传感器和用于制造传感器的方法与流程

1.本发明涉及一种传感器，特别是压力传感器，其包括用于检测传感器的周围环境介质的特性和/或组成的感测元件。
2.此外，本发明还涉及一种用于制造传感器、尤其压力传感器的方法。


背景技术：

3.尽管本发明可以普遍地应用于任意的传感器，然而本发明是参照气压压力传感器进行阐述的。
4.目前，在很多消费电子设备、例如智能电话和智能手表中使用气压压力传感器。在此，压力传感器的测量信号主要被用来确定高度，这例如使得对于室内导航确定楼层成为可能。因为压力传感器利用周围环境压力检测周围环境特性，所以压力传感器的感测元件必须具有通往周围环境的压力传递入口。该要求与需要将消费电子设备水密地实施的目标相冲突：已知的用于水密地密封的方法不允许将周围环境压力信号足够敏感地传输至压力传感器的感测元件。
5.为了解决该问题，已知的是，使用凝胶来进行压力传递。在该压力传感器中，感测元件位于壳体的内部。在完成芯片安装和布线之后，给壳体的内部浇注凝胶。因为凝胶密封地润湿套筒的内侧壁并且因为凝胶自身是水密的，所以可以保护感测元件免于遭受周围环境介质、例如水。通过凝胶自身实现压力信号从周围环境到感测元件的传输，因为该凝胶足够柔韧以用作传输介质。
6.该压力传感器在系统集成时、例如在安装到智能电话壳体中时通常紧邻扬声器和/或麦克风布置，因为对于这些部件来说在通往周围环境的入口方面具有类似的要求。这些部件通常布置在管形通道中，该管形通道通入智能电话壳体的外表面中并且从而确保麦克风、扬声器和压力传感器到周围环境空气的入口，但同时将其余的智能电话内空间与周围环境隔离。
7.然而，由于填充有凝胶的、水密的压力传感器紧邻管形通道中的扬声器和/或麦克风，因此对于该设备的声学性能存在潜在的问题。压力传感器的暴露的凝胶的声学特性可以通过其性质引起不期望的、与扬声器和/或麦克风的相互影响、例如回声或导致由于干涉引起的信号强度的降低。特别是，凝胶表面的凹陷形状(如其在凝胶的常见的硬化/交联时通常形成的那样)可以用作聚焦反射器。


技术实现要素：

8.在本发明的一个实施方式中提出一种传感器、特别是压力传感器，其包括：
9.感测元件，用于检测该传感器的周围环境介质的特性和/或组成；
10.传输介质，用于将该周围环境介质的特性和/或组成传输给该感测元件，其中，该传输介质布置成使得该感测元件被该传输介质加载，其中，该传输介质构造成使得该传输介质至少部分地漫散射和/或至少部分地吸收在至少一个频率范围内出现在该传输介质上
的波、特别是声波。
11.在另一实施方式中，本发明提出一种用于制造传感器、特别是压力传感器的方法，其包括以下步骤：
[0012]-提供感测元件；
[0013]-提供可硬化的传输介质，从而使得该感测元件被该传输介质加载；
[0014]-硬化该传输介质；
[0015]-构造该传输介质，从而使得该传输介质至少部分地漫散射和/或至少部分地吸收在至少一个频率范围内出现在该传输介质上的波、特别是声波。
[0016]
术语“声波”在最广泛的意义上理解并且特别是在权利要求中、优选在说明书中涉及周围环境介质中的任何逐步的机械变形。
[0017]
由其实现的优点之一在于，在该传感器的不利的系统集成时避免例如与终端设备中的扬声器和/或麦克风的不期望的相互影响。另一优点在于，避免成本强化地和费时地校正传感器和麦克风、扬声器或诸如此类的布置，特别是在以下背景下：不期望的相互影响大多只能通过测试功能上的、几乎生产就绪的模型来发现。
[0018]
在下面描述或者公开本发明的其他特征、优点和其他实施方式。
[0019]
根据一个进一步方案，所述传输介质具有用于该传输介质的表面，用于漫散射和/用于至少部分地吸收的散射元件布置和/或构造在该表面上。通过这种方式可实现简单且高效的、至少部分地漫射的散射和/或吸收。
[0020]
根据另一个进一步方案，所述散射元件由所述传输介质制成。可能的优点之一是，能够以成本低廉的方式提供散射元件。可能的另一优点是，当散射元件由该传输介质制成时，例如在温度改变时不出现材料应力。
[0021]
根据另一个进一步方案，所述散射元件通过所述传输介质的表面的凹陷部和升高部制成。由此能够以特别简单的方式提供散射元件。
[0022]
根据另一个进一步方案，所述散射元件在所述传输介质的表面上对称地分布和/或关于该表面的至少一个点同心地布置。其可能的优点在于，能够以简单且成本低廉的方式提供散射元件。
[0023]
根据另一个进一步方案，所述传输介质以硬化的凝胶的形式提供。由此提供成本低廉且可灵活操作的传输介质。
[0024]
根据另一个进一步方案，所述感测元件布置在朝至少一侧开放的壳体中并且所述传输介质至少部分地填充该壳体。其可能的优点在于，能够在未硬化的状态中特别简单地布置传输介质并且随后使其硬化，因为该传输介质受到壳体的限制。
[0025]
根据所述方法的一个进一步方案，所述传输介质的构造步骤包括在所述表面上布置和/或构造散射元件。通过这种方式可实现简单且高效的、至少部分地漫射的散射和/或吸收。
[0026]
根据所述方法的另一个进一步方案，所述散射元件的构造在所述传输介质的硬化期间进行。由此总体上改善了该方法的效率，因为传输介质的硬化和散射元件的布置或构造同时进行。
[0027]
根据所述方法的另一个进一步方案，所述散射元件的构造借助作用于所述传输介质的表面的冲头进行，该冲头具有散射元件的凹模。冲头的优点是其简单的可应用性。除此
之外，借助于冲头可以给多个传感器元件设置散射元件。
[0028]
根据所述方法的另一个进一步方案，在所述传输介质的构造步骤之前，在冲头与所述传输介质的表面之间布置特别是呈箔和/或膜形式的中间层，从而使得该中间层在所述传输介质的构造期间将冲头和所述传输介质的表面相互隔开。由此，以高效的方式防止冲头的可能的污染：在传输介质的表面上每次应用冲头之后设置新的中间层，然后利用该中间层可以实施用于在另一传感器的传输介质的表面上制造散射元件的另一压印过程。由此可以避免两个传感器之间通过冲压过程引起的材料传递。
[0029]
由从属权利要求、附图和所属的附图说明得出本发明的其他重要的特征和优点。
[0030]
不言而喻，上面已经描述过的和下面还将阐述的特征不仅能够在相应给出的组合中、而且能够在其他组合中或者单独地应用，而不离开本发明的框架。
[0031]
在附图中示出本发明的优选实施例和实施方式，下面对其进行详细阐述，其中，相同的附图标记涉及相同或类似或功能相同的构件或元件。
附图说明
[0032]
在此，附图中示意性示出：
[0033]
图1:以横截面图示出在制造期间根据本发明的一个实施方式的传感器；
[0034]
