[go: up one dir, main page]

DE102020210076A1 - Sensor and method of making a sensor - Google Patents

Sensor and method of making a sensor Download PDF

Info

Publication number
DE102020210076A1
DE102020210076A1 DE102020210076.4A DE102020210076A DE102020210076A1 DE 102020210076 A1 DE102020210076 A1 DE 102020210076A1 DE 102020210076 A DE102020210076 A DE 102020210076A DE 102020210076 A1 DE102020210076 A1 DE 102020210076A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
transmission medium
sensor
sensing element
scattering elements
medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020210076.4A
Other languages
German (de)
Inventor
Joachim Friedl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102020210076.4A priority Critical patent/DE102020210076A1/en
Priority to CN202110912171.1A priority patent/CN114076653A/en
Publication of DE102020210076A1 publication Critical patent/DE102020210076A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/0007Fluidic connecting means
    • G01L19/0046Fluidic connecting means using isolation membranes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/06Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G01L19/0627Protection against aggressive medium in general
    • G01L19/0654Protection against aggressive medium in general against moisture or humidity

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sensor, insbesondere Drucksensor, umfassendein Sensierelement zur Detektion einer Eigenschaft und/oder Zusammensetzung eines Umgebungsmediums des Sensors,ein Übertragungsmedium zur Übertragung von einer Eigenschaft und/oder Zusammensetzung des Umgebungsmediums auf das Sensierelement, wobei das Übertragungsmedium so angeordnet ist, dass das Sensierelement von dem Übertragungsmedium beaufschlagt ist, wobei das Übertragungsmedium so ausgebildet ist, dass dieses in zumindest einem Frequenzbereich auf das Übertragungsmedium auftreffende Wellen, insbesondere Schallwellen, zumindest teilweise diffus streut und/oder zumindest teilweise absorbiert.The invention relates to a sensor, in particular a pressure sensor, comprising a sensing element for detecting a property and/or composition of a medium surrounding the sensor, a transmission medium for transmitting a property and/or composition of the surrounding medium to the sensing element, the transmission medium being arranged in such a way that the Sensing element is acted upon by the transmission medium, the transmission medium being designed in such a way that it at least partially diffusely scatters and/or at least partially absorbs waves impinging on the transmission medium in at least one frequency range, in particular sound waves.

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die Erfindung betrifft einen Sensor, insbesondere Drucksensor, umfassend ein Sensierelement zur Detektion einer Eigenschaft und/oder Zusammensetzung eines Umgebungsmediums des Sensors.The invention relates to a sensor, in particular a pressure sensor, comprising a sensing element for detecting a property and/or composition of a medium surrounding the sensor.

Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines Sensors, insbesondere eines Drucksensors.The invention further relates to a method for producing a sensor, in particular a pressure sensor.

Stand der TechnikState of the art

Obwohl die vorliegende Erfindung allgemein auf beliebige Sensoren anwendbar ist, wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf barometrische Drucksensoren erläutert.Although the present invention is generally applicable to any sensor, the present invention will be discussed in relation to barometric pressure sensors.

Barometrische Drucksensoren werden heutzutage in einer Vielzahl von Consumerelektronikgeräten verwendet, wie beispielsweise Smartphones und Smartwatches. Das Messsignal der Drucksensoren wird dabei unter anderem zur Höhenbestimmung verwendet, was beispielsweise eine Bestimmung des Stockwerks für Indoor-Navigation ermöglicht. Da Drucksensoren mit dem Umgebungsdruck eine Umgebungseigenschaft detektieren, muss das Sensierelement des Drucksensors einen druckübertragenden Zugang zur Umgebung haben. Diese Anforderung steht in Konflikt mit dem Ziel, das Consumerelektronikgerät wasserdicht auszuführen: die bekannten Methoden zur wasserdichten Abdichtung erlauben keine hinreichend sensitive Übertragung des Umgebungs-Drucksignals zum Sensierelement des Drucksensors.Barometric pressure sensors are used today in a variety of consumer electronics devices, such as smartphones and smart watches. The measurement signal from the pressure sensors is used, among other things, to determine the height, which makes it possible, for example, to determine the floor for indoor navigation. Since pressure sensors use the ambient pressure to detect an ambient property, the sensing element of the pressure sensor must have pressure-transmitting access to the environment. This requirement conflicts with the aim of making the consumer electronics device watertight: the known methods for watertight sealing do not permit sufficiently sensitive transmission of the ambient pressure signal to the sensing element of the pressure sensor.

Zur Lösung des Problems ist es bekannt geworden, zur Druckübertragung ein Gel zu verwenden. Bei diesen Drucksensoren befindet sich das Sensierelement im Inneren eines Gehäuses. Nach erfolgter Chipmontage und Verdrahtung wird das Innere des Gehäuses mit dem Gel vergossen. Da das Gel die innere Seitenwand der Hülse dicht benetzt und da Gel selbst wasserdicht ist, ist das Sensierelement vor einem Umgebungsmedium wie beispielsweise Wasser geschützt. Die Übertragung des Drucksignals von der Umgebung zum Sensierelement erfolgt durch das Gel selbst, da dieses hinreichend nachgiebig ist, um als Übertragungsmedium zu fungieren.To solve the problem, it has become known to use a gel for pressure transmission. In these pressure sensors, the sensing element is inside a housing. Once the chip has been mounted and wired, the inside of the housing is encapsulated with the gel. Because the gel tightly wets the inner sidewall of the sleeve, and because gel itself is waterproof, the sensing element is protected from an environmental medium such as water. The pressure signal is transmitted from the environment to the sensing element by the gel itself, as this is sufficiently flexible to function as a transmission medium.

