流體壓力傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明題為“流體壓力傳感器”。在具有壓力感測隔膜和電子電路的流體壓力傳感器中，電子電路在區(qū)段中實現(xiàn)為如此薄以使得在電子電路的這個區(qū)段中形成隔膜。在其它區(qū)段，電子電路實現(xiàn)為比形成隔膜的區(qū)段中要厚。這使得有可能制造特別緊湊的流體壓力傳感器。
【專利說明】流體壓力傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有壓力感測隔膜并且具有電子電路的流體壓力傳感器，其中電子電路在區(qū)段中實現(xiàn)為如此薄以使得電子電路的這個區(qū)段形成隔膜，并且其中電子電路在其它區(qū)段中實現(xiàn)為比形成隔膜的區(qū)段中要厚。
【背景技術(shù)】
[0002]這種類型的傳感器是通過現(xiàn)有技術(shù)已知的，并且還用于感測腐蝕流體、例如電動機潤滑油的壓力。
[0003]DE 10 2008 017 871 Al公開一種壓力傳感器模塊，其具有微電子設(shè)計，并且包含電路板上的壓力單元和電子電路。
[0004]DE 10 2009 038 706 Al公開一種具有隔膜的壓力傳感器，其中隔膜設(shè)置在模塑部件中并且形成比模塑部件的其余區(qū)段要薄的區(qū)段。從DE 10 2008 042 489 Al和DE 102004 029 084 Al已知具有相似設(shè)計隔膜的其它壓力傳感器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明基于開發(fā)最初所述類型的流體壓力傳感器(其具有特別緊湊設(shè)計)的目的。
[0006]這個目的通過具有如權(quán)利要求1所述特性的流體壓力傳感器來實現(xiàn)。在所附權(quán)利要求書中公開本發(fā)明的有利實施例。
[0007]在具有壓力感測隔膜和電子電路的流體壓力傳感器中(其中電子電路在區(qū)段中實現(xiàn)為如此薄以使得電子電路的這個區(qū)段形成隔膜，而電子電路的相鄰區(qū)段實現(xiàn)為較厚)，按照本發(fā)明提出，參考室(r eference chambe r)設(shè)置在電子電路上在形成隔膜的區(qū)段上方；除了實現(xiàn)隔膜的區(qū)段之外，電子電路和參考室通過熱塑性材料完全包圍；并且熱塑性材料直接鄰接于殼體。
[0008]這種類型的流體壓力傳感器使得有可能制造特別緊湊的傳感器。設(shè)計并且預(yù)計用于控制和/或評估由流體壓力傳感器所獲取的數(shù)據(jù)的電子電路同時包含隔膜。這個電子電路優(yōu)選地由微電子電路或者所謂的專用集成電路(或ASIC)組成。該電路按照使得在一個區(qū)段中實現(xiàn)隔膜的這樣的方式來適配。如果隔膜在電子電路的整個寬度上延伸，則電子電路僅在兩個相對側(cè)上實現(xiàn)為較厚，但是優(yōu)選的是，隔膜不是在電子電路的整個寬度上延伸，即，該電路在形成隔膜的區(qū)段周圍實現(xiàn)為較厚。這不僅用于實現(xiàn)較高穩(wěn)定性，而且還用于提供實現(xiàn)專用集成電路的所需層。
[0009]在這種情況下，流體壓力傳感器優(yōu)選地按照如下方式來實現(xiàn):使得電子電路在面向待感測流體的側(cè)包含凹口，并且隔膜在這個凹口的區(qū)域中實現(xiàn)。在這種情況下，電子電路的后側(cè)、即背向待感測流體的側(cè)優(yōu)選地實現(xiàn)為平面。但是，反向設(shè)計原則上也將可想到，其中平面?zhèn)仍谶@種情況下將位于面向待感測流體的側(cè)。此外，將可想到的是，在電子電路的高度的大致一半實現(xiàn)隔膜。這將意味著，從電子電路的兩側(cè)提供凹口，并且這些凹口將電子電路的區(qū)段的厚度減少到形成隔膜的程度。
[0010]隔膜的厚度一方面取決于材料以及另一方面取決于隔膜的大小。通過考慮材料厚度和隔膜的大小，這個隔膜的整體厚度需要如此薄以使得隔膜的壓力感應(yīng)變形能夠發(fā)生。隔膜是對流體不可滲透的，并且特別地，其特征在于它在壓力下變形。
[0011]在另一個優(yōu)選實施例中，電子電路在面向待感測流體的側(cè)包含引導(dǎo)架(I e a dframe)。在這種情況下，引導(dǎo)架優(yōu)選地設(shè)置成與電子電路直接相鄰。引導(dǎo)架和引導(dǎo)架中朝隔膜逐漸變細、并且在其背后凹口設(shè)置在電子電路中的開口面向待感測流體。
[0012]參考室有利地設(shè)置在電子電路中背向待感測流體的側(cè)上。參考室優(yōu)選地由玻璃或者硅酮組成。在制造期間，具有環(huán)境壓力(優(yōu)選地為例如I巴的所定義壓力)的空氣包圍在參考室中。具體來說，這使得有可能覆蓋高達5巴的低壓范圍。將要在參考室中實現(xiàn)的參考壓力取決于預(yù)計用途以及流體壓力傳感器的計劃測量范圍。因此，隔膜的變形取決于隔膜兩側(cè)之間的差壓。在本示例中，參考室同時具有附加地支持電子電路、特別是隔膜的功能，這是因為參考室按照蓋板狀方式來實現(xiàn)，并且完全圍繞實現(xiàn)為如此薄以使得在其邊緣區(qū)域形成隔膜的區(qū)段。因此，隔膜由蓋板圍繞，蓋板限定參考室的尺寸并且以其邊緣附連到電子電路上。蓋板優(yōu)選地附連在或者附連到電子電路的區(qū)域(其在相對側(cè)上位于其中實現(xiàn)隔膜的凹口的區(qū)域中)上。在這種情況下，凹口優(yōu)選地比隔膜要大，這是因為整個凹口優(yōu)選地按照漏斗狀方式來實現(xiàn)，并且沒有與電子電路表面垂直延伸的任何壁。在這種情況下，蓋板覆蓋比形成隔膜的較薄區(qū)域要大、但是比其中實現(xiàn)隔膜的凹口的區(qū)域要小的表面。
[0013]在這種情況下，除了電子電路中實現(xiàn)隔膜的區(qū)段之外，電子電路、參考室以及優(yōu)選地還有電路板或引導(dǎo)架通過注塑熱塑性材料完全包圍。這樣，電子電路和其它功能組件相對于介質(zhì)在最大可能的程度上密封。因此，還有可能感測極端腐蝕介質(zhì)的壓力。這樣設(shè)計的流體壓力傳感器適合于測量電動機潤滑油、燃料、空調(diào)系統(tǒng)的流體和其它流體。所述流體壓力傳感器原則上能夠用于機動車輛中使用的所有流體。
[0014]在這種情況下，電子電路實現(xiàn)為關(guān)于通過隔膜中心的垂線是鏡像對稱的，并且設(shè)置在熱塑性材料中。優(yōu)選地，包括電路板、電子電路、參考室、熱塑性材料和殼體的整個流體壓力傳感器的這種對稱設(shè)計還產(chǎn)生特別合理的力分布。
[0015]用于測量隔膜的變形強度的測量裝置優(yōu)選地設(shè)置在參考室中。它可由壓阻壓力傳感器組成，其中將電阻器施加到隔膜上。然后因壓力相關(guān)變形而生成電壓。但是，還將有可能利用壓電壓力傳感器，其中在晶體中、在壓力下生成電壓。原則上，還將有可能利用其它類型的傳感器。
[0016]熱塑性材料還直接鄰接于殼體。熱塑性材料和殼體是流體壓力傳感器的組件。殼體優(yōu)選地是圓筒形，并且提供有螺紋。流體壓力傳感器能夠用這種類型的殼體直接擰進對應(yīng)制備的帶螺紋開口中，使得流體壓力傳感器則根據(jù)流體壓力傳感器所附連的管線或容器，來感測油壓力或者燃料壓力等。殼體相當(dāng)小，并且適合于電子電路的大小。具體來說，電子電路的長度大于殼體內(nèi)徑的50%。另一個方面包括使機動車輛可用，其中機動車輛具有流體流經(jīng)其中的組件、例如油通道或者燃料管線，該組件上設(shè)置了上述類型的流體壓力傳感器。
【專利附圖】

【附圖說明】[0017]下面參照附圖更詳細地描述本發(fā)明的優(yōu)選示范實施例。唯一的附圖示出通過發(fā)明流體壓力傳感器的示意截面。
【具體實施方式】
[0018]附圖示出流體壓力傳感器1，在其中心中設(shè)置了電子電路2。這個電子電路采取ASIC的形式來實現(xiàn)，并且包含中心凹口 4。在這個凹口 4的區(qū)域中，電子電路2的區(qū)段的厚度減小到使得形成隔膜3的程度。圖中，待感測流體將位于下部中，并且經(jīng)由凹口 4到達隔膜3。因此，凹口 4設(shè)置在面向待感測流體的側(cè)上。電子電路2在背向待感測流體的電子電路2的側(cè)上實現(xiàn)為平面。在這個位置，隔膜3因此與電子電路2的剩余表面齊平地結(jié)束。用于操作流體壓力傳感器I的控制和評估電路集成到電子電路2中。電子電路2采取ASIC的形式來實現(xiàn)。設(shè)置在電子電路2上的傳感器元件9記錄隔膜3的變形程度。傳感器元件例如可由壓電傳感器或者壓阻傳感器組成。蓋板16設(shè)置在隔膜3上方，并且以密封的方式附連到電子電路2的表面上，使得參考室15在這樣創(chuàng)建的空腔中實現(xiàn)。蓋板16的尺寸大致對應(yīng)于相對側(cè)上的凹口 4的尺寸。蓋板16及其下創(chuàng)建的空心室15從上方使隔膜3穩(wěn)定。電子電路2在引導(dǎo)架5(其又稱作電路板)上實現(xiàn)。因此，電子電路2與引導(dǎo)架5直接接觸。源自引導(dǎo)架5的接觸件6外部地引導(dǎo)經(jīng)過電子電路2，并且向上通向流體壓力傳感器的后側(cè)上的接線塞頭12。引導(dǎo)架5與電子電路2的上側(cè)(具體來說是設(shè)置在這個位置的端子13)之間的接觸也通過接合導(dǎo)線7來實現(xiàn)。電子電路2、其上實現(xiàn)電子電路2的引導(dǎo)架5以及位于電子電路之上的參考室15通過熱塑性材料8完全包圍。唯一例外是凹口 4的區(qū)域。所有金屬接觸件和條狀導(dǎo)體分別設(shè)置在熱塑性材料8中，而沒有與待感測介質(zhì)或流體相接觸。這還使得有可能在腐蝕性介質(zhì)中利用流體壓力傳感器。此外，流體壓力傳感器包含殼體10，殼體10朝前面開放，并且在其前面區(qū)域中包含外部螺紋11。這個外部螺紋使得有可能例如將流體壓力傳感器I擰到油通道或者燃料管線。殼體I O以及附連到殼體10的后側(cè)的接線塞頭12通用地確定尺寸。預(yù)期接口能夠在接線塞頭12中單獨適配。熱塑性材料8實現(xiàn)為使得它齊平地鄰接于殼體10的側(cè)面上。此外，熱塑性材料8還被確定尺寸并且以使得它齊平地鄰接于殼體10的底部區(qū)域17的方式插入殼體10。這樣，熱塑性材料8以及因此還有其中容納的電子電路2和隔膜3通過熱塑性材料8支承在殼體10上以及具體來說支承在殼體10的底部區(qū)域17上。
【權(quán)利要求】
1.一種具有壓力感測隔膜和電子電路(2)的流體壓力傳感器，其中所述電子電路(2)在區(qū)段中實現(xiàn)為如此薄以使得所述電子電路(2)的這個區(qū)段形成所述隔膜(3)，并且其中所述電子電路(2)在其它區(qū)段中實現(xiàn)為比形成所述隔膜(3)的所述區(qū)段中要厚， 其特征在于 參考室(15)設(shè)置在所述電子電路(2)上在形成所述隔膜(3)的所述區(qū)段上方， 除了其中實現(xiàn)所述隔膜⑶的所述區(qū)段之外，所述電子電路⑵和所述參考室(15)通過熱塑性材料(8)完全包圍，以及 所述熱塑性材料(8)直接鄰接于殼體(10)。
2.如權(quán)利要求1所述的流體壓力傳感器，其特征在于，所述電子電路(2)在面向待感測流體的側(cè)上包含凹口(4)，并且所述隔膜(3)在這個凹口(4)的區(qū)域中實現(xiàn)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的流體壓力傳感器，其特征在于，所述電子電路(2)在面向待感測流體的所述側(cè)上連接到引導(dǎo)架(5)。
4.如以上權(quán)利要求中的任一項所述的流體壓力傳感器，其特征在于，所述電子電路(2)在熱塑性材料(8)中設(shè)置成關(guān)于通過所述隔膜(3)的中心的垂線是鏡像對稱的。
5.如以上權(quán)利要求中的任一項所述的流體壓力傳感器，其特征在于，所述電子電路(2)的長度大于其中容納所述電子電路⑵的殼體(10)的內(nèi)徑的50%。
6.一種具有流體流經(jīng)其中、包含如以上權(quán)利要求中的任一項所述的流體壓力傳感器的組件的機動車輛。
【文檔編號】G01L9/02GK103968994SQ201410033327
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月24日
【發(fā)明者】T.尼曼, J.帕洛克斯 申請人:赫拉胡克公司