Mobiles Gerät Die Erfindung betrifft ein mobiles Gerät wie beispielsweise ein Smartphone oder Mobiltelefon, im deutschen Sprachraum Handy genannt, oder ein Tablet-Computer oder Laptop-Rechner.

Der Trend bei mobilen Geräten geht zur Integration immer wei- terer Sensoren zur Detektion von Umgebungsbedingungen. Druck- und Temperatursensoren sind bei Smartphones bereits Standard. Bisher typischerweise nicht in mobile Geräte integriert sind Gassensoren . Typische physikalisch arbeitende Gassensoren wie beispiels ^¬ weise optische Gassensoren sind oft aufgrund ihrer Baugröße und ihres Preises von vornherein kaum in mobile Geräte zu in ^¬ tegrieren. Chemische Gassensoren haben sich trotz ihres niedrigen Preises insgesamt als Gassensoren kaum durchgesetzt, da Probleme bzgl. der Signalauswertung und Langzeitstabilität nicht als gelöst gelten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes mobiles Gerät anzugeben, in das ein Gassensor integriert ist.

Diese Aufgabe wird durch ein mobiles Gerät mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße mobile Gerät umfasst ein das Gerät um- schließendes Gehäuse und weiterhin ein Mikrofon, der im Ge ^¬ häuse in einem Gehäuseabschnitt angeordnet ist, wobei der Gehäuseabschnitt einen Schallauslass in Form von wenigstens einer luftdurchlässigen Öffnung zum Raum außerhalb des Gehäuses aufweist, sowie einen Gassensor, der in dem

Gehäuseabschnitt angeordnet ist.

Für die Erfindung wurde erkannt, dass die Anforderungen an ein Gehäuse für ein Mikrophon auf Silizium-Basis sehr ähnlich sind wie die Anforderungen für einen miniaturisierten Gassensor auf Metalloxid-Basis. Beide Bauelemente dürfen nicht gasdicht verkapselt werden und ihre Oberfläche muss gaszu ^¬ gänglich bleiben. In der notwendigen mechanischen Abdeckung, die häufig aus Metall besteht und geerdet ist, muss daher ei ^¬ ne Öffnung vorhanden sein, um Schall bzw. Gas eintreten zu lassen. Daher ist die Integration des Gassensors mit einem Mikrofon vorteilhaft für den Aufbau des mobilen Geräts, da für das Mikrofon typischerweise ohnehin ein luftdurchlässiger Schalleinlass vorhanden ist, selbst wenn das mobile Gerät an sich wasser- oder sogar luftdicht verschlossen ist. Durch diesen luftdurchlässigen Schalleinlass wird ein Gaszutritt ermöglicht, der für den Betrieb des Gassensors notwendig ist. In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden kön ^¬ nen, um weitere Vorteile zu erzielen.

- Bei dem Mikrofon kann es sich um ein Silizium-basiertes MEMS-gefertigtes Mikrofon handeln (MEMS = micro

electromechanical Systems) .

- Der Gassensor und das Mikrofon können auf einem gemeinsamen Schaltungsträger angeordnet sein. Der gemeinsamen Schaltungs- träger kann beispielsweise eine Leiterplatte oder ein DCB-

Substrat sein. Vorteilhaft wird dadurch eine gute Integration der Bauteile erreicht, wodurch Bauraum gespart wird und ein Einbau von Gassensor und Mikrofon nahezu ohne zusätzlichen Platzbedarf ermöglicht wird.

- Besonders vorteilhaft ist es, wenn für den Gassensor und für das Mikrofon ein gemeinsamer Steuerungsprozessor vorhanden ist. Dieser Steuerungsprozessor, beispielsweise ein FPGA, übernimmt die grundlegenden Steuerprozesse und Auswertepro- zesse für beide Bauteile, also sowohl den Gassensor als auch das Mikrofon. Bei dem Gassensor handelt es sich bei den

Steuerungsprozessen beispielsweise um die Steuerung der Beheizung und das Auslesen und Auswerten der Messsignale. Bei dem Mikrofon handelt es sich beispielsweise um das Auswerten der eingehenden Signale. Hierdurch wird eine weitere Optimie ^¬ rung der Integration erreicht und somit Bauraum und Kosten gespart .

- Weiterhin kann der gemeinsame Steuerungsprozessor zwischen dem Mikrofon und dem Gassensor angeordnet sein. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass der Abstand von Mikrofon und Gassensor auf dem gemeinsamen Schaltungsträger möglichst groß ist und somit mögliche Kopplungen der Bauteile möglichst ge ^¬ ring. Beispielsweise ist eine Beeinflussung des Mikrofons durch die Temperatur des Gassensors dadurch minimiert.

- Vorteilhaft ist es, wenn der Gassensor ein Alkoholsensor ist. Das kann sowohl durch die Wahl des Aufbaus, s.h. bei ^¬ spielsweise des gassensitiven Materials als auch durch die Auswertung der Signale erreicht werden, beispielsweise durch eine Verrechnung der Signale mehrerer Sensoren. Dadurch wird eine Atemgasmessung für den Nutzer des mobilen Endegeräts er- möglicht.

- In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des mobilen Geräts ist es so gestaltet, dass es für einen Atemalkoholtest einen Zeitraum für einen Ausatemvorgang durch das Mikrofon bestimmt und den Atemalkoholgehalt anhand des Signals des

Gassensors in dem bestimmten Zeitraum ermittelt. Dadurch werden die Signale von Mikrofon und Gassensor verknüpft und zu ^¬ sammen genutzt, um die Bestimmung des Atemalkohols zu verein ^¬ fachen. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gerät so gestaltet, dass es von dem Nutzer für einen

Atemalkoholtest überhaupt keine Eingaben mehr verlangt, son ^¬ dern den Test selbständig durchführt, wenn das Signal des Mikrofons eine mögliche Messung angibt. - Der Gehäuseabschnitt kann gegenüber dem restlichen Gehäuse wasser- und/oder luftdicht abgeschlossen sein. Damit kann erreicht werden, dass das mobile Gerät wassergeschützt, spritz- wassergeschützt oder sogar völlig luftdicht abgeschlossen ist und somit Standards für den Einsatz der mobilen Geräte in be ^¬ stimmten Umgebungen genügt oder einfach die marktwirksame Produkteigenschaft besitzt. - Der Gassensor kann im Betrieb eine Leistungsaufnahme von nicht mehr als 50 mW, insbesondere nicht mehr als 10 mW auf ^¬ weisen. Durch diesen niedrigen Wert wird in besonders vorteilhafter Weise erreicht, dass die Batterielebensdauer des mobilen Geräts, die eine der wichtigsten Eigenschaften typi- scher mobiler Geräte ist, nicht unnötig durch den Gassensor verringert wird.

- Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Gassensor ein mikro ^¬ mechanisch gefertigtes Substrat umfasst. Diese Substrate er- lauben eine Beheizung des Gassensors auf Temperaturen oberhalb von 300 °C bei einer sehr geringen Leistungsaufnahme im Bereich einiger 10 mW. Dadurch lässt sich in besonders guter Weise die Batterielebensdauer des mobilen Geräts bewahren. - Das Substrat kann wenigstens eine einkristalline

Siliziumschicht aufweisen und in einem Teilbereich eine Memb ^¬ ran, wobei die Dicke der Membran weniger als 200 ym beträgt und wobei die Membran einen Teil der einkristallinen

Siliziumschicht umfasst, wobei das Substrat wenigstens eine Diffusionssperrschicht zur Verminderung der Oxidation der einkristallinen Siliziumschicht aufweist, wobei die Diffusi ^¬ onssperrschicht wenigstens die Membran bedeckt. Mit einem solchen Aufbau wird es möglich, den Gassensor bei besonders hohen Temperaturen von mehr als 700 °C zu betreiben.

- Der Gassensor kann eine gassensitive Schicht aufweisen, die Galliumoxid aufweist. Dieses Material weist bei hohen Tempe ^¬ raturen von oberhalb von 650 °C eine geringe Ansprechzeit und eine hohe Langzeitstabilität auf, was ideal mit den Anforde- rungen beim Einsatz in mobilen Geräten übereinstimmt. - Der Gehäuseabschnitt kann mittels einer wasserdichten, aber nicht luftdichten Membran geschützt werden vor dem Eindringen von Flüssigkeiten. - Beim Aufbau des gemeinsamen Schaltungsträgers mit dem Mik ^¬ rofon und dem Gassensor können Bonddrähte oder Flip-Chip- Kontaktierung verwendet werden. Wenn eine Vergussmasse für den gemeinsamen Steuerungsprozessor verwendet wird, kann dabei die Oberfläche des Mikrofons und des Gassensors freige- lassen werden.

Bei dem mobilen Gerät kann es sich beispielsweise um ein mo ^¬ biles Telefon, insbesondere Smartphone, oder einen Laptop oder Tablet-Computer handeln.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Figuren. Darin zeigen schematisch :

Figur 1 ein vereinfacht dargestelltes Smartphone,

Figur 2 ein Schnittbild für einen Gehäuseabschnitt des

Smartphones mit einem Gassensor und Mikrofon, Figur 1 zeigt stark schematisiert ein Smartphone 1 mit einem Gehäuse 10. Das Gehäuse 10 ist mehrteilig gestaltet und bei ^¬ spielsweise aus Kunststoff gefertigt. Das Smartphone 1 um ^¬ fasst viele in Figur 1 nicht dargestellte Komponenten wie beispielsweise einen Bildschirm.

Das Smartphone 1 umfasst ferner einen Gehäuseabschnitt 11, der nahe an einem Rand des Smartphones angeordnet ist. Der Gehäuseabschnitt 11 beherbergt ein Mikrofon 13, das zur Auf ^¬ nahme von Geräuschen für den normalen Betrieb des Smartphones 1, also beispielsweise für die Stimmaufnahme, dient. Der

Gehäuseabschnitt 11 ist mit einer Außenfläche des Gehäuses 10 direkt verbunden und schließt bündig mit ihr ab. Im Bereich des Gehäuseabschnitts 11 ist die Oberfläche des Gehäuses 10 durchbrochen von mehreren schmalen, nebeneinander angeordneten Schlitzen, die zusammen eine Schalleintrittsöffnung 12 bilden . In diesem Beispiel ist der Gehäuseabschnitt 11 mit der Front ^¬ seite des Smartphones 1 verbunden, er kann aber in alternati ^¬ ven Ausgestaltungen genauso gut mit einer der Stirnseiten oder der Rückseite verbunden sein. Figur 2 zeigt einen Schnitt durch den Gehäuseabschnitt 11.

Der Gehäuseabschnitt 11 umfasst neben dem Mikrofon 13 mit ei ^¬ nem Membranbereich 14 auch einen Gassensor 15. Der Gassensor 15 ist ein Halbleiter-Gassensor auf der Basis von Galliumoxid Ga203. Der Sensor wird im Betrieb beheizt auf eine Temperatur von 700 °C oder mehr. Der Leistungsverbrauch liegt dabei im Bereich einiger mW, da der Gassensor 15 auf einem sog.

Hotplate-Substrat aufgebaut ist, das ebenfalls eine Membran 151 aufweist. Der Gassensor 15 ist zusammen mit dem Mikrofon 13 auf einer gemeinsamen Leiterplatte 16 aufgebracht. Die Leiterplatte 16 umfasst dabei selektiv aufgebrachte Leiterbahnen 161, die ei ^¬ ne elektrische Kontaktierung von Gassensor 15, Mikrofon 13 und einer gemeinsamen Steuerung 17 vornehmen.

Die gemeinsame Steuerung 17 ist ein Mikroprozessor, der ebenfalls auf der gemeinsamen Leiterplatte 16 angeordnet ist. Da ^¬ bei ist die gemeinsame Steuerung 17 vorteilhaft zwischen dem Mikrofon 13 und dem Gassensor 15 angeordnet. Dadurch werden einerseits die Leitungswege kurz, was Induktivitäten verrin ^¬ gert und damit die Signalverarbeitung vereinfacht und ande ^¬ rerseits aber mögliche gegenseitige Einflüsse von Mikrofon 13 und Gassensor 15 auf ein Minimum reduziert.