Diese Drucksensoren werden bei der Systemintegration, beispielsweise beim Einbau in das Smartphone-Gehäuse üblicherweise in direkter Nähe zum Lautsprecher und/ oder Mikrofon angeordnet, da für alle diese Komponenten ähnliche Anforderungen bezüglich Zugang zur Umgebung gelten. Die Anordnung dieser Komponenten erfolgt üblicherweise in einem röhrenförmigen Kanal, der in die Außenoberfläche des Smartphone-Gehäuses mündet und somit den Zugang von Mikrofon, Lautsprecher und Drucksensor zur Umgebungsluft gewährleistet, aber gleichzeitig den übrigen Smartphone-Innenraum von der Umgebung isoliert.During system integration, for example when installed in the smartphone housing, these pressure sensors are usually arranged in the immediate vicinity of the loudspeaker and/or microphone, since similar requirements regarding access to the environment apply to all these components. These components are usually arranged in a tubular duct that opens into the outer surface of the smartphone housing and thus ensures access to the ambient air for the microphone, loudspeaker and pressure sensor, but at the same time isolates the rest of the smartphone interior from the environment.

Durch die direkte Nähe des gelbefüllten, wasserdichten Drucksensors zu Lautsprecher und/oder Mikrofon in einem röhrenförmigen Kanal entsteht allerdings ein potentielles Problem für die akustische Performance des Geräts. Die akustischen Eigenschaften des exponierten Gels des Drucksensors können durch ihre Beschaffenheit ungewollte Wechselwirkungen mit Lautsprecher und/oder Mikrofon verursachen, beispielsweise Echos oder eine interferenzbedingte Verminderung der Signalstärke zur Folge haben. Insbesondere die konkave Form der Geloberfläche, wie sie sich beim gebräuchlichen Aushärten/Vernetzen des Gels üblicherweise ausbildet, kann als fokussierender Reflektor wirken.However, the close proximity of the gel-filled, waterproof pressure sensor to the speaker and/or microphone in a tubular duct creates a potential problem for the acoustic performance of the device. Due to their nature, the acoustic properties of the exposed gel of the pressure sensor can cause unwanted interactions with the loudspeaker and/or microphone, for example echoes or a reduction in signal strength due to interference. In particular, the concave shape of the gel surface, as is usually formed during the usual hardening/crosslinking of the gel, can act as a focusing reflector.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung einen Sensor, insbesondere Drucksensor bereit, umfassend
ein Sensierelement zur Detektion einer Eigenschaft und/oder Zusammensetzung eines Umgebungsmediums des Sensors,
ein Übertragungsmedium zur Übertragung von einer Eigenschaft und/oder Zusammensetzung des Umgebungsmediums auf das Sensierelement, wobei das Übertragungsmedium so angeordnet ist, dass das Sensierelement von dem Übertragungsmedium beaufschlagt ist, wobei
das Übertragungsmedium so ausgebildet ist, dass dieses in zumindest einem Frequenzbereich auf das Übertragungsmedium auftreffende Wellen, insbesondere Schallwellen, zumindest teilweise diffus streut und/oder zumindest teilweise absorbiert.
In one embodiment, the present invention provides a sensor, in particular a pressure sensor, comprising
a sensing element for detecting a property and/or composition of a medium surrounding the sensor,
a transmission medium for the transmission of a property and/or composition of the surrounding medium to the sensing element, wherein the transmission medium is arranged in such a way that the sensing element is acted upon by the transmission medium, wherein
the transmission medium is designed in such a way that it at least partially diffusely scatters and/or at least partially absorbs waves impinging on the transmission medium in at least one frequency range, in particular sound waves.

In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Sensors, insbesondere eines Drucksensors, bereit, umfassend die Schritte

  • - Bereitstellen eines Sensierelements,
  • - Bereitstellen eines aushärtbaren Übertragungsmediums, sodass das Sensierelement von dem Übertragungsmedium beaufschlagt wird,
  • - Aushärten des Übertragungsmediums, und
  • - Ausbilden des Übertragungsmediums, sodass dieses in zumindest einem Frequenzbereich auf das Übertragungsmedium auftreffende Wellen, insbesondere Schallwellen, zumindest teilweise diffus streut und/oder zumindest teilweise absorbiert.
In a further embodiment, the present invention provides a method for producing a sensor, in particular a pressure sensor, comprising the steps
  • - providing a sensing element,
  • - Providing a curable transmission medium, so that the sensing element is acted upon by the transmission medium,
  • - curing of the transmission medium, and
  • Forming the transmission medium so that these waves, in particular sound waves, impinging on the transmission medium in at least one frequency range, at least partially diffusely scatters and/or at least partially absorbs.

Der Begriff „Schallwelle“ ist im weitesten Sinne zu verstehen und bezieht sich insbesondere in den Ansprüchen, vorzugsweise in der Beschreibung auf jegliche fortschreitende mechanische Deformation in einem Umgebungsmedium.The term "sound wave" is to be understood in the broadest sense and refers in particular in the claims, preferably in the description, to any progressive mechanical deformation in a surrounding medium.

Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass bei einer unvorteilhaften Systemintegration des Sensors ungewollte Wechselwirkungen beispielsweise mit Lautsprecher und/oder Mikrofon in einem Endgerät vermieden werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass kostenintensive und zeitaufwändige Korrekturen der Anordnung von Sensor und Mikrofon, Lautsprecher oder dergleichen vermieden werden, insbesondere vor dem Hintergrund, dass die unerwünschten Wechselwirkungen meist erst durch Erprobung funktionaler seriennaher Modelle entdeckt werden.One of the advantages achieved in this way is that if the sensor is unfavorably integrated into the system, unwanted interactions, for example with the loudspeaker and/or microphone in a terminal device, are avoided. A further advantage is that cost-intensive and time-consuming corrections to the arrangement of the sensor and microphone, loudspeaker or the like are avoided, in particular given that the undesired interactions are usually only discovered by testing functional near-series models.

Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.Other features, advantages, and other embodiments of the invention are described below or will become apparent thereby.

Gemäß einer Weiterbildung weist das Übertragungsmedium eine Oberfläche zum Übertragungsmedium auf, auf welcher Streuelemente zur diffusen Streuung und/oder zur zumindest teilweisen Absorption angeordnet und/oder ausgebildet sind. Auf diese Weise wird eine einfache und effiziente, zumindest teilweise diffuse Streuung und/oder Absorption ermöglicht.According to a development, the transmission medium has a surface facing the transmission medium, on which scattering elements for diffuse scattering and/or for at least partial absorption are arranged and/or formed. In this way, a simple and efficient, at least partially diffuse, scattering and/or absorption is made possible.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung sind die Streuelemente aus dem Übertragungsmedium hergestellt. Einer der möglichen Vorteile ist, dass auf kostengünstige Weise Streuelemente bereitgestellt werden können. Ein weiterer möglicher Vorteil ist, dass Materialspannungen, beispielsweise bei Temperaturveränderungen, nicht auftreten, wenn die Streuelemente aus dem Übertragungsmedium hergestellt sind.According to a further development, the scattering elements are produced from the transmission medium. One of the possible advantages is that scattering elements can be provided in a cost-effective manner. A further possible advantage is that material stresses, for example in the event of temperature changes, do not occur if the scattering elements are made from the transmission medium.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung sind die Streuelemente durch Vertiefungen und Erhöhungen der Oberfläche des Übertragungsmediums hergestellt. Damit können auf besonders einfache Weise Streuelemente bereitgestellt werden.According to a further development, the scattering elements are produced by indentations and elevations in the surface of the transmission medium. In this way, scattering elements can be provided in a particularly simple manner.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung sind die Streuelemente symmetrisch auf der Oberfläche des Übertragungsmediums verteilt und/oder konzentrisch zu zumindest einem Punkt der Oberfläche angeordnet. Ein möglicher Vorteil hiervon ist, dass diese in einfacher und kostengünstiger Weise hergestellt werden können.According to a further development, the scattering elements are distributed symmetrically on the surface of the transmission medium and/or arranged concentrically to at least one point on the surface. A possible advantage of this is that they can be manufactured in a simple and inexpensive manner.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung ist das Übertragungsmedium in Form eines ausgehärteten Gels bereitgestellt. Damit wird ein kostengünstiges und flexibel handhabbares Übertragungsmedium bereitgestellt.According to a further development, the transmission medium is provided in the form of a hardened gel. A cost-effective and flexibly manageable transmission medium is thus provided.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung ist das Sensierelement in einem nach zumindest einer Seite offenen Gehäuse angeordnet und das Übertragungsmedium füllt das Gehäuse zumindest teilweise aus. Ein möglicher Vorteil hiervon ist, dass das Übertragungsmedium in nicht ausgehärtetem Zustand besonders einfach angeordnet werden kann und später ausgehärtet werden kann, da dieses durch das Gehäuse beschränkt wird.According to a further development, the sensing element is arranged in a housing which is open on at least one side and the transmission medium fills the housing at least partially. A possible advantage of this is that the transmission medium can be arranged particularly easily in the uncured state and can be cured later since this is restricted by the housing.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst der Schritt des Ausbildens des Übertragungsmediums ein Anordnen und/oder Ausbilden von Streuelementen auf der Oberfläche. Auf diese Weise wird eine einfache und effiziente, zumindest teilweise diffuse Streuung und/oder Absorption ermöglicht.According to a development of the method, the step of forming the transmission medium includes arranging and/or forming scattering elements on the surface. In this way, a simple and efficient, at least partially diffuse, scattering and/or absorption is made possible.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung des Verfahrens erfolgt das Ausbilden der Streuelemente während des Aushärtens des Übertragungsmediums. Damit wird die Effizienz des Verfahrens insgesamt verbessert, da zeitgleich ein Aushärten des Übertragungsmediums und der Anordnung beziehungsweise Ausbildung der Streuelemente erfolgt.According to a further development of the method, the scattering elements are formed during the curing of the transmission medium. This improves the overall efficiency of the method, since the transmission medium and the arrangement or formation of the scattering elements are cured at the same time.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung des Verfahrens erfolgt das Ausbilden der Streuelemente mittels eines auf die Oberfläche des Übertragungsmediums einwirkenden Stempels, der eine Negativform von Streuelementen aufweist. Vorteil eines Stempels ist seine einfache Anwendbarkeit. Daneben können mittels eines Stempels eine Vielzahl von Sensoren mit Streuelementen versehen werden.According to a further development of the method, the scattering elements are formed by means of a stamp which acts on the surface of the transmission medium and has a negative form of scattering elements. The advantage of a stamp is its ease of use. In addition, a large number of sensors can be provided with scattering elements by means of a stamp.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung des Verfahrens wird vor dem Schritt des Ausbildens des Übertragungsmediums eine Zwischenschicht zwischen Stempel und Oberfläche des Übertragungsmediums angeordnet, insbesondere in Form einer Folie und/oder einem Film, sodass diese während des Ausbildens des Übertragungsmediums Stempel und Oberfläche des Übertragungsmediums voneinander beabstandet. Damit wird auf effiziente Weise eine mögliche Verschmutzung des Stempels verhindert: nach jedem Anwenden des Stempels auf einer Oberfläche eines Übertragungsmediums wird eine neue Zwischenschicht angeordnet, mit der dann ein weiterer Prägeprozess zur Herstellung von Streuelementen auf der Oberfläche des Übertragungsmediums eines weiteren Sensors durchgeführt werden kann. Materialübertrag durch den Stempelvorgang zwischen zwei Sensoren kann damit vermieden werden.According to a further development of the method, before the step of forming the transfer medium, an intermediate layer is arranged between the stamp and the surface of the transfer medium, in particular in the form of a foil and/or a film, so that the stamp and the surface of the transfer medium are spaced apart during the formation of the transfer medium. This efficiently prevents possible contamination of the stamp: after each use of the stamp on a surface of a transmission medium, a new intermediate layer is arranged, with which a further embossing process can then be carried out to produce scattering elements on the surface of the transmission medium of another sensor. Material transfer through the stamping process between two sensors can thus be avoided.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus dazugehöriger Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention result from the dependent claims, from the drawings and from the associated description of the figures based on the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.Preferred designs and embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference symbols referring to identical or similar or functionally identical components or elements.

