用于测试多个传感器装置的方法、用于该方法中的板和通过该方法生产的传感器部件制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于测试多个传感器装置的方法、用于该方法中的板和通过该方法生产的传感器部件。多个传感器装置包括加热传感器元件的加热元件。所述传感器装置附接到板（200）上的连接垫（212、213、215、216）。供电电压（VIN）施加到所有传感器装置，以同时发生地将加热元件和传感器元件加热到升高的温度。该过程在测试气体气氛中等待预定量的时间，直到所述传感器装置达到平衡状态。然后，所述传感器装置可以一个接在另一个之后地进行校准。

A method for testing multiple sensor devices, a board for the method, and sensor components produced by the method

【技术实现步骤摘要】
用于测试多个传感器装置的方法、用于该方法中的板和通过该方法生产的传感器部件
本公开涉及一种用于测试多个传感器装置的方法。具体地，本公开涉及一种用于测试多个传感器装置的方法，其中，每个传感器装置包括配置成感测环境条件的传感器元件和加热该传感器元件的加热元件。所述传感器装置各自配备有用于供电电压和感测信号的连接端子。本公开还涉及一种可在该方法中使用的板。本公开还涉及一种通过执行该方法而实现的传感器部件。
技术介绍
传感器装置可包括加热的金属氧化物层，其设计成测量特定目标气体的存在或浓度。该气体在加热的金属氧化物层的表面上进行例如氧化的化学反应。由化学反应产生或需要的电极引起金属氧化物层的阻抗的变化，该阻抗的变化可以被确定和评估以产生指示目标气体的浓度的输出信号。在传感器装置的生产过程结束时，传感器应经过校准和功能测试过程，以满足预期的规格和精度范围。然而，传感器装置内的金属氧化物感测元件可能在它们的表面上具有吸附物，或者仍然可能覆盖有由生产过程产生的物质。例如，传感器元件可能覆盖有总是存在于环境空气中的水分子和源自金属氧化物层的生产过程的溶剂，或者覆盖有其他污染物。虽然加热传感器元件通常需要很短的时间，但吸附物和溶剂从加热的传感器元件蒸发需要相当长的时间。为了获得良好的校准结果，传感器元件应当在校准过程开始之前已在升高的温度下达到平衡状态。对于典型的金属氧化物气体传感器，加热时间可以在大约1秒（通常为20毫秒至1秒）的范围中，而达到平衡的时间可以从大约1分钟持续至大约30分钟。在一个传感器装置接在另一个之后进行测试的普通测试仪中，商业上几乎不可能等待传感器达到平衡状态，因为生产量将大大降低，并且校准过程将相当昂贵。在升高的温度下利用金属氧化物传感器元件来操作的目前的传感器装置仅被纯粹地校准或甚至未校准地销售。因此，期望提供一种测试和校准传感器装置的方法，该方法采用具有高生产率并且实现良好的校准结果的加热的金属氧化物传感器层的原理。本公开的一个目的在于提供一种用于测试多个传感器装置的方法，该方法具有高生产率并且提供良好的校准结果。本公开的另一个目的在于提供一种设备，利用该设备能够以高生产率来测试多个传感器装置，并且确保良好的校准结果。本公开的又一个目的在于提供一种通过多个测试过程处理的传感器装置。
技术实现思路
在本公开的实施例中，一种用于测试多个传感器装置的方法包括：提供多个传感器装置，每个传感器装置包括构造成感测环境条件的传感器元件、加热所述传感器元件的加热元件、用于供电电压的连接端子以及用于指示所述传感器元件的状态的感测信号的至少一个连接端子；提供板，所述板包括多个组的连接垫，所述组中的每一组的连接垫构造成连接到所述传感器装置中的一个的所述连接端子；将所述传感器装置安装到所述组的连接垫；将供电电压施加到所述传感器装置，并且同时发生地将所述传感器装置的所述加热元件加热到升高的温度；至少一个接在另一个之后地校准所述传感器装置。所公开的方法涉及具有加热的传感器元件的传感器装置，其中，该传感器元件构造成感测环境条件，例如各种环境中的特定气体的浓度或湿度。典型的应用领域包括工业、高温加工、汽车、空调、移动电话和医疗行业。通过由加热电流偏置的电阻加热元件来实现气体传感器的加热。为了测试和校准，所述多个传感器装置放置在板上，该板适当地配备有连接垫和导线，使得可以同时向所述多个传感器装置供应供电电压，使得这些装置可以同时发生地加热到升高的温度并且同时发生地等待，直到达到平衡状态。然后，测试仪可以继续并且一个传感器装置接在另一个之后地校准，或者一个子组传感器装置接在另一个之后地校准。对所述多个传感器装置并行且同时地执行耗时的加热和达到平衡状态的过程，而后续的校准过程相对较快并且可以单独执行。因为对大量的传感器装置同时发生地执行测试过程的耗时部分，所以增加了生产量。在施加供电电压和并行加热传感器装置期间，测试气体气氛插入到测试仪的封闭室中。该测试气体气氛具有明确限定的浓度。该测试气体气氛包括传感器专用于其测量的目标气体。为了达到平衡状态，传感器元件的升高的温度使污染物消失，所述污染物例如吸附的水蒸气和/或从加热元件的制造过程中留下的溶剂等。在平衡状态下，溶剂消失，并且水蒸气达到解吸和吸附的平衡。然后，测试过程可以继续校准传感器装置，其中，通常一个传感器装置接在另一个之后校准，这是可接受的，因为校准过程相对较快。为了校准，测试仪可以从传感器元件接收信号，并将它与表示测试气体气氛中的测试气体的浓度的预定值进行比较。该比较将传递校正传感器元件的感测特性所需的至少一个校正值，使得校正值和感测信号的组合指示适当的测试气体浓度。该校正值可以存储在包含在传感器装置的封装中的专用集成电路（ASIC）中。这样的ASIC可以负责从供电电压产生足够的加热电流，在传感器装置处执行测量并执行合适的评估以提供指示测量结果的输出信号，所述测量结果例如环境气氛中的目标气体的浓度。所述测量可以是检测响应于测试气体气氛的金属氧化物层的电阻变化的电阻测量。响应于传感器元件处的电阻、电流和/或电压的变化而产生输出信号的其他测量也是可能的。ASIC可以构造成使得它确定第一次对传感器装置施加供电电压。这是对如下事实的指示，即测试和校准过程开始，使得传感器装置自动地进入到加热模式中并且自动地加热加热元件。第一次施加事件可以由芯片上存储器的状态来确定，因为电路了解到它仍然是空的并且还不包括校正值。虽然可以在板水平上执行校准过程，但是板可能在完成校准过程之后被切割，以形成个体化的传感器部件。已切割的部件是附接到切割的板块的传感器装置的组合物。然后，可以对分开的组合物执行最终功能测试，以验证完成的传感器部件的电气和功能性能。功能测试也单独地基于一个部件接在另一个之后或者一个小组部件接在另一个之后而执行。代替地，如上面解释的，加热传感器装置和等待达到平衡状态的相当耗时的步骤对于大量的传感器装置是并行且同时的。传感器装置可以构造成感测特定目标气体、湿度条件或医疗气体组分的存在或浓度。此外，传感器还可以是气体传感器与例如压力传感器的其他传感器的组合。具体地，这些传感器装置的传感器元件由金属氧化物制成，其中，该金属氧化物可以是二氧化锡、氧化铟、氧化镓或氧化钌中的一种，其中，由二氧化锡制成的传感器元件可以提供最广泛的应用范围。本公开中所涉及的传感器可以具有共同之处，即它们需要相对长的时间来找到平衡状态。所述加热元件是电阻加热线，其可以设置在通过绝缘层与传感器元件隔离的传感器元件下方。该加热元件可以覆盖可通过加热线的曲折形状实现的合理区域。具体地，加热元件可以由来自钨和铂中的一种的金属制成。加热元件由钯制成也是可能的。根据本公开，上述目的中的一个或多个通过用于上述方法中的板装置来解决，所述板装置包括：衬底；多个组的连接垫，所述连接垫构造成连接到传感器装置的相应的连接端子；用于供电电位的导线，所述导线连接到所述组的连接垫中的每一组中的相应连接垫；用于接地电位的另一导线，所述另一导线连接到所述组的连接垫中的每一组中的另一相应连接垫。所述板装置包括衬底，其上可安装有多个传感器装置。为每个传感器装置设置连接垫。连接垫中的构造成向传感器装置提供正供电电位的连接垫一起连接到第一导线。连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测试多个传感器装置的方法，所述方法包括：提供多个传感器装置（100、301、302、303），每个传感器装置包括构造成感测环境条件的传感器元件（111）、加热所述传感器元件的加热元件（114）、用于供电电压的连接端子（121、122）以及用于指示所述传感器元件的状态的感测信号的至少一个连接端子（123a、123b）；提供板（200），所述板包括多个组（210a、210b、210c）的连接垫，所述组中的每一组的连接垫构造成连接到所述传感器装置中的一个的所述连接端子；将所述传感器装置安装到所述组的连接垫；将供电电压（VIN）施加到所述传感器装置，并且同时发生地将所述传感器装置的所述加热元件（114）加热到升高的温度；至少一个接在另一个之后地校准所述传感器装置。

【技术特征摘要】
2018.01.30 DE 102018102034.11.一种用于测试多个传感器装置的方法，所述方法包括：提供多个传感器装置（100、301、302、303），每个传感器装置包括构造成感测环境条件的传感器元件（111）、加热所述传感器元件的加热元件（114）、用于供电电压的连接端子（121、122）以及用于指示所述传感器元件的状态的感测信号的至少一个连接端子（123a、123b）；提供板（200），所述板包括多个组（210a、210b、210c）的连接垫，所述组中的每一组的连接垫构造成连接到所述传感器装置中的一个的所述连接端子；将所述传感器装置安装到所述组的连接垫；将供电电压（VIN）施加到所述传感器装置，并且同时发生地将所述传感器装置的所述加热元件（114）加热到升高的温度；至少一个接在另一个之后地校准所述传感器装置。2.根据权利要求1所述的方法，其中，向所述传感器装置提供供电电压的步骤（504）之后是使所述传感器装置经受测试气体气氛的步骤（506）。3.根据权利要求2所述的方法，其中，使所述传感器装置经受测试气体气氛的步骤还包括等待预定量的时间，直到所述传感器装置的所述传感器元件达到平衡状态（507）。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，校准（508）所述传感器装置的步骤包括从所述传感器装置中的一个的传感器元件接收相应的信号，将所述信号与预定值进行比较，并且将校正值存储在设置在所述传感器装置中的一个中的相应存储器中。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述预定值指示所述测试气体气氛的浓度，并且所述校正值设置成使得来自所述传感器元件的所述信号与所述校正值的组合指示所述测试气体气氛的浓度。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，校准的步骤之后是切割所述板的步骤（509），以获得传感器装置和切割的板块的多个分开的组合物（400），以及对所述传感器装置执行功能测试的步骤。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，提供多个传感器装置的步骤包括提供如下传感器装置，即所述传感器装置构造成响应于所述供电电压的施加而自动地加热所述加热元件。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，提供多个传感器装置的步骤包括提供如下传感器装置，即所述传感器装置的所述传感器元件（111）由来自包括二氧化锡...

【专利技术属性】
技术研发人员：M克尼希，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP