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Title:
GAS SENSOR FOR A VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/048940
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a gas sensor (100) for a vehicle, which gas sensor is designed to be at least partially exposed to a gas stream of the vehicle. The gas sensor (100) according to the invention comprises a housing (110) in which a gas cavity (112), which is designed to be fluidically connected to the gas stream, and an evaluation cavity (114) separated from the gas cavity (112) are arranged, and a sensor chip (120) which extends from the evaluation cavity (114) into the gas cavity (112) and is intended to measure the gas stream and to generate a sensor signal. The sensor chip (120) has a first sensor chip section (122), which is at least partially arranged in the gas cavity (112) and on which a sensor element (123) is arranged, and a second sensor chip section (124), which is at least partially arranged in the evaluation cavity (114), is integrally formed with the first sensor chip section (122) and on which at least one electronic component electrically connected to the sensor element (123) by means of electrical conductor tracks arranged on the sensor chip (120) is arranged.

Inventors:
SETESCAK STEPHEN (DE)
HEINRICH STEPHAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/073319
Publication Date:
March 10, 2022
Filing Date:
August 24, 2021
Export Citation:
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Assignee:
VITESCO TECH GMBH (DE)
International Classes:
G01N27/416; G01F1/684; G01N33/00
Foreign References:
US20020092349A12002-07-18
US20170115144A12017-04-27
US20190135614A12019-05-09
US20040050155A12004-03-18
DE102010015522A12011-02-24
DE102020203868A2020-03-25
DE102012208054A12013-11-14
US9595479B22017-03-14
US20180238753A12018-08-23
US10197462B22019-02-05
US6401544B22002-06-11
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Claims:
Patentansprüche

1 . Gassensor (100) für ein Fahrzeug, der dazu ausgebildet ist, zumindest teilweise einem Gasstrom des Fahrzeugs ausgesetzt zu werden, wobei der Gassensor (100) aufweist: ein Gehäuse (110), in dem eine Gaskavität (112), die dazu ausgebildet ist, mit dem Gasstrom fluidverbunden zu werden, und eine von der Gaskavität (112) abgetrennte Auswertekavität (114) angeordnet sind, und einen sich von der Auswertekavität (114) in die Gaskavität (112) erstreckenden Sensorchip (120) zum Vermessen des Gasstroms und zum Erzeugen eines Sensorsignals, wobei der Sensorchip (120) einen zumindest teilweise in der Gaskavität (112) angeordneten ersten Sensorchipabschnitt (122), auf dem ein Sensorelement (123) angeordnet ist, und einen zumindest teilweise in der Auswertekavität (114) angeordneten und mit dem ersten Sensorchipabschnitt (122) integral gebildeten zweiten Sensorchipabschnitt (124) aufweist, auf dem zumindest ein mit dem Sensorelement (123) mittels auf dem Sensorchip (120) angeordneten elektrischen Leiterbahnen elektrisch verbundenes elektronisches Bauteil angeordnet ist.

2. Gassensor (100) nach Anspruch 1 , ferner mit: einer semipermeablen Membran (140), die in der Gaskavität (112) derart angeordnet ist, dass die semipermeable Membran (140) die Gaskavität (112) in einen ersten Gaskavitätsbereich (112A), der dazu ausgebildet ist, mit dem Gasstrom fluidverbundenen zu werden, und einen zweiten Gaskavitätsbereich (112B) unterteilt, in dem der erste Sensorchipabschnitt (123) zumindest teilweise angeordnet ist.

3. Gassensor (100) nach Anspruch 2, wobei die Membran (140) eine offene Struktur von weniger als 50 pm aufweist, um einen Gasaustausch zu gewährleisten. 4. Gassensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Sensorchipabschnitt (122) in die Gaskavität (112) freitragend hervorsteht.

5. Gassensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (110) aufweist: ein erstes Gehäuseelement (111 ), das zumindest teilweise die Gaskavität (112) und zumindest teilweise die Auswertekavität (114) definiert, und ein zweites Gehäuseelement (113), das mit dem ersten Gehäuseelement (111 ) verbunden ist und zumindest teilweise die Gaskavität (112) definiert, wobei der Sensorchip (120) zumindest teilweise von dem ersten Gehäuseelement (111 ) und zumindest teilweise von dem zweiten Gehäuseelement (113) gelagert wird.

6. Gassensor (100) nach Anspruch 5, wobei das erste Gehäuseelement (111 ) mit dem zweiten Gehäuseelement (113) mittels Schweißen, Löten, Kleben, Nieten oder Verschweißen verbunden ist.

7. Gassensor (100) nach einem der Ansprüche 5 und 6, wobei das zweite Gehäuseelement (113) als Deckel ausgebildet ist, der dazu ausgebildet ist, die Gaskavität (112) zumindest teilweise zu definieren und zumindest teilweise auf dem ersten Sensorchipabschnitt (1222) und/oder zumindest teilweise auf dem zweiten Sensorchipabschnitt (124) aufgesetzt zu sein.

8. Gassensor (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das zweite Gehäuseelement (113) ferner zumindest teilweise die Auswertekavität (114) definiert.

9. Gassensor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Gehäuse (100) einteilig ausgebildet ist. 15

10. Gassensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit: einer in der Auswertekavität (114) angeordneten Leiterplatte (130), die mittels elektrischer Verbindungsleitungen (132) mit dem zweiten Sensorchipabschnitt (124) des Sensorchips (120) elektrisch verbunden ist.

11 . Gassensor (100) nach einem Anspruch 9, wobei das Gehäuse (110) einen Steckeraufnahmebereich (115) aufweist, der dazu ausgebildet ist, einen elektrischen Verbindungsstecker zum elektrischen Verbinden der Leiterplatte (130) mit dem elektrischen Verbindungsstecker aufzunehmen.

12. Gassensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensorchip (120) als mikromechanisches System aufgebaut ist, das ein mit typischen Halbleiterprozessen erzeugter Schichtaufbau hergestellter Sensor mit Auswerteeinheit ist.

13. Gassensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gassensor (100) dazu ausgebildet ist, Kohlenwasserstoffe zu erfassen, die aus einem Kraftstofftank des Fahrzeugs ausgegast sind.

Description:
Beschreibung

Gassensor für ein Fahrzeug

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gassensor für ein Fahrzeug, wie beispielsweise einen Kohlenwasserstoffsensor oder Wasserstoffsensor zum Erfassen des Kohlenwasserstoffgehalts oder Wasserstoffgehalts in einer Tankentlüftungsanlage.

Gassensoren, die den Gehalt von bestimmten Bestandteilen in Gasgemischen erfassen können, sind sensitiv und empfindlich gegenüber Verschmutzungen, wie beispielsweise Partikel oder Staub. Solche Verunreinigungen können die Funktionsweise des Gassensors passivieren, vergiften, beeinträchtigen oder sogar bis zu einem Totalversagen der Funktionalität des Gassensors führen. Neben der Verschmutzung während des Betriebs oder Lagerung geht bei solchen Gassensoren auch vom strukturellen Aufbau der Gassensoren eine Gefahr aus, dass durch Hilfsstoffe, wie beispielsweise Dichtungs- bzw. Vergussmassen, Kleber, Passivier- oder Isolierungsschichten, die Funktionalität des Gassensors während des Betriebs beeinträchtigt werden kann. Dabei kann es durch Temperatur- oder Potentialunterschiede dazu kommen, dass bestimmte Bestandteile der Hilfsstoffe kriechen und das empfindliche Sensorelement beeinträchtigen oder sogar beschädigen können. Obwohl schon bei der Konstruktion und Auswahl der Materien darauf geachtet werden kann, dass diese Gefahr weitestgehend reduziert wird, ist ein vollständiger Ausschluss davon oftmals nicht möglich, insbesondere wenn es um Dichtungs- oder Vergussmassen von Bondverbindungen geht, die zur Steigerung der Elastizität Öl enthalten können, welches dazu neigen kann, zu kriechen.

Aus dem Stand der Technik ist es zudem bekannt, Filter oder Membranen als Maßnahmen zur Vermeidung von Partikeln auf sogenannten mikromechanischen Systemen (MEMS) mit eine geeigneter offenener Maschenweite als mechanisches Sieb gegen die zu erwartende Kontamination von Festkörpern vorzusehen. Zudem werden Kombinationen von Filterschichten verwendet. Aus der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung 102020 203 868.6 ist ein Gassensor für ein Fahrzeug bekannt, der ein Trägerelement, einen auf dem Trägerelement angeordneten Sensorchip, der zum Vermessen eines Gases und zum Erzeugen eines Sensorsignals ausgebildet ist und einen ersten Sensorchipabschnitt, auf dem ein Sensorelement angeordnet ist, und einen mit dem ersten Sensorchipabschnitt integral gebildeten zweiten Sensorchipabschnitt aufweist, auf dem zumindest ein elektronisches Bauteil angeordnet ist, und eine Schutzkappe, die zumindest teilweise auf dem zweiten Sensorchipabschnitt derart angeordnet ist, dass die Schutzkappe den ersten Sensorchipabschnitt zum Bilden eines Gasraums zumindest teilweise umschließt. Die Schutzkappe weist eine Öffnung auf, die mittels einer semipermeablen Membran zumindest teilweise geschlossen ist, die dazu ausgebildet ist, einen Gasaustausch zwischen dem Gasraum und der Umgebung zu ermöglichen.

Die DE 10 2012 208 054 A1 betrifft einen Sensor zur Erfassung des Sauerstoffgehaltes im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine mit einem eine Messelektrode aufweisenden Sensorelement, einer das Sensorelement umgebenden Metallkappe, einem Sensorelement und Metallkappe verbindenden Wärmeableitelement und einer als Kunststoffgehäuse ausgebildeten und die Auswerteelektronik für das Sensorelement aufnehmenden Halterung für das Sensorelement.

Weitere aus dem Stand der Technik bekannte Sensoren sind aus US 9 595 479 B2, US 2018/0238753 A1 , US 10 197 462 B2 und US 6 401 544 B2 bekannt.

In Anbetracht des Standes der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gassensor bereitzustellen, bei dem die Gefahr von Verschmutzungen des Sensorelements zumindest teilweise reduziert ist und welcher auch bei langen Betriebszeiten zuverlässig genaue Messergebnisse liefern kann. Diese Aufgabe wird mit einem Gassensor gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen der Gedanke zu Grunde, einen Gassensor mit einem Gehäuse vorzusehen, bei dem der für das Fluid vorgesehene Messraum, der mit dem zu vermessenden Fluid in Fluidverbindung gebracht werden kann, von einem Auswertebereich des Gassensors, in dem der Großteil der Auswerteelektronik vorgesehen ist, fluiddicht abgetrennt ist. Insbesondere kann dabei das Gehäuse des Gassensors mehrteilig ausgestaltet sein, so dass für jedes Gehäusebauteil ein geeignetes Gehäusematerial ausgewählt und verwendet werden. Außerdem kann eine solche Ausgestaltung einen große Freiheitsgrad im Hinblick auf das Design des Messraums zur Verfügung stellen und die Messeigenschaft des Sensors kann durch geometrische Anpassungen verbessert werden, wie beispielsweise Ansprechzeit, Totvolumen und Strömungsberuhigung. Insbesondere kann durch die vorliegende Erfindung ein vereinfachter Zusammenbau des Gassensors mit reduzierten Prozessschritten vorgesehen werden.

Folglich ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Gassensor für ein Fahrzeug offenbart, der dazu ausgebildet ist, zumindest teilweise einem Gasstrom des Fahrzeugs ausgesetzt zu werden. Der erfindungsgemäße Gassensor weist ein Gehäuse, in dem eine Gaskavität, die dazu ausgebildet ist, mit dem Gasstrom fluidverbunden zu werden, und eine von der Gaskavität abgetrennte Auswertekavität angeordnet sind, und einen sich von der Auswertekavität in die Gaskavität erstreckenden Sensorchip zum Vermessen des Gasstroms und zum Erzeugen eines Sensorsignals auf. Der Sensorchip umfasst einen zumindest teilweise in der Gaskavität angeordneten ersten Sensorchipabschnitt, auf dem ein Sensorelement angeordnet ist, und einen zumindest teilweise in der Auswertekavität angeordneten und mit dem ersten Sensorchipabschnitt integral gebildeten zweiten Sensorchipabschnitt, auf dem zumindest ein mit dem Sensorelement mittels auf dem Sensorchip angeordneten elektrischen Leiterbahnen elektrisch verbundenes elektronisches Bauteil angeordnet ist. Somit ist die Auswertekavität vollständig vom Gasstrom isoliert und kann nicht mit etwaigen, im Gasstrom vorhandenen Fremdstoffen kontaminiert werden. Insbesondere erstreckt sich dabei der Sensorchip mit seinem sensitiven ersten Sensorchipabschnitt aus der Auswertekavität in die Gaskavität, so dass das auf dem ersten Sensorchipabschnitt angeordnete Sensorelement den in die Gaskavität strömenden Gasstrom vermessen kann.

Das auf dem ersten Sensorchip angeordnete Sensorelement beschreibt einen sensitiven Bereich des ersten Sensorchipabschnitts, auf dem elektronische Bauteile angeordnet sein können, mit denen eine Vermessung des Fluids ermöglicht ist. Beispielsweise kann hier eine Wheatstone'sche Brückenschaltung vorgesehen sein, mit dem eine Vermessung des Fluids ermöglicht ist. Insbesondere kann die widerstandsabhängige Gasreaktion in Zusammenhang mit der thermischen Leitfähigkeit, einer katalytischen Verbrennung oder Potentialverschiebung durch Adsorption von Gasmolekülen im Sensorelement erfolgen (halbleitender Metalloxidsensor).

Der erfindungsgemäße Gassensor kann beispielsweise ein Wasserstoffsensor, Kohlenwasserstoffsensor, Erdgassensor oder jeglicher Gassensor sein, der Unterscheidungsmerkmale zur Zusammensetzung von Luft erfassen kann.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der erfindungsgemäße Gassensor ferner eine semipermeable Membran auf, die in der Gaskavität derart angeordnet ist, dass die semipermeable Membran die Gaskavität in einen ersten Gaskavitätsbereich, der dazu ausgebildet ist, mit dem Gasstrom fluidverbunden zu werden, und einen zweiten Gaskavitätsbereich unterteilt, in dem der erste Sensorchipabschnitt zumindest teilweise angeordnet ist. Vorzugsweise weist die semipermeable Membran eine offene Struktur von weniger als 50 pm auf, um einen Gasaustausch zwischen dem ersten Gaskavitätsbereich und dem zweiten Gaskavitätsbereich zu gewährleisten und aus dem Fluid stammende Partikel und/oder Flüssigkeitstropfen davor zu hindern, aus dem ersten Gaskavitätsbereich in den zweiten Gaskavitätsbereich zu gelangen. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gassensors steht der erste Sensorchipabschnitt in die Gaskavität freitragend hervor. In einer solchen bevorzugten Ausgestaltung bildet der erste Sensorchipabschnitt eine sog. Cantilever-Struktur, bei der der zweite Sensorchipabschnitt vom Gehäuse gehalten wird und der erste Sensorchipabschnitt somit innerhalb der Gaskavität freistehend angeordnet ist. Dadurch kann gewährleistet werden, dass das auf dem ersten Sensorchipabschnitt angeordnete Sensorelement mit dem Gas im Gasstrom in Kontakt gelangen kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der erfindungsgemäße Gassensor ferner ein erstes Gehäuseelement, das zumindest teilweise die Gaskavität und zumindest teilweise die Auswertekavität definiert, und ein zweites Gehäuseelement, das mit dem ersten Gehäuseelement verbunden ist und zumindest teilweise die Gaskavität definiert. Der Sensorchip wird zumindest teilweise von dem ersten Gehäuseelement und zumindest teilweise von dem zweiten Gehäuseelement gelagert. Vorzugsweise wird der Sensorchip zwischen dem ein Grundgehäuse des Gassensors darstellenden ersten Gehäuseelement und dem einen Deckel darstellenden zweiten Gehäuseelement abdichtend eingeklemmt. Bevorzugt befindet sich zwischen dem jeweiligen Gehäuseelement und dem Sensorchip, eine Dichtungsmasse die dazu ausgebildet sind, einen Gasaustausch zwischen der Gaskavität und der Auswertekavität zu verhindern.

Vorteilhafterweise ist das erste Gehäuseelement mit dem zweiten Gehäuseelement mittels Schweißen, Löten, Kleben, Nieten oder Verschweißen verbunden.

Dabei ist es bevorzugt, dass das zweite Gehäuseelement als Deckel ausgebildet ist, der dazu ausgebildet ist, die Gaskavität zumindest teilweise zu definieren und zumindest teilweise auf dem ersten Sensorchipabschnitt und/oder zumindest teilweise auf dem zweiten Sensorchipabschnitt aufgesetzt zu sein.

Dabei ist es ferner bevorzugt, dass das zweite Gehäuseelement zumindest teilweise die Auswertekavität definiert. Dabei kann das zweite Gehäuseelement als größerer Deckel ausgestaltet sein, der sowohl die Gaskavität als auch die Auswertekavität zumindest teilweise definiert.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gassensors ist das Gehäuse einteilig ausgebildet. Bei einer solchen Ausgestaltung umfasst das Gehäuse eine schlitzartige Ausnehmung, die die Gaskavität und die Auswertekavität miteinander fluidverbindet und in die der Sensorchip mittels Dichtmasse abdichtend eingesetzt werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der erfindungsgemäße Gassensor ferner eine in der Auswertekavität angeordnete Leiterplatte, die mittels elektrischer Verbindungsleitungen mit dem zweiten Sensorchipabschnitt des Sensorchips elektrisch verbunden ist. Auf der Leiterplatte können weitere elektronische Bauteile zum Auswerten der vom Sensorelement bereitgestellten Signale vorhanden sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Gehäuse ferner einen Steckeraufnahmebereich, der dazu ausgebildet ist, einen elektrischen Verbindungsstecker zum elektrischen Verbinden der Leiterplatte mit dem elektrischen Verbindungsstecker lösbar aufzunehmen.

Bevorzugt ist der Sensorchip als mikromechanisches System aufgebaut, das ein mit typischen Halbleiterprozessen erzeugter Schichtaufbau hergestellter Sensor mit Auswerteeinheit ist.

Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Gassensor um einen Gassensor, der dazu ausgebildet ist, Kohlenwasserstoffe oder Wasserstoff zu erfassen, die aus einem Kraftstofftank des Fahrzeugs ausgegast sind.

Weitere Merkmale und Aufgabe der Erfindung werden dem Fachmann durch Ausüben der vorliegenden Lehre und Betrachten der Zeichnungen ersichtlich, in denen: Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Gassensor gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt,

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Gassensor gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt,

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Gassensor gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt,

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs des erfindungsgemäßen Gassensors der Fig. 3 zeigt,

Fig. 5 eine schematische Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Gassensor gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt, und

Fig. 6 eine schematische Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Gassensor gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt,

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung umfasst der Begriff „mikromechanisches System“ ein mit typischen Halbleiterprozessen erzeugter Schichtaufbau hergestellten Sensor mit Auswerteeinheit. Vorzugsweise liegen die aufgebrachten Abmessungen der Strukturen und Schichten des Halbleiters im Bereich von Mikrometern [pm] oder sogar deutlich darunter.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Gassensor 100 gemäß einer ersten Ausführungsform. Der Gassensor 100 weist ein Gehäuse 110 auf, in dem eine Gaskavität 112, die dazu ausgebildet ist, mit einem Gasstrom (in den Figuren nicht gezeigt) fluidverbunden zu werden, und eine von der Gaskavität 112 abgetrennte Auswertekavität 114 angeordnet sind. In der Fig. 1 ist dargestellt, dass das Gehäuse 110 aus einem ersten Gehäuseelement 111 und einem damit verbundenen zweiten Gehäuseelement 113 gebildet ist, das mittels geeigneter Befestigungsmittel, wie beispielsweise Schrauben, Kleben, Löten oder Schweißen, mit dem ersten Gehäuseelement 111 verbunden ist. Vorzugsweise ist das zweite Gehäuseelement 113 lösbar mit dem ersten Gehäuseelement 111 verbunden.

Das erste Gehäuseelement 111 umfasst einen im Wesentlichen zylindrischen Abschnitt 111 A, der beispielweise in eine Fluidleitung (nicht explizit dargestellt) eingebracht werden kann, durch die der Gasstrom strömt. Somit kann der Gasstrom durch die Gaskavität 112 in das erste Gehäuseelement 111 des Gehäuses 100 gelangen. Das erste Gehäuseelement 111 umfasst ferner einen weiteren Abschnitt 111 B, der sich im Wesentlichen senkrecht zum zylindrischen Abschnitt 111 A erstreckt und in dem Elektronik des Gassensors 100 untergebracht sein kann, das im Folgenden noch näher erläutert wird.

Der Gassensor 100 umfasst ferner einen sich von der Auswertekavität 114 in die Gaskavität 112 erstreckenden Sensorchip 120 zum Vermessen des Gasstroms und zum Erzeugen eines Sensorsignals. Der Sensorchip 120 weist einen zumindest teilweise in der Gaskavität 112 angeordneten ersten Sensorchipabschnitt 122 (siehe Fig. 4), auf dem ein Sensorelement 123 angeordnet ist, und einen zumindest teilweise in der Auswertekavität 114 angeordneten und mit dem ersten Sensorchipabschnitt 122 integral gebildeten zweiten Sensorchipabschnitt 124 auf, auf dem zumindest ein mit dem Sensorelement 123 mittels auf dem Sensorchip 120 angeordneten elektrischen Leiterbahnen ein elektrisch verbundenes elektronisches Bauteil angeordnet ist.

Der erste Sensorchipabschnitt 122 ist vorzugsweise als sogenannte Cantilever-Struktur ausgebildet und folglich freitragend in der Gaskavität 112 vorgesehen. Dadurch kann gewährleistet werden, dass das auf dem ersten Sensorchipabschnitt 122 vorgesehene Sensorelement 123 mit dem Gasstrom zum Vermessen desselben optimal in Kontakt gelangen kann. Aus der Fig. 1 geht ferner hervor, dass der Gassensor 100 zudem eine in der Auswertekavität 114 angeordnete Leiterplatte 130 aufweist, die mittels elektrischer Verbindungsleitungen 132 mit dem Sensorchip 120, insbesondere mit dem zweiten Sensorchipabschnitt 124, elektrisch verbunden ist. Auf der Leiterplatte 130 können diverse elektronische Bauteile und Auswerteelemente vorhanden sein, die dazu ausgebildet sind, die vom Sensorelement 123 bereitgestellten Signale zumindest teilweise auszuwerten.

Das Gehäuse 110 des Gassensors 100 umfasst ferner einen Steckeraufnahmebereich 115, der dazu ausgebildet ist, einen elektrischen Verbindungsstecker zum elektrischen Verbinden der Leiterplatte 130 mit dem elektrischen Verbindungsstecker aufzunehmen. Hierzu befindet sich im Gehäuse 110 ein elektrischer Verbindungsleiter 117, der sich aus der Auswertekavität 114 in den Steckeraufnahmebereich 115 erstreckt und mittels einer elektrischen Verbindungsleitung 134 mit der Leiterplatte 130 elektrisch verbunden ist.

Die Fig. 1 zeigt eine Ausgestaltung, bei der das zweite Gehäuseelement 113 als Deckel derart mit dem ersten Gehäuseelement 111 verbunden ist, dass der Deckel zumindest teilweise die Gaskavität 112 und zumindest teilweise die Auswertekavität 114 definiert und zumindest teilweise auf dem Sensorchip 120 dichtend aufgesetzt ist (siehe Fig. 4). Das zweite Gehäuseelement 113 umfasst dazu einen Dichtungsabschnitt 113A, der dazu ausgebildet ist, den Sensorchip 120 zu berühren und mittels einer Dichtmasse 160 (siehe Fig. 4) eine Dichtung dazwischen herzustellen, damit die Gaskavität 112 von der Auswertekavität 114 mediendicht getrennt ist.

In der Gaskavität 112 ist eine semipermeable Membran 140 derart angeordnet, dass die semipermeable Membran 140 die Gaskavität 112 in einen ersten Gaskavitätsbereich 112A, der dazu ausgebildet ist, mit dem Gasstrom fluidverbunden zu werden, und einen zweiten Gaskavitätsbereich 112B unterteilt, in dem der erste Sensorchipabschnitt 122 zumindest teilweise angeordnet ist. Vorzugsweise ist die semipermeable Membran 140 eine offene Struktur von weniger als 50 pm, um einen Gasaustausch zwischen dem ersten Gaskavitätsbereich 112A und dem zweiten Gaskavitätsbereich 112B zu ermöglichen. Insbesondere ermöglicht die semipermeable Membran 140 einen kontrollierten bzw. strömungsberuhigten Gasaustausch zwischen diesen beiden Gaskavitätsbereichen 112A, 112B.

Die Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Gassensor 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Der Gassensor 100 der Fig. 2 unterscheidet sich von dem Gassensor der Fig. 1 darin, dass in dem zweiten Gehäuseelement 113 eine Öffnung 116 vorgesehen ist, durch die eine Vergussmasse 150 zum Abdichten des Sensorchips 120, insbesondere des zweiten Sensorchipabschnitts 124, der elektrischen Verbindungsleitung 132 und zumindest teilweise der Leiterplatte 130 eingefüllt werden kann. In weiteren nicht dargestellten Ausführungsformen kann die Vergussmasse 150 die Auswertekavität 140 auch vollständig ausfüllen, um die gesamte Leiterplatte 130 abzudichten.

Die Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Gassensor 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Der Gassensor 100 der Fig. 3 unterscheidet sich vom Gassensor 100 der Fig. 1 darin, dass die Gaskavität 112 lediglich von dem ersten Gehäuseelement 111 und dem zweiten Gehäuseelement 113 gebildet ist. Das Gehäuse 110 gemäß der Ausgestaltung des Gassensors 100 der Fig. 3 weist ferner ein drittes Gehäuseelement 118 auf, das die Auswertekavität 114 bildet und an dem ersten Gehäuseelement 111 und dem zweiten Gehäuseelement 113 angebracht ist. Der Steckeraufnahmebereich 115 kann wiederum als separates Gehäuseelement gebildet sein und mit dem dritten Gehäuseelement 118 verbunden sein. Alternativ ist der Steckaufnahmebereich 115 mit dem dritten Gehäuseelement 118 integral gebildet.

Die Ausgestaltung des Gassensors 100 der Fig. 3 hat den Vorteil, dass das Gehäuse 110 aus mehreren Gehäuseelementen mit unterschiedlichen Materialien gebildet werden kann. Die Auswahl der Materialien kann dabei insbesondere im Hinblick auf deren Eignung und deren Anforderungen gebildet werden. Beispielsweise kann hier ein medienbeständiges Material für das erstes Gehäuseelement 111 ausgewählt werden, wohingegen für das dritte Gehäuseelement 118 und den Steckeraufnahmebereich 115 ein billigeres Material oder großserientaugliches Standardspritzgussteil ausgewählt werden kann, da die Anforderungen für diese Gehäuseelement deutlich niedriger sind.

Die Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Ansicht des erfindungsgemäßen Gassensors 100 der Fig. 3, insbesondere den Bereich IV um den Sensorchip 120. Aus der Fig. 4 geht hervor, wie bereits beschrieben, dass der Sensorchip 120 einen ersten Sensorchipabschnitt 122 und einen damit integral gebildeten zweiten Sensorchipabschnitt 124 aufweist. Beispielsweise kann der Gassensor 100 der Fig. 3 und 4 aus einem sog. Bulk-Micromachine-Halbleiter gebildet sein, bei dem eine Siliziummembran mit Rückseitenätzung präpariert wird. In dem geätzten Bereich kann dann das Sensorelement 123 angeordnet werden, das das in dem zweiten Gaskavitätsbereich 112B vorhandene Fluid vermessen kann.

Aus der Fig. 4 geht insbesondere hervor, dass zwischen dem Sensorchip 120 und dem ersten Gehäuseelement 111 bzw. dem zweiten Gehäuseelement 113 jeweils ein Kleber bzw. eine Dichtmasse 160 vorgesehen ist, die eine Dichtung zwischen der Gaskavität 112 und der Auswertekavität 114 bereitstellt. Die Dichtmasse kann dabei auf Basis von Polyuretan, Epoxidharzen, Silikon und deren Kombination beruhen. Somit ist die Gaskavität 112 von der Auswertekavität 114 mediendicht getrennt.

Die Fig. 5 zeigt eine schematische Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Gassensor 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Der Gassensor 110 der Fig. 5 unterscheidet sich vom Gassensor 100 der Fig. 1 darin, dass zum Begrenzen der Gaskavität 112 das Gehäuse 110 ferner einen Deckel 119 aufweist, der dazu ausgebildet ist, mit dem ersten Gehäuseelement 111 verbunden zu sein auf dem Sensorchip 120 dichtend aufgesetzt zu sein. Der Deckel 119 begrenzt somit den zweiten Gaskavitätsbereich 112B, wohingegen das zweite Gehäuseelement 113 lediglich dazu ausgebildet ist, die Auswertekavität 114 zu begrenzen. Wie in der Fig. 5 gezeigt, erstreckt sich das zweite Gehäuseelement 113 über den Deckel 119. Die Fig. 6 zeigt eine schematische Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Gassensor 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Der Gassensor 100 der Fig. 6 unterscheidet sich von den Gassensoren der Fig. 1 bis 5 darin, dass die relative Ausrichtung der Gaskavität 112 zur Auswertekavität 114 anders ist, nämlich bei der Fig. 6 entlang einer gemeinsamen Achse. Insbesondere erstreckt sich bei den Gassensoren 100 gemäß Fig. 1 bis 5 der zylindrische Abschnitt 111 A des ersten Gehäuseelements 111 im Wesentlichen senkrecht zu dem weiteren Abschnitt 111 B, wohingegen der zylindrische Abschnitt 111 A des erste Gehäuseelements 111 des Gassensors 100 der Fig. 6 im Wesentlichen parallel zum weiteren Abschnitt 111 B des ersten Gehäuseelements 111 erstreckt.