传感器装置和用于校准传感器装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供具有温度补偿的传感器装置，尤其是具有微机电传感器的、被温度补偿的传感器装置。为了校准该传感器装置可借助传感器装置的载体衬底中的电加热元件对传感器装置进行调温。温度的调节在此通过适配电加热元件中的电流来进行。通过该方式可特别简单地求取用于传感器的温度补偿的校准数据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种传感器装置以及一种用于校准传感器装置的方法。本专利技术尤其涉及一种具有温度补偿的传感器装置。
技术介绍
传感器、尤其是基于微机电结构(MEMS)的传感器是已知的并且被使用在很多应用领域中。例如可使用MEMS传感器来探测加速度、转速以及其他多种参数。也已知的是用于探测气体或探测混合气体中物质浓度的MEMS传感器。例如，德国专利申请DE102008002606A1描述了一种微机械加速度传感器，其中，震动质量靠近质心地与衬底锚接并且可运动的电极布置在震动质量的外侧上。在此，传感器、尤其是MEMS传感器一般具有温度变化。因此传感器信号随波动的温度而改变。为了补偿温度变化，可在制造过程结束时在不同的温度下测量传感器。基于这样获得的测量结果可通过对传感器原始信号的修正来进行对温度变化的补偿。为了在不同的温度下测量传感器，在此一般必须将整个传感器系统调温到限定的温度上。这例如可通过下述方式进行：待测量的传感器连同位于测量环境中的部件在内必须被相应地调温。
技术实现思路
因此，为了校准传感器装置而存在对简单的、成本有利的并且可靠的调温的需求。为此，根据第一方面，本专利技术提供一种具有独立权利要求1特征的传感器装置。据此，本专利技术提供了一种具有温度补偿的传感器装置，其具有第一传感器、集成电路元件(integriertenSchaltelement)、载体衬底、电流源、和校准装置。第一传感器设计用于提供传感器值。集成电路元件包括至少一个温度传感器、校准数据存储器和计算装置。所述集成电路元件的温度传感器设计用于提供与温度相对应的温度值。所述校准数据存储器设计用于存储校准数据。所述集成电路元件的计算装置设计用于在常规运行模式下基于由温度传感器提供的温度值和存储在校准数据存储器中的校准数据来适配由第一传感器提供的传感器值。所述传感器装置的载体衬底包括电加热元件。此外，所述传感器装置的载体衬底与集成电路元件热耦合。所述传感器装置的电流源设计用于给载体衬底的电加热元件提供电流。所述传感器装置的校准装置设计用于在校准模式中将由电流源提供的电流调整到预先确定的值。此外，校准装置设计用于在校准模式中基于由所述温度传感器提供的温度值和由第一传感器提供的传感器值来求取校准数据并且将求取的校准数据存储在校准数据存储器中。根据另一方面，本专利技术提供一种具有权利要求11特征的用于校准根据本专利技术的传感器装置的方法。据此，本专利技术提供一种用于校准根据本专利技术的传感器装置的方法，该方法具有以下步骤：给载体衬底的电加热元件提供电流；借助集成电路元件的温度传感器感测温度值；通过第一传感器感测传感器值；基于所感测的温度值和所感测的传感器值求取校准数据；将所求取的校准数据存储在集成电路元件的校准数据存储器中。本专利技术的优点本专利技术基于以下构思：为了传感器装置的温度校准，给该传感器装置自身配备合适的加热元件。为此，将电加热元件集成到传感器装置的载体衬底中。因此，基于传感器装置的载体衬底与具有温度变化过程的其他部件的热耦合，可简单地在校准过程期间对传感器装置的与温度有关的部件进行符合目的地调温。在此，可使用已存在于传感器装置中的温度传感器来用于调节电加热元件的热流。通过该方式，可用很小的耗费实现对传感器装置的精准调温。因为借助载体衬底中的加热元件对传感器装置进行的加热在此符合目的地对所述传感器装置的与该传感器装置的温度敏感的结构元件热耦合的区域进行调温，所以可用低的能量耗费很迅速地实现希望的调温。因此在校准过程期间不需要对整个测量环境进行费事的调温。校准过程可特别快地并且特别有效地被实施。因为不需要大的空调室或测量腔来对根据本专利技术的传感器装置进行调温，所以校准过程也可以在近乎任何环境中进行。根据所述传感器装置的一种实施方式，所述第一传感器、所述电流源和/或所述校准装置集成在所述传感器装置的集成电路元件中。所述集成电路元件例如可涉及专用集成电路(AS1C)。通过该方式可将为根据本专利技术的传感器装置的温度变化过程的校准所需的所有部件组合在一个结构元件中。根据另一实施方式，所述集成电路元件实施为焊球阵列封装(BGA)或栅格阵列封装(LGA)。具有这种接触元件的开关元件使得电接头能特别有效地接触。此外，作为基于衬底的封装的这种结构元件也能良好地与布置在载体衬底中的电导线热耦合。根据另一实施方式，所述电流源设计用于在校准模式中根据由所述温度传感器提供的温度值来适配所提供的电流。通过该方式可实现特别简单且有效的调节，用于将传感器装置调温到预先确定的温度值。根据另一实施方式，所述载体衬底包括第一衬底层和第二衬底层。电加热元件在此布置在第一衬底层和第二衬底层之间。通过该方式，电加热元件在载体衬底的两个衬底层之间针对可能的损害很好地受到保护。此外，通过这种构造方式也可获得特别好的并且特别均匀的加热。载体衬底例如尤其可涉及合适的有机衬底，其中，第一衬底层和第二衬底层实施为电绝缘的衬底层并且所述电加热元件包括导电结构。根据另一实施方式，所述电加热元件可包括多个加热区段。通过该方式可符合目的地适配对载体衬底的调温并从而适配对整个传感器装置的调温。尤其是也可通过该方式实现温度变化过程或温度梯度。根据另一实施方式，所述电流源包括多个电流驱动器。这些电流驱动器设计用于给所述多个加热区段提供各一个能个体化地适配的电流。通过该方式可个体化地调温所述加热元件的每个加热区段。根据另一实施方式，所述集成电路元件包括多个温度传感器。所述加热元件的每个加热区段在此可配属有一个单独的温度传感器。因此，可对加热元件的每个加热区段个体化地感测产生的温度，并且，针对每个加热区段的个体化调温调节是可能的。根据另一实施方式，所述载体衬底中的加热元件实施为线圈。如果电流流过这种线圈，则在此产生磁场。这种磁场例如可耦入到磁场传感器中。通过该方式可实现磁场传感器的对比或可实现对作用于磁场传感器上的磁场进行补偿。根据另一方面，本专利技术提供一种微机电构件，其具有根据本专利技术的传感器装置。附图说明本专利技术的其他实施方式和优点由后面参照附图进行的描述得到。附图示出：图1：根据一种实施方式的传感器装置的示意图；图2：根据一种实施方式的传感器装置的加热元件的示意图；图3：根据另一实施方式的传感器装置的加热装置的俯视示意图；图4：根据又一实施方式的传感器装置的示意图；以及图5：流程图的示意图，所述流出图是如根据一种实施方式的用于校准传感器装置的方法所基于的那种流程图。具体实施方式图1示出根据一种实施方式的传感器装置1的示意图。该传感器装置1包括载体衬底20和集成电路元件10。该集成电路元件10和该载体衬底20在此相互连接并且相互热耦合。载体衬底20包括至少一个电加热元件21。该电加热元件21例如可布置在载体衬底的第一层体20a和另一层体20b之间。然而在原则上也可能的是，将载体衬底20布置在面向集成电路元件10的一侧上或布置在背离集成电路元件10的一侧上。载体衬底20构造成多于两层也是可能的。在该情况下，电加热元件21可或者仅布置在多层式载体衬底20的两个相邻的层之间，或者，加热元件21替代地可布置在载体衬底的相邻的层之间的多个中间层体中。集成电路元件10包括至少一个温度传感器11、校准数据存储器13和计算装置12。所述集成电路元件10可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有温度补偿的传感器装置(1)，该传感器装置具有：第一传感器(15)，所述第一传感器设计用于提供传感器值；集成电路元件(10)，所述集成电路元件包括：温度传感器(11)，所述温度传感器设计用于提供与温度相对应的温度值；校准数据存储器(13)，所述校准数据存储器设计用于存储校准数据；以及计算装置(12)，所述计算装置设计用于在常规运行模式中基于由所述温度传感器(11)提供的温度值和存储在所述校准数据存储器(13)中的校准数据来适配由所述第一传感器(15)提供的传感器值；载体衬底(20)，所述载体衬底具有电加热元件(21)，其中，所述载体衬底与所述集成电路元件(10)热耦合；电流源(16)，所述电流源设计用于给所述载体衬底(20)的电加热元件(21)提供电流；和校准装置(14)，所述校准装置设计用于：在校准模式中将由所述电流源(16)提供的电流调整到预先确定的值、基于由所述温度传感器(11)提供的温度值和由所述第一传感器(15)提供的传感器值求取校准数据、以及将所求取的校准数据存储在所述校准数据存储器(13)中。

【技术特征摘要】
2015.09.02 DE 102015216806.91.一种具有温度补偿的传感器装置(1)，该传感器装置具有：第一传感器(15)，所述第一传感器设计用于提供传感器值；集成电路元件(10)，所述集成电路元件包括：温度传感器(11)，所述温度传感器设计用于提供与温度相对应的温度值；校准数据存储器(13)，所述校准数据存储器设计用于存储校准数据；以及计算装置(12)，所述计算装置设计用于在常规运行模式中基于由所述温度传感器(11)提供的温度值和存储在所述校准数据存储器(13)中的校准数据来适配由所述第一传感器(15)提供的传感器值；载体衬底(20)，所述载体衬底具有电加热元件(21)，其中，所述载体衬底与所述集成电路元件(10)热耦合；电流源(16)，所述电流源设计用于给所述载体衬底(20)的电加热元件(21)提供电流；和校准装置(14)，所述校准装置设计用于：在校准模式中将由所述电流源(16)提供的电流调整到预先确定的值、基于由所述温度传感器(11)提供的温度值和由所述第一传感器(15)提供的传感器值求取校准数据、以及将所求取的校准数据存储在所述校准数据存储器(13)中。2.根据权利要求1所述的传感器装置(1)，其中，所述第一传感器(15)、所述电流源(16)和/或所述校准装置(14)集成在所述集成电路元件(10)中。3.根据权利要求1或2所述的传感器装置(1)，其中，所述集成电路元件(10)实施为焊球阵列封装或栅格阵列封装。4.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器装置(1)，其中，所述电流源(16)设计用...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·赫费尔，F·格拉巴迈尔，H·P·贝尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE