。因此，在此由于較高的溫度，不能使用常規(guī)的有機(jī)粘結(jié)劑， 如在通過(guò)Si半導(dǎo)體晶片并且在電路板上或者LTCC陶瓷材料上制造電子器件時(shí)那樣。 傳感器元件例如可以是化學(xué)的傳感器例如ChemFET，也可以是MECS傳感器或者其 它檢測(cè)物理參數(shù)的傳感器。它們大多數(shù)以耐高溫的材料例如以碳化硅實(shí)現(xiàn)。該材料由于其 熱膨脹系數(shù)在溫度變換時(shí)不能與常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)材料組合。 DE 10 2008 008 535 A1涉及一種裝置用于固定和/或緊固如半導(dǎo)體元件的電子 模塊及其借助于固定元件或固定機(jī)構(gòu)在載體上的導(dǎo)體電路上的導(dǎo)電連接。如此實(shí)現(xiàn)所述固 定元件或固定機(jī)構(gòu)，使得其在高達(dá)500°C的工作溫度中維持其固定特性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
在該背景下用本專利技術(shù)提出了一種按主要權(quán)利要求所述的傳感器裝置以及用于制 造傳感器裝置的方法。有利的設(shè)計(jì)方案從相應(yīng)的從屬權(quán)利要求以及后面的描述中給出。 為了解決開(kāi)頭所描述的問(wèn)題，存在方案，用于改變常規(guī)的結(jié)構(gòu)以及使用專門的耐 高溫的粘結(jié)劑和在熱膨脹系數(shù)方面匹配的基底。 在此提出的將傳感器元件點(diǎn)狀地固定在載體元件上,在傳感器元件與載體元件的 熱膨脹系數(shù)不同時(shí)實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)健的傳感器裝置。 根據(jù)在此提出的方案，可以使用例如由硅制成的載體，用于固定傳感器元件，尤其 基于半導(dǎo)體的傳感器，例如由碳化硅、硅或氮化鎵制成。在此尤其可以使連接元件或者在載 體和傳感器元件之間的連接區(qū)域結(jié)構(gòu)化，使得所述部件相互間能夠機(jī)械運(yùn)動(dòng)并且可以將具 有不同的熱膨脹特性的不同的材料持久地相互連接。在這里提出的構(gòu)思的改進(jìn)方案中，可 以借助于微系統(tǒng)技術(shù)的方法使載體或者載體元件可結(jié)構(gòu)化或者結(jié)構(gòu)化。 在此提出的構(gòu)思的優(yōu)點(diǎn)是，在熱膨脹時(shí)在如此設(shè)計(jì)的傳感器的組成部分之間沒(méi)有 或者只有受限制的機(jī)械應(yīng)力，從而在溫度變換時(shí)可以無(wú)疲勞地工作。 根據(jù)在此提出的方案，可以提供適合高溫的氣體傳感器，該氣體傳感器尤其耐受 溫度變化，并且其中可以放棄使用專門的材料或措施，該材料或措施會(huì)要求較高的花費(fèi)并 且例如由于在最小的導(dǎo)體電路寬度、接觸面積或者導(dǎo)體電路間距方面的限制而增加空間需 求。 傳感器裝置具有以下特征： 用于檢測(cè)基于物理參數(shù)的測(cè)量值的傳感器元件；以及 用于承載傳感器元件的載體元件，其中該載體元件具有至少一個(gè)布置在載體元件的區(qū) 段中的連接區(qū)域，構(gòu)造該連接區(qū)域用來(lái)連接載體元件的所述區(qū)段與傳感器元件的區(qū)段，使 得傳感器元件可相對(duì)于載體元件運(yùn)動(dòng)地得到支承。 所述傳感器裝置例如可以用來(lái)檢測(cè)并且分析例如在汽車排氣系統(tǒng)中的氣體，并且 相應(yīng)地具有材料特性，該材料特性實(shí)現(xiàn)了在溫度較高時(shí)傳感器裝置的可靠的使用。所述傳 感器元件例如可以由碳化硅或者其它適合高溫的半導(dǎo)體材料制成并且如此進(jìn)行定位，使得 其直接或者以限定地受限制的形式暴露在一種或多種氣體中，從而能夠檢測(cè)測(cè)量值。所述 傳感器元件可以具有扁平矩形的形狀。該載體元件同樣可以基本上具有扁平的矩形形狀并 且例如由硅、陶瓷或其它成本低廉的并且適合高溫的材料制成。構(gòu)造該載體元件可以用來(lái) 一方面借助于所述至少一個(gè)連接區(qū)域固定傳感器元件并且另一方面最佳地暴露在有待分 析的氣體中。所述載體元件例如可以具有兩個(gè)這種相互隔開(kāi)的連接區(qū)域。載體元件的區(qū)段 以及傳感器元件的區(qū)段分別可以涉及載體元件或者傳感器元件的相應(yīng)側(cè)面的較小的部分 區(qū)域或者較小的相互隔開(kāi)的部分區(qū)域。可以構(gòu)造所述連接區(qū)域用于將傳感器元件力鎖合 地并且/或者形狀鎖合地與載體元件進(jìn)行連接。還可以如此構(gòu)造所述連接區(qū)域，從而將載 體元件與傳感器元件之間的物理接觸限制在連接區(qū)域上。由此，傳感器元件除了與連接區(qū) 域連接的區(qū)段以外，可以完全暴露在氣流中。同樣，通過(guò)連接區(qū)域形式的減少的接觸區(qū)域， 載體元件與傳感器元件之間的溫度差要么是可能的，要么可以有針對(duì)性地例如通過(guò)僅僅對(duì) 傳感器元件的主動(dòng)加熱來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)連接區(qū)域僅僅傳遞了減少的熱量。可以相對(duì)于載 體元件如此支承所述傳感器元件，使得該傳感器元件可以橫向于和/或平行于和/或斜向 于載體元件的主延伸方向運(yùn)動(dòng)，其中主延伸方向可以理解為沿著載體元件的最大的表面延 伸。 根據(jù)傳感器裝置的一種實(shí)施方式，連接區(qū)域可以構(gòu)造成布置在載體元件的凹槽中 的柔性的用于彈性支承傳感器元件的接片。在此，柔性的接片的第一端部可以材料鎖合地 與載體元件的區(qū)段連接，并且柔性的接片的第二端部材料鎖合地與傳感器元件的區(qū)段連 接。柔性的接片可以是載體元件的組成部分并且例如在蝕刻過(guò)程中通過(guò)去除載體元件材料 形成。通過(guò)彈性的支承可以實(shí)現(xiàn)傳感器元件在預(yù)先確定的范圍內(nèi)的振動(dòng)，使得傳感器元件 能夠強(qiáng)健地耐受例如振動(dòng)或者碰撞。所述傳感器元件例如可以具有兩個(gè)或更多個(gè)這樣的柔 性的接片。所述凹槽可以布置在矩形的載體元件的主側(cè)面中，其中主側(cè)面可以理解為載體 元件的兩個(gè)對(duì)置的面積最大的側(cè)面之一。在此，可以如此布置所述柔性的接片，使得為檢測(cè) 測(cè)量值可以具有所需模塊的傳感器元件的主側(cè)面對(duì)置于凹槽。傳感器元件的主側(cè)面可以理 解為傳感器元件的兩個(gè)對(duì)置的面積最大的側(cè)面之一。通過(guò)這種布置可以有利地在載體元件 與傳感器元件之間形成腔洞，有待分析的氣體可以導(dǎo)入該腔洞中。如此可以非常直接地并 且由此更精確地實(shí)現(xiàn)測(cè)量。 柔性的接片尤其可以由具有第一端部的第一部分接片以及具有第二端部的并以 大于〇°C并且小于180°C的角度相對(duì)于第一部分接片延伸的第二部分接片組成。載體元件 的區(qū)段可以是凹槽的側(cè)壁的部分，并且傳感器元件的區(qū)段可以是傳感器元件的朝凹槽的主 表面的部分。在此，所述傳感器元件的主表面可以大于凹槽，使得傳感器元件的主表面的邊 緣區(qū)域?qū)χ糜谳d體元件的包圍凹處的圍緣區(qū)域。該實(shí)施方式以簡(jiǎn)單并且成本低廉的方式實(shí) 現(xiàn)了傳感器元件的彈性的支承。由此，所述傳感器裝置相對(duì)于碰撞和振動(dòng)還是強(qiáng)健的。 所述第一部分接片例如可以基本上平行于傳感器元件的主表面延伸，并且第二部 分接片基本上平行于凹槽的側(cè)壁延伸。用該實(shí)施方式可以實(shí)現(xiàn)柔性的接片的特別簡(jiǎn)單制造 的設(shè)計(jì)。 此外，所述第一部分接片可以具有彎折的或者彎曲的走向。該實(shí)施方式提供了以 下優(yōu)點(diǎn)，即柔性的接片可以具有更大的斷裂強(qiáng)度。 根據(jù)另一實(shí)施方式，所述連接區(qū)域可以具有至少一個(gè)電接頭，用于使傳感器元件 與載體元件進(jìn)行電接觸。該電接觸可以有利地節(jié)省空間地并且電絕緣地實(shí)現(xiàn)。 尤其可以將傳感器元件與載體元件之間的物理接觸限制到連接區(qū)域上。由此能夠 實(shí)現(xiàn)傳感器元件相對(duì)于載體元件的有利的熱絕緣。 根據(jù)另一實(shí)施方式可以構(gòu)造連接區(qū)域用于通過(guò)施加預(yù)緊力將傳感器元件保持 在或者也壓在載體元件的包圍載體元件的凹槽的表面上并且在凹槽中形成封閉的腔 洞。這種封閉的流體密封的或者近似流體密封的腔洞可以有利地用作標(biāo)準(zhǔn)空氣儲(chǔ)備器 (Referenzluftreservoir)。 此外，所述載體元件可以具有多個(gè)用于電接觸傳感器裝置的電絕緣的導(dǎo)體電路。 所述載體元件可以額外地具有部分遮蓋導(dǎo)體電路的鈍化層（Pas本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
傳感器裝置（100）,具有以下特征：用于檢測(cè)基于物理參數(shù)的測(cè)量值的傳感器元件（104）；以及用于承載傳感器元件（104）的載體元件（102），其中該載體元件（102）具有至少一個(gè)布置在載體元件（102）的區(qū)段（105）中的連接區(qū)域（106），構(gòu)造該連接區(qū)域用來(lái)將載體元件（102）的區(qū)段（105）與傳感器元件（104）的區(qū)段（108）進(jìn)行連接，從而相對(duì)于載體元件（102）可運(yùn)動(dòng)地支承所述傳感器元件（104）。
【技術(shù)特征摘要】
2013.03.19 DE 102013204804.11. 傳感器裝置（100)，具有以下特征： 用于檢測(cè)基于物理參數(shù)的測(cè)量值的傳感器元件（104);以及 用于承載傳感器元件（104)的載體元件（102)，其中該載體元件（102)具有至少一個(gè) 布置在載體元件（102)的區(qū)段（105)中的連接區(qū)域（106)，構(gòu)造該連接區(qū)域用來(lái)將載體元件 (102)的區(qū)段（105)與傳感器元件（104)的區(qū)段（108)進(jìn)行連接，從而相對(duì)于載體元件（102) 可運(yùn)動(dòng)地支承所述傳感器元件（104)。2. 按權(quán)利要求1所述的傳感器裝置（100)，其特征在于，所述連接區(qū)域（106)構(gòu)造成布 置在載體元件（102)的凹槽（116)中的用于彈性支承傳感器元件（104)的柔性的接片，其中 柔性的接片的第一端部材料鎖合地與載體元件（102)的區(qū)段（105)連接并且柔性的接片的 第二端部材料鎖合地與傳感器元件（104)的區(qū)段（108)連接。3. 按權(quán)利要求2所述的傳感器裝置（100)，其特征在于，所述柔性的接片由具有第一端 部的第一部分接片（110)和具有第二端部的并相對(duì)于第一部分接片（110)以一個(gè)角度延伸 的第二部分接片（112)組成，其中該載體元件（102)的區(qū)段（105)是凹槽（116)的側(cè)壁（114) 的部分并且傳感器元件（104)的區(qū)段（108)是傳感器元件（104)的面對(duì)凹槽（116)的主表 面（118)的部分，并且其中傳感器元件（104)的主表面（118)大于凹槽（116)，使得傳感器元 件（104)的主表面（118)的邊緣區(qū)域?qū)χ糜谳d體元件（102)的包圍凹槽（116)的圍緣區(qū)域。4. 按權(quán)利要求3所述的傳感器裝置（100)，其特征在于，所述第一部分接片（110)基本 上平行于傳感器元件（104)的主表面（118)延伸，并且第二部...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：R菲克斯，A克勞斯，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：羅伯特·博世有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：德國(guó);DE
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