Die Erfindung betrifft eine Verbindung eines Sensorchips mit einem Messobjekt. Beansprucht werden in diesem Zusammenhang insbesondere ein Verfahren zur Befestigung des Sensorchips an dem Messobjekt sowie eine Anordnung des Sensorchips an dem Messobjekt.

Für verschiedene Anwendungsfälle ist es notwendig, einen Sensorchip an einem größeren mechanischen Bauteil, dem Messobjekt, zu befestigen. Dies ist wichtig für die Platzierung des Sensorsystems und für eine Verschaltung der physikalischen Signale, die gemessen werden sollen. Sensoren zur Kraftmessung oder zur Verformungsmessung sind dabei stark von der Verbindungsschicht zwischen dem Sensorchip und dem Messobjekt abhängig. Das Messobjekt und der Sensorchip können aus verschiedenen Materialien wie Metall, Silizium oder einem organischen Material bestehen. Die Verbindungsschicht muss eine starke Haftung bieten und formstabil sein, um eine gute Kraft- und Deformationsübertragung ohne eine (zusätzliche und unvorhersehbare) Dämpfung oder Zeitverzögerungen zu gewährleisten. Die Sensorleistung über die Lebensdauer hängt von der Langzeitstabilität der Verbindungsschicht ab, insbesondere von der Temperatur-/Feuchtigkeits-/Chemikalienstabilität, um Signaldrift, Signalamplitudenschrumpfung und Zeitverzögerungen zu vermeiden.

Für die Kontaktierung dieser Sensoren auf einem größeren Messobjekt sind Kleben und Löten bekannt. Diese Methoden sind für die industrielle Fertigung relativ einfach zu realisieren, erfordern aber meist einen manuellen Prozess, der zeitaufwendig und nicht kosteneffizient ist. Die Klebe-/Lötverbindungen sind mit unterschiedlichen Temperaturgradienten, Feuchtigkeits-ZChemikalienabhängigkeit und Langzeitalterung verbunden. Dies kann die Signalqualität verringern oder den Sensor sogar zerstören. Andere Verbindungstechniken sind aufgrund der Prozessparameter mit hohen Temperaturen, mechanischen Drücken oder hohem Vakuum bzw. Schutzgas unpraktisch. Andere Methoden benötigen starke elektromagnetische Felder. Unpraktisch heißt in diesem Zusammenhang, es könnte den Sensorchip oder das Messobjekt zerstören. Die US 2017/096066 A1 offenbart ein Hybridfahrzeug mit einer Hybridleistungssteuereinheit. Die Hybridleistungssteuereinheit umfasst ein Leistungsmodul mit darin angeordneten Chips, von denen jeder während des Betriebs Wärme erzeugt. Die Steuereinheit umfasst ferner einen Kühler, der die Wärme von dem Leistungsmodul kühlt. Zusätzlich werden Chip-Lötschnittstellenmaterialien, die die Chips und das Leistungsmodul verbinden, bereitgestellt, um innere Lötschichten zu bilden. Ferner verbindet ein kühleres Lötschnittstellenmaterial das Leistungsmodul und die Kühler, um äußere Verbindungsschichten zu bilden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine alternative Verbindung zwischen einem Sensorchip und einem Messobjekt bereitzustellen, welche den vorstehend beschriebenen Problemen Rechnung trägt. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche, der folgenden Beschreibung sowie der Figuren.

Die vorliegende Erfindung schlägt einen reaktiven Folienlötprozess vor, um eine insbesondere intermetallische Verbindung für Sensorchips auf einem größeren Messobjekt, auch Target genannt, zu erhalten. Der Fügeprozess basiert auf der Verwendung einer reaktiven Multischichtfolie als lokale Wärmequelle. Die Folie besteht aus einer neuen Klasse von nanotechnologischem Material, in dem sich selbst ausbreitende exotherme Reaktionen bei Raumtemperatur durch einen Zündprozess auslösen lassen. Durch das Einbringen einer solchen Folie beispielsweise zwischen zwei Lötschichten zwischen dem Sensorchip sowie dem Messobjekt schmilzt die durch die Reaktion in der Folie erzeugte Wärme die Lötschichten auf, sodass die Verbindungen bei Raumtemperatur in etwa einer Sekunde abgeschlossen sind. Die induzierte Wärme während der Reaktion ist aufgrund der schnellen Reaktionsgeschwindigkeit (beispielsweise 10 m/s) und der geringen Materialdicke (beispielsweise <100pm) sehr gering.

In diesem Sinne wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Verbindung eines Sensorchips mit einem Messobjekt bereitgestellt. In einem ersten Schritt (100) des Verfahrens wird ein Messobjekt bereitgestellt. Weiterhin wird ein Sensorchip bereitgestellt, der dazu eingerichtet ist, eine physikalische Eigenschaft eines Messobjekts zu erfassen. Ferner wird eine Verbindungsfolie bereitgestellt, die metallische Materialien enthält, die bei ihrer Aktivierung exotherm reagieren.

Das Messobjekt kann insbesondere deutlich größer sein als der Sensorchip. Bei dem Messobjekt kann es sich beispielsweise um ein Target, insbesondere eine Achse, eine Welle für einen Motor, ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs, ein Roboterarmsegment für einen Roboter oder ein Kühler, handeln. In diesem Fall wird der Sensorchip mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens direkt mit dem Target verbunden. Das Messobjekt kann alternativ ein Bauteil sein, das zwischen dem Target und dem Sensorchip angeordnet ist, bzw. mittels dessen der Sensorchip am Target befestigt wird. Insbesondere kann das Messobjekt eine Adapterplatte sein, über die der Sensor am Target befestigt wird. Denkbar ist auch, dass das Messobjekt ein sogenannter Lead- Frame, ein sogenanntes Power-Pad oder ganz allgemein ein Kraftübertrager zwischen dem Sensorchip und dem Target ist.

Der Sensorchip ist insbesondere dazu eingerichtet, eine Verformung, eine Dehnung, eine Kraft und/oder ein Drehmoment zu messen, die bzw. das von dem Messobjekt erzeugt wird bzw. davon ausgeht bzw. damit übertragen wird.

Als Verbindungsfolie kann beispielsweise eine sogenannte NanoFoil® der Indium Corporation zum Einsatz kommen. Die NanoFoil® ist eine reaktive Multischichtfolie, die durch Aufdampfen von Tausenden von abwechselnden nanoskaligen Schichten beispielsweise aus Aluminium und Nickel hergestellt wird. Denkbar sind auch andere binäre Schichtsysteme, wie Titan und Aluminium, Zirkonium und Silizium oder Pala- dium und Aluminium. Darüber hinaus sind auch ternäre Systeme zur Ausbildung der Multischichtfolie denkbar. Die Ausbildung der Verbindungsfolie, insbesondere die Auswahl der Materialien, ist im Wesentlichen abhängig von der gewünschten Reaktion beim Aktivieren der Verbindungsfolie, insbesondere der Reaktionstemperatur während der Aktivierung. Wenn die Folie durch einen kleinen Impuls lokaler Energie aus elektrischen, optischen oder thermischen Quellen aktiviert wird, reagiert sie exotherm, um in Bruchteilen einer Sekunde präzise lokale Hitze bis zu Temperaturen von 1500 °C zu erzeugen. Die Verbindungsfolie wird in einem zweiten Verfahrensschritt (200) zwischen dem Sensorchip und dem Messobjekt platziert. Das Platzieren kann derart erfolgen, dass die Verbindungsfolie in einer Sandwich-Konfiguration entweder direkt an einander zugewandten Oberflächen des Sensorchips und des Messobjekts anliegt. Alternativ kann das Platzieren derart erfolgen, dass die Verbindungsfolie in einer Sandwich- Konfiguration zwischen zwei Lötschichten angeordnet ist, wobei die Lötschichten auf einander zugewandten Oberflächen des Sensorchips und des Messobjekts aufgetragen sind. Diese Oberflächen des Sensorchips und des Messobjekts sind insbesondere ebene Oberflächen, die aneinander in Anlage gebracht werden können, um verschweißt oder verlötet zu werden.

Die Mikrostruktur, die in oder an der Verbindungsfolie und/oder am Messobjekt ausgebildet ist, ist derart ausgebildet, das mechanische Eigenschaften in der Fügefläche zwischen dem Messobjekt und dem Sensorchip verbessert werden. Ferner kann die Mikrostruktur dazu ausgebildet sein, ein Kühlmedium zu führen. Der Sensorchip oder mehrere Sensorchips kann bzw. können in einem Leistungsmodul vorgesehen und angeordnet sein, wo er bzw. sie während des Betriebs Wärme erzeugt bzw. erzeugen. Die Kühlung des Sensorchips kann von extern, beispielsweise durch Kühlvorrichtungen, erfolgen. Wie hier beschrieben wird, kann während des Betriebs des Sensorchips eine Kühlung mittels des innerhalb der Mikrostruktur aufgenommenen und geführten Kühlmediums erfolgen, wobei das Kühlmedium in einer Verbindungsebene zwischen dem Messobjekt und dem Sensorchip integriert ist. Dadurch kann beispielsweise Bauraum des Leistungsmoduls eingespart werden und die Kühlung kann für den jeweiligen Sensorchip individuell und effizient erfolgen. Insbesondere kann auf weitere externe Kühlvorrichtungen verzichtet werden.

In einem Ausführungsbeispiel weist nur das Messobjekt eine Mikrostruktur mit den genannten Eigenschaften und Vorteilen auf. Die Mikrostruktur ist insbesondere an einer den Sensorchip aufnehmenden Oberfläche des Messobjekts ausgebildet. Die Mikrostruktur kann in diesem Fall beispielsweise eine Oberflächenstruktur sein, die mechanische Eigenschaften der Verbindung zwischen dem Sensorchip und dem Messobjekt verbessert. Außerdem kann ein Kühlkanalsystem auf der Oberfläche des Messobjekts ausgebildet sein.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist nur die Verbindungsfolie eine Mikrostruktur mit den genannten Eigenschaften und Vorteilen auf. Die Mikrostruktur kann an einer dem Messobjekt und/oder dem Sensorchip zugewandten Oberfläche ausgebildet sein. Ferner kann die Mikrostruktur innerhalb des mehrschichtig ausgebildeten Verbindungsfolie ausgebildet sein.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist sowohl das Messobjekt analog zum erstgenannten Ausführungsbeispiel als auch die Verbindungsfolie analog zum zweitgenannten Ausführungsbeispiel eine jeweilige Mikrostruktur auf.

Die Verbindungsfolie bildet im aktivierten Zustand eine Fügefläche zwischen dem Messobjekt und dem Sensorchip. Die Verbindungsfolie kann, wenn dies nicht bereits am die Fügefläche bildenden Fügeabschnitt erfolgt, ferner einen Aktivierungsabschnitt aufweisen, an dem die Aktivierung des metallischen Materials der Verbindungsfolie erfolgt. Der Fügeabschnitt und ggfs. der Aktivierungsabschnitt sind zwischen dem Sensorchip und dem Messobjekt angeordnet. Die aktivierte Verbindungsfolie verbindet das Messobjekt mit dem Sensorchip zumindest in der Fügefläche, vorzugsweise in der Fügefläche sowie im Aktivierungsabschnitt. Sofern ein Aktivierungsabschnitt vorgesehen ist, liegt dieser damit außerhalb der Fügefläche zwischen dem Sensorchip und dem Messobjekt.

Mit der Verbindungsfolie, insbesondere mit dem Aktivierungsabschnitt, sofern ein solcher vorgesehen ist, ist wenigstens ein, vorzugsweise mehrere Aktivierungsmittel elektrisch verbunden. Das Aktivierungsmittel kann einen oder mehrere Drähte aufweisen, vorzugsweise zwei Drähte, einer mit positivem Pol, also einem Pluspol, und einer mit negativem Pol, also einem Minuspol, wobei zwischen den Polen eine Po- tentialdifferenz vorliegt. Die Drähte können separat ausgebildet sein und hantiert werden. Alternativ können die beiden Drähte an ihren Enden zu einer Art Stecker zusammengefasst sein, um einen definierten Abstand der Drähte beizubehalten bzw. nicht zu unterschreiten. Das Aktivierungsmittel kann ferner eine Spannungsquelle, insbesondere eine Batterie, oder eine Wärmenadel sein oder umfassen. Alternativ kann das Aktivierungsmittel dazu ausgebildet sein, zur Aktivierung der Verbindungsfolie mit der Spannungsquelle verbunden zu werden.

In einem dritten Verfahrensschritt (300) erfolgt ein Aktivieren der metallischen Materialien der Verbindungsfolie über das jeweilige Aktivierungsmittel, sodass sich die Verbindungsfolie derart erhitzt, dass der Sensorchip mit dem Messobjekt stoffschlüssig verbunden wird. Zwischen dem Sensorchip und dem Messobjekt liegt nach dem Aktivieren der Verbindungsfolie eine stoffschlüssige, strukturierte Verbindung vor. Das Aktivieren kann beispielsweise durch eine Zündung erfolgen. Das Verfahren benötigt keine besondere Hitze, kein Vakuum und keine Gasatmosphäre. Die Zündung der Verbindungsfolie kann beispielsweise mit einer handelsüblichen 9V-Batterie erfolgen, wobei die Batterie über das jeweilige Aktivierungsmittel mit der Verbindungsfolie verbunden ist. In dem Verfahrensschritt (300) kann das Material des Sensorchips und/oder des Messobjekts aufgeschmolzen oder angeschmolzen werden, sodass der Sensorchip direkt mit dem Messobjekt verschweißt wird. Alternativ kann der Sensorchip durch Aufschmelzen von Lötschichten am Messobjekt und/oder am Sensorchip indirekt mit dem Messobjekt verlötet werden.

Während des Verfahrens müssen keine hohen Drücke und keine hohen Temperaturen auf den Sensorchip und/oder das Messobjekt ausgeübt werden. Auch auf hohe elektromagnetische Felder kann verzichtet werden. Die durch das Aktivieren der metallischen Materialien der Verbindungsfolie entstehende durchgängige, metallische Verbindungsschicht oder Bondfläche zwischen dem Sensorchip und dem Messobjekt weist aufgrund der verbesserten Kontaktierung insbesondere eine hohe Formstabilität sowie eine hohe Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit auf. Zudem wird eine Bondfläche mit einer geringen Porosität realisiert. Mit anderen Worten ist eine im Wesentlichen porenfreie Bondfläche realisierbar. Weiterhin vereinfacht sich der Herstellungsprozess bzw. der Bondprozess, was eine besonders kostengünstige Produktion ermöglicht. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch geringere Temperaturen und Spannungen während des Verbindens aus. Diese geringeren Spannungen induzieren weniger Vorspannungen in den Sensorchip und erhöhen die Leistung und die Stabilität des Sensorchips. Darüber hinaus ermöglichen die niedrigen Temperaturen und der niedrige Druck eine breitere Palette von Materialien wie beispielsweise Polymere. Der durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugte Verbund zwischen Sensorchip und Messobjekt altert nicht mit der Zeit und Temperaturen. Dampf, Druck oder ähnliches bewirken keine Veränderung von Parametern der Verbindung. Das Verbundmaterial (Metall) ist insbesondere beständig gegen Feuchtigkeit, Chemikalien, hohe/niedrige Temperaturen und schnelle Temperaturwechsel. Der Verbund verändert deshalb seine Parameter nicht, insbesondere durch Temperatur, Feuchtigkeit, Druck oder Ähnliches. Das Verbundmaterial (insbesondere Metall) bietet weiterhin eine elastische Verformung für Wiederholbarkeit.

Vorteilhafterweise kann die elektrische Verbindung zwischen dem Aktivierungsmittel und der Verbindungsfolie mit der gleichen Vorrichtung erfolgen, mit der der Sensorchip auf dem Messobjekt platziert und der Druck zur stoffschlüssigen Verbindung ausgeübt wird.

Sofern die Mikrostruktur dazu ausgebildet ist ein Kühlmedium aufzunehmen und zu führen, ist die Mikrostruktur als Kanalsystem ausgebildet, das sich derart zwischen dem Messobjekt und dem Sensorchip in einer Fügefläche erstreckt, dass darin das Kühlmedium wenigstens abschnittsweise geführt werden kann. Das Kanalsystem wird gebildet durch mehrere Kanalabschnitte und/oder Kanäle, in der das Kühlmedium während des Betriebs geführt wird.

Die Verbindungsfolie wird durch Laserschneiden derart bearbeitet, dass die Mikrostruktur ausgebildet wird und die Verbindungsfolie eine Form und Maße annimmt, die eine vorgesehene Fügefläche zwischen dem Sensorchip und dem Messobjekt abdeckt. Die Verbindungsfolie, sowie insbesondere die Mikrostruktur, kann damit besonders genau und effizient in den gewünschten Abmessungen geformt werden, be- vor die Verbindungsfolie zwischen den beiden Oberflächen platziert wird. Mithin erfolgt das Laserschneiden bevor die Verbindungsfolie in dem Schritt (200) zwischen dem Sensorchip und dem Messobjekt platziert wird.

Vorzugsweise umfasst die Verbindungsfolie zumindest eine fluidische Schicht, in der das Kanalsystem ausgebildet ist, eine dem Sensorchip zugewandte Deckschicht, die nach dem Aktivieren der Verbindungsfolie stoffschlüssig mit dem Sensorchip verbunden ist, sowie eine dem Messobjekt zugewandte Verbindungsschicht, die nach dem Aktivieren der Verbindungsfolie stoffschlüssig mit dem Messobjekt verbunden ist. Mithin weist die Verbindungsfolie mehrere Schichten auf, die jeweils metallische Materialien aufweisen, die bei ihrer Aktivierung exotherm reagieren. Die Verbindungsfolie mit der Mikrostruktur kann hergestellt werden, indem zunächst das Kanalsystem in der fluidischen Schicht, also in im Wesentlichen einer Ebene, hergestellt wird, beispielsweise mittels Laserschneiden. Anschließend kann das Kanalsystem von oben und unten, also auf der dem Messobjekt bzw. dem Sensorchip zugewandten Seite, durch die Deckschicht und der Verbindungsschicht fluiddicht abgedeckt werden.

Bevorzugt ist am Messobjekt wenigstens ein Zugang und wenigstens ein Ausgang ausgebildet, wobei der jeweilige Zugang und der jeweilige Ausgang zumindest mittelbar mit dem Kanalsystem fluidisch verbunden sind. Das Messobjekt kann vor dem Aktivieren der Verbindungsfolie derart bearbeitet sein, dass die der jeweilige Zugang und der jeweilige Abgang nach dem Aktivieren der Verbindungsfolie in fluidischer Verbindung mit dem Kanalsystem stehen.

Das Kanalsystem kann prinzipiell beliebig ausgebildet sein, wobei in Abhängigkeit der Ausbildung und Form des Kanalsystems auch mehrere Zugänge und/oder mehrere Ausgänge am Messobjekt vorgesehen sein können, die mit dem Kanalsystem fluidisch verbunden sind.

Das Kanalsystem weist bevorzugt eine im Wesentlichen meanderförmige Struktur mit wechselweise und beabstandet zueinander ausgebildeten Schlaufen auf. Das Kanalsystem kann einen Einlauf aufweisen, der mit dem Zugang des Messobjekts fluidisch verbunden ist und über den das Kühlmedium in das Kanalsystem gefördert wird. Zudem kann das Kanalsystem einen Ablauf aufweisen, der mit dem Ausgang des Messobjekts fluidisch verbunden ist und über den das Kühlmedium aus dem Kanalsystem abgeleitet wird. Das Kühlmedium kann in einem Kühlmediumkreislauf gefördert werden, wobei eine Druckerhöhungsvorrichtung, beispielsweise in Form einer Pumpe, das Kühlmedium im Kreislauf fördert.

Alternativ oder ergänzend weist das Kanalsystem wenigstens zwei im Wesentlichen parallel angeordnete Kanalabschnitte auf. Beispielsweise kann die meanderförmige Struktur des Kanalsystems im Wesentlichen parallel angeordnete Schlaufen aufweisen. Ferner kann das Kanalsystem mehrere unabhängige Kanäle oder Kanalabschnitte aufweisen, in die über separate Zugänge Kühlmedium gefördert wird und über entsprechende Abgänge abläuft.

Das Kanalsystem kann ferner alternativ oder ergänzend eine baumartige Struktur aufweisen, umfassend zumindest zwei zweite Kanalabschnitte zweiter Generation, die über einen Verbindungsabschnitt mit einem ersten Kanalabschnitt erster Generation fluidisch verbunden sind. Auch Kanalabschnitte dritter oder weiterer Generationen sind denkbar, wobei, mit Ausnahme der ersten Generation, jeweils mindestens zwei Kanalabschnitte einer Generation über einen Verbindungsabschnitt mit einem Kanalabschnitt der vorherigen Generation fluidisch verbunden sind.

Die Kanäle oder Kanalabschnitte des Kanalsystems sind vorzugsweise mit variierendem Kanalquerschnitt ausgebildet. Dies ist beispielsweise bei einer baumartigen Struktur des Kanalsystems von Vorteil, um einen Strömungsdruck in Fließrichtung des Kühlmediums konstant zu halten.

Das Verbindungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eignet sich aufgrund der Eliminierung oder Reduzierung von Druckspannungen besonders für sogenannte "bare Die" Sensorchips (micro electro mechanical systems MEMS). Solche Sensorchips können eine dem Messobjekt zugewandte Außenschicht aus Silizium oder ein Silizium umfassendes Material aufweisen, die in einem vorherigen Prozessschritt metallisiert wurde. Derartige Sensorchips sind nicht in einem Gehäuse verbaut, sondern können über die Silizium umfassende Schicht, auf welche vorher zur Metallisierung beispielsweise Silberpartikel aufgebracht werden, mit dem Messobjekt verbunden werden. Vorzugsweise sind also Silberpartikel auf der Siliziumschicht aufgeklebt. Dies verbessert die Leitfähigkeit zwischen dem Messobjekt und dem Sensorchip. Alternativ kann der Sensorchip auch mit Gold, Nickel, Siliciumnitrid (SisN4), Siliciumdioxid (SiO2), Titanwolfram (TiW) metallisiert sein. In diesem Sinn ist der Sensorchip vorzugsweise ein bare-Die-Sensorchip, wobei

- der Sensorchip eine dem Messobjekt zugewandte, Silizium umfassende, metallisierte Schicht aufweist,

- die Verbindungsfolie in Schritt (200) zwischen der Schicht und dem Messobjekt platziert wird, und

- die metallischen Materialien der Verbindungsfolie in Schritt (300) aktiviert werden, sodass sich die Verbindungsfolie derart erhitzt, dass die Schicht des Sensorchips mit dem Messobjekt stoffschlüssig verbunden wird.

Der Sensorchip kann also eine Schicht aufweisen, die Silizium umfasst. Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Sensorchip aus einem Silizium umfassenden Material ausgebildet, wobei die Schicht einstückig mit dem Sensorchip ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist der Sensorchip aus Silizium oder einem Silizium umfassenden Material ausgebildet. Mittels der Verbindungsfolie und der metallisierten Schicht des Sensorchips kann zwischen dem Sensorchip und dem Messobjekt eine intermetallische, stoffschlüssige Bindung geschaffen werden, die keine hohen Temperaturen, Drücke, elektromagnetische Felder, etc. zur Herstellung benötigt.

Alternativ oder ergänzend werden Lötschichten auf den Sensorchip und das Messobjekt aufgetragen. Dies erfolgt insbesondere, bevor die Verbindungsfolie in dem zweiten Verfahrensschritt (200) zwischen dem Sensorchip und dem Messobjekt platziert wird. Durch anschließendes Aktivieren der Verbindungsfolie entsteht ausreichend Wärme, um die Lötschichten aufzuschmelzen und den Sensorchip mit dem Messobjekt zu verlöten. In diesem Sinne ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass

- eine erste Lötschicht auf dem Sensorchip aufgetragen wird und eine zweite Lötschicht auf dem Messobjekt aufgetragen wird, - die Verbindungsfolie in dem zweiten Schritt (200) zwischen der ersten Lötschicht und der zweiten Lötschicht platziert wird, und

- die metallischen Materialien der Verbindungsfolie in dem Schritt (300) aktiviert werden, sodass sich die Verbindungsfolie derart erhitzt, dass die erste Lötschicht und die zweite Lötschicht schmelzen und der Sensorchip durch die aufgeschmolzene erste Lötschicht und die aufgeschmolzene zweite Lötschicht mit dem Messobjekt verlötet wird, um die stoffschlüssige, strukturierte Verbindung zu erzeugen.

Die Lötschichten können beispielsweise aus Kupfer, Gold, Palladium oder Nickel bestehen. Diese Materialien können als metallische Startschichten (erste und zweite Lötschicht) besonders vorteilhaft durch Plasmaverfahren, Sputterverfahren oder Aufdampfen auf einander zugewandten Oberflächen der zu verbindenden Teile (Sensorchip, Messobjekt) aufgebracht werden. Weitere Möglichkeiten sind durch Zwei- Schuss-Spritzgießen, additive Fertigung usw. gegeben.

Um eine unvorhersehbare Verformung des Verbundes zu verhindern, kann ein Fixierpad mit geringem Druck auf die Schichten gelegt werden. In diesem Sinne wird bevorzugt mittels eines Fixierpads, das auf den Sensorchip und/oder das Messobjekt einen Druck ausübt, einer Verformung der Lötschichten und der Verbindungsfolie während des Aktivierens und Verbindens in Schritt (300) entgegengewirkt. Der Druck ist dabei derart gering, dass er zu keinen Spannungen innerhalb des Sensorchips und/oder des Messobjekts führt, welche die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Sensorchip und dem Messobjekt oder die Messgenauigkeit beinträchtigen könnten.

Der Sensorchip kann eine Metalloberfläche aufweisen, um eine optimale Verbindung zwischen dem metallischen Messobjekt und dem Sensorchip zu gewährleisten.

Diese Verbindung ist besonders relevant für die Messgenauigkeit des Sensorchips. Vorzugsweise wird in diesem Sinn die erste Lötschicht auf eine metallische oder metallisierte Oberfläche des Sensorchips aufgetragen, wobei die zweite Lötschicht auf eine metallische oder metallisierte Oberfläche des Messobjekts aufgetragen wird. Eine metallische Oberfläche liegt vor, wenn der Sensorchip bzw. das Messobjekt aus einem metallischen Material ausgebildet sind. Eine metallisierte Oberfläche liegt vor, wenn die Oberfläche in einem Zwischenschritt mit einem Metall beschichtet oder beklebt wurde.

Mittels der Verbindungsfolie und der Lötschichten kann zwischen dem Sensorchip und dem Messobjekt eine intermetallische, stoffschlüssige Bindung geschaffen werden, die keine hohen Temperaturen, Drücke, elektromagnetische Felder, etc. zur Herstellung benötigt. Diese intermetallische Verbindung kann insbesondere zwischen einem metallischen oder metallisierten Sensorchip und einem metallischen oder metallisierten Teil des Messobjekts, das vorzugsweise ganz aus einem Metall bestehen kann, geschaffen werden. Durch die intermetallische Verbindung wird eine 1 :1 -Signalübertragung vom Messobjekt zum Sensorchip ermöglicht.

Die detektierbare Messgröße kann durch besondere Strukturen (Kraftnebenschluss) des Messobjekts erhöht werden. Durch spezielle Strukturen im Messobjekt können die Kräfte in bestimmten Richtungen verstärkt, verringert oder gefiltert werden. Ähnlich wie bei Verbindungstechniken oder auch im Getriebedesign können auf diese Weise Kräfte verteilt oder gelenkt werden. Beispielsweise kann das Messobjekt einen Sockel bilden, der von einer äußeren Oberfläche des Messobjekts absteht, an dem der Sensorchip befestigt wird und der eine Kraftverringerung bewirkt. Möglich sind aber auch beispielsweise Vertiefungen, Rippen oder Sicken, die Kräfte in bestimmten Raumrichtungen verstärken oder verringern, so wie dies beispielsweise bei einer Sicke in einem Blech der Fall ist. Der Vorteil liegt in einer besonders präzisen Ansteuerung des Sensorchips, indem eine gewünschte Kraftrichtung verstärkt oder verringert wird. Dadurch kann derselbe Sensorchip für unterschiedliche Messbereiche eingesetzt werden, ohne dass der Sensorchip selbst angepasst werden muss.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Anordnung eines Sensorchips an einem Messobjekt bereitgestellt, wobei der Sensorchip durch ein Verfahren nach einem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung mit dem Messobjekt verbunden worden ist, und wobei die Verbindungsfolie und/oder das Messobjekt eine Mikrostruktur gemäß den vorherigen Ausführungen aufweist. Die obigen Definitionen sowie Ausführungen zu technischen Effekten, Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens gelten sinngemäß ebenfalls für die erfindungsgemäße Anordnung gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt. 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.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung eines Sensorchips an einem Messobjekt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, wobei der Sensorchip mittels einer strukturierten Verbindungsfolie an dem Messobjekt befestigt ist,

Fig. 2 zwei perspektivische Ansichten einer Oberseite und einer Unterseite eines Sensorchips nach Fig. 1 ,

Fig. 3 eine Explosionsdarstellung von Schichten und Werkzeugen zur Verbindung des Sensorchips mit einem Messobjekt mittels der Verbindungsfolie sowie die durch das Verbinden entstehende Anordnung nach einer alternativen Ausführungsform,

Fig. 4 einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verbindung des Sensorchips mit dem Messobjekt nach Fig. 1 bis Fig. 3,

Fig. 5 eine stark vergrößerte Querschnittsansicht der Verbindungsfolie für die Anordnung nach Fig. 1 bis Fig. 4,

Fig. 6 eine stark vereinfachte Querschnittsansicht der Verbindungsfolie nach Fig. 5, Fig. 7 eine stark vereinfachte Draufsicht einer fluidischen Schicht der Verbindungsfolie nach Fig. 5 und Fig. 6 mit einem Kanalsystem gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsvariante,

Fig. 8 eine stark vereinfachte Draufsicht der fluidischen Schicht der Verbindungsfolie nach Fig. 5 und Fig. 6 mit einem Kanalsystem gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsvariante,

Fig. 9 eine stark vereinfachte Draufsicht der fluidischen Schicht der Verbindungsfolie nach Fig. 5 und Fig. 6 mit einem Kanalsystem gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsvariante,

Fig. 10 eine stark vereinfachte Draufsicht der fluidischen Schicht der Verbindungsfolie nach Fig. 5 und Fig. 6 mit einem Kanalsystem gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsvariante, und

Fig. 11 eine stark vereinfachte Draufsicht der fluidischen Schicht der Verbindungsfolie nach Fig. 5 und Fig. 6 mit einem Kanalsystem gemäß einer fünften beispielhaften Ausführungsvariante.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Anordnung eines Sensorchips 1 an einem Messobjekt 2, wobei der Sensorchip 1 durch ein Verfahren nach Fig. 4 mit dem Messobjekt 2 verbunden worden ist. Der Sensorchip 1 ist ein bare-Die-Sen- sorchip, der aus Silizium ausgebildet ist und an einer dem Messobjekt 2 zugewandten Sensorchip-Oberfläche 4 eine metallisierte Schicht 5 aus Silberpartikeln aufweist. Der Sensorchip 1 wurde in einem - hier nicht näher beschriebenen - Zwischenschritt metallisiert. Die metallisierte Schicht 5 ist einstückig mit dem Sensorchip 1 ausgebildet. Das Messobjekt 2 ist vorliegend deutlich größer als der Sensorchip 1 . Bei dem Messobjekt 2 kann es sich beispielsweise um eine Welle eines Motors oder eines Getriebes für ein Kraftfahrzeug handeln. Der Sensorchip 1 ist dazu eingerichtet, eine Verformung, eine Dehnung, eine Spannung, eine Kraft und/oder ein Drehmoment zu messen, die bzw. das von der Welle erzeugt wird. Der Sensorchip 1 weist veränderliche Widerstände auf, die auf Verformung reagieren. Das lässt proportional zur Qualität der Verbindung mit dem Messobjekt 2 auf die Verformung im Messobjekt 2 schließen.

Mittels einer weiter unten näher beschriebenen Verbindungsfolie 10 wird eine feste, hier eine stoffschlüssige, strukturierte Verbindung des Sensorchips 1 mit dem Messobjekt 2 realisiert. Diese Verbindung überträgt Kräfte der Messgröße sowie auch Störgrößen durch thermische Ausdehnung. Die Art der Verbindung stellt dabei Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit von Messobjekt 2 und Sensorchip 1 . Zwei rechts außen in Fig. 1 dargestellte Kraftpfeile F verdeutlichen einen Austausch von Kräften durch Verformung, was die eigentliche Messgröße darstellt. Links daneben ist ein bidirektionaler Kraftpfeil F dargestellt, welcher einen Austausch von Kräften durch Spannungen sowie durch unterschiedliche Wärmeausdehnung verdeutlicht, was eine Störgröße darstellt.

Das Messobjekt 2 weist eine der metallischen Schicht 5 des Sensorchips 1 zugewandte Messobjekt-Oberfläche 6 auf. Die Messobjekt-Oberfläche 6 besteht aus einem Metall, aus dem auch der übrige Teil des Messobjekts 2 hergestellt ist, und befindet sich auf einem Sockel 8. Der Sockel 8 wird durch das Messobjekt 2 geformt. Der Sockel 8 steht radial von einer äußeren Oberfläche 9 des Messobjekts 2 ab.

In einem ersten Verfahrensschritt 100 werden der Sensorchip 1 , das Messobjekt 2 und die Verbindungsfolie 10 bereitgestellt. Die Verbindungsfolie 10 ist in allen Ausführungsbeispielen eine sogenannte NanoFoil®, also eine reaktive Multischichtfolie, die durch Aufdampfen von Tausenden von abwechselnden nanoskaligen Schichten aus Aluminium 11 und Nickel 12 hergestellt wird. Eine stark vergrößerte Querschnittsansicht der Verbindungsfolie 10 mit den Aluminium- 11 und Nickelschichten 12 ist in Fig. 5 gezeigt. Wenn die Verbindungsfolie 10 durch einen kleinen Impuls lokaler Energie aus elektrischen, optischen oder thermischen Quellen aktiviert wird, reagiert sie exotherm, um in Bruchteilen einer Sekunde präzise lokale Hitze bis zu Temperaturen von 1500 °C zu erzeugen. Die Verbindungsfolie 10 weist zudem eine Mikrostruktur 13 auf, die zum einen dazu ausgebildet ist, mechanische Eigenschaften in der Fügefläche 19 zwischen dem Messobjekt 2 und dem Sensorchip 1 zu verbessern, und zum anderen derart ausgebildet ist, dass sie ein Kanalsystem 14 bildet, in dem insbesondere nach dem Fügen des Messobjekts 2 und des Sensorchips 1 ein Kühlmedium zum Kühlen des Sensorchips 1 aufgenommen und geführt werden kann. Die Ausbildung der Verbindungsfolie 10, insbesondere des Kanalsystems 14 in der Verbindungsfolie 10 wird weiter unten näher erläutert.

In einem zweiten Verfahrensschritt 200 wird die Verbindungsfolie 10 zwischen dem Sensorchip 1 und dem Messobjekt 2 platziert, wie dies durch Fig. 1 und Fig. 3 gezeigt ist. Dabei berührt die Verbindungsfolie 10 auf einer Seite die metallische Schicht 5 der Sensorchip-Oberfläche 4 gemäß Fig. 2 und auf der anderen Seite die metallische Messobjekt-Oberfläche 6 des Sockels 8 des Messobjekts 2. Während des Verfahrensschritts 200 sind die Aluminiumschichten 11 und die Nickelschichten 12 der Verbindungsfolie 10 noch so abwechselnd nebeneinander angeordnet, wie dies durch Fig. 5 gezeigt ist.

In einem dritten Verfahrensschritt 300 werden die Aluminiumschichten 11 und die Nickelschichten 12 der Verbindungsfolie 10 nach Fig. 5 mittels einer beispielhaft in Fig. 3 gezeigten Batterie 20, aktiviert. Anstelle der Batterie 20 kann eine Gleichspannungsquelle genutzt werden, um die Verbindungsfolie 10 zu aktivieren. Die Nickelschichten 12 der Verbindungsfolie 10 reagieren daraufhin stark exotherm, sodass die metallische Schicht 5 des Sensorchips 1 mit der Messobjekt-Oberfläche 6 des Messobjekts 2 verschweißt wird. Mithin wird eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Sensorchip 1 und dem Messobjekt 2 realisiert. Die Messobjekt-Oberfläche 6 kann eine derartige Oberflächenstruktur aufweisen, dass aufgeschmolzenes Material der Aluminiumschichten 11 und/oder der Nickelschichten 12 in Zwischenräume der Messobjekt-Oberfläche 6 eindringen und nach der Erstarrung einen Formschluss zwischen dem Sensorchip 1 und dem Messobjekt 2 bewirken kann.

Die detektierbare Messgröße kann durch besondere Strukturen (Kraftnebenschluss) des Messobjekts 2 erhöht werden. In dem jeweiligen Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und Fig. 2 bewirkt der Sockel 8 eine Kraftverringerung. Alternativ oder zusätzlich kann das Messobjekt 2 auch beispielsweise Vertiefungen, Rippen, Sicken oder ähnliches bilden, die Kräfte in bestimmten Raumrichtungen verstärken oder verringern.

In einer weiteren in Fig. 3 stark schematisch gezeigten Ausführungsform weist der Sensorchip 1 ebenfalls kein Gehäuse auf. Die Verbindungsfolie 10 wird in diesem Fall zwischen der zuvor metallisierten Siliziumschicht 5 des Sensorchips 1 und der Messobjekt-Oberfläche 6 des Messobjekts 2 angeordnet, anschließend aktiviert und dadurch mit der Siliziumschicht 5 sowie mit der Messobjekt-Oberfläche 6 stoffschlüssig verbunden. Das Messobjekt 2 ist auch in diesem Beispiel deutlich größer als der Sensorchip 1 ausgebildet, wobei das Messobjekt 2 keinen Sockel 8 gemäß dem ersten Beispiel aufweist. Das Messobjekt 2, die Verbindungsfolie 10 und der Sensorchip 1 können im Übrigen identisch zu den vorherigen Ausführungen ausgebildet sein.

In einem ersten Verfahrensschritt 100 werden zunächst der Sensorchip 1 , das Messobjekt 2 und die Verbindungsfolie 10 bereitgestellt. Fig. 3 zeigt diesen Zustand im linken Teil, bei dem noch keine Verbindung zwischen dem Messobjekt 2 und dem Sensorchip 1 erzeugt wurde. Der rechte Teil von Fig. 3 zeigt den Zustand nach Bildung der Verbindung zwischen dem Messobjekt 2 und dem Sensorchip 1. Auf dem Sensorchip 1 ist eine aus Nickel ausgebildete erste Lötschicht 21 aufgetragen. Anstelle von Nickel kann auch Kupfer, Silber, Gold, Siliciumnitrid (SisN4), Siliciumdioxid (SiO2), Titanwolfram (TiW), Palladium oder dergleichen eingesetzt werden. Diese kann in den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 auf der metallischen Oberfläche 5 des Sensorchips 1 aufgetragen sein. Ferner ist eine ebenfalls aus Kupfer ausgebildete zweite Lötschicht 22 auf dem Messobjekt 2 aufgetragen. Diese kann auf der Messobjekt-Oberfläche 6 aufgetragen sein. Die Oberfläche des Messobjekts 2 kann analog zu den vorherigen Ausführungen ausgebildet sein.

Die Verbindungsfolie 10 wurde zuvor durch Laserschneiden derart bearbeitet, dass die Verbindungsfolie 10 die genannte Mikrostruktur 13 aufweist, eine Form und Maße annimmt, die die vorgesehene Fügefläche 19 zwischen dem Sensorchip 1 und dem Messobjekt 2 bildet, sowie aufgrund der spezifischen Ausgestaltung der Mikrostruktur 13 mechanisch vorteilhafte Eigenschaften aufweist. Die zuvor bereits erwähnte Batterie 20 ist als Aktivierungsmittel 18 zu verstehen, das elektrisch mit der Verbindungsfolie 10 verbunden ist. Die Verbindungsfolie 10 wurde durch Laserschneiden derart geschnitten, dass sie einen Aktivierungsabschnitt 25 aufweist, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel nicht von dem Sensorchip 1 verdeckt ist und somit zum Anlegen des Aktivierungsmittels 18 frei zugänglich ist.

Die Verbindungsfolie 10 wird in dem Schritt 200 zwischen der ersten Lötschicht 21 und der zweiten Lötschicht 22 platziert. Der Aktivierungsabschnitt 25 ragt dabei aus dem durch den Sensorchip 1 , dem Messobjekt 2 sowie den beiden Lötschichten 21 , 22 gebildeten Stapel heraus, wenn alle Schichten aneinander liegen.

Ein Fixierpad 23 übt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel über eine nachgiebige Schicht 17 einen Druck p auf den durch den Sensorchip 1 , das Messobjekt 2 sowie durch die beiden Lötschichten 21 , 22 gebildeten Stapel aus. Dieser Druck ist sehr gering und wirkt senkrecht auf eine äußere Oberfläche des Sensorchips 1 aus. Der Druck dient dazu, einer Verformung der Lötschichten 21 , 22 und der Verbindungsfolie 10 während des Aktivierens und Verbindens in Schritt 300 entgegenzuwirken.

Im dritten Verfahrensschritt 300 werden die Aluminiumschichten 11 und die Nickelschichten 12 der Verbindungsfolie 10 mittels des Aktivierungsmittels 18 elektrisch aktiviert. Die Aluminiumschichten 11 und die Nickelschichten 12 der Verbindungsfolie 10 reagieren daraufhin stark exotherm, sodass sich die Verbindungsfolie 10 derart erhitzt, dass die erste Lötschicht 21 und die zweite Lötschicht 22 schmelzen und der Sensorchip 1 durch die aufgeschmolzenen Lötschichten 21 , 22 mit dem Messobjekt 2 verlötet wird, wie dies durch den rechten Teil der Fig. 3 gezeigt ist. Dabei entsteht eine stabile Bondfläche 16 zwischen dem Sensorchip 1 und dem Messobjekt 2. Die Lötschichten 21 , 22 können analog in den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen eingesetzt werden. Durch das hier vorgeschlagene Verfahren lässt sich eine im Wesentlichen durchgängige Bondfläche 16 mit geringer Porosität erzeugen, die eine Wärmeübertragung verbessert.

Wie bereits weiter oben zu den Ausführungsbeispielen gesagt, ist die Mikrostruktur 13 der Verbindungsfolie 10 vorliegend als Kanalsystem 14 ausgebildet, das sich derart zwischen dem Messobjekt 2 und dem Sensorchip 1 in einer Fügefläche 19 erstreckt, dass darin ein Kühlmedium wenigstens abschnittsweise geführt werden kann. Als Kühlmedium kann beispielsweise Luft oder eine Kühlflüssigkeit genutzt werden.

Fig. 6 zeigt einen Querschnittsansicht der Verbindungsfolie 10 zur Veranschaulichung des mehrschichtigen Aufbaus. Die Verbindungsfolie 10 ist eine Multischichtfolie, umfassend eine fluidische Schicht 13a, in der das Kanalsystem 14 ausgebildet ist, wobei die fluidische Schicht 13a räumlich zwischen einer dem Sensorchip 1 zugewandten Deckschicht 13b und einer dem Messobjekt zugewandten Verbindungsschicht 13c angeordnet und ausgebildet ist. Nach dem Verfahrensschritt 300, also dem Aktivieren der Verbindungsfolie 10, ist die Deckschicht 13b stoffschlüssig mit dem Sensorchip 1 verbunden und die Verbindungsschicht 13c ist stoffschlüssig mit dem Messobjekt 2 verbunden. Mithin liegt nach dem Aktivieren der Verbindungsfolie 10 eine stoffschlüssige, strukturierte Verbindung zwischen dem Messobjekt 2 und dem Sensorchip 1 vor. Alle Schichten der Verbindungsfolie 10 sind analog zum in Fig. 5 gezeigten Aufbau ausgebildet.

Am Messobjekt 2 ist vorliegend ein einziger Zugang 15a und ein einziger Ausgang 15b ausgebildet, wobei der Zugang 15a mit einem Zufluss 24a des Kanalsystems 14 und der Ausgang 15b mit einem Abfluss 24b des Kanalsystems 14 fluidisch verbunden sind. Der Zugang 15a und der Ausgang 15b sind exemplarisch in Fig. 6 gezeigt, wohingegen der Zufluss 24a bzw. der Abfluss 24b des Kanalsystems 14 in Fig. 7 und Fig. 8 dargestellt sind. Der Zugang 15a und der Abgang 15b sind vorliegend im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der fluidischen Schicht 13a bzw. zum Kanalsystem 14 angeordnet. Damit erfolgt die Kühlung des Sensorchips 1 während des Betriebs über das Messobjekt 2. Alternativ ist denkbar, dass die Kühlung des Sensorchips 1 über den Sensorchip 1 selbst erfolgt. Entsprechend kann der Sensorchip 1 Kanäle zur Führung von Kühlmedium zur Mikrostruktur 13 der Verbindungsfolie 10 aufweisen. Dies kann Vorteile in der Kühlwirkung für den Sensorchip 1 realisieren. In Fig. 7 bis Fig. 11 sind unterschiedliche Ausführungsvarianten des Kanalsystems 14 exemplarisch dargestellt, wobei auf eine Darstellung der fluidischen Schicht 13a bzw. der übrigen Verbindungsfolie 10 aus Vereinfachungsgründen verzichtet wird. Es soll anhand dieser Beispiele lediglich verdeutlicht werden, dass das Kanalsystem 14 prinzipiell beliebig ausgeformt sein kann. Die Ausbildung des Kanalsystems 14 richtet sich im Wesentlichen nach den Kühlungsanforderungen und der Ausbildung in der Vorrichtung, in der die jeweilige hier vorgeschlagene Anordnung vorgesehen ist. Das Kanalsystem 14 weist mehrere Kanalabschnitte 14a, 14b auf, die fluidisch miteinander verbunden sind. Das Kanalsystem 14 in der fluidischen Schicht 13a ist vorliegend mittels Laserschneiden hergestellt und wird durch die Deckschicht 13b und die Verbindungsschicht 13c derart bedeckt und abgedichtet, dass das Kühlmedium lediglich über den Zufluss 24a zufließen bzw. über den Abfluss 24b abfließen kann. Die Kanalabschnitte 14a, 14b des Kanalsystems 14 verbinden den Zufluss 24a und den Abfluss 24b fluidisch miteinander.

Nach Fig. 7 und Fig. 8 weist das das Kanalsystem 14 eine im Wesentlichen mean- derförmige Struktur auf. Die Kanalabschnitte 14a, 14b sind dabei als Schlaufen ausgebildet. Gemäß Fig. 8 sind die Kanäle des jeweiligen Kanalabschnitts Zickzack-förmig ausgebildet und erreichen so gute Kühleigenschaften.

Nach Fig. 9 bis Fig. 11 ist in Fließrichtung des Kühlmediums, hier dargestellt durch einen sich teilenden und wieder zusammengeführten Pfeil 7, ausgehend vom Zufluss 24a ein erster Kanalabschnitt 14b ausgebildet, in dem das Kühlmedium auf mehrere im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete zweite Kanalabschnitte 14b mit im Vergleich dazu geringerem Querschnitt aufgeteilt wird. Am Ende der zweiten Kanalabschnitte 14b münden diese wiederum in einen gemeinsamen dritten Kanalabschnitt 14c, wo das Kühlmedium wieder zusammengeführt und zum Abfluss 24b geführt wird. Der erste und dritte Kanalabschnitt 14a, 14c sind hinsichtlich ihrer Querschnittsabmessungen im Wesentlichen identisch ausgebildet. Ebenso sind die vorliegend sechs parallel angeordneten zweiten Kanal abschnitte 14b im Wesentlichen identisch ausgebildet. Die Gesamtquerschnittsfläche aller zweiten Kanalabschnitte 14b ist vorzugsweise so groß wie die Querschnittsfläche des ersten bzw. zweiten Kanalabschnitts 14a, 14b, sodass der Strömungsdruck innerhalb des Kanalsystems 14 konstant bleibt. Die Verbindungsabschnitte, die die Kanalabschnitte 14a - 14c miteinander verbinden, können zudem abgerundet sein.

Die Anordnung der Kanalabschnitte 14a, 14b, 14c zueinander kann dabei beliebig ausgeführt sein, wie durch die exemplarischen Beispiele verdeutlicht werden soll. Ebenso kann die Querschnittsform der einzelnen Kanäle bzw. der Kanalabschnitte 14a, 14b, 14c beliebig ausgebildet sein. Aus strömungstechnischer Sicht eignen sich im Wesentlichen runde Querschnittsformen, insbesondere eine kreisrunde, ovale und/oder elliptische Querschnittsform. Andere Querschnittsformen sind ebenfalls denkbar.

Gemäß Fig. 9 erfolgt eine Umlenkung des Kühlmediums vom ersten auf den zweiten Kanalabschnitt 14a, 14b bzw. vom zweiten auf den dritten Kanalabschnitt 14b, 14c jeweils um im Wesentlichen 90°. Der Zufluss des Kühlmediums erfolgt hier von links und der Abfluss erfolgt nach rechts.

Im Beispiel nach Fig. 10 behält das Kühlmedium vom Zufluss 24a zum Abfluss 24b die Fließrichtung, hier nach unten, im Wesentlichen bei, wobei am ersten Kanalabschnitt 14a ein Auffächern des Kühlmediums erfolgt und am dritten Kanalabschnitt 14c ein Zusammenführen des Kühlmediums erfolgt. Der Zufluss des Kühlmediums erfolgt hier von oben und der Abfluss erfolgt nach unten. Der Zufluss 24a und der Abfluss 24b liegen somit auf gegenüberliegenden Seiten der Verbindungsfolie 10. Mit anderen Worten erfolgt ein Führung des Kühlmediums in Z-Form.

Im Beispiel nach Fig. 10 behält das Kühlmedium vom Zufluss 24a zum Abfluss 24b die Fließrichtung, hier nach unten, im Wesentlichen bei, wobei am ersten Kanalabschnitt 14a ein Auffächern des Kühlmediums erfolgt und am dritten Kanalabschnitt 14c ein Zusammenführen des Kühlmediums erfolgt. Der Zufluss des Kühlmediums erfolgt hier von oben und der Abfluss erfolgt nach unten. Der Zufluss 24a und der Abfluss 24b liegen somit auf gegenüberliegenden Seiten der Verbindungsfolie 10. Gemäß der Variante nach Fig. 11 liegen der Zufluss 24a und der Abfluss 24b auf der gleichen Seite der Verbindungsfolie 10. Vorliegend wird das - hier von links kommende - Kühlmedium im ersten Kanalabschnitt 14a auf die zweiten Kanalabschnitte 14b aufgeteilt und am dritten Kanalabschnitt 14c wieder zusammengeführt. Der dritte Kanalabschnitt 14c ist im Gegensatz zum Beispiel nach Fig. 9 jedoch derart ausgebildet, dass das Kühlmedium wieder nach links geführt wird. Es erfolgt eine Führung des Kühlmediums in LI-Form.

Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die hier offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Es handelt sich lediglich um beispielhafte Ausgestaltungen, wobei auch weitere Varianten möglich sind. Insbesondere kann die als Kanalsystem 14 ausgebildete Mikrostruktur 13 der Verbindungsfolie 10 in jeder denkbaren, geometrischen Form ausgebildet sein, je nach Anforderung an die Kühlung sowie den vorhanden Bauraum und Größe der Fügefläche 19. Auch mehr als drei Kanalabschnitte 14a - 14c sind denkbar. Alternativ oder ergänzend ist denkbar, eine Mikrostruktur am Messobjekt vorzusehen.

Bezugszeichen

F Kraft p Druck

1 Sensorchip

2 Messobjekt

4 Sensorchip-Oberfläche

5 metallisierte Schicht des Sensorchips

6 Messobjekt-Oberfläche

7 Pfeil

8 Sockel

9 äußere Oberfläche des Messobjekts

10 Verbindungsfolie

11 Aluminiumschicht

12 Nickelschicht

13 Mikrostruktur

13a fluidische Schicht

13b Deckschicht

13c Verbindungsschicht

14 Kanalsystem

14a Erster Kanalabschnitt

14b Zweiter Kanalabschnitt

14c Dritter Kanalabschnitt

15a Zugang

15b Ausgang

16 Bondfläche

17 nachgiebige Schicht

18 Aktivierungsmittel

19 Fügefläche

20 Batterie

21 erste Lötschicht

22 zweite Lötschicht

23 Fixierpad a Zufluss b Abfluss

Aktivierungsabschnitt0 erster Verfahrensschritt0 zweiter Verfahrensschritt0 dritter Verfahrensschritt