專利名稱：壓力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及壓力傳感器，特別是涉及用于感測(cè)介質(zhì)壓力的壓力傳感器。
背景技術(shù)：
傳感器，例如壓力和流量傳感器，常常用于感測(cè)流體通道中介質(zhì)(例如，氣體或液體)的壓力和/或流量。通常在很多應(yīng)用中都使用這樣的傳感器，例如包括，醫(yī)療應(yīng)用，飛行控制應(yīng)用，工業(yè)處理應(yīng)用，燃燒控制應(yīng)用，氣候監(jiān)測(cè)應(yīng)用，水計(jì)量應(yīng)用，以及許多其它的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明總體上涉及壓力傳感器，特別是涉及用于感測(cè)如氣體或液體的介質(zhì)的壓力的壓力傳感器。在一些實(shí)施例中，某些傳感器特征能幫助在惡劣環(huán)境中，例如介質(zhì)可能結(jié)冰的環(huán)境，將傳感器和/或傳感器部件與介質(zhì)隔離開。在一個(gè)具體實(shí)施例中，壓力傳感器可包括具有第一側(cè)面及第二側(cè)面的基板。壓力感測(cè)裸片使用例如膠黏劑，焊料或其它連接機(jī)制安裝在基板的第一側(cè)面。在某些情況下，第一殼體構(gòu)件位于基板的第一側(cè)面上，且限定出圍繞著壓力感測(cè)裸片的第一空腔。在某些情況下，第二殼體構(gòu)件位于基板的第二側(cè)面上，且限定出第二空腔。鈍化劑，例如凝膠，可置于第一空腔及第二空腔的一個(gè)或兩個(gè)中。鈍化劑可配置為向壓力感測(cè)裸片的壓力感測(cè)元件(例如，薄膜)傳送來自介質(zhì)的壓力，同時(shí)將壓力傳感器的壓力感測(cè)元件(例如，薄膜)和/或其它電子電路或部件與介質(zhì)隔離開。在某些情況下，當(dāng)存在時(shí)，第二空腔中的鈍化劑具有不一致的厚度和/或比第一空腔中的鈍化劑更薄， 但這并不是必需的。在某些情況下，第一殼體構(gòu)件和/或第二殼體構(gòu)件中的開口可由一個(gè)或多個(gè)錐形的和/或倒角的邊緣限定，這些邊緣跟垂直于基板延伸的軸線形成夾角。所述一個(gè)或多個(gè)錐形的和/或倒角的邊緣有助于為壓力傳感器提供對(duì)冰凍破壞的保護(hù)，例如，通過提供一種釋放處以便當(dāng)凍結(jié)的介質(zhì)膨脹時(shí)，該凍結(jié)的介質(zhì)可被引導(dǎo)離開壓力傳感器。在另一個(gè)說明性實(shí)施例中，公開了制造壓力傳感器的方法。該方法可包括，例如， 在基板的第一側(cè)面安裝壓力感測(cè)裸片，在基板的第一側(cè)面安裝第一殼體構(gòu)件以形成圍繞壓力感測(cè)裸片的第一空腔，以及在基板的第二側(cè)面安裝第二殼體構(gòu)件以形成第二空腔。第一殼體構(gòu)件及第二殼體構(gòu)件可各自包括壓力開口，壓力開口由各自殼體構(gòu)件的一個(gè)或多個(gè)邊緣限定。該方法進(jìn)一步包括對(duì)第一空腔的至少一部分填充第一凝膠，以及對(duì)第二空腔的至少一部分填充第二凝膠。在某些情況下，第一和第二凝膠可配置為向壓力感測(cè)裸片的壓力感測(cè)元件傳送來自待感測(cè)介質(zhì)的壓力。前述的內(nèi)容用來幫助總體理解本發(fā)明的一些創(chuàng)新特征，并不代表完整的描述。可將完整的說明書，權(quán)利要求書，附圖以及摘要作為一個(gè)整體來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行全面的理解。


結(jié)合附圖考慮本公開的各種說明性實(shí)施例的下列詳細(xì)描述，本發(fā)明將得到更全面的理解，其中圖1是壓力傳感器的說明性實(shí)施例的剖面圖；圖IA是另一個(gè)壓力傳感器的說明性實(shí)施例的剖面圖；圖2和3是圖1所示的說明性壓力傳感器的頂部透視圖和底部透視圖；圖4和5是圖1和2所示頂部保護(hù)蓋的內(nèi)部殼體構(gòu)件的頂部透視圖和底部透視圖； 以及圖6-10是具有替換的內(nèi)部殼體構(gòu)件的壓力傳感器的說明性實(shí)施例的頂部透視圖。
具體實(shí)施例以下的描述需參考附圖進(jìn)行理解，其中各個(gè)附圖中同樣的附圖標(biāo)記指示同樣的元件。所述說明書和附圖示出了一些本質(zhì)上是說明性的實(shí)施例。圖1是說明性壓力傳感器10的剖面圖，其具有增強(qiáng)的介質(zhì)兼容性。在說明性實(shí)施例中，壓力傳感器10包括鈍化劑13或其它涂層，用于將壓力傳感器10電的和/或其它部件與介質(zhì)，例如液體介質(zhì)隔離開，同時(shí)可依舊將壓力傳送給壓力傳感器10。在一些實(shí)施例中，鈍化劑13相對(duì)介質(zhì)是不可滲透的，有助于防止在傳感器部件上的腐蝕和/或其它不希望的影響。示例性的鈍化劑13可包括凝膠，例如氟硅凝膠。然而，當(dāng)需要時(shí)也可使用其它合適的凝膠或鈍化劑。如圖1所示，壓力傳感器10包括壓力感測(cè)裸片18，其安裝在封裝基板12上。在示例性實(shí)施例中，壓力感測(cè)裸片18可以是微機(jī)械傳感器元件，其使用硅片和適當(dāng)?shù)闹圃旒夹g(shù)進(jìn)行制造。所述壓力感測(cè)裸片18可具有一個(gè)或多個(gè)壓力感測(cè)元件和/或其它使用適當(dāng)?shù)闹圃旎蛴∷⒓夹g(shù)形成的電路(例如，修剪電路，信號(hào)調(diào)節(jié)電路等)。在一些情況下，壓力感測(cè)裸片18可包括壓力感測(cè)薄膜沈，其包括一個(gè)或多個(gè)形成在其上的感測(cè)偏斜的感測(cè)元件，例如壓電電阻感測(cè)元件，并從而感測(cè)在壓力感測(cè)薄膜沈的頂側(cè)面和底側(cè)面之間的壓力差。在某些情況下，壓力感測(cè)薄膜26可通過對(duì)硅裸片進(jìn)行背面蝕刻來制造，然而，也可根據(jù)需要使用任何適當(dāng)?shù)姆椒?。?dāng)設(shè)有壓電電阻部件時(shí)，所述壓電電阻部件可被構(gòu)造為具有根據(jù)被施加的機(jī)械應(yīng)力(例如，壓力感測(cè)薄膜26的偏斜)而變化的電阻。在某些情況下，壓電電阻部件可包括硅壓電電阻材料，然而也可使用其它的非硅材料。在某些情況下，壓電電阻部件可連接在惠斯通電橋的構(gòu)造中(全橋或半橋)。應(yīng)當(dāng)理解的是壓電電阻部件僅僅是可使用的壓力感測(cè)元件的一個(gè)例子，可行的是，當(dāng)需要時(shí)可使用任何其它合適的感測(cè)元件。在一些實(shí)施例中，例如圖1所示的說明性實(shí)施例，壓力傳感器10可包括任選的信號(hào)調(diào)節(jié)電路36，其安裝在基板12上。在某些情況下，信號(hào)調(diào)節(jié)電路可包括ASIC(專用集成電路)或其它電子電路。在某些情況下，任選的信號(hào)調(diào)節(jié)電路36可包括放大，模-數(shù)轉(zhuǎn)換， 偏移補(bǔ)償電路，和/或其它合適的信號(hào)調(diào)節(jié)電路。當(dāng)如此設(shè)置時(shí)，所述信號(hào)調(diào)節(jié)電路36可從壓力感測(cè)裸片18接收信號(hào)，并調(diào)節(jié)和/或處理所述信號(hào)以用于從所述壓力傳感器10傳送。雖然示出了 ASIC裸片，但可行的是，信號(hào)調(diào)節(jié)電路36在需要時(shí)可包括任何合適的信號(hào)調(diào)節(jié)電路，這些電路包括任何合適的微處理器或微控制器。
在某些情況下，信號(hào)調(diào)節(jié)電路36安裝在封裝基板12上，使用膠黏劑40或任何其它適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合機(jī)構(gòu)(例如，焊料，共晶等)。正如所示，信號(hào)調(diào)節(jié)電路36可與壓力感測(cè)裸片 18相鄰地緊固到封裝基板12上，且與壓力感測(cè)裸片18通過直接的裸片對(duì)裸片絲焊電氣連接，但這并不是必需的。如圖1所示，壓力感測(cè)裸片18可通過絲焊34與信號(hào)調(diào)節(jié)電路36 連接，且信號(hào)調(diào)節(jié)電路36可通過結(jié)合線38與封裝基板12上的軌跡導(dǎo)體連接。軌跡導(dǎo)體可連接到壓力傳感器10的連接器，引線或終端(圖2中示出為30)。在說明性實(shí)施例中，封裝基板12可包括陶瓷材料，然而根據(jù)需要使用其它適合的材料也是可行的。在某些情況下，壓力感測(cè)裸片18可使用膠黏劑32安裝到基板12，例如硅膠，硅橡膠(RTV)，硅-環(huán)氧樹脂，軟環(huán)氧樹脂，或普通環(huán)氧樹脂或硬環(huán)氧樹脂。在某些情況下，膠黏劑32可具有在壓力感測(cè)裸片18和封裝基板12之間提供機(jī)械應(yīng)力隔離的厚度， 使得壓力感測(cè)裸片18相對(duì)于封裝基板12是實(shí)際上不受約束的。在某些情況下，膠黏劑32 的厚度可足夠厚以用于將壓力感測(cè)裸片18與基板12充分的粘合，但是不可厚到干擾壓力感測(cè)裸片18的結(jié)合料(bonding)或薄膜。在其它情況下，可使用任何其它適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合機(jī)制 (例如，焊料，共晶等)將壓力感測(cè)裸片18安裝到基板12。在某些情況下，使用了基于氧化鋁的陶瓷封裝基板12，并且壓力感測(cè)裸片18可直接連接或粘結(jié)到封裝基板12，有時(shí)使用RTV，硅膠，環(huán)氧樹脂，或其它適合的膠黏劑。在某些情況下，在壓力感測(cè)裸片18與封裝基板12之間沒有設(shè)置介入其間的隔離層或基板，然而這并不是必需的。熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力可通過對(duì)整個(gè)封裝的精心設(shè)計(jì)而最小化。陶瓷基板12 自身可相對(duì)于其表面積較厚，以幫助提高穩(wěn)定性。在某些實(shí)施例中，壓力感測(cè)裸片18可包括硅材料，封裝基板12可包括氧化鋁陶瓷，它們具有相似的溫度膨脹系數(shù)。然而所述壓力感測(cè)裸片18以及封裝基板12也可由除此處描述的材料以外的其它材料制成。另外，如果需要，在壓力傳感器10中提供隔離層或玻璃基板也是可行的。在某些情況下，壓力感測(cè)裸片18可安裝在封裝基板12中開口 M之上，該開口大小形成為使壓力感測(cè)薄膜26的背面暴露給封裝基板12的底面。在一些情況下，施加到壓力傳感器10背面的壓力可通過鈍化劑13以及開口 M傳送到壓力感測(cè)薄膜沈的背面。在說明性實(shí)施例中，可提供壓力傳感器10的保護(hù)殼體。該保護(hù)殼體可包括頂部保護(hù)蓋14，其限定壓力感測(cè)裸片18的空腔觀，以及底部保護(hù)蓋16，其限定出空腔29。如圖示， 頂部保護(hù)蓋14位于基板12的頂側(cè)面上。底部保護(hù)蓋16位于基板12的底側(cè)面。使用這種配置，頂部與底部保護(hù)蓋14和16可有助于保護(hù)壓力裸片18的壓力感測(cè)元件。在某些情況下，頂部保護(hù)蓋14以及底部保護(hù)蓋16可由例如塑料，尼龍，陶瓷或任何其它合適的材料形成。在某些情況下，這些蓋以在每一面上的相同或基本上相同的“覆蓋面積(footprint)” 附接到基板，然而這并不是必需的。圖1所示的具體實(shí)施例中，頂部保護(hù)蓋14可包括內(nèi)部殼體構(gòu)件17以及外部殼體構(gòu)件19，但這并不是必需的。該內(nèi)部殼體構(gòu)件17包括頂壁以及一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁，從而限定出用于容納壓力感測(cè)裸片18的空腔觀。該內(nèi)部殼體構(gòu)件17的頂壁可限定出壓力開口 20， 用于使壓力感測(cè)元件(例如，壓力感測(cè)薄膜26的頂側(cè)面)暴露給介質(zhì)的第一輸入壓力。該內(nèi)部殼體構(gòu)件17可與封裝基板12相連，這采用合適的膠黏劑或任何其它適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合機(jī)制 (例如，焊料，共晶等)。在某些情況下，該內(nèi)部殼體構(gòu)件17可與封裝基板12相連，此外該外部殼體構(gòu)件19可安裝在組裝的內(nèi)部殼體構(gòu)件17和封裝的基板12之上。在某些情況下，可行的是內(nèi)部殼體構(gòu)件17和該外部殼體構(gòu)件19可同時(shí)連接到封裝基板12。雖然內(nèi)部殼體構(gòu)件17和外部殼體構(gòu)件19示出為單獨(dú)的構(gòu)件，當(dāng)需要時(shí)可行的是該內(nèi)部殼體構(gòu)件17和外部殼體構(gòu)件19形成為單個(gè)部件。在一些情況下，可完全不提供該外部殼體構(gòu)件19。圖1的說明性實(shí)施例中，底部保護(hù)蓋16可限定出空腔四，并且也包括壓力開口 22，該開口用于使壓力感測(cè)元件(例如，壓力感測(cè)薄膜沈的底側(cè)面)暴露給第二輸入壓力。 底部保護(hù)蓋16可包括單一的部分，但這不是必需的。在某些情況下，底部保護(hù)蓋16可包括內(nèi)部殼體構(gòu)件以及外部殼體構(gòu)件，類似于前述討論的頂部保護(hù)蓋14。圖1中，壓力感測(cè)元件可配置為感測(cè)壓力開口 20及壓力開口 22之間的壓力差。與感測(cè)到的壓力差相對(duì)應(yīng)的信號(hào)將被傳送至任選的信號(hào)調(diào)節(jié)電路36進(jìn)行調(diào)節(jié)。雖然前述的壓力傳感器10顯示為差壓傳感器或表壓傳感器，根據(jù)需要可行的是該殼體可僅包括開口 20和22中之一以用于絕對(duì)壓力傳感器或真空壓力傳感器的應(yīng)用。某些實(shí)施例中，內(nèi)部殼體構(gòu)件17可包括一個(gè)或多個(gè)限定出壓力開口 20的錐形的和/或倒角的邊緣21。如圖所示，該一個(gè)或多個(gè)錐形的和/或倒角的邊緣21跟垂直于基板12延伸的軸線形成夾角。在這種配置中，一個(gè)或多個(gè)錐形的和/或倒角的邊緣21可有助于為壓力傳感器10提供對(duì)冰凍破壞的保護(hù)，例如，通過提供釋放處以便當(dāng)凍結(jié)的介質(zhì)膨脹時(shí)，該凍結(jié)的介質(zhì)可被導(dǎo)向離開壓力傳感器。所述另一個(gè)方法，錐形的和/或倒角的邊緣 21可導(dǎo)致冰凍介質(zhì)向壓力傳感器10外膨脹。如圖1所示，僅僅頂部保護(hù)蓋14包括錐形的和/或倒角的邊緣21，然而根據(jù)需要底部保護(hù)蓋16也可包括錐形的和/或倒角的邊緣。在說明性實(shí)施例中，空腔28和/或空腔四可至少部分地由鈍化劑13或涂層填充， 其可包括凝膠或其它鈍化劑。在某些情況下，鈍化劑13可包括不可壓縮的材料，以將壓力從開口 20及22傳送到壓力感測(cè)薄膜26。如圖1所示，空腔28和四都可由鈍化劑13填充，然而，正如上述討論過的，根據(jù)需要可行的是僅在空腔觀或四之一至少部分地填充鈍化劑13。在某些情況下，根據(jù)需要，開口 M以及壓力感測(cè)裸片18的背面可填充鈍化劑13。在某些情況下，鈍化劑13可有助于將壓力感測(cè)裸片18，信號(hào)調(diào)節(jié)電路36，和 /或其它電子電路與被感測(cè)的介質(zhì)隔離開來。示例的鈍化劑可包括凝膠，例如氟硅凝膠。一些示例的凝膠包括Sylgard 527，以及TSE 118，其可從道康寧公司(Dow Corning Corporation)獲得。在某些情況下，壓力傳感器10的頂側(cè)面和底側(cè)面可由不同的鈍化劑 13或凝膠填充。例如，空腔28可由第一凝膠填充，例如Sylgard 527，空腔四可由第二凝膠填充，例如TSE 118。在某些情況下，用相同厚度的相同的鈍化劑13填充壓力傳感器10 的空腔觀和四，有助于長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定壓力傳感器10 (例如，漂移)，有助于補(bǔ)償以及抵消由鈍化劑13在感測(cè)元件上產(chǎn)生的應(yīng)力，和/或有助于減少由溫度(例如，熱膨脹)導(dǎo)致的傳感器中的變化。在某些情況下，鈍化劑13填充進(jìn)空腔28和四的厚度范圍可為0. 1到5毫米。空腔觀和四可由相同或不同厚度的鈍化劑13填充。例如，頂部保護(hù)蓋14的空腔觀可由厚度范圍為大約1到大約2毫米的鈍化劑13填充，且空腔四可由厚度范圍約0. 1到約1毫米的鈍化劑13填充。進(jìn)一步，可行的是空腔觀和/或四可具有變化厚度的鈍化劑13。例如，如圖IA所示，壓力傳感器41可具有安裝在封裝基板12背面的電容42或其它電部件。 圍繞在電容42或其它電部件周圍的鈍化劑13可具有比開口 M上的鈍化劑更大的厚度。在某些情況下，在開口 M之上的鈍化劑13的厚度范圍可以是大約0. 1到大約0. 25毫米，在電容42之上的鈍化劑的厚度范圍可以是大約0. 25到大約1. 0毫米。然而，根據(jù)需要可行的是任何適當(dāng)?shù)暮穸榷伎捎糜阝g化劑13。在說明性實(shí)施例中，可填充和/或處理鈍化劑13以使空氣和/或氣泡不被捕獲在空腔28和四中的鈍化劑13中。減少空氣和/或氣泡的示例步驟可包括在真空下用鈍化劑13填充空腔觀和四，在固化之前對(duì)鈍化劑13抽真空，在真空環(huán)境下使鈍化劑13固化 (例如，在固化過程中除氣)，和/或根據(jù)需要使用任何其它適當(dāng)?shù)牟襟E。實(shí)際操作中，對(duì)由頂部蓋14限定的開口 20中的鈍化劑13施加第一壓力，其通過空腔觀傳送到壓力感測(cè)薄膜沈的第一側(cè)面。對(duì)由底部蓋16限定的開口 22中的鈍化劑13 施加第二壓力，其穿過空腔四被傳送到壓力感測(cè)薄膜沈的第二側(cè)面。第一壓力與第二壓力之間的壓力差能導(dǎo)致壓力感測(cè)薄膜26的偏斜，其之后能對(duì)壓力感測(cè)薄膜沈上的一個(gè)或多個(gè)壓電電阻元件施加應(yīng)力。施加通過壓電電阻元件的電流，可提供與第一壓力和第二壓力之間的壓力差相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。在某些情況下，產(chǎn)生的信號(hào)可由調(diào)節(jié)電路36進(jìn)行調(diào)節(jié)，并通過電引線30(在圖2中示出)輸出。如圖1所示，鈍化劑13可提供在壓力傳感器10的兩個(gè)側(cè)面，但這不是必需的?？尚械氖窃谄渌鼘?shí)施例中，根據(jù)需要，鈍化劑13可僅提供在壓力傳感器10的一個(gè)側(cè)面上，比如頂面或底面。例如，鈍化劑13可提供在壓力傳感器10的頂面，同時(shí)使壓力傳感器的背面保持暴露于介質(zhì)。在圖1的說明性實(shí)施例中，壓力感測(cè)元件是差壓感測(cè)元件。然而，可行的是，根據(jù)需要可使用其它類型例如非差壓感測(cè)元件。例如，壓力感測(cè)元件可以是絕對(duì)壓力感測(cè)元件或表壓感測(cè)元件。絕對(duì)壓力感測(cè)元件可具有內(nèi)部真空(或其它)參考?jí)毫?，而表壓感測(cè)元件可參考大氣壓力。圖2和3是說明性的壓力傳感器10的頂部和底部透視圖。如圖所示，壓力傳感器 10可包括外部保護(hù)殼體，該殼體包括頂部保護(hù)蓋14和底部保護(hù)蓋16。如圖示，頂部保護(hù)蓋 14放置在基板12的頂面上，從而有助于保護(hù)壓力感測(cè)裸片18以及位于基板12頂面上的信號(hào)調(diào)節(jié)電路36。底部保護(hù)蓋16位于基板12的底面，用來保護(hù)基板12的底面。在某些情況下，頂部保護(hù)蓋14以及底部保護(hù)蓋16可由例如塑料形成。然而，可行的是根據(jù)需要可使用任何其它適合的材料。圖2所示的具體實(shí)施例中，頂部保護(hù)蓋14包括外部殼體構(gòu)件19以及內(nèi)部殼體構(gòu)件17。內(nèi)部殼體構(gòu)件17限定出空腔洲以及壓力開口 20，用于使壓力感測(cè)元件(例如壓力感測(cè)薄膜26)暴露給第一壓力(參見圖1A)?？涨挥^可至少部分地由鈍化劑13或凝膠填充，以將壓力從壓力開口 20傳送到壓力感測(cè)元件(例如，壓力感測(cè)薄膜沈)的頂面。如圖 3所示，底部保護(hù)蓋16可限定出空腔四以及壓力開口 22，用于使壓力感測(cè)元件(例如壓力感測(cè)薄膜26)暴露給第二壓力。由底部保護(hù)蓋16限定的空腔四，可至少部分地由鈍化劑 13或凝膠填充，以通過開口 M將壓力從壓力開口 22傳送到壓力感測(cè)元件(例如壓力感測(cè)薄膜26)的底面。該壓力感測(cè)元件(例如壓力感測(cè)薄膜26)可配置為感測(cè)橫過壓力開口 20 以及壓力開口 22的壓力差。在某些情況下，與感測(cè)到的壓力差相對(duì)應(yīng)的信號(hào)可傳送給信號(hào)調(diào)節(jié)電路36進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖2所示的說明性實(shí)施例中，壓力傳感器組件10可包括一個(gè)或多個(gè)電引線30，其安裝到基板12并且與信號(hào)調(diào)節(jié)電路36電連接，用于接收與感測(cè)元件感測(cè)到的壓力相對(duì)應(yīng)的已調(diào)節(jié)的信號(hào)。在某些情況下，一個(gè)或多個(gè)電引線30可包括金屬，然而根據(jù)需要可使用任何合適的材料。圖4和5是圖1和2所示的內(nèi)部殼體構(gòu)件17的頂部和底部透視圖。在具體的實(shí)施例中，內(nèi)部殼體構(gòu)件17可包括頂壁和一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁。頂壁可包括由一個(gè)或多個(gè)邊緣21 限定的開口 20。如圖所示，邊緣21可以是錐形的和/或倒角的，使得開口 20的頂面比開口 20的底面更大。在某些情況下，錐形的和/或倒角的邊緣21可通常形成為冰塊盒形狀，以使得如果與鈍化劑13相接觸的液體介質(zhì)凍結(jié)并且膨脹，則介質(zhì)向開口 20外而不是朝向基板方向膨脹。在某些情況下，內(nèi)部殼體構(gòu)件17的壁可相對(duì)的薄，有助于吸收熱膨脹。在示例性實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁可包括內(nèi)部表面，其限定出空腔觀用以容納壓力感測(cè)裸片18，還包括任選的信號(hào)調(diào)節(jié)電路36，以及根據(jù)需要的任何其它合適的電子電路。如上述的討論，當(dāng)組裝到基板12上時(shí)，空腔28可至少部分地由鈍化劑13或凝膠填充。 在某些實(shí)施例中，為了減少捕獲在鈍化劑或凝膠中的空氣或其它氣泡，側(cè)壁可以是倒角的或倒圓的以幫助從空腔中釋放空氣。圖6-10是包括替換性的內(nèi)部殼體構(gòu)件的說明性壓力傳感器的頂部透視圖。如具體實(shí)施例所示，內(nèi)部殼體構(gòu)件可包括頂壁，其具有一個(gè)或多個(gè)開口，用于使鈍化劑13處在介質(zhì)壓力的作用下，和/或用于采用鈍化劑13填充頂部空腔(圖1中示為空腔28)。在一些情況下，頂壁的形成可有助于保護(hù)鈍化劑13在被用戶處理時(shí)不被損壞，或保護(hù)鈍化劑13 不受可能與壓力傳感器的頂部接觸的其它物體的影響。如圖6所示，壓力傳感器50可包括內(nèi)部殼體構(gòu)件52，其具有由一個(gè)或多個(gè)邊緣56 限定的多個(gè)小開口 54(相對(duì)于圖2中所示的開口 20)。在說明性的例子中，內(nèi)部殼體構(gòu)件 52包括五個(gè)開口，然而根據(jù)需要，可行的是可提供更多的開口或更少的開口。開口 M可配置為允許鈍化劑13仍然能充分的給壓力感測(cè)元件(例如壓力感測(cè)薄膜26)傳送壓力，但也可以對(duì)鈍化劑13提供增強(qiáng)的保護(hù)。雖然邊緣56沒有示出為錐形的或倒角的，如前所述，可行的是邊緣能成為錐形的和/或倒角的以有助于提供對(duì)冰凍破壞的保護(hù)。圖7示出另一個(gè)說明性壓力傳感器60，其包括內(nèi)部殼體構(gòu)件62，該殼體構(gòu)件具有由一個(gè)或多個(gè)邊緣66限定的開口 54。如圖所示，開口 64與圖2中示出的開口 20在形狀上相似，僅僅是開口 64更小一些。開口 64可同樣允許鈍化劑13充分地給壓力感測(cè)元件(例如，壓力感測(cè)薄膜26)傳送壓力，同時(shí)給鈍化劑13提供增強(qiáng)的保護(hù)。如圖所示，邊緣66是錐形的和/或倒角的以提供冰凍保護(hù)，但這不是必需的。圖8示出另一個(gè)說明性壓力傳感器70，其包括具有多個(gè)開口 74和76的內(nèi)部殼體構(gòu)件72。如圖所示，內(nèi)部殼體構(gòu)件72可包括一對(duì)由邊緣73限定的開口 74，以及由邊緣75 限定的中央開口 76。開口 74大體為橢圓形，開口 76大體為圓形。然而，可行的是開口 74 和76也可以是其它形狀，比如，舉例來說矩形。無論如何，開口 74和76仍然可允許鈍化劑 13充分地給壓力感測(cè)元件(例如，壓力感測(cè)薄膜26)傳送壓力，同時(shí)對(duì)鈍化劑13提供增強(qiáng)的保護(hù)。雖然邊緣73和75沒有以錐形的和/或倒角的示出，根據(jù)需要可行的是邊緣可以成為錐形的和/或倒角的。圖9和10示出其它說明性壓力傳感器80和90，其各自都包括內(nèi)部殼體構(gòu)件82 和92。如圖所示，內(nèi)部殼體構(gòu)件82和92與內(nèi)部殼體構(gòu)件17相類似，但是每一個(gè)可包括一對(duì)相對(duì)的翼88和98，其延伸進(jìn)開口 84和94從而減少了開口的大小。如圖9所示，內(nèi)部殼體構(gòu)件82，根據(jù)需要也可包括相對(duì)的翼86，其延伸進(jìn)開口 84以進(jìn)一步減少開口 84的大小。 開口 84和94仍然允許鈍化劑13充分地給壓力傳感器元件(例如壓力感測(cè)薄膜26)傳送壓力，同時(shí)對(duì)鈍化劑13提供增強(qiáng)的保護(hù)。雖然開口 84和94沒有示出為包括錐形的或倒角的邊緣，根據(jù)需要可行的是邊緣可以是錐形的和/或倒角的。進(jìn)一步，雖然開口 M，64，74，76，84和94示出為形成在頂部保護(hù)蓋14中，根據(jù)需要可行的是底部保護(hù)蓋16也可包括類似的開口。雖然以上描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地認(rèn)識(shí)到在本權(quán)利要求的范圍中還有其它實(shí)施例可被制造并使用。本文所覆蓋的該發(fā)明的很多優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在前面介紹過。然而可以理解，這里的公開在很多方面僅僅是說明性的。還可以在不超出本發(fā)明范圍的前提下進(jìn)行細(xì)節(jié)方面的改變，特別是在形狀，大小，以及部件排列方面。該發(fā)明的范圍毫無疑問地由權(quán)利要求書中表達(dá)的語言來限定。
權(quán)利要求
1.一種壓力傳感器(10)，包括基板(12)，其包括第一側(cè)面及第二側(cè)面，該基板(1 包括在第一側(cè)面以及第二側(cè)面之間延伸的開口 04)；壓力感測(cè)裸片(18)，其直接安裝在所述基板(1 的第一側(cè)面，其中該壓力感測(cè)裸片 (18)包括薄膜以及位于薄膜上的一個(gè)或多個(gè)壓電電阻元件，其中該壓力感測(cè)裸片(18)位于開口 04)上方；第一殼體構(gòu)件，其位于所述基板(12)的第一側(cè)面上并限定出圍繞壓力感測(cè)裸片(18) 的第一空腔(觀)，其中第一殼體構(gòu)件包括由第一殼體構(gòu)件的一個(gè)或多個(gè)第一邊緣限定的第一壓力開口 OO)；第一鈍化劑(13)，其位于第一空腔08)內(nèi)，以覆蓋至少部分的壓力感測(cè)裸片(18)以及至少部分的基板(1 的第一側(cè)面；第二殼體構(gòu)件，其位于所述基板(12)的第二側(cè)面上并限定出第二空腔( )，其中第二殼體構(gòu)件包括由第二殼體構(gòu)件的一個(gè)或多個(gè)第二邊緣(21)限定的第二壓力開口 02)；以及第二鈍化劑(13)，位于第二空腔09)內(nèi)，以覆蓋至少部分的基板(12)的第二側(cè)面。
2.如權(quán)利要求1所述的壓力傳感器(10)，其中一個(gè)或多個(gè)第一邊緣是錐形的和 /或倒角的。
3.如權(quán)利要求1所述的壓力傳感器(10)，其中第一空腔08)內(nèi)的第一鈍化劑(13)配置為將壓力從第一壓力開口 OO)傳送到薄膜的頂面，并且，其中第二空腔09)內(nèi)的第二鈍化劑(13)配置為通過所述基板(12)中的開口 04)將壓力從第二壓力開口 02)傳送到薄膜的底面。
4.如權(quán)利要求1所述的壓力傳感器(10)，其中第一鈍化劑(13)在第一空腔08)中具有第一厚度，并且在第二鈍化劑(1 在第二空腔09)中具有第二厚度，其中第二厚度小于第一厚度。
5.如權(quán)利要求1所述的壓力傳感器(10)，其中第二鈍化劑(13)在第二空腔08)中具有不一致的厚度。
6.如權(quán)利要求1所述的壓力傳感器(10)，其中基板(12)包括陶瓷材料。
7.如權(quán)利要求1所述的壓力傳感器(10)，其中用于將壓力感測(cè)裸片(18)安裝在基板 (12)的第一側(cè)面上的膠黏劑(32)是RTV。
8.如權(quán)利要求1所述的壓力傳感器(10)，進(jìn)一步包括信號(hào)調(diào)節(jié)電路(36)，其安裝在基板(1 的第一側(cè)面上，與壓力感測(cè)裸片(18)電氣連接，其中信號(hào)調(diào)節(jié)電路(36)配置為接收來自壓力感測(cè)裸片(18)的信號(hào)并調(diào)節(jié)該信號(hào)，以提供從壓力傳感器(10)的調(diào)節(jié)過的輸出信號(hào)。
9.如權(quán)利要求1所述的壓力傳感器(10)，其中第一以及第二鈍化劑(1 包括凝膠。
10.如權(quán)利要求9所述的壓力傳感器(10)，其中凝膠包括氟硅凝膠。
11.如權(quán)利要求9所述的壓力傳感器(10)，其中第一凝膠位于第一空腔08)內(nèi)，以及第二凝膠位于第二空腔09)內(nèi)，其中第一凝膠與第二凝膠是不同的。
12.一種制造壓力傳感器(10)的方法，所述方法包括將壓力感測(cè)裸片(18)安裝在基板(1 的第一側(cè)面上，其中壓力感測(cè)裸片(18)包括壓力感測(cè)薄膜06)；將第一殼體構(gòu)件安裝在基板(1 的第一側(cè)面上，以形成圍繞壓力感測(cè)裸片(18)的第一空腔(觀)，其中第一殼體構(gòu)件包括由第一殼體構(gòu)件的一個(gè)或多個(gè)第一邊緣限定的第一壓力開口 OO)；采用第一凝膠至少部分地填充第一空腔( )，以覆蓋至少部分的壓力感測(cè)裸片(18)； 將第二殼體構(gòu)件安裝在基板(1 的第二側(cè)面上，以形成第二空腔(四)，其中第二殼體構(gòu)件包括由第二殼體構(gòu)件的一個(gè)或多個(gè)第二邊緣限定的第二壓力開口 02)；以及采用第二凝膠至少部分地填充第二空腔09)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中一個(gè)或多個(gè)第一邊緣是錐形的和/或倒角的。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中第一凝膠與第二凝膠具有不同的厚度。
全文摘要
一種壓力傳感器，其有助于將傳感器和/或傳感器部件與待感測(cè)的介質(zhì)隔離開來，和/或有助于減少由惡劣操作環(huán)境導(dǎo)致的傳感器損壞。在一個(gè)說明性實(shí)施例中，該壓力傳感器包括基板，在該基板第一側(cè)面上安裝有壓力感測(cè)裸片，第一殼體構(gòu)件限定了圍繞壓力感測(cè)裸片的第一空腔，以及第二殼體構(gòu)件限定了在基板第二側(cè)面上的第二空腔。鈍化劑例如凝膠可置于第一空腔和第二空腔中，以將壓力從介質(zhì)傳送到壓力感測(cè)元件(例如薄膜)，同時(shí)將壓力感測(cè)元件以及其它部件與介質(zhì)隔離開來。在某些情況下，第一殼體構(gòu)件和/或第二殼體構(gòu)件可包括使鈍化劑暴露于介質(zhì)的開口。在某些情況下，該開口可由一個(gè)或多個(gè)錐形的和/或倒角的邊緣限定，以助于提供對(duì)冰凍破壞的保護(hù)。
文檔編號(hào)G01L9/06GK102401715SQ201110289978
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月23日
發(fā)明者I·本特利, R·沃德 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國際公司