[发明专利]传感器、包括传感器的过滤元件和这样的过滤元件的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感器、包括传感器的过滤元件和包括传感器的过滤元件的应用。

背景技术

由DE 10 2010 044 616 A1已知一种用于滤芯的微系统。

由DE 10 2009 040 707 A1已经已知过滤元件，其中，传感器配置给过滤介质。

在已知的过滤元件中不利的是，传感器经常相对大地构成，以便检测和评估一个或多个物理的参量。这样的过滤元件的制造相对昂贵。此外较大的传感器难以在过滤元件上装配。

尤其是10-500Pa的范围中的非常小的压差的检测在现有技术中只以相对大的传感器实现并且要求许多结构空间。

此外将这样相对大的传感器连接到过滤元件上相当困难并且昂贵。此外这样的传感器的触点接通经常通过线缆进行。后者特别是不值得做，因为线缆的维护是烦琐的并且不被最终顾客接受。

发明内容

因此本发明的任务是，给出一种成本低的过滤元件，其具有紧凑的传感器。

按照本发明，前述的任务利用权利要求1和17以及20至23的特征解决。

按照本发明首先认识到，存在用于检测10-500Pa的范围中的最小的压差的传感器的小型化的需求。利用这样的传感器可以检测过滤元件的污染。

在其上已认识到，能够实现小型化并且优选无线的不可插接的能量供应，将传感器低成本地集成到过滤元件中。集成和优选无线的不可插接的能量和数据传递此外在过滤设备中使用过滤元件时不要求附加的安装耗费。

按照本发明具体来说认识到，具有这样小的功能体积的传感器可特别容易地装配。此外如果功能体积这样小地选择的话，可以节省材料。在这里给出成本低的过滤元件，其具有紧凑的传感器。

因此解决开头所述的任务。

可以利用180nm工艺，以便在传感器芯片上设置电子装置和膜片。这允许传感器芯片和借此功能体积的紧凑的构造。

在功能体积内可能设置多个电子芯片和/或多个传感器芯片。由此可检测多个物理的参量。

电子芯片可以具有多个模拟的和/或数字的接口，利用所述接口可评估不同的传感器芯片。由此可以将唯一的电子芯片与不同的传感器或传感器芯片组合。

借助电子芯片和/或传感器芯片，通过无线电接口、尤其是RFID接口，或通过触点的不可插接的连接的无线的能量和/或数据传输可能是可实现的或可进行的。由此耗费的线缆敷设不再需要。

带有转换元件的传感器芯片和/或带有转换元件和传感器前端的传感器芯片可能整体上以180nmCMOS工艺制造，尤其是用于以5Pa的分辨率检测在10-500Pa的范围中的压差。由此压力精确并且有效率地可被测量。

在这种背景下，转换元件可能作为硅膜片上的晶体管或电阻设计。由此给出非常可靠的布置结构。

电子芯片和传感器芯片可以并排设置在电路板上。由此实现非常扁平的构造。

电子芯片和传感器芯片可以通过接合线相互导电连接。电子芯片和传感器芯片可以这样非常紧密地并列放置。接合线的使用允许简单的制造，因为接合线在芯片的背离电路板的侧上安装。

电子芯片和传感器芯片可能通过倒装芯片连接在使用触点接通小丘、即所谓的“突起”的情况下相互导电连接。该触点接通在如下情况合适，即，设置在硅基底上的电设备、即尤其是氧化层朝向电路板并且硅基底的纯净的硅侧背离电路板。

传感器芯片可以具有膜片和电子设备。传感器芯片可以由硅基底制成，电子装置设置在所述硅基底上和/或硅基底中。传感器芯片可以这样非常紧凑地构造。甚至可设想，膜片只包括一个硅基底和至少一个或多个转换元件。转换元件优选是掺杂的区域。

在该背景下，传感器芯片可能具有硅基底，膜片蚀刻到所述硅基底中，所述膜片除去转换元件没有电子设备和/或氧化层。所述转换元件优选作为n或p掺杂的区域在膜片上和/或在膜片中设计。通过膜片的蚀刻同样产生传感器芯片的紧凑的构造，因为内在地在硅基底中存在的材料作为膜片利用。膜片因此作为硅膜片设计。

具有大约10μm的厚度电子装置或氧化层可以被腐蚀掉直到达到硅基底，其中在另一侧直至500μm的深度腐蚀到硅基底中，以便提供膜片。

电子芯片和传感器芯片可以设置在电路板上，在所述电路板中构通道，其中，所述通道是至如下体积的唯一的导流的入口，所述体积由电路板、传感器芯片和围绕传感器芯片的密封圈形成或密封地限定，其中，膜片的第一膜片面朝向所述体积。与第一膜片面相对置的第二膜片面朝向大气或其他与所述体积流体密封地分开的空间。由此如果不同的压力作用到这两个膜片面上，传感器芯片可以测量压差。