图2:以透视图示出图1中制造完成的传感器；
[0035]
图3:以横截面图示出图2中的传感器；和
[0036]
图4：示出根据本发明的一个实施方式的方法的步骤。
具体实施方式
[0037]
图1以横截面图示出在制造期间根据本发明的一个实施方式的传感器。
[0038]
具体地，图1示出传感器1。该传感器1具有基底2，该基底具有布线平面(未示出)。此外，在该基底2上布置有套筒6形式的壳体。在该基底2上的套筒6中设置芯片组4，该芯片组具有至少一个感测元件4a。该芯片组4包括例如用于所述感测元件的评估电子装置。该感测元件4a可以实施为mems。由此，该套筒6可以在一侧通过该基底2封闭。
[0039]
现在，在套筒6中将凝胶5注入到保留的开口12中，直到该套筒6被基本上填满。在图1中，现在从上部将冲头7压到所述开口12中的凝胶5的表面上。该冲头7在其朝向凝胶5的一侧具有拓扑或结构10，该拓扑或结构包括升高部和凹陷部。现在，在冲头7与凝胶5的表面接触之前，在凝胶表面与冲头7之间布置薄箔或中介膜8。该膜8紧贴冲头表面的拓扑并且将该冲头7的拓扑10传输到凝胶表面。于是，当冲头7压到凝胶表面上或凝胶表面中时，该凝胶表面就具有相应于冲头拓扑10的拓扑9。该膜8是可选的并且也可以省去。
[0040]
接下来，凝胶5热硬化并且然后去除冲头7。在此，该热硬化能够以熔炉工艺在大于100摄氏度的情况下进行。
[0041]
换言之，在凝胶5硬化期间，通过利用冲头7加载在硬化开始时还是液态的凝胶5，有针对性地将结构9压入到凝胶表面中。在此，冲头7与凝胶5的接触面的结构就是在凝胶表面的硬化状态中力求达到的拓扑9的凹模。冲头7与凝胶5的接触(如上所述)可以直接进行，或者间接地通过冲头7与凝胶5之间的箔状中介部8进行，以避免冲头的污染和沾染，类似于在“薄膜辅助成型”中常见的那样。借助于该冲头7还可以避免凝胶5由于硬化时的毛细力形
成凹表面并且从而用作聚焦反射器。
[0042]
为了在工艺上优化该硬化过程，可以对冲头7有针对性地进行温度调节。还可以设想将冲头相对于传感器1在硬化期间以位置调整或力调整的方式定位。例如，可以设置相应的温度传感器、力传感器或位置传感器，它们可以与控制和/或调节装置一起控制或调节冲头7相对于凝胶5的表面的相对定位、冲头7的相应的力加载或温度调节。
[0043]
凝胶表面通过冲头7如此结构化，以至于该凝胶表面特别是在应用情况下用作对于该终端设备的使用目的关系重大的范围内的声学扩散器和/或声学吸收器。在此，还可以设想的是，布置或构造多个较大的散射元件，然后再在所述散射元件上布置或构造多个较小的散射元件。由此可以例如模仿多孔结构，利用该多孔结构可以部分地吸收声波。较大的散射元件可以例如通过切削或腐蚀产生并且接着例如通过粗糙化的喷砂产生较小的散射元件。
[0044]
特别是，图1中的传感器涉及水密的传感器，尤其水密的压力传感器。
[0045]
图2以透视图示出图1中制造完成的传感器。
[0046]
在图2中示出图1中的传感器1。套筒6是圆的并且凝胶5的表面具有同心的波动部9，用于漫散射进入的声学信号。除了同心的波动部之外，还可以设想另外的拓扑，例如棋盘状布置的凹陷部或线性延伸的斜部或诸如此类。
[0047]
图3以横截面图示出图2中的传感器。
[0048]
在图3中示出的是撞击或出现在所述表面上的声波20的路径。这些路径由于所述凝胶表面的拓扑9而被漫散射(附图标记21)。
[0049]
图4示出根据本发明的一个实施方式的方法的步骤。
[0050]
在图4中示出用于制造传感器、特别是压力传感器的方法的步骤。
[0051]
在此，该方法包括以下步骤：
[0052]-提供s1传感器元件或感测元件；
[0053]-提供s2可硬化的传输介质，从而使得该感测元件被该传输介质加载；
[0054]-硬化s3该传输介质；
[0055]-构造s4该传输介质，从而使得该传输介质至少部分地漫散射和/或至少部分地吸收在至少一个频率范围内撞击或出现在该传输介质上的波、特别是声波。
[0056]
综上所述，本发明的实施方式中的至少一个实施方式可以提供以下特征和/或以下优点中的至少一个：
[0057]-简单地、成本低廉地制造特别是大量传感器；
[0058]-避免例如与终端设备中的扬声器和/或麦克风的不期望的相互影响；
[0059]-避免成本强化地和费时地校正传感器和麦克风、扬声器或诸如此类的布置；
[0060]-可靠地、成本低廉地和灵活地布置散射元件。
[0061]
尽管本发明借助于优选实施例进行了说明，但是本发明不局限于该优选实施例，而是能够以多种多样的方式进行修改。