4-2017

Sensoren
Niedrigstdifferenzdrucksensoren mit
I²C-Bus und 3-V-Versorgung
First Sensor präsentiert eine
neue Version seiner bewährten
durchflussbasierten Niedrigstdifferenzdrucksensoren
mit
3-V-Spannungsversorgung und
linearem I²C-Bus-Ausgangssignal.
Die sehr flachen Manifold-Sensoren
der LMI-Serie bieten Messbereiche
ab 25 Pa (0,25 mbar)
Messbereichsendwert und basieren
auf der thermischen Messung
einer Mikroströmung im Silizium-
Sensorchip. Durch ihre hohe
Messempfindlichkeit, Genauigkeit,
Offsetstabilität und Langlebigkeit
eignen sich die Sensoren
hervorragend zur Durchflussmessung
von Luft und Gasen nach
dem Differenzdruckverfahren
in einer Bypass-Anordnung. Für
batteriebetriebene Anwendungen
steht ein Energiesparmodus mit
minimalem Ruhestromverbrauch
zur Verfügung.
Die innovative Mikroströmungs-
Technologie von First Sensor reduziert
den Gasfluss durch den Sensor
um mehrere Größenordnungen
im Vergleich zu herkömmlichen
durchflussbasierten Drucksensoren.
Durch die extreme Miniaturisierung
des Strömungskanals
erreichen die LMI-Differenzdrucksensoren
eine herausragende
Beständigkeit gegenüber staubbeladener
und feuchter Luft und
erlauben den Einsatz von langen
Verbindungsschläuchen und Filtern,
ohne dass die kalibrierte
Messgenauigkeit beeinflusst wird.
Zusätzlich ermöglicht die Halbleitertechnologie
extrem kleine Fertigungstoleranzen
und die kostengünstige
Serienfertigung.
Die wichtigsten Merkmale
der LMI-Differenzdrucksensoren
• 3 V-Spannungsversorgung
und lineares I²C-Bus-
Ausgangssignal
• Mikroströmungskanal im
Silizium-Sensorchip integriert
• Herausragende Beständigkeit
gegenüber staubbeladener
und feuchter Luft
• Sehr flache Bauhöhe,
geeignet für die
Manifoldmontage
Durch ihre sehr hohe Beständigkeit
gegenüber staubbeladener
und feuchter Luft erreichen die
LMI-Manifold-Differenzdrucksensoren
besonders lange Lebensdauern
und verlängerte Wartungsintervalle
in der Klimatechnik
und Medizintechnik. Daher
eignen sich die Sensoren hervorragend
zur Messung kleinster
Druckunterschiede z.B. in Volumenstromreglern,
Filterüberwachungen,
Brennersteuerungen,
Beatmungsgeräten, Anästhesiegeräten,
Schlafapnoe-Therapiegeräten
(CPAP), Spirometern und
Sauerstoffkonzentratoren.
First Sensor AG
www.first-sensor.com
Barometrischer MEMS Drucksensor für Bio- und Medizintechnik
Das CiS Forschungsinstitut
für Mikrosensorik stellt hochstabile,
medienbeständige barometrische
Drucksensoren in MEMS-
Technologie vor. Das CiS bietet
industriellen Kunden technologische
Lösungen und begleitet
den Transfer vom Funktionsmuster
bis zur Serienfertigung
entsprechend der ISO9001-Zertifizierung.
Neben den Zielen Miniaturisierung
und Zuverlässigkeit standen
bei der Entwicklung der MEMS
Drucksensoren Langzeitstabilität
und chemische Resistenz der
medienberührenden Flächen im
Vordergrund. Ohne Schutzvorlagen
in Form von Ölen oder
Elastomerschichten sind die
in einem Plasma-Tiefenätzverfahren
hergestellten Sensorelemente
direkt z.B. in medizinischen
Applikationen oder in
Mikroreaktoren der Biotechnologie
einsetzbar. Die hier vorgestellten
Absolutdruck-Sensoren
mit 1 mm Kantenlänge und eingebetteten
Piezowiderständen liefern
typisch 20 µV/hPa Empfindlichkeit
bei Messgenauigkeiten
von bis zu 1 Pa. Durch die hohe
Auflösung eignen sie sich u.a.
auch für die Navigation in Innenräumen
oder für Überwachungsaufgaben,
wie etwa die Sturzerkennung
von Patienten. Mit dem
Plasma-Tiefenätzprozess lassen
sich Formen von Kavitäten und
Chip-Konturen realisieren, die
mit Nass ätzprozessen nicht möglich
sind. Sogar runde Kavitäten
und Sensorchips sind für Sonderapplikationen
möglich. Der
Aufbau des funktionsfähigen
Sensorelements erfolgt durch
Wafer-Level-Packaging (WLP),
wobei zur 3D-Integration u.a.
Flip-Chip-Verbindungen und
Silizium-Durchkontaktierungen
(Through Silicon VIA – TSVs)
zum Einsatz kommen. Bei entsprechenden
Stückzahlen sind
die Produktionskosten mit herkömmlichen
Technologien durchaus
vergleichbar.
Auf Grundlage der erarbeiteten
Fertigungstechnologie
sind weitere Projekte bereits in
Planung. Dazu gehört die Kontaktierung
der WLP-Sensormodule
auf keramische Leiterbahnträger
mit Glasloten, die Realisierung
von Multichip-Modulen
und die Entwicklung hochtemperaturtauglicher
Piezowiderstände,
Beschichtungen und Montagetechniken.
Die vertikale Integration
der Sensorchips auf kundenspezifische
ASICs erfolgt in der
Regel ohne Bond-Drähte durch
entsprechende Interposer mit
Durchkontaktierungen in TSV-
Technologie.
CiS Forschungsinstitut
für Mikrosensorik GmbH
www.cismst.de
124 meditronic-journal 4/2017