Figurenlistecharacter list

Dabei zeigt in schematischer Form

  • 1 einen Sensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt während der Herstellung;
  • 2 den hergestellten Sensor gemäß 1 in perspektivischer Ansicht;
  • 3 den Sensor gemäß 2 im Querschnitt; und
  • 4 Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
It shows in schematic form
  • 1 a sensor according to an embodiment of the present invention in cross section during manufacture;
  • 2 according to the manufactured sensor 1 in perspective view;
  • 3 according to the sensor 2 in cross section; and
  • 4 Steps of a method according to an embodiment of the present invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt einen Sensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt während der Herstellung. 1 Figure 12 shows a sensor according to an embodiment of the present invention in cross-section during manufacture.

Im Detail zeigt 1 einen Sensor 1. Der Sensor 1 weist ein Substrat 2 mit einer Umverdrahtungsebene (nicht dargestellt) auf. Auf dem Substrat 2 ist weiter ein Gehäuse in Form einer Hülse 6 angeordnet. In der Hülse 6 auf dem Substrat 2 ist ein Chipset 4 mit zumindest einem Sensierelement 4a angeordnet. Das Chipset 4 umfasst beispielsweise eine Auswerteelektronik für das Sensierelement. Das Sensierelement 4a kann als MEMS ausgeführt sein. Die Hülse 6 ist somit auf der einen Seite durch das Substrat 2 verschlossen.shows in detail 1 a sensor 1. The sensor 1 has a substrate 2 with a rewiring level (not shown). A housing in the form of a sleeve 6 is also arranged on the substrate 2 . A chipset 4 with at least one sensing element 4a is arranged in the sleeve 6 on the substrate 2 . The chipset 4 includes, for example, evaluation electronics for the sensing element. The sensing element 4a can be embodied as an MEMS. The sleeve 6 is thus closed by the substrate 2 on one side.

In die Hülse 6 wird nun ein Gel 5 in die verbleibende Öffnung 12 eingefüllt, bis die Hülse 5 im Wesentlichen gefüllt ist. In 1 von oben wird nun ein Stempel 7 auf die Oberfläche des Gels 5 in der Öffnung 12 gedrückt. Der Stempel 7 weist an seiner zum Gel 5 zugewandten Seite eine Topographie beziehungsweise Struktur 10 auf, die Erhöhungen und Vertiefungen umfasst. Bevor der Stempel 7 nun mit der Oberfläche des Gels 5 in Kontakt kommt, wird zwischen Geloberfläche und Stempel 7 eine dünne Folie oder ein Interposer-Film 8 angeordnet. Dieser Film 8 schmiegt sich an die Topographie der Stempeloberfläche an und übertragt die Topographie 10 des Stempels 7 auf die Geloberfläche. Diese weist dann eine zu der Stempel-Topographie 10 entsprechende Topographie 9 auf, wenn der Stempel 7 auf beziehungsweise in die Geloberfläche gedrückt wird. Der Film 8 ist optional und kann auch weggelassen werden.A gel 5 is now filled into the remaining opening 12 of the sleeve 6 until the sleeve 5 is essentially full. In 1 A stamp 7 is now pressed from above onto the surface of the gel 5 in the opening 12 . On its side facing the gel 5, the stamp 7 has a topography or structure 10 that includes elevations and depressions. Before the stamp 7 now comes into contact with the surface of the gel 5, a thin foil or an interposer film 8 is arranged between the gel surface and the stamp 7. This film 8 clings to the topography of the stamp surface and transfers the topography 10 of the stamp 7 to the gel surface. This then has a topography 9 corresponding to the stamp topography 10 when the stamp 7 is pressed onto or into the gel surface. The film 8 is optional and can also be omitted.

Anschließend wird das Gel 5 thermisch ausgehärtet und danach der Stempel 7 wieder entfernt. Das thermische Aushärten kann dabei in einem Ofenprozess bei mehr als 100 Grad Celsius erfolgen.The gel 5 is then thermally cured and then the stamp 7 is removed again. The thermal curing can take place in an oven process at more than 100 degrees Celsius.

Mit anderen Worten wird während des Aushärtens des Gels 5 gezielt eine Struktur 9 in die Geloberfläche eingeprägt, durch Beaufschlagen des zu Beginn des Aushärtevorgangs noch flüssigen Gels 5 mit einem Stempel 7. Die Struktur der Kontaktfläche des Stempels 7 mit dem Gel 5 ist dabei die Negativform der im ausgehärteten Zustand der Geloberfläche angestrebten Topographie 9. Der Kontakt des Stempels 7 mit dem Gel 5 kann - wie oben ausgeführt - direkt erfolgen oder, um Verschmutzungen und Kontaminationen des Stempels zu vermeiden, indirekt durch einen folienartigen Interposer 8 zwischen Stempel 7 und Gel 5, analog zum Vorgehen, wie es bei „film assisted molding“ gebräuchlich ist. Mittels des Stempels 7 kann ebenfalls verhindert werden, dass das Gel 5 auf Grund von Kapillarkräften beim Aushärten eine konkave Oberfläche ausbildet und somit als fokussierender Reflektor wirkt.In other words, during the curing of the gel 5, a structure 9 is specifically embossed into the gel surface by applying a stamp 7 to the gel 5, which is still liquid at the beginning of the curing process. The structure of the contact surface of the stamp 7 with the gel 5 is the negative mold the topography 9 desired in the hardened state of the gel surface. The contact of the stamp 7 with the gel 5 can - as explained above - take place directly or, in order to avoid soiling and contamination of the stamp, indirectly through a film-like interposer 8 between stamp 7 and gel 5 , analogous to the procedure that is customary for "film-assisted molding". The stamp 7 can also be used to prevent the gel 5 from forming a concave surface due to capillary forces during hardening and thus acting as a focusing reflector.

Zur Prozessoptimierung des Aushärtevorgangs kann der Stempel 7 gezielt temperiert werden. Eine lagegeregelte oder kraftgeregelte Positionierung des Stempels relativ zum Sensor 1 während des Aushärtevorgangs ist ebenso denkbar. Beispielsweise können entsprechende Temperatur-, Kraft- oder Lagesensoren angeordnet sein, die zusammen mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung eine relative Positionierung des Stempels 7 zur Oberfläche des Gels 5, eine entsprechende Kraftbeaufschlagung oder Temperierung des Stempels 7 steuern oder regeln können.To optimize the hardening process, the stamp 7 can be temperature-controlled in a targeted manner. A position-controlled or force-controlled positioning of the stamp relative to the sensor 1 during the curing process is also conceivable. For example, corresponding temperature, force or position sensors can be arranged which, together with a control and/or regulating device, can control or regulate a relative positioning of the stamp 7 to the surface of the gel 5, a corresponding application of force or temperature control of the stamp 7.

Die Geloberfläche wird durch den Stempel 7 so strukturiert, dass die Geloberfläche insbesondere im Anwendungsfall als akustischer Diffusor und/oder akustischer Absorber im für den Verwendungszweck des Endgeräts relevanten Frequenzbereich wirkt. Es ist dabei ebenso denkbar, eine Mehrzahl von größeren Streuelementen anzuordnen oder auszubilden, auf denen dann wiederum eine Mehrzahl von kleineren Streuelementen angeordnet beziehungsweise ausgebildet ist. Damit kann beispielsweise eine poröse Struktur imitiert werden, mit der eine teilweise Absorption von Schallwellen ermöglicht wird. Die größeren Streuelemente können beispielsweise durch Zerspanen oder Erodieren erzeugt werden und anschließend darauf die kleineren Streuelemente durch beispielsweise aufrauendes Sandstrahlen.The gel surface is structured by stamp 7 in such a way that the gel surface acts as an acoustic diffuser and/or acoustic absorber in the frequency range relevant to the intended use of the terminal device, particularly when used. It is also conceivable here to arrange or form a plurality of larger scattering elements, on which a plurality of smaller scattering elements are then arranged or formed. For example, one porous structure that allows partial absorption of sound waves. The larger scattering elements can be produced, for example, by machining or eroding, and then the smaller scattering elements can be produced, for example, by roughening sandblasting.

Insbesondere handelt es sich bei dem in 1 dargestellten Sensor um einen wasserdichten Sensor, insbesondere einen wasserdichten Drucksensor.In particular, the in 1 sensor shown is a waterproof sensor, in particular a waterproof pressure sensor.

2 zeigt den hergestellten Sensor gemäß 1 in perspektivischer Ansicht. 2 shows the manufactured sensor according to FIG 1 in perspective view.

In 2 ist ein Sensor 1 gemäß 1 gezeigt. Die Hülse 6 ist rund und die Oberfläche des Gels 5 weist eine konzentrische Undulation 9 zum diffusen Streuen eines eingehenden akustischen Signals. Neben der konzentrischen Undulation sind noch weitere Topografien denkbar, beispielsweise schachbrettartig angeordnete Vertiefungen oder linear verlaufende Schrägen oder dergleichen.In 2 is a sensor 1 according to 1 shown. The sleeve 6 is round and the surface of the gel 5 has a concentric undulation 9 for diffusely scattering an incoming acoustic signal. In addition to the concentric undulation, other topographies are also conceivable, for example indentations arranged in the manner of a chessboard or linear slopes or the like.

3 zeigt den Sensor gemäß 2 im Querschnitt. 3 shows the sensor according to 2 in cross section.

In 3 sind die Pfade von auf die Oberfläche auftreffenden akustischen Wellen 20 gezeigt. Diese werden auf Grund der Topographie 9 der Geloberfläche diffus gestreut (Bezugszeichen 21).In 3 the paths of acoustic waves 20 impinging on the surface are shown. These are diffusely scattered due to the topography 9 of the gel surface (reference number 21).

4 zeigt Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 shows steps of a method according to an embodiment of the present invention.

In 4 sind Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines Sensors, insbesondere eines Drucksensors gezeigt.In 4 steps of a method for producing a sensor, in particular a pressure sensor, are shown.

Das Verfahren umfasst dabei die folgenden Schritte

  • - Bereitstellen S1 eines Sensorelements,
  • - Bereitstellen S2 eines aushärtbaren Übertragungsmediums, sodass das Sensierelement von dem Übertragungsmedium beaufschlagt wird,
  • - Aushärten S3 des Übertragungsmediums, und
  • - Ausbilden S4 des Übertragungsmediums, sodass dieses in zumindest einem Frequenzbereich auf das Übertragungsmedium auftreffende Wellen, insbesondere Schallwellen zumindest teilweise diffus streut und/oder zumindest teilweise absorbiert.
The procedure includes the following steps
  • - Providing S1 a sensor element,
  • - Providing S2 a curable transmission medium, so that the sensing element is acted upon by the transmission medium,
  • - curing S3 of the transmission medium, and
  • Forming S4 of the transmission medium such that it at least partially diffusely scatters and/or at least partially absorbs waves impinging on the transmission medium in at least one frequency range, in particular sound waves.

Zusammenfassend kann zumindest eine der Ausführungsformen der Erfindung zumindest eines der folgenden Merkmale und/oder einen der folgenden Vorteile bereitstellen:

  • - Einfache, kostengünstige Herstellung, insbesondere einer Vielzahl von Sensoren
  • - ungewollte Wechselwirkungen beispielsweise mit Lautsprecher und/oder Mikrofon in einem Endgerät werden vermieden
  • - kostenintensive und zeitaufwändige Korrekturen der Anordnung von Sensor und Mikrofon, Lautsprecher oder dergleichen werden vermieden
  • - zuverlässige, kostengünstige und flexible Anordnung von Streuelementen
In summary, at least one of the embodiments of the invention can provide at least one of the following features and/or one of the following advantages:
  • - Simple, inexpensive production, in particular a large number of sensors
  • - Unwanted interactions, for example with speakers and / or microphone in a terminal are avoided
  • - Costly and time-consuming corrections of the arrangement of sensor and microphone, loudspeaker or the like are avoided
  • - Reliable, inexpensive and flexible arrangement of scattering elements

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.Although the present invention has been described on the basis of preferred exemplary embodiments, it is not limited thereto but can be modified in many different ways.

Claims (12)

Sensor (1), insbesondere Drucksensor, umfassend ein Sensierelement (4a) zur Detektion einer Eigenschaft und/oder Zusammensetzung eines Umgebungsmediums des Sensors (1), ein Übertragungsmedium (5) zur Übertragung von einer Eigenschaft und/oder Zusammensetzung des Umgebungsmediums auf das Sensierelement (4a), wobei das Übertragungsmedium (5) so angeordnet ist, dass das Sensierelement (4a) von dem Übertragungsmedium (5) beaufschlagt ist, wobei das Übertragungsmedium (5) so ausgebildet ist, dass dieses in zumindest einem Frequenzbereich auf das Übertragungsmedium (5) auftreffende Wellen (20), insbesondere Schallwellen, zumindest teilweise diffus streut und/oder zumindest teilweise absorbiert (21).Sensor (1), in particular a pressure sensor, comprising a sensing element (4a) for detecting a property and/or composition of a medium surrounding the sensor (1), a transmission medium (5) for transmitting a property and/or composition of the surrounding medium to the sensing element (4a), the transmission medium (5) being arranged in such a way that the sensing element (4a) is acted upon by the transmission medium (5), the Transmission medium (5) is designed in such a way that it at least partially diffusely scatters and/or at least partially absorbs (21) waves (20) impinging on the transmission medium (5) in at least one frequency range, in particular sound waves. Sensor (1) gemäß Anspruch 1, wobei das Übertragungsmedium (5) eine Oberfläche zum Übertragungsmedium (5) aufweist, auf welcher Streuelemente (9) zur diffusen Streuung und/oder zur zumindest teilweisen Absorption angeordnet und/oder ausgebildet sind.Sensor (1) according to claim 1 , wherein the transmission medium (5) has a surface facing the transmission medium (5), on which scattering elements (9) are arranged and/or formed for diffuse scattering and/or for at least partial absorption. Sensor (1) gemäß Anspruch 2, wobei die Streuelemente (9) aus dem Übertragungsmedium (5) hergestellt sind.Sensor (1) according to claim 2 , wherein the scattering elements (9) are made of the transmission medium (5). Sensor (1) gemäß einem der Ansprüche 2-3, wobei die Streuelemente (9) durch Vertiefungen und Erhöhungen der Oberfläche des Übertragungsmediums (5) hergestellt sind.Sensor (1) according to one of claims 2 - 3 , wherein the scattering elements (9) are produced by depressions and elevations in the surface of the transmission medium (5). Sensor (1) gemäß einem der Ansprüche 1-4, wobei die Streuelemente (9) symmetrisch auf der Oberfläche des Übertragungsmediums (5) verteilt und/oder konzentrisch zu zumindest einem Punkt der Oberfläche angeordnet sind.Sensor (1) according to one of Claims 1 - 4 , wherein the scattering elements (9) distributed symmetrically on the surface of the transmission medium (5). and/or are arranged concentrically to at least one point of the surface. Sensor (1) gemäß einem der Ansprüche 1-5, wobei das Übertragungsmedium (5) in Form eines ausgehärteten Gels bereitgestellt ist.Sensor (1) according to one of Claims 1 - 5 , wherein the transmission medium (5) is provided in the form of a hardened gel. Sensor (1) gemäß einem der Ansprüche 1-6, wobei das Sensierelement (4a) in einem nach zumindest einer Seite offenen Gehäuse (6) angeordnet ist und das Übertragungsmedium (5) das Gehäuse (6) zumindest teilweise ausfüllt.Sensor (1) according to one of Claims 1 - 6 , wherein the sensing element (4a) is arranged in a housing (6) which is open on at least one side and the transmission medium (5) at least partially fills the housing (6). Verfahren zur Herstellung eines Sensors (1), insbesondere eines Drucksensors, umfassend die Schritte - Bereitstellen (S1) eines Sensierelements, - Bereitstellen (S2) eines aushärtbaren Übertragungsmediums, sodass das Sensierelement von dem Übertragungsmedium beaufschlagt wird, - Aushärten (S3) des Übertragungsmediums, - Ausbilden (S4) des Übertragungsmediums, sodass dieses in zumindest einem Frequenzbereich auf das Übertragungsmedium auftreffende Wellen, insbesondere Schallwellen, zumindest teilweise diffus streut und/oder zumindest teilweise absorbiert.Method for producing a sensor (1), in particular a pressure sensor, comprising the steps - Providing (S1) a sensing element, - Providing (S2) a curable transmission medium, so that the sensing element is acted upon by the transmission medium, - curing (S3) of the transmission medium, Forming (S4) the transmission medium so that it at least partially diffusely scatters and/or at least partially absorbs waves impinging on the transmission medium in at least one frequency range, in particular sound waves. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei der Schritt des Ausbildens (S4) des Übertragungsmediums ein Anordnen und/oder Ausbilden von Streuelementen (9) auf der Oberfläche umfasst.procedure according to claim 8 , wherein the step of forming (S4) the transmission medium comprises arranging and/or forming scattering elements (9) on the surface. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8-9, wobei das Ausbilden der Streuelemente (9) während des Aushärtens des Übertragungsmediums (5) erfolgt.Method according to one of Claims 8 - 9 , wherein the formation of the scattering elements (9) takes place during the curing of the transmission medium (5). Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei das Ausbilden der Streuelemente (9) mittels eines auf die Oberfläche des Übertragungsmediums (5) einwirkenden Stempels (7), der eine Negativform (10) von Streuelementen aufweist, erfolgt.procedure according to claim 9 or 10 , wherein the formation of the scattering elements (9) by means of a stamp (7) acting on the surface of the transmission medium (5) and having a negative form (10) of scattering elements takes place. Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei vor dem Schritt des Ausbildens des Übertragungsmediums (5) eine Zwischenschicht (8) zwischen Stempel (7) und Oberfläche des Übertragungsmediums angeordnet wird, insbesondere in Form einer Folie und/oder einem Film, sodass diese während des Ausbildens des Übertragungsmediums Stempel (7) und Oberfläche des Übertragungsmediums (5) voneinander beabstandet.procedure according to claim 11 , wherein before the step of forming the transfer medium (5), an intermediate layer (8) is arranged between the stamp (7) and the surface of the transfer medium, in particular in the form of a foil and/or a film, so that this stamp (7 ) and surface of the transmission medium (5) spaced apart.
DE102020210076.4A 2020-08-10 2020-08-10 Sensor and method of making a sensor Pending DE102020210076A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020210076.4A DE102020210076A1 (en) 2020-08-10 2020-08-10 Sensor and method of making a sensor
CN202110912171.1A CN114076653A (en) 2020-08-10 2021-08-10 Sensor and method for producing a sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020210076.4A DE102020210076A1 (en) 2020-08-10 2020-08-10 Sensor and method of making a sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020210076A1 true DE102020210076A1 (en) 2022-02-10

Family

ID=79686161

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020210076.4A Pending DE102020210076A1 (en) 2020-08-10 2020-08-10 Sensor and method of making a sensor

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN114076653A (en)
DE (1) DE102020210076A1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006043499A1 (en) 2006-09-12 2008-03-27 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Method and device for diagnosing fluid losses in pressure transducers filled with pressure-transmitting fluids
EP3767266A1 (en) 2019-07-15 2021-01-20 VEGA Grieshaber KG Pressure medium system or pressure transducer with integrated self-test

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2003259512A1 (en) * 2002-09-12 2004-04-30 Koninklijke Philips Electronics N.V. Bulk acoustic wave resonator with means for suppression of pass-band ripple in bulk acoustic wave filters
CN105609094A (en) * 2016-03-13 2016-05-25 林丽芳 Efficient silencer
US20180335360A1 (en) * 2017-05-16 2018-11-22 Honeywell International Inc. Ported Pressure Sensor With No Internally Trapped Fluid

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006043499A1 (en) 2006-09-12 2008-03-27 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Method and device for diagnosing fluid losses in pressure transducers filled with pressure-transmitting fluids
EP3767266A1 (en) 2019-07-15 2021-01-20 VEGA Grieshaber KG Pressure medium system or pressure transducer with integrated self-test

Also Published As

Publication number Publication date
CN114076653A (en) 2022-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012204414B4 (en) PRESSURE SENSOR
EP2097727B1 (en) Method for embossing a separating membrane of a pressure transmitter
DE10107813A1 (en) Pressure sensor module
DE102006035000B4 (en) Sensor device and method for its production
EP2612125A1 (en) Pressure sensor having a piezoresistive sensor chip element
DE102007042439A1 (en) Pressure sensor with pressure-sensitive membrane
DE102020212123A1 (en) Sensor and method of manufacturing a sensor
DE102004048367B4 (en) Method for filling a pressure measuring transducer
EP0677726A2 (en) Pressure sensor
DE4133061A1 (en) PRESSURE SENSOR
WO2019092035A1 (en) Pressure sensor system having protection against freezing medium
DE102014014103A1 (en) Sensor module for measuring a pressure of a fluid having at least one electronic circuit arranged on a circuit carrier, in particular an integrated circuit and at least one pressure measuring chip
DE102008054428A1 (en) Structure of a pressure sensor
DE102020210076A1 (en) Sensor and method of making a sensor
EP4070062B1 (en) Relative-pressure sensor comprising a drying chamber
DE102007057694A1 (en) Electronic controller's i.e. transmission controller, inner area tightness checking method for motor vehicle, involves determining measurement of geometrical deformation of housing cover and/or base during predetermined test condition
DE102020118313B4 (en) Channel structures to optimize the membrane function of oil-filled pressure sensors
DE102020206027B4 (en) Pressure sensor device and fluid guide device equipped therewith
DE102021125878A1 (en) Test bell, test device and a method for testing the tightness of a connection between two components
DE3907202A1 (en) Pressure sensor
DE102018108720B4 (en) Electrical converter and method for producing an electrical converter
DE112006004083T5 (en) Method for packaging integrated sensors
DE19547472A1 (en) Force measuring device
DE102015120506B4 (en) Sealing unit for sealing between a first and second area and method for producing such a sealing unit and method for testing the tightness of such a sealing unit
DE102015206468A1 (en) Apparatus for determining a pressure and method of making the same

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified