DE10204458A1

DE10204458A1 - gas sensor

Info

Publication number: DE10204458A1
Application number: DE2002104458
Authority: DE
Inventors: Stefan Raible
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-02-05
Filing date: 2002-02-05
Publication date: 2003-08-14
Also published as: AU2003206838A1; EP1472526A2; WO2003067241A2; WO2003067241A3

Abstract

Ein Gassensor (10) mit mindestens einem Sensorbereich (12), der von einem auf ein Substrat (11) aufgebrachten, gassensitiven Material gebildet ist, wobei mindestens der oder die Sensorbereiche (12) von einer gasdurchlässigen, aber flüssigkeitsundurchlässigen Abdeckung (14) überdeckt sind.A gas sensor (10) with at least one sensor area (12), which is formed by a gas-sensitive material applied to a substrate (11), at least one or more sensor areas (12) being covered by a gas-permeable but liquid-impermeable cover (14) ,

Description

Die Erfindung betrifft einen Gassensor mit mindestens einem Sensorbereich, der von einem auf ein Substrat aufgebrachten, gassensitiven Material gebildet ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Sensoren. The invention relates to a gas sensor with at least one Sensor area which is applied to a substrate by a gas-sensitive material is formed, and a method for Manufacture of such sensors.

Die Sensormaterialien von Gassensoren sind in aller Regel feuchtigkeitsempfindlich. Sie sollten nur in einer entsprechend gegen Feuchtigkeit geschützten Umgebung eingesetzt werden. Auch die Herstellung einer Vielzahl solcher Sensoren durch Aufbringen der Materialien auf einem Wafer ist nur unter Anwendung von Spezialtechniken zum Vereinzeln der einzelnen Sensoren aus dem gemeinsamen Wafer möglich. Die standardmäßig zum Vereinzeln eingesetzten Verfahren verwenden meist Wasser, das beim Vereinzelungsvorgang den Wafer benetzt und die gassensitive Schicht schädigt bzw. zerstört. Diese Verfahren sind somit hier nicht direkt anwendbar. The sensor materials of gas sensors are usually sensitive to moisture. You should only be in one appropriately protected against moisture become. The manufacture of a large number of such sensors by applying the materials to a wafer is just under Use of special techniques to separate the individual Sensors from the common wafer possible. The default processes used for separating mostly use water, that wets the wafer during the dicing process and the gas sensitive layer damages or destroys. These procedures are therefore not directly applicable here.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gassensor zu schaffen, der auch in feuchtigkeitsbehafteter Umgebung einsetzbar ist, sowie ein rationelles, kostengünstiges Verfahren zu seiner Herstellung vorzuschlagen. The present invention is based on the object To create gas sensor that is also in moisture Environment can be used, as well as a rational, propose cost-effective method for its production.

Die Aufgabe wird mit einem Gassensor mit mindestens einem Sensorbereich, der von einem auf ein Substrat aufgebrachten, gassensitiven Material gebildet ist, gelöst, der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens der oder die Sensorbereiche von einer gasdurchlässigen, aber flüssigkeitsundurchlässigen Abdeckung überdeckt sind. Durch diese Abdeckung kann das Eindringen von Feuchtigkeit nicht mehr zur Zerstörung des Gassensors führen. Die Abdeckung kann dabei ein Diffusionsfilter, beispielsweise aus PTFE, oder eine Kunststofffolie sein. Insbesondere lässt sich die Abdeckung aus einem geprägten Filterpapier formen. Damit ist eine besonders kostengünstige Herstellung möglich. The task is done with a gas sensor with at least one Sensor area which is applied to a substrate by a gas-sensitive material is formed, solved, the according to the invention is characterized in that at least one or more Sensor areas from a gas permeable, however liquid-impermeable cover are covered. Through this Coverage can no longer prevent the ingress of moisture Destruction of the gas sensor. The cover can be a Diffusion filter, for example made of PTFE, or a Be plastic film. In particular, the cover can be removed form an embossed filter paper. So that's one special cost-effective production possible.

Zur weiteren Erhöhung des Schutzes des Gassensors vor dem Eindringen von Flüssigkeit oder Schmutz kann die Abdeckung zusätzlich mit einer Kunststofffolie überzogen sein, die vor Einsatz des Sensors abziehbar oder zerstörbar ist. Beispielsweise lässt sich hierfür eine Kunststofffolie einsetzen, deren Haftung durch UV-Licht zerstörbar ist. To further increase the protection of the gas sensor from the Liquid or dirt can penetrate the cover additionally be covered with a plastic film, the front Use of the sensor is removable or destructible. For example, a plastic film can be used for this Liability can be destroyed by UV light.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Gassensoren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Sensorbereichen auf einen Wafer aufgebracht werden, bevor eine auf einen Gitterrahmen aufgebrachte oder geprägte gasdurchlässige, aber flüssigkeitsundurchlässige Abdeckung aufgebracht wird und anschließend die einzelnen Gassensoren mittels Standard-Wafersägen aus dem Waferpaket ausgeschnitten werden. Für die Abdeckung kann auch zuerst zur Abstützung ein Gitterrahmen auf den Wafer derart aufgesetzt werden, dass sich die Sensorbereiche und ggf. vorhandene Kontaktierungspunkte in den Gitterzwischenräumen befinden. The method according to the invention for the production of gas sensors is characterized in that a variety of Sensor areas are applied to a wafer before one is on a mesh frame applied or embossed gas-permeable, but liquid-impermeable cover is applied and then the individual gas sensors using Standard wafer saws can be cut out of the wafer package. For the Cover can also be used to support a grid frame first the wafer are placed so that the Sensor areas and any existing contact points in the Grid spaces are located.

Durch die flüssigkeitsundurchlässige Abdeckung ist es nun möglich, zum Vereinzeln der Sensoren Standardmethoden einzusetzen. Auf das ansonsten in der Regel eingesetzte Ritzen und Brechen des Waferpakets kann jetzt verzichtet werden. Thanks to the liquid-impermeable cover, it is now possible, standard methods for separating the sensors use. On the otherwise usually used scratching and There is now no need to break the wafer package.

Zur Erhöhung der Stabilität und zur weiteren vereinfachten Verarbeitung kann der Wafer auch auf einen geschlitzten Träger aufgebracht werden, durch den von der Rückseite her nach dem Vereinzeln Nadeln zum Ausstechen der einzelnen Gassensoren hindurchführbar sind. Die Schlitze in dem Träger sorgen des Weiteren für einen Druckausgleich beim Verkleben des Wafers und des Trägers sowie im Betrieb. To increase stability and for further simplified The wafer can also be processed on a slotted carrier be applied by the from the back after the Separate needles to cut out the individual gas sensors can be passed through. The slots in the carrier ensure the Another for pressure equalization when bonding the wafer and the carrier as well as in operation.

Sollen die Sensoren ganz besonders geschützt werden, z. B. zur Lagerung oder zum Transport, so kann auf die Abdeckung zusätzlich noch eine Kunststofffolie aufgebracht werden. Die Abdeckung selbst lässt sich ebenfalls auf verschiedene Arten herstellen. Sie kann beispielsweise selbst eine Kunststofffolie sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann sie durch Prägen eines Diffusionsfilterpapiers hergestellt werden. Should the sensors be particularly protected, e.g. B. for Storage or transportation, so can on the cover in addition, a plastic film can be applied. The Coverage itself can also be done in different ways produce. For example, it can itself be a plastic film his. In a preferred embodiment, it can by Embossing a diffusion filter paper.

Nachfolgend werden anhand der Zeichnung ein erfindungsgemäßes Fertigungsverfahren sowie unterschiedliche, erfindungsgemäße Gassensoren näher beschrieben. In the following, an invention according to the drawing Manufacturing processes and different inventive Gas sensors described in more detail.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens zur Herstellung des Gassensors aus Fig. 2 mit einer auf einen Gitterrahmen aufgebrachten flüssigkeitsundurchlässigen Abdeckung; FIG. 1 is a schematic representation of an inventive production method for producing the gas sensor of Figure 2 with a force applied to a grid frame liquid-impermeable cover.

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Darstellung eines Gassensors; Fig. 2 is a partially sectioned view of a gas sensor;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Darstellung eines zweiten Gassensors; Fig. 3 is a partially sectioned view of a second gas sensor;

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Darstellung eines Gassensors mit mehreren Sensorbereichen. Fig. 4 is a partially sectioned illustration of a gas sensor with several sensor areas.

Fig. 1 zeigt ein Herstellungsverfahren zur Herstellung des in Fig. 2 gezeigten Gassensors 10, der einen auf einem Substrat 11 angeordneten Sensorbereich 12 sowie vier Kontakte 13 aufweist. Der Sensor 10 ist auf seiner oberen Seite mit einer flüssigkeitsundurchlässigen, aber gasdurchlässigen Abdeckung 14 versehen. Zur Abstützung der flachen Abdeckung 14 dient ein Trägerrahmen 15. Das Substrat 11 ruht auf einem Träger 16, der mit Schlitzen 17 in seiner Oberfläche versehen ist. FIG. 1 shows a manufacturing method for manufacturing the gas sensor 10 shown in FIG. 2, which has a sensor region 12 arranged on a substrate 11 and four contacts 13 . The sensor 10 is provided on its upper side with a liquid-impermeable but gas-permeable cover 14 . A support frame 15 serves to support the flat cover 14 . The substrate 11 rests on a carrier 16 which is provided with slots 17 in its surface.

Zur Herstellung des Sensors 10 gemäß Fig. 2 werden eine Vielzahl von Sensorbereichen auf einem Wafer 11, der das Substrat bildet, aufgebracht. In Fig. 1 sind dabei die einzelnen Sensorbereiche als Punkte angedeutet. Der Wafer 11 wird mit einem Träger 16, der Schlitze 17 in seiner Oberfläche aufweist, aufgebracht. Auf der anderen Seite des Wafers 11 mit den Sensorbereichen wird ein Trägerrahmen 15 so aufgesetzt, dass in den Durchbrechungen 18 des Gitterrahmens 15 die Sensorbereiche 12 (Fig. 2) und die Kontakte 13 zu liegen kommen. Der Trägerrahmen 15 dient als Auflage für ein Filterpapier 14 und/oder eine Schutzfolie, die eine flüssigkeitsdichte, aber gasdurchlässige Abdeckung bildet. Das Filterpapier 14 und/oder die Folie haben Aussparungen, die den Zugang zu den Kontaktpunkten 13 erlauben. Nach dem Zusammenfügen der vier Schichten entsteht das in Fig. 1 gezeigte Waferpaket 20. Dieses Waferpaket 20 kann nun zur weiteren Verarbeitung auf Klebefolie aufgebracht werden (Bluetape). Aus diesem Paket 20 können anschließend durch Standard-Vereinzelungsmethoden (Wafersäge) die einzelnen Gassensoren 10 herausgeschnitten und beispielsweise mittels durch die Rückseite der Klebefolie hindurchgeführte Nadeln zur weiteren Verarbeitung herausgehoben werden. To produce the sensor 10 according to FIG. 2, a large number of sensor areas are applied to a wafer 11 , which forms the substrate. In Fig. 1, the individual sensor areas are indicated as points. The wafer 11 is applied with a carrier 16 which has slots 17 in its surface. On the other side of the wafer 11 having the sensor areas of a support frame 15 is mounted so that the sensor regions come to lie 13 12 (Fig. 2) and the contacts in the openings 18 of the space frame 15. The carrier frame 15 serves as a support for a filter paper 14 and / or a protective film which forms a liquid-tight but gas-permeable cover. The filter paper 14 and / or the film have cutouts which allow access to the contact points 13 . After the four layers have been joined together, the wafer package 20 shown in FIG. 1 is produced. This wafer package 20 can now be applied to adhesive film for further processing (bluetape). The individual gas sensors 10 can then be cut out of this package 20 by standard singulation methods (wafer saw) and lifted out for further processing, for example, by means of needles passed through the back of the adhesive film.

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung eines Gassensors 30 mit einem Substrat 31 und einem Sensorbereich 32, die auf eine Platine 33 aufgeklebt sind. Das gesamte Substrat 31 mit den elektrischen Kontaktierungen wird hier von einer Abdeckung 34 überdeckt, wobei die Abdeckung 34 ein geprägtes Diffusionsfilterpapier ist, das durch einen Ringrand 35, beispielsweise durch einen ringförmig geführten Globtop-Kleber, fixiert wird. Auch beim Sensor 10 aus Fig. 2 könnte die Abdeckung 14 von einem geprägten Filterpapier gebildet werden. Es könnte dann der Rahmenträger 15 für die Abdeckung 14 entfallen. Ein solches geprägtes Filterpapier lässt sich selbstverständlich auch auf den Wafer 11 gemäß Fig. 1 aufsetzen. Auch dort hätte es den Vorteil, dass kein Gitterrahmen 15 aufgesetzt werden müsste. FIG. 3 shows an alternative embodiment of a gas sensor 30 with a substrate 31 and a sensor area 32 , which are glued onto a circuit board 33 . The entire substrate 31 with the electrical contacts is covered here by a cover 34 , the cover 34 being an embossed diffusion filter paper which is fixed by a ring edge 35 , for example by an annular globtop adhesive. In the sensor 10 from FIG. 2, the cover 14 could also be formed from an embossed filter paper. The frame support 15 for the cover 14 could then be omitted. Such embossed filter paper can of course also be placed on the wafer 11 according to FIG. 1. There, too, it would have the advantage that no grid frame 15 would have to be attached.

Fig. 4 zeigt einen Gassensor 40 mit mehreren Substraten 41, die jeweils mit einem Sensorbereich, die unterschiedlich sensitiv sein können, versehen sind. Der Sensor 40 kann somit zur Detektion unterschiedlicher Gase eingesetzt werden. Sämtliche Einzelsubstrate 41 sind auf einem gemeinsamen Träger 42 aufgesetzt und durch eine gemeinsame Abdeckung 44 nach oben hin abgedeckt. Die Abdeckung 44 wird von einem Rahmen 43 auf dem Träger 42 gehalten. FIG. 4 shows a gas sensor 40 with a plurality of substrates 41 , each of which is provided with a sensor area, which can be differently sensitive. The sensor 40 can thus be used to detect different gases. All of the individual substrates 41 are placed on a common carrier 42 and covered by a common cover 44 towards the top. The cover 44 is held by a frame 43 on the carrier 42 .

Bei allen Sensoren 10, 30 und 40 können die Abdeckungen 14, 34 und 44 zusätzlich noch mit einer Folie versehen sein, die einen noch besseren Schutz des Sensors vor Feuchtigkeit gewährleistet. Diese Folie kann vor Gebrauch der Sensoren 10, 30, 40 abgezogen werden. Es ist jedoch auch möglich, eine mit einer beispielsweise durch UV-Licht zerstörbaren Klebeschicht versehene Folie einzusetzen und den Sensor vor Gebrauch mit UV-Licht zur Zerstörung der Klebeschicht der Folie zu bestrahlen. With all sensors 10 , 30 and 40 , the covers 14 , 34 and 44 can additionally be provided with a film which ensures even better protection of the sensor against moisture. This film can be removed before the sensors 10 , 30 , 40 are used. However, it is also possible to use a film provided, for example, with an adhesive layer which can be destroyed by UV light, and to irradiate the sensor with UV light before use in order to destroy the adhesive layer of the film.

Claims

1. Gas sensor with at least one sensor area ( 12 , 32 ), which is formed by a gas-sensitive material applied to a substrate ( 11 , 31 , 41 ), characterized in that at least one or more sensor areas ( 12 , 32 ) are gas-permeable , but liquid-impermeable cover ( 14 , 34 , 44 ) are covered.

2. Gas sensor according to claim 1, characterized in that the cover ( 14 , 34 , 44 ) is a diffusion filter.

3. Gas sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the cover ( 14 , 34 , 44 ) consists of PTFE.

4. Gas sensor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cover ( 34 , 44 ) is formed from an embossed filter paper.

5. Gas sensor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cover ( 14 , 34 , 44 ) is covered with a plastic film which is removable before use of the sensor ( 10 , 30 , 40 ).

6. Gas sensor according to claim 5, characterized in that the plastic film can be removed by UV light.

7. A method for producing gas sensors ( 10 , 30 , 40 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that a plurality of sensor areas ( 12 , 32 ) are applied to a wafer ( 11 ) before one on a lattice frame ( 15 ) or an embossed gas-permeable but liquid-impermeable cover is applied and then the individual gas sensors ( 10 ) are cut out of the wafer package ( 20 ) using standard wafer saws.

8. The method according to claim 7, characterized in that a lattice frame ( 15 ) for supporting the cover ( 14 ) on the wafer ( 11 ) is placed in such a way that the sensor areas ( 12 , 32 ) and any existing contact points ( 13 ) are in the grid spaces ( 18 ).

9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that the wafer ( 11 ) is applied to a slotted carrier ( 16 ) through the needles from the back after singling out the individual gas sensors ( 10 , 30 , 40 ) can be passed through.

10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that a plastic film is used as the cover ( 14 ) or an additional plastic film is applied to the cover ( 14 ).

11. The method according to any one of claims 7 to 10, characterized in that the cover ( 14 , 15 , 34 , 44 ) is produced by embossing a diffusion filter paper.