1 Ãberblick über die Sensorik
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Seite 97<br />
192 4.1 Resistive Kraft- und Drucksensoren 4.1.7 Halbleiter-Drucksensoren 193<br />
Bild 4.1.7-5 Gehäusetechnik für kostengünstige Silizium-Drucksensoren (a) und b) nach [4.30],<br />
c) nach [4.48])<br />
a) Universell einsetzbares Gehäuse für das Sensorelement: Der montierte Siliziumkristall<br />
nach Bild 4.1.7-2a wird zunächst über Bondtechniken (Band 2, Abschnitt<br />
8.3) mit Außenanschlüssen (<strong>die</strong> auf einem gestanzten Blech, dem lead<br />
frame, angeordnet sind) verbunden. Anschließend wird das Gehäuse über<br />
Spritzguß (Band 1, Abschnitt 3.2.2) mit einem thermoplastischen Polymerwerkstoff<br />
hergestellt.<br />
b) Einbau des Sensorelements a) in ein Spezialgehäuse mit Schlauchanschlüssen<br />
für Druckleitungen.<br />
c) Einbau auf einen TO8-Sockel mit Druckanschluß<br />
Die Anordnung der Halbleiter-Dehnungsmeßstreifen auf der Druckmembran kann im<br />
Prinzip erfolgen wie in den Bildern 4.1.5-10 und 13. Da Halbleiter-DMS ohnehin relativ<br />
große Schichtwiderstände haben, kann auf eine Verlängerung der Widerstandsbahn<br />
über eine Mäanderstruktur verzichtet werden, so daß eine Struktur wie in Bild 4.1.5-10b<br />
verwendet werden kann.<br />
In derselben Technologie sind auch Drucksensoren hergestellt worden, <strong>die</strong> das durch<br />
den anisotropen piezoresistiven Effekt entstehende Transversalfeld (Pseudo-Hall-<br />
Effekt, s. Anhang C2, Bild 4.1.7-6) ausnutzen.<br />
Bild 4.1.7-6<br />
Drucksensor (X-shaped Sensor, nach [4.31])) mit vierpoligen Dehnungsmeßstreifen,<br />
<strong>die</strong> das Prinzip des Pseudo-Hall-Effekts (Messung des Transversalfeldes) ausnutzen.<br />
a) Querschnitt durch den Sensoraufbau<br />
b) Aufsicht auf <strong>die</strong> Membran mit vierpoliger Meßfigur (Betriebsspannung U o ,<br />
Meßspannung ∆U).<br />
Der Vorteil <strong>die</strong>ses Meßverfahrens liegt darin, daß eine Fehlerquelle vermieden werden<br />
kann, <strong>die</strong> durch <strong>die</strong> Streuung in den Eigenschaften der vier Widerstände einer Wheatstoneschen<br />
Brückenschaltung entsteht. Die unvermeidbare Temperaturabhängigkeit des<br />
Sensorsignals wird durch Integration eines Widerstandsnetzwerkes mit einem temperaturabhängigen<br />
Widerstand (Thermistor) und einem Laser-trimmbaren Dünnschichtwiderstand<br />
kompensiert (Bild 4.1.7-7).
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