本申請涉及傳感器。更特別地，本申請涉及用于檢測流體和氣體的壓差的傳感器。

背景技術(shù)：

壓差傳感器測量在兩個隔離的流體或氣體之間的壓力的差值。當用于包括導電的或腐蝕性的氣體或流體的環(huán)境中時，該傳感器必須與這些惡劣的(harsh)媒介隔離開，以保護傳感器本身，以及保護附接到傳感器的電子或電氣部件。壓差傳感器相比于度量(gage)傳感器或絕對值傳感器來說更難以從惡劣的媒介隔離開，因為有兩個壓力源被施加到傳感器的相反側(cè)上。因此，傳感器的兩側(cè)必須以某些方式隔離，否則電子-壓力傳感器裝置可能被損壞。

壓差傳感器(或換能器)將壓差轉(zhuǎn)換為電信號，該電信號可被測量以確定壓差值。壓力感測裝置典型地通過使用微加工或微機電系統(tǒng)(MEMS)類型的方法而制造。該技術(shù)用于與蝕刻和連結(jié)技術(shù)一起使用以將商用的半導體制造為非常小、廉價的裝置，其能夠?qū)翰钷D(zhuǎn)換為電信號。用于這些裝置中的材料不能像一些其他已知的耐腐蝕金屬(諸如不銹鋼、鈦、銅和黃銅，其典型地用于腐蝕性流體和氣體管道中)一樣好地耐受腐蝕。因此，需要一種隔離方法，以作用于腐蝕的屏障，但是其允許壓力能夠傳遞到壓力感測裝置，而基本上沒有減弱信號。

壓力感測基座由半導體材料(諸如硅)形成。圖1是現(xiàn)有技術(shù)的MEMS類型的壓力感測基座100的截面圖。基座100由硅晶片形成，通過切割的方式以形成硅結(jié)構(gòu)101。結(jié)構(gòu)101被減薄，以形成腔室105和限定膜103的減薄部分。半導體結(jié)構(gòu)101可以通過任何合適的方法而被減薄，例如，結(jié)構(gòu)101可以通過使用如現(xiàn)有技術(shù)已知的各向異性的蝕刻而被減薄。耐受元件形成在膜103的表面上。耐受元件呈現(xiàn)出耐受性，該耐受性與位于形成膜103的減薄的半導體材料上的張力成比例。

圖2是現(xiàn)有技術(shù)的MEMS壓力傳感器使用壓力感測基座100而設(shè)計為度量或絕對值壓力測量裝置的圖示。壓力感測裝置100典型地安裝至支撐結(jié)構(gòu)207，該支撐結(jié)構(gòu)接著連結(jié)至基板201，基板由非腐蝕的材料形成，例如不銹鋼。感測基座100和支撐結(jié)構(gòu)207可通過粘接劑205連結(jié)到基板201，其也被稱為頭部。支撐結(jié)構(gòu)207用于將壓力感測裝置100與和壓力無關(guān)的張力源(諸如在壓力感測裝置100和基板201之間變化的熱膨脹)隔離開。開口203限定在基板201中，其限定與壓力感測裝置100的膜的下側(cè)流體連通的孔。開口203允許環(huán)境壓力與壓力感測裝置100的一側(cè)接觸，提供參考壓力。參考壓力可用于測量在測試下的流體的壓力，該流體在壓力感測基座100的相反側(cè)上施加壓力。壓力感測基座100在開口203上方經(jīng)由支撐結(jié)構(gòu)207而附接到基板201。支撐結(jié)構(gòu)207可由玻璃或類似的材料形成，其熱膨脹系數(shù)相比于形成基板201的不銹鋼的熱膨脹系數(shù)來說，更接近硅壓力感測基座100的熱膨脹系數(shù)。熱膨脹系數(shù)的匹配避免了這樣的力施加在基座100上，該力與壓力無關(guān)、而是由與基座100和基板201之間的膨脹率的差別而導致的張力而引起。約束件207通過領(lǐng)域中已知的合適的粘接劑205而附接到基板201。例如，粘接可通過硅樹脂粘接劑、環(huán)氧樹脂、焊料、釬焊或其他普遍已知的技術(shù)而進行。

壓力感測裝置200包括上殼體223。上殼體223被配置為提供到基板201的密封附接。封閉的空間限定在上殼體223與基板201之間。柔性波紋膜221用于將封閉的空間分隔為第一空間219和第二空間227。端口225限定為通過上殼體223的壁并且與第一空間219連通。端口225可聯(lián)接到流體源，該流體源將被測試其壓力。壓力感測基座100還包括形成并且發(fā)送指示施加在基座100上的壓力的電信號。在被測試的流體為惡劣的媒介(諸如燃料或油)的應(yīng)用中，這些媒介可能腐蝕基座100的電氣部件。因此，必須注意將基座100與將被測試的流體隔離開。隔離通柔性波紋膜221而實現(xiàn)。充油端口215設(shè)置為通過基板201。充油端口允許基座100和膜221之間的空間被非腐蝕流體(諸如硅油)填充。當限定空間219的腔室被充滿時，充油端口215被密封，例如，通過跨過充油端口215的開口的焊接球217。空間219中的油從而被完全地封閉并且與基座100的上表面流體連通。

端口225可被加工有螺紋，以允許壓力感測裝置200被附接到與被測試或測量的流體相互流體連通的管路或其他傳輸裝置。被測量的流體進入端口225并且填充內(nèi)部空間227。當內(nèi)部空間227被充滿時，被測量的流體與柔性膜221的上側(cè)接觸。由被測量的流體施加的壓力通過柔性膜221傳遞到油的封閉空間219。通過柔性膜221施加到油的力遍及油傳遞、并且傳遞到包含油的表面，包括壓力感測基座100的上表面。

當力施加到壓力感測基座100時，形成在壓力感測基座100的膜的上表面中的通過壓阻元件的電信號響應(yīng)于壓阻元件的變形而變化。該電信號代表施加到壓力感測基座100的表面的力。電信號經(jīng)由連結(jié)電線209而導通至導電引腳211，其可電連接到其他的系統(tǒng)電路(諸如控制電路)，或者可轉(zhuǎn)換為可被存儲在電子存儲裝置(作為非限制性的示例)中的壓力數(shù)據(jù)。

柔性膜221和充油空間219將基座100、連結(jié)電線209和導電引腳211與將經(jīng)由端口225而被測量的惡劣的媒介或腐蝕性的媒介隔離。此外，包含油的空間219必須被密封，使得在空間219中的油的泄漏或污染不會發(fā)生。承載來自于壓力感測基座100的電信號的導電引腳必須穿過基板201以允許其他系統(tǒng)部件的外部連接。導電引腳211被封閉在玻璃或陶瓷材料中，其被燒結(jié)為與基板201形成隔絕密封的管或孔洞213。隔絕密封的形成是昂貴的并且是易碎的，但是對于確?？臻g219的完整性來說則是必要的。因此，需要一種壓力傳感器，其提供感測部件和相關(guān)聯(lián)的電路與被測量的惡劣的媒介之間的簡單且廉價的隔離。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在實施例中，用于測量兩個流體之間壓差的壓差感測基座(die)包括具有上表面和下表面的半導體基座。基座包括具有至少一個壓阻元件的一體式膜(integral diaphragm)。至少一個壓阻元件響應(yīng)于膜的變形和/或張力呈現(xiàn)變化的阻抗。第一支撐結(jié)構(gòu)設(shè)置在半導體基座的上表面上。支撐結(jié)構(gòu)是實心本體，其具有限定通過第一支撐結(jié)構(gòu)的孔。該孔被定位為與膜對齊，從而將膜通過第一支撐結(jié)構(gòu)而暴露。第二支撐結(jié)構(gòu)設(shè)置在半導體基座的下表面上。第二支撐結(jié)構(gòu)也是實心本體，并且具有限定通過其的孔，該孔適于將膜通過第二支撐結(jié)構(gòu)而暴露。

在實施例中，壓差感測基座包括具有上表面和下表面的半導體基座，并且該半導體基座具有有著第一厚度的第一區(qū)域、以及有著薄于第一厚度的第二厚度、且在第一區(qū)域內(nèi)部的膜，所述膜具有至少一個壓阻元件，所述至少一個壓阻元件響應(yīng)于所述膜的變形而呈現(xiàn)變化的阻抗。該壓差感測基座還包括連結(jié)到半導體基座的上表面的第一支撐結(jié)構(gòu)，該第一支撐結(jié)構(gòu)具有限定為通過其的孔，所述孔與所述膜對齊。該壓差感測基座還包括連結(jié)到半導體基座的下表面的第二支撐結(jié)構(gòu)，該第二支撐結(jié)構(gòu)具有限定為通過其、且與所述膜對齊的孔。

在實施例中，壓差傳感器包括壓差感測基座，其具有包括一體式感測膜的半導體基座，壓阻元件被限定在該膜上，第一支撐結(jié)構(gòu)連結(jié)至半導體基座的表面，所述第一支撐結(jié)構(gòu)具有限定為從其通過的第一孔、以通過該第一孔暴露所述感測膜，并且第二支撐結(jié)構(gòu)連結(jié)至半導體基座的相反表面，所述第二支撐結(jié)構(gòu)具有限定為從其通過的第二孔、以通過該第二孔暴露感測膜；上殼體，其限定上內(nèi)部空間，該上內(nèi)部空間與所述第一孔流體連通，并且具有限定該上內(nèi)部空間的壁的上柔性膜；下殼體，限定下內(nèi)部空間，該下內(nèi)部空間與所述第二孔流體連通，并且具有限定該下內(nèi)部空間的壁的下柔性膜；以及電子電路，其聯(lián)接到壓阻元件，用于確定施加到感測模的壓差。

在實施例中，公開了一種壓差傳感器，其包括限定內(nèi)部空間的殼體。壓差基座安裝在該內(nèi)部空間內(nèi)。壓差基座包括半導體壓力感測基座，其具有膜，膜具有形成在膜的表面上的至少一個壓阻元件。第一支撐結(jié)構(gòu)連結(jié)到半導體壓力感測基座的一個表面。第一支撐結(jié)構(gòu)是具有通過其的通道或孔的實心本體，該孔與所述膜的一側(cè)對齊。第一支撐結(jié)構(gòu)還連結(jié)到殼體。第二支撐結(jié)構(gòu)連結(jié)到所述半導體壓力感測基座的第二表面，與第一支撐結(jié)構(gòu)相反。第二支撐結(jié)構(gòu)是具有穿過其的孔或通道的實心本體。孔與膜的第二側(cè)對齊，并且所述第二支撐結(jié)構(gòu)進一步連結(jié)到殼體。包含油或其他流體的兩個密封的空間用于將壓力從相應(yīng)的外部膜傳遞到單獨的流體空間并且傳遞到基座的膜的相反側(cè)。接觸墊和其他的電氣部件可以在兩個密封空間之外的區(qū)域中限定在基座上，并且從而與相應(yīng)的流體隔離開。在基座膜中的壓阻元件響應(yīng)于膜的變形和張力，并且與電路封裝連通以將指示施加在相應(yīng)的外部膜上的壓力的差值的信號輸出。

在實施例中，壓力傳感器包括壓差感測基座，其具有第一半導體基座，第一半導體基座具有一體式感測膜，第一壓阻元件限定在所述感測膜上，第一支撐結(jié)構(gòu)連結(jié)至第一半導體基座的表面，所述第一支撐結(jié)構(gòu)具有限定為從其通過的第一孔、以通過該第一孔暴露所述感測膜，以及第二支撐結(jié)構(gòu)連結(jié)至第一半導體基座的相反表面，所述第二支撐結(jié)構(gòu)具有限定為從其通過的第二孔、以通過該第二孔暴露感測膜。壓力傳感器還包括絕對壓力感測基座，其具有第二半導體基座，其包括一體式絕對壓力感測膜，第二壓阻元件限定在該絕對壓力感測膜上，第一絕對壓力支撐結(jié)構(gòu)連結(jié)至第二半導體基座的表面，所述第一絕對壓力支撐結(jié)構(gòu)在絕對壓力感測模上形成圍繞第二壓阻元件的密封，以及第二絕對壓力支撐結(jié)構(gòu)連結(jié)至絕對壓力感測半導體基座的相反表面，所述第二絕對壓力支撐結(jié)構(gòu)具有限定為從其通過的第三孔、以通過該第三孔暴露絕對壓力感測膜。該壓力傳感器還包括：上殼體，限定上內(nèi)部空間，該上內(nèi)部空間與所述第一孔流體連通，并且具有限定該上內(nèi)部空間的壁的上柔性膜；以及下殼體，限定下內(nèi)部空間，該下內(nèi)部空間與所述第二孔和所述第三孔流體連通，并且具有限定該下內(nèi)部空間的壁的第二柔性膜。壓力傳感器還包括：第一電路，其聯(lián)接到壓差感測基座的壓阻元件，用于確定施加到壓差感測基座的膜的壓差；以及，第二電路，其聯(lián)接到絕對壓力感測基座的壓阻元件，用于確定施加到絕對壓力感測基座的膜的絕對壓力。

在實施例中，公開了一種封裝，其用于接收壓差感測基座，該基座包括具有一體式膜的半導體基座，其適合于測量施加到該膜的相反側(cè)的壓差。該封裝包括：第一殼體構(gòu)件，被配置為接收壓差感測基座；至少一個第二殼體構(gòu)件，第一殼體構(gòu)件和至少一個第二殼體構(gòu)件被配置為彼此配合以限定殼體，所述殼體具有于其中的內(nèi)部空間，用于容納所述壓差感測基座；限定為通過所述第一殼體構(gòu)件的壁的第一端口，所述第一端口定位為：當所述壓差感測基座被容納在所述第一殼體構(gòu)件中時，所述第一端口與限定在所述壓差感測基座的第一側(cè)中的孔對齊；以及，限定為通過所述第二殼體構(gòu)件的壁的第二端口，所述第二端口定位為：當所述第一殼體構(gòu)件與所述第二殼體構(gòu)件配合時，所述第二端口與限定在所述壓差感測基座的與所述第一側(cè)相反的第二側(cè)中的第二孔對齊。

在實施例中，公開了一種封裝，用于接收壓差感測基座，該基座包括具有一體式膜的半導體基座，其適合于測量施加到該膜的相反側(cè)的壓差。該封裝包括由一個或多個殼體構(gòu)件限定的殼體，所述殼體具有限定內(nèi)部空間的壁，該內(nèi)部空間被配置為支撐并且容納該壓差感測基座；限定為通過所述殼體的壁的第一端口，所述第一端口定位為：當所述壓差感測基座被容納在所述殼體中時，所述第一端口與限定在所述壓差感測基座的第一側(cè)中的孔對齊；限定為通過所述殼體的壁的第二端口，所述第二端口定位為：當所述第一殼體構(gòu)件與所述第二殼體構(gòu)件配合時，當壓差感測基座被容納在殼體中時，所述第二端口與限定在壓差感測基座的與第一側(cè)相反的第二側(cè)中的第二孔對齊；以及，至少一個電連接引腳，其從殼體向外延伸，并且通過壁電連通，用于連接至與形成在所述膜的表面上的壓阻元件電連通的引線。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的壓力感測基座的截面圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)的隔離的充油的度量壓力傳感器的截面圖；

