(57)【要約】  公知の圧力センサモジュールは、センサケーシング（１）を有しており、該センサケーシング（１）が、内部に部分的に埋め込まれた導電体（４）を備えたケーシング部分（２）を有しており、センサケーシングには第１の内室（１０）と、該第１の内室に対してシールされている第２の内室（１１）とが設けられており、前記第１の内室（１０）にはセンサ装置（１２，１３）が配置されていて、前記第２の内室（１１）には少なくとも１つのコンデンサ（７）が配置されており、第１の内室（１０）には、周壁（１６）によって形成された受容部（１８）を備えた収容部分（６）が配置されており、前記受容部（１８）内にはセンサ装置（１２，１３）が挿入されていて、これらのセンサ装置は受容部（１８）に充填された保護カバー（１４）によってカバーされている。センサ装置（１２，１３）が、収容部分（６）に配置された電気的な接続エレメント（１９）に接触されていて、該接続エレメント（１９）が導電体（４）の接続区分（４ａ，４ｂ）に直接接続されていて、第２の内室（１１）に配置された少なくとも１つのコンデンサ（７）が導電材料（２７）を介して少なくとも１つの導電体（４）に接続されていることが提案されている。
2007501937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサモジュール、特に圧力センサモジュールであって、センサケーシング（１）が設けられており、該センサケーシング（１）が、内部に部分的に埋め込まれた導電体（４）を備えたケーシング部分（２）を有しており、センサケーシングには第１の内室（１０）と、該第１の内室に対してシールされている第２の内室（１１）とが設けられており、前記第１の内室（１０）にはセンサ装置（１２，１３）が配置されていて、前記第２の内室（１１）には少なくとも１つのコンデンサ（７）が配置されており、第１の内室（１０）には、周壁（１６）によって形成された受容部（１８）を備えた収容部分（６）が配置されており、前記受容部（１８）内にはセンサ装置（１２，１３）が挿入されていて、これらのセンサ装置は受容部（１８）に充填された保護カバー（１４）によってカバーされている形式のものにおいて、
センサ装置（１２，１３）が、収容部分（６）に配置された電気的な接続エレメント（１９）に接触されていて、該接続エレメント（１９）が導電体（４）の接続区分（４ａ，４ｂ）に直接接続されていて、第２の内室（１１）に配置された少なくとも１つのコンデンサ（７）が導電材料（２７）を介して少なくとも１つの導電体（４）に接続されていることを特徴とする、センサモジュール、特に圧力センサモジュール。
【請求項２】
収容部分（６）がケーシング部分（２）に形成された第２の受容部（２６）に装着されていて、第２の受容部（２６）は、収容部分（６）を取り囲む壁（２５）を有しており、収容部分（６）を取り囲む壁（２５）と収容部分（６）との間には、導電体（４）の電気的な接続個所と電気的な接続エレメント（１９）の電気的な接続個所とをカバーする材料（９）、特に接着剤が充填されている、請求項１記載のセンサモジュール。
【請求項３】
センサケーシング（１）が、射出成形部分として形成された第１のケーシング部分（２）を有していて、該第１のケーシング部分（２）には導電体（４）が打抜き格子部分として部分的に埋め込まれており、該打抜き格子部分がセンサケーシングの一方の側で、センサモジュールの差込接続部（５）へと通じている、請求項１記載のセンサモジュール。
【請求項４】
センサケーシングが第１のケーシング部分（２）と少なくとも１つの第２のケーシング部分（３）とを有しており、第１のケーシング部分（２）または第２のケーシング部分（３）には分離壁（２２）が形成されており、第２のケーシング部分（３）を第１のケーシング部分（２）上に載置することにより少なくとも第１の内室（１０）が、有利には第２の内室（２２）も形成される、請求項１記載のセンサモジュール。
【請求項５】
第２のケーシング部分（３）の周壁（２９）と、第２のケーシング部分（３）に形成された分離壁（２２）とが、第１のケーシング部分（２）に形成され、シール材料（８）が充填された溝（２８）内に係合する、または第１のケーシング部分（２）の周壁と、第１のケーシング部分（２）に形成された分離壁とが、第２のケーシング部分（３）に形成され、シール材料が充填された溝に係合する、請求項４記載のセンサモジュール。
【請求項６】
センサモジュールが、１つの圧力接続部（２０）を備えた絶対圧センサモジュールまたは２つの圧力接続部（２０，３０）を備えた相対圧センサモジュールである、請求項１記載のセンサモジュール。
【請求項７】
収容部分（６）の電気的な接続エレメント（１９）が、ケーシング部分（２）の導電体（４）に溶接されている、請求項１記載のセンサモジュール。
【請求項８】
導電材料（２７）が導電接着剤である、請求項１記載のセンサモジュール。
【請求項９】
センサ装置（１２，１３）が、ベース（１３）上に取り付けられたシリコン圧力センサチップ（１２）を有していて、シリコン圧力センサチップはボンドワイヤによって、収容部分（６）の電気的な接続エレメント（１９）に接触されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のセンサモジュール。
【請求項１０】
少なくとも１つのコンデンサ（７）がＥＭC保護コンデンサである、請求項１記載のセンサモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の特徴を有したセンサモジュール、特に圧力センサモジュールに関する。
【０００２】
電磁両立性の改善（ＥＭC保護）の改善および静電気放電に対する保護（ＥＳＤ保護）のために、センサモジュールにはＥＭＣコンデンサが装着される。このような形式のコンデンサを半導体圧力センサに組み込むことができるが、これは圧力センサの製造の際に著しい手間を要する。さらには組み込まれたコンデンサはしばしば効果的なＥＳＤ保護に対する要求を満たさない。従って公知のセンサモジュールにおいてコンデンサは、センサ装置とは別の個所でセンサケーシングに組み込まれる。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７３１４２０号明細書により例えば、２室構成形式における圧力センサモジュールが公知である。このケーシングは、部分的に埋め込まれた導電体を備えたケーシング部分を有していて、このケーシング部分はボンドワイヤ接続部を介してプリント配線板に接触されている。センサケーシングはさらに、１つのセンサ装置が配置されて圧力負荷される第１の内室と、この第１の内室に対してシールされた第２の内室とを有している。この第２の内室には保護コンデンサを備えたＥＭＣ保護装置が配置されている。センサ装置とＥＭＣ保護装置とは一緒に１つのプリント配線板上に配置されている。プリント配線板の導体路を介して保護回路とセンサ装置とは電気的に接続されている。センサケーシングの第１の内室には、周壁によって形成される受容部を有したフレーム状の収容部分が配置されている。この受容部にはセンサ装置が装着されていて、受容部内に充填された保護カバーによる保護のために、例えばシリコンゲルでカバーされている。公知のセンサモジュールの欠点は、プリント配線板を両内室に配置することは、両内室をシールする際に比較的大きな手間を必要とすることにある。何故ならば、プリント配線板の上側及び下側に、手間をかけてそこに配置しなければならないシールが必要であるからである。
【０００４】
発明の効果
請求項１の特徴を有する本発明によるセンサモジュールによりセンサモジュールの簡単かつコンパクトな構成が可能である。この場合、電気的な接続手段としてのプリント配線板を省略することができる。センサエレメントを備えたセンサ装置は、保護カバーによって充填された収容部分に装着されていて、収容部分に配置された電気的な接続エレメントに接触する。収容部分は、センサケーシングの第１の内室内に配置されている。接続エレメントは導電体の接続区分に直接に接続されていて、これは有利には溶接によって行うことができる。第２の内室に配置された少なくとも１つのＥＭＣコンデンサは導電材料、特に導電接着剤を介して少なくとも１つの導電体に接続されている。特に有利には、第２の内室内に配置されたコンデンサはゲルカバーによって保護する必要はない。ゲルと導体接着剤との間の相互作用はこのように回避される。
【０００５】
センサ装置は、例えば保護カバーとしてのゲルが充填された固有の収容部分に挿入されているので、有利には、ゲルが第１の内室全体をカバーしたり、ゲル中に進入した空気がセンサ装置を損傷させたり、センサ装置と電気的な接続部との間のボンドワイヤ接続を損傷させたりすることが回避される。このように構成されていないと、ケーシング部分に部分的に埋め込まれる導電体が第２の内室まで案内されているので、第１のケーシング内室内における負圧のもとで空気が第２の内室から導電体に沿って第１の内室へと到る恐れがある。このような空気がゲルの直接下方で生じると、ゲル中に、圧力変動のもとで爆発的に膨張し、センサエレメント、とりわけボンドワイヤ接続部における損傷を引き起こす傾向がある気泡を生ぜしめる。
【０００６】
本発明によるセンサモジュールでは、導電体に沿って第１の内室に到る空気は有利には、センサ装置の保護カバーの下方で流出しない。何故ならば、センサ装置はボンドワイヤと一緒に収容部分内に存在しているからである。センサエレメントの保護カバーにおける気泡はこのように回避される。
【０００７】
本発明の有利な実施例および別の構成は、請求項２以下の特徴により得られる。
【０００８】
有利には収容部分は、この収容部分を取り囲む壁を有する第１のケーシング部分に形成された第２の受容部内に装着されている。収容部分を取り囲む壁と収容部分との間に、導電体と電気的な接続エレメントとの電気的な接続個所をカバーする材料が充填される。これにより接続個所は攻撃的な物質から保護される。電気的な接続エレメントと導電体との電気的な接続が例えば溶接により行われ、従って極めて堅牢であるので、第２の受容部の内側から流出する空気によって電気的な接続個所が損傷することは不可能である。さらに、空気の進入を防止する他の材料を、センサ装置の保護カバーのために選択することができる。
【０００９】
打抜き格子状部分としての導電体が部分的に埋め込まれた射出成形部分としての第１のケーシング部分の製造は特に簡単である。
【００１０】
センサケーシングは有利には第１のケーシング部分と少なくとも１つの第２のケーシング部分とを有している。この場合、第１のケーシング部分または第２のケーシング部分に分離壁が形成されていて、第２のケーシング部分が第１のケーシング部分載置されることにより少なくとも第１の内室が有利には第２の内室も形成される。第２のケーシング部分の周壁と、第２のケーシング部分に形成された分離壁とが、第１のケーシング部分に形成された、シール材料が充填された溝に係合することにより、センサケーシングを外部に対して（少なくとも１つの圧力接続部も）特に簡単にシールし、第１の内室を第２の内室に対してシールすることができる。この場合、シール部材は有利には１つの平面にのみ唯一のプロセスステップで配置することができる。
【００１１】
本発明によるセンサモジュールは有利には１つの圧力接続部を有する絶対圧センサとしても、２つの圧力接続部を有する相対圧センサとしても形成することができる。
【００１２】
実施例の説明
図１にはセンサモジュールの第１の実施例が示されている。このセンサモジュールは絶対圧測定のための圧力センサモジュールとして形成されている。しかしながら本発明は圧力センサに限定されるものではなく、別のセンサでも使用される。圧力センサモジュール１は第１のケーシング部分２を備えたセンサケーシング１を有している。第１のケーシング部分２は内部に部分的に埋め込まれた導電体４を備えた射出成形部分として製造されている。導電体４は例えば打抜き格子部分として形成することができる。電気的に互いに分離された複数の打抜き格子路がケーシング部分１のプラスチックに埋め込まれている。図１に示したように、これらの導電体４は、センサケーシング１の一方の側で、センサモジュールの差込接続部５へと通じていて良い。ここでは導体４、または導体４に接続された差込ピンのプラスチック被覆体が取り除かれている。
【００１３】
さらに、第２のケーシング部分３がカバーとして形成されている。カバーは例えば同様にプラスチックから成る射出成形部分として製造されていて、第１のケーシング部分１に載置されている。第２のケーシング部分３には分離壁２２と周壁２９とが形成されている。第２のケーシング部分３が第１のケーシング部分２上に載置された状態では、第２のケーシング部分３の周壁２９と分離壁２２とが、第１のケーシング部分２に対応するように形成された溝２８内に係合している。溝２８には、シール材料８、特にシール接着材料、例えばシリコン接着剤が予め充填されている、又は後から充填される。このような形式で結合された両ケーシング部分は、第１の内室１０と第２の内室１１とを備えたセンサケーシング１を有形成する。この場合、第２の内室１１は分離壁２２によって第１の内室１０から分離されていて、これに対してシールされている。これにより、両内室内に種々異なる雰囲気と圧力とを形成することができる。第２のケーシング部分３を、第１の内室１０のための第１のカバー部分と、第２の内室１１のための第２のカバー部分とを有する２つの部分から成るものとして形成することもできる。第１のケーシング部分２はさらに１つの圧力通路２１を有した圧力接続部２０を有していて、この圧力通路２１は第１の内室１０に開口しているので、圧力接続部２０で生じる圧力Ｐは内室１０内でも形成されている。
【００１４】
図１にさらに示したように、導電体４は接続区分４ａ，４ｂ，４ｃを有している。これらの接続区分は、ケーシング部分２のプラスチック内に埋め込まれるのではなく、第１のケーシング部分２の、センサケーシングの第１の内室１０または第２の内室１１に面した内面の被覆部分が取り除かれている。第２のケーシング内室１１内に配置された少なくとも１つのコンデンサ７は、導電体４の１つの接続区分４ｃに、有利には、接続区分４ｃとコンデンサ７との間に配置された導体接着剤によってコンタクトされる。コンデンサ７は、センサモジュールの電磁両立性の改善（ＥＭＣ保護）のための、かつ静電放電に対する保護のための保護コンデンサである。従って、このコンデンサ７は、差込接続部５の結合区分４ｄと、センサ装置とコンタクトするために設けられている接続区分４ａ，４ｂとの間に配置されている。
【００１５】
センサ装置１２，１３は、例えばシリコンチップを供えその上面に圧力反応性のエレメントが配置されている半導体圧力センサであるセンサエレメント１２と、ベース１３とを有している。このセンサ装置はボックス状の収容部分６（Premold）内に装着されている。この収容部分６は、底面１７と周壁１６とによって形成された受容部１８を有している。収容部分６は例えばプラスチックから成っていて良い。収容部分６はさらに接続エレメント１９を有しており、接続エレメント１９は受容部１８から外方へ周壁１６を貫通して第１の内室１０内に案内されていて、ここで、導電体４の、第１のケーシング部分２の内面に配置された接続区分４ａ，４ｂ（図１には例えば２つの接続区分４ａ，４ｂが示されている）に例えば溶接により接続されている。勿論、電気的な接続エレメント１９と電気的な接続区分４ａ，４ｂとの電気的な接続は、ろう接またはプレスコンタクトまたは別の適当な手段により形成することもできる。接続エレメント１９の、導体４に接続されていない端部は、受容部１８の内部で、例えばボンドワイヤ接続を介してセンサエレメント１２に接続されている。収容部分６の受容部１８には、センサエレメント１２の保護のために保護カバー１４、例えばゲルが充填されている。内室１０の圧力負荷の際には圧力は弾性的なゲルを介してセンサエレメント１２へと伝達される。
【００１６】
図１に更に示されているように、第１のケーシング部分２の、第１の内室１０に面した内面は第２の受容部２６を有している。この第２の受容部２６は、第１のケーシング部分２の内面に設けられた凹部により形成されていて、第２の受容部２６を制限する周壁２５を有している。収容部分６は、周壁２５によって制限された受容部２６の内側に配置されている。壁２５と収容部分６との間には、導電体４と電気的な接続エレメント１９との電気的な接続個所をカバーする材料９、例えば接着剤、特にシリコン接着剤が配置されている。接着剤は有利には溝２８の充填物とともに第１のケーシング部分１に被着される。
【００１７】
図２には、基準圧測定のために形成されたセンサモジュールを備えた実施例が示されている。図１と同じ部材には同じ符号を付与する。図１に示した例とは異なり、ここでは収容部分６は圧力通路２１の上方に配置されていて、圧力Ｐ１を案内するために底面１７に切欠が設けられている。ベース１３も切欠を有しており、これによりセンサエレメント１２のセンサダイヤフラムが下方から第１の圧力Ｐ１によって負荷可能である。この第１の圧力Ｐ１は、この場合、圧力通路２１が、第１の内室１０に対してシールされているので第１の内室１０内に形成されない。第２のケーシング部分３は第２の圧力接続部３０を有している。この圧力接続部３０を通って第１の内室１０が、かつゲルから成る可撓性のカバー１４を介してセンサエレメント１２のセンサダイヤフラムの上面が、基準圧としての圧力Ｐ２によって負荷可能である。
【００１８】
両実施例に示したようにセンサエレメント１２と、接続エレメント１９へ通じるボンドワイヤ接続部とは特に良好に損傷に対して保護されている。何故ならば、空気はプラスチック内に射出成形により埋め込まれた導電体４に沿って第２の内室１１から第１の内室１０へと到ることがある空気は、ここでカバー材料の下方に流出するので、ボンドワイヤ接続部は収容部分６の内側で空気の進入から保護されて配置されているため、ボンドワイヤ接続部の損傷を引き起こすことがないからである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】絶対圧センサとして形成されたセンサモジュールを有する本発明の第１実施例を示す図である。
【図２】相対圧センサとして形成されたセンサモジュールを有する本発明の第２実施例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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