圖3A是根據(jù)本公開的實施例的壓差基座的截面圖；

圖3B是根據(jù)本公開的壓差基座的實施例的部分截面圖，示出了半導體和支撐結(jié)構(gòu)之間的界面的細節(jié)；

圖4A是根據(jù)本公開的實施例的隔離的壓差裝置的截面圖；

圖4B是圖4A中的壓差裝置旋轉(zhuǎn)90度的截面圖，示出了充油線路。

圖5A是根據(jù)本公開的壓差裝置的實施例的壓差傳感器和殼體的等軸視圖；

圖5B是圖5A的殼體和壓差傳感器的重影視圖(ghost view)；

圖6A是根據(jù)本公開的實施例的壓差裝置的等軸視圖；

圖6B和6C示出了圖6A的壓差裝置的實施例的截面圖；

圖7是根據(jù)本公開的實施例的、具有O形安裝件的壓差裝置的截面圖；

圖8A是根據(jù)本公開的實施例的未隔離的壓差傳感器的部分截面透視圖；

圖8B是根據(jù)本公開的實施例的未隔離的壓差傳感器和殼體的正視圖；

圖8C是圖8B的未隔離的壓差傳感器的截面圖；

圖9是根據(jù)本發(fā)明的實施例的隔離的充油的壓力傳感器的重影視圖，其包括兩個基座，第一壓差感測基座和絕對壓力感測基座。

具體實施方式

測量流體的壓力對于確定和監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)的參數(shù)(諸如流體的工作壓力)是有用的。在一些系統(tǒng)中，諸如車輛中，期望的是監(jiān)測腐蝕性或惡劣的流體的壓力，諸如燃料、油或冷卻劑的壓力。壓力感測裝置以及其相關(guān)電路必須被保護而免受這些惡劣媒介的影響。壓力傳感器包括基座，其通常由一件半導體材料形成?；ㄏ薅さ南鄬Ρ〉囊惑w的部分。膜被配置為響應(yīng)于壓力的施加而變形。壓阻元件限定在膜上或限定在膜中。壓阻元件呈現(xiàn)響應(yīng)于該元件上的張力而變化的電阻。膜響應(yīng)于壓力產(chǎn)生的變形對壓阻元件施加張力。因此，結(jié)合有壓阻元件的電路可提供響應(yīng)于由流體抵靠基座的膜施加的力而產(chǎn)生的電信號。適當?shù)男屎吞幚聿考峁┲甘玖黧w壓力的輸出信號。由電信號所指示的壓力測量值可以提供至其它的處理部件，諸如用于顯示、控制信號的目的、診斷的目的或其他的目的。

多個壓阻元件，其間的連接，接觸墊、引線等，由導電材料形成，諸如金屬或限定在半導體表面中的摻雜物的擴散區(qū)域。用于這些部件的材料易受到惡劣的媒介的腐蝕的影響。此外，導電的流體會影響在這些導電跡線和金屬連接(諸如電線連結(jié))中的電信號。為了進行壓力測量、而同時保護基座，壓力傳感器已經(jīng)發(fā)展為限定從基座的膜的表面延伸的封閉的空間。該封閉的空間填充有媒介，諸如油，其不會損害基座處的金屬部件。例如，在硅基的基座中，可使用硅油。封閉的空間部分地由與被測量的流體接觸的外膜限定。該外膜可由耐腐蝕金屬形成，諸如不銹鋼或鈦，其可以接觸惡劣的媒介而不會被損壞。被測量的流體的壓力在外膜上施加力。外膜響應(yīng)于壓力而變形，并且該變形將力傳遞至在封閉的空間中的油。油將力傳遞至膜。以這種方式，由被測量的流體施加的壓力被傳送到基座，而被測量的流體沒有與基座接觸或與基座上的電氣部件接觸。

圖3A示出了根據(jù)本公開的實施例的壓差感測基座300的橫截面圖。壓差感測基座300能夠測量第一流體和第二流體之間的壓差的壓力，并且產(chǎn)生輸出信號，該輸出信號代表所測量的第一流體和第二流體之間的壓差。半導體基座310是實心的本體，其具有第一區(qū)域和第二區(qū)域，第一區(qū)域具有大致均勻的第一厚度，第二區(qū)域具有小于第一厚度的、大致均勻的第二厚度。第二區(qū)域限定一體式膜313，其厚度顯著小于在半導體基座310的周邊區(qū)域的厚度。膜313是半導體基座310的一體的部分。半導體基座310包括第一大致平坦的上表面310_u、以及與第一上表面310_u相反的第二下表面310_l。第二下表面310_l是大致平坦的，除了限定一體式膜313的第二區(qū)域中。在一端由膜313封閉的腔311在相反端敞開，并且如圖所示，由基座300內(nèi)部的連續(xù)側(cè)壁限定。

第一支撐結(jié)構(gòu)301(也稱為“約束件”)設(shè)置在半導體基座310的上表面310_u上、并且附接至該上表面。第一支撐結(jié)構(gòu)301可以是具有平坦的、平行的上表面和下表面的實心本體。凹部308可以限定在支撐結(jié)構(gòu)301的下表面中。凹部308是矩形或方形形狀的凹部，其在上支撐結(jié)構(gòu)301的下表面中限定空間，該空間的面積大于由膜313限定的面積。第一支撐結(jié)構(gòu)301的下表面與半導體基座310的上表面310_u接觸、并且附接至該上表面?？?07限定為通過第一支撐結(jié)構(gòu)301，終止于限定在第一支撐結(jié)構(gòu)301的下表面中的凹部308處?？?07提供在第一支撐結(jié)構(gòu)301的上表面和第一支撐結(jié)構(gòu)301的下表面之間的連續(xù)的敞開通道。如圖所示，孔307可具有圓柱形的橫截面。孔307可與膜313對齊?？?07可被配置為具有對應(yīng)于或略微超過膜313直徑的直徑?？?07的內(nèi)部從而與膜313的上表面連通。第一支撐結(jié)構(gòu)301和半導體基座310的上表面之間的連結(jié)是不受流體影響的。

第二支撐結(jié)構(gòu)303(也稱為“約束件”)附接到半導體基座310的下表面310_l上。第二支撐結(jié)構(gòu)303是具有平坦的、平行的上表面和下表面的實心本體。第二支撐結(jié)構(gòu)303具有限定為通過該支撐結(jié)構(gòu)303的孔309?？?09提供在第二支撐結(jié)構(gòu)303的上表面和第二支撐結(jié)構(gòu)303的下表面之間的連續(xù)的敞開通道。如圖所示，孔309可以是圓柱形的，并且可以與腔311的敞開的端部對齊。因此，孔309的內(nèi)部與膜313的上表面經(jīng)由腔311而連通?？?09的尺寸可以被設(shè)定為使得孔309的內(nèi)徑基本上等于或略大于膜313的直徑。第二支撐結(jié)構(gòu)303連結(jié)到半導體基座310的下表面310_l，以圍繞腔311的敞開的端部提供不受流體影響的密封。

接觸墊305限定在半導體基座310的上表面310_u上。接觸墊305由金屬制成，并且在上支撐結(jié)構(gòu)301的外部限定在基座301的上表面310_u的一部分上。

圖3B示出了類似于圖3A的壓差感測基座300的壓差基座350的部分截面圖。在圖3B中，更詳細地示出了限定上支撐件351、半導體基座360和下支撐結(jié)構(gòu)353之間的界面的區(qū)域。結(jié)構(gòu)375在半導體膜363的上表面中由適當擴散的摻雜物限定。該結(jié)構(gòu)延伸超過半導體膜363的邊緣直到基座360的上表面的其他部分。結(jié)構(gòu)375包括壓阻元件365和導電區(qū)域373，該導電區(qū)域用作導電線路以將電信號從壓阻元件傳送到觸頭，以有助于到基座外部的電路的連接。壓阻元件365和導電區(qū)域373可以通過使用領(lǐng)域中廣泛已知的技術(shù)和材料、有差別地將一種或多種摻雜物擴散在半導體材料中來限定壓阻元件和導電電路元件而形成。導電區(qū)域373提供壓阻元件365和接觸墊355之間的電連接。壓阻元件365可以代表多個壓阻元件，并且導電區(qū)域373可以代表半導體材料中用于完成電路的導電路徑，該電路包括壓阻元件365和多個接觸墊355。氧化層362可以設(shè)置在基座360的上表面，包括結(jié)構(gòu)375和半導體膜363的上表面。接觸墊355可以設(shè)置在氧化層362上。金屬化的過孔可以設(shè)置通過氧化層362，以提供接觸墊355和導電線路或區(qū)域373之間的電連接。

連結(jié)層367示出為處于氧化層362和上支撐構(gòu)件351中間。連結(jié)層367，例如可以是設(shè)置在半導體基座360的上表面上的多晶硅層。上支撐結(jié)構(gòu)351可以被陽極地結(jié)合到連結(jié)層367。下支撐結(jié)構(gòu)353可陽極地連結(jié)到半導體基座360的下側(cè)上的暴露的硅的區(qū)域。連結(jié)層367可以是不受流體影響的任何合適的材料。

上支撐結(jié)構(gòu)351可以圍繞其外邊緣被下切，以限定外凹部371。外凹部371為排布(running)電連接部提供空間，該電連接部諸如是用于壓差感測基座300的電路中的電跡線。

第二支撐結(jié)構(gòu)353的下表面369可以提供外連結(jié)表面。外連結(jié)表面可以經(jīng)由粘接劑而被附接在封裝內(nèi)。該封裝可包括電路和連接部，從而從壓阻元件獲得阻抗值、并且處理這些值、并且輸出代表所檢測的壓差值的經(jīng)處理的數(shù)據(jù)。

半導體基座360可以是單晶硅或是其他合適的半導體材料。第一和第二支撐結(jié)構(gòu)351、353的材料的熱膨脹系數(shù)類似于構(gòu)成半導體基座360的半導體材料的熱膨脹系數(shù)。第一和第二支撐結(jié)構(gòu)351、353還為半導體基座360提供穩(wěn)定的支撐結(jié)構(gòu)，其提供了用于將基座350附接到壓力傳感器的殼體的區(qū)域，而無需將傳感器殼體直接附接到半導體材料。例如，第一和第二支撐結(jié)構(gòu)351、353可以由硅或其他材料形成，諸如玻璃或耐熱玻璃(PYREX)，其是化學惰性的、并且可以被連結(jié)到半導體基座360的硅。

將支撐結(jié)構(gòu)351、353的熱膨脹系數(shù)維持為接近半導體基座360的熱膨脹系數(shù)減少或消除了施加到半導體基座360的、與壓力無關(guān)的力(諸如由基座和支撐結(jié)構(gòu)之間的不同的熱膨脹系數(shù)而引起的力)。

再次參考圖3A，半導體基座310可以通過將半導體晶片切成矩形片而制造。根據(jù)一個實施例，每個半導體基座310基于具有約2毫米(mm)的外部尺寸的半導體立方。具有較薄厚度的區(qū)域通過將半導體立方的一部分移除而限定，以限定形成膜313的區(qū)域。該部分可以通過蝕刻或領(lǐng)域中已知的其他工藝而被移除。例如，可以使用各向異性的蝕刻以形成根據(jù)示例性實施例的具有1mm的外部尺寸的大致方形的膜313。當形成支撐結(jié)構(gòu)301、303時，可以通過蝕刻工藝形成孔307和309，并且可以形成具有類似有著圓角的方形的橫截面輪廓?？?07、309形成為具有等于或略大于膜313的直徑尺寸的內(nèi)部尺寸。上支撐結(jié)構(gòu)301可在其下表面中包括凹部，該凹部在上支撐結(jié)構(gòu)301的下表面中限定一開口，其確保半導體膜313沒有任何部分被上支撐結(jié)構(gòu)301所遮蓋。這允許流體穿過孔307、309并且與膜363的整個表面流體連通。支撐結(jié)構(gòu)可以使用任何合適的粘接劑而被連結(jié)到半導體基座310。例如，第一支撐結(jié)構(gòu)301可以陽極地連結(jié)到半導體基座310的上表面上的多晶硅層367；第二支撐結(jié)構(gòu)303可陽極地連結(jié)到半導體基座310的下側(cè)上的暴露的半導體材料。取決于基座和支撐結(jié)構(gòu)的相應(yīng)的材料，其他的連結(jié)工藝，諸如陽極連結(jié)、硅熔化連結(jié)、玻璃漿料連結(jié)或其他的技術(shù)可被使用以將支撐結(jié)構(gòu)連結(jié)到半導體基座310。

現(xiàn)在將描述壓差感測基座300的操作。壓差感測基座300被結(jié)合到諸如壓差傳感器封裝的結(jié)構(gòu)中，該結(jié)構(gòu)提供具有到孔307的密封連結(jié)的第一流體端口和具有到孔309的密封連結(jié)的第二流體端口。第一流體端口接收在壓力下的第一流體，并且第二流體端口接收在壓力下的第二流體。在支撐結(jié)構(gòu)301的外部的基座310的上部部分與第一流體和第二流體兩者隔離。第一流體和第二流體充滿孔307、309和腔311，并且將壓力施加到膜313的相應(yīng)的上側(cè)和下側(cè)。膜313撓曲(flexes)并且經(jīng)受張力，這導致壓阻元件315的阻抗的變化。壓差可通過處理指示壓阻元件365的阻抗的信號、并且從而是指示由相應(yīng)的第一和第二流體施加到膜313的壓差的信號來確定。與接觸墊305電連通的處理裝置可以基于來自于壓阻元件315的數(shù)據(jù)而確定壓差值。氧化層362提供對膜313的上表面上的金屬部件的保護，使其免受第一流體的影響。第二流體接觸在孔和基座的下側(cè)中的硅和玻璃。

在一些應(yīng)用中，被測量的流體可能本身是腐蝕性的。腐蝕性的流體可能損害壓差感測基座300上的電氣部件，或者可能甚至損壞連結(jié)。為了保護這些部件，隔離流體(諸如油)的空間可被置于壓差感測基座300和被測量的流體之間。在該實施例中，第一空間限定為具有與孔307密封連通的第一流體端口。上柔性膜形成第一空間的壁。上柔性膜可以是金屬，諸如不銹鋼、鈦或黃銅，其不受被測量的流體的影響。第一空間填充有稍不惡劣的流體，諸如油。被測量的流體的壓力使膜變形，從而將壓力傳遞給在第一空間中的油，該油經(jīng)由孔307到達膜。第二、下柔性膜類似地限定填充有油的第二空間的壁，該油充滿孔309并且到達膜313的下側(cè)。下柔性膜可與被測量的第二流體接觸，并且類似地將第二流體的壓力經(jīng)由第二空間中的油而傳遞至膜的下側(cè)。因此，具有兩個密封的油空間的基座300的這種布置允許了腐蝕性流體的壓差測量。以這種方式，壓差感測基座300與將被測量的流體隔離開，從而保護在基座上的敏感的電氣部件。

現(xiàn)在參考圖4A，示出了包括結(jié)合有圖3A的壓差感測基座300的封裝的充油的壓差傳感器400的實施例的橫截面圖。圖4B示出了將圖4A的充油的壓差傳感器400旋轉(zhuǎn)90度的視圖，以更好地圖示充油的管417和焊接的球密封(ball seal)。用于容納壓差感測基座300的封裝包括第一上殼體401和第二下殼體411。兩個殼體401、411都包括具有內(nèi)部充油的空間的實心本體405、415。上殼體401的實心本體405的下壁在第一支撐結(jié)構(gòu)301處連結(jié)到壓差感測基座300。該連結(jié)在第一支撐結(jié)構(gòu)301和上殼體401之間形成了流體緊密密封420。第一支撐結(jié)構(gòu)301具有孔(307，示于圖3A)，該孔形成上端口以提供到半導體壓力基座310的半導體膜313的頂表面的接取。在圖4A的壓差傳感器400的實施例中，上殼體401包括柔性膜403。柔性膜403相反于上殼體401的實心本體405的連結(jié)到壓差感測基座300的下壁。當傳感器400被使用(deployed)時，柔性膜403與被測量的流體(其可以是惡劣的媒介)流體接觸。柔性膜403可以是耐腐蝕的金屬(因為其與惡劣的媒介接觸)。通過非限制性示例的方式，柔性膜403可以是不銹鋼或鈦，這兩者的任意一種提供對較為惡劣的媒介的耐腐蝕性。

上殼體401包括適合于填充有流體(諸如填充有油)并且被密封的空間。在本申請中公開的、具有填充有流體且被密封的空間的每個實施例中，該空間的一個壁是柔性膜；該空間的其他壁是剛性的，并且該空間接合傳感器基座膜。施加到柔性膜的外側(cè)的壓力壓迫(stresses)傳感器基座膜和/或使傳感器基座膜變形。該空間的其他壁是剛性的，諸如由于相對厚度，諸如是支撐結(jié)構(gòu)的相對厚的鋼或者是玻璃或硅的相對厚度。在實施例中，上殼體或下殼體可以是完全中空的，并且因而適合于完全填充有油。在其他實施例中，上殼體或下殼體可以是實心本體，諸如不銹鋼合金、鈦合金或其他金屬的實心本體，其具有中空的中心鉆孔，該鉆孔在一端敞開至上柔性膜或下柔性膜，并且在相反端敞開至支撐結(jié)構(gòu)。在其他實施例中，適合于填充有流體的空間可具有其他形狀和形式。

柔性膜403用作充油空間的壁。在該實施例中，管404可從柔性膜403延伸到支撐結(jié)構(gòu)301中的相對應(yīng)的孔。在實施例中，柔性膜403可以支撐在繞實心本體405的上壁的邊沿或唇部上，以限定腔室，該腔室是被填充有流體的空間的一部分。內(nèi)部空間405可以適合于完全填充有油，以接收由柔性膜403施加的力。可替代地，可在殼體內(nèi)限定填充有油的較小的空間。油經(jīng)由管404引入到空間406中，該空間406與柔性膜403流體連通。如圖4B最佳所示的填充管407從管404延伸到實心本體405的外壁。該管407可結(jié)合到金屬膜403和感測基座300之間的空腔的任意部分，因為其僅用于使用流體填充該腔室。當該空間被充滿時，該填充管可以插塞有球418，該球可被焊接到該實心本體。在其他實施例中，填充管可通過壓接、將邊緣焊接到一起、將銷壓入填充管中或以其他方式而被封閉。管404大體上是在這樣的管，其在一端處敞開且敞開至鄰近柔性膜403的空間，并且在另一端敞開且限定與壓差感測基座300的第一支撐結(jié)構(gòu)301的孔密封接觸的端口。油或用于填充空間的其他流體因為其與半導體壓力基座310的兼容性而被選擇。在一個實施例中，使用硅油。在其他實施例中，上殼體401可具有周向壁并且完全由流體填充。在這樣的實施例中，側(cè)壁和底壁必須足夠厚從而是剛性的，使得施加在膜403的外部的壓力被傳遞到半導體基座的膜，并且不會使得上殼體的壁變形。

下殼體411在第二支撐結(jié)構(gòu)303處連結(jié)到壓差感測基座300。第二支撐結(jié)構(gòu)303連結(jié)以在第二支撐結(jié)構(gòu)303和下殼體411之間形成流體緊密密封421。下殼體411包括實心本體415，其接觸上殼體401并且通過焊接、釬焊或粘接劑而附接到上殼體、同時限定了在上殼體和下殼體中間的空間。該空間包含基座300，并且為與基座300的壓阻元件連通的電子電路419提供空間。該中間的空間從上殼體和下殼體中的可填充有流體的空間被密封地分離開。支撐結(jié)構(gòu)303與實心本體415的上表面接觸并連結(jié)至該上表面。實心本體415具有通道或管416，其與第二支撐結(jié)構(gòu)303的孔對齊，以提供到膜313的底表面的接取。內(nèi)部空間415可以完全填充有油，以接收由柔性膜403施加的力?？商娲?，可限定較小的空間408。油經(jīng)由管416引入到空間408中，該空間與柔性膜413流體連通。第二支撐結(jié)構(gòu)303的孔因而與管的一端密封連通。在實施例中，管416的相反端由下膜413封閉，或者與和膜413接觸的空間連通。充油管417與管416、或膜413與基座300之間的任何油的空間連通，以及與下殼體的外部連通。充油管417可被封閉，例如通過示于圖4B中的球418。膜413形成下殼體411的相反于基座300的下壁和密封。類似于膜403，膜413可與惡劣的媒介接觸，并且是由耐受來自于與惡劣媒介接觸產(chǎn)生的腐蝕的金屬制成的。位于下殼體的充油空間中的油因為其與硅壓力基座100的兼容性而被選擇。在實施例中，可使用硅油。

現(xiàn)在將描述壓差傳感器400的操作。壓差傳感器400安裝在接收被測量壓力的兩個流體的封裝中。第一流體通過封裝中的第一端口而被引入到上柔性膜403。柔性膜403與第一流體流體連通，并且來自于第一流體的壓力的力被施加在柔性膜403的上表面上。施加在柔性膜403的上表面上的力造成膜變形、并且將壓力施加在上殼體中的油上。施加在封閉的油上的壓力通過油而被傳遞到膜313的下表面。第二端口設(shè)置在包含壓差傳感器400的封裝中，并且接收第二流體，該第二流體以與第一流體類似的方式被引入，與柔性膜413流體連通，其在下殼體中的油上施加力，而下殼體中的油接著與半導體壓力基座310的半導體膜313的下側(cè)流體連通。第一流體的壓力(在示于圖4的取向上)施加向下的壓力，而第二流體的壓力在硅膜313的下側(cè)上施加相反的向上的壓力。施加在膜上的壓力的差值導致膜313的變形和/或張緊，該變形和/或張緊通過檢測壓阻元件的阻抗變化和壓差感測基座300的相關(guān)聯(lián)的電路而被測量。電信號設(shè)置為從壓差感測基座300通過導電接觸墊305而被輸出，該接觸墊進一步地電連接到電路419。電路419可包含專用集成電路(ASIC)或其他電路，從而為傳感器提供校準并且提供通常由傳感器使用的數(shù)字或模擬電輸出。由于導電接觸墊在上支撐結(jié)構(gòu)301的外部，故其沒有被用于將力傳遞到基座的膜的流體所接觸。適當?shù)慕佑|件，諸如電線、引腳或連接器被連接到電路419以提供數(shù)據(jù)信號的輸出，以及輸入功率連接接觸件，可設(shè)置在壓差傳感器400中。

當使用充油類型的壓力傳感器時，必須注意在封閉的油中的溫度波動，不會引起油的密度的增加或降低。這樣的密度變化可能在壓力感測基座上施加與被測量的壓力無關(guān)的力。在圖4A的壓差傳感器400中，在上殼體和下殼體中的充油空間的比較空間是基本上相同的。因此，任何溫度改變引至的一個空間的密度變化將在相反方向上由相對空間中的相等的變化所抵消。因此，半導體壓力基座310用于補償溫度變化的校準可以減少或不需要。

圖5A和5B示出了封裝500，其可被配置為容納圖4的壓差傳感器400。封裝500包括主殼體505，其限定用于接收壓差傳感器400的內(nèi)部空間。封裝500包括第一流體端口501和第二流體端口503，它們分別接收第一和第二流體。根據(jù)示于圖5A和5B的實施例，流體端口501、503可包括凸緣端或凸脊(ridged)端，用于接收承載被測量的第一和第二流體的管或軟管，流體端口501、503具有螺紋以接收管或軟管的安裝件。

封裝500還包括電路區(qū)域519，其包括與壓差傳感器300的電路之間電連通的電路。為了補償性(compensated)的應(yīng)用，其他的芯片和電路典型地沿著殼體中的壓力傳感器400的側(cè)面安裝。該電路用于校準傳感器，并且還提供通常用于傳感器的模擬或數(shù)字輸出。電路區(qū)域519可與導電端子電連通，諸如汽車類型(style)的連接器電線513，從而允許經(jīng)由插接件或線束實現(xiàn)系統(tǒng)電路的電連接。電路區(qū)域519位于殼體420內(nèi)。電路區(qū)域519與主殼體505內(nèi)被測試的流體隔離開。上殼體和下殼體也可如此配置以實現(xiàn)，從而提供電路區(qū)域因而與被測試的流體以及用于將力傳遞至半導體膜的油或其他流體物理地隔離開。

圖6A和6B示出了用于容納壓差傳感器300的封裝。該封裝可由塑料或可承受非腐蝕性或微腐蝕性的流體的其他材料形成。封裝可包括凸緣部607，該凸緣部包括孔洞609，該孔洞允許封裝600通過諸如螺栓或螺釘?shù)木o固件而固定到表面。例如，封裝500可適合于被附接到卡車或其他車輛的框架。殼體602可被配置為具有蓋(lid，未示出)，其允許到封裝600的內(nèi)部空間的接取。內(nèi)部空間可包括用于將封裝600附接到表面的額外的緊固孔洞509，并且這些孔洞可包括從主殼體602延伸的壁，用于將螺釘孔與封裝600所安裝到的表面上的安裝孔洞對齊。

封裝600包括電路區(qū)域(未示出)，電路區(qū)域包括與壓差傳感器400的電路電連通的電路。電路區(qū)域可以與導電端子或引腳513電連通，以允許經(jīng)由插接件或線束實現(xiàn)系統(tǒng)電路的電連接。封裝600可安裝到車輛，例如卡車，用于感測與車輛相關(guān)聯(lián)的發(fā)動機部件的壓差。通過示例的方式，車輛可具有可更換的油過濾器，其通過螺柱旋到發(fā)動機上。油被泵送通過螺柱、通過可更換的過濾器中的過濾元件，并且作為經(jīng)過濾的油返回至發(fā)動機。當過濾元件是新的時、或者相對干凈時，通過過濾器的油的流動的限制是最小的。隨著污物和雜質(zhì)從油被過濾，它們開始阻塞過濾元件并且限制通過過濾器的油的流動。當流動限制較低時，在可更換的油過濾器入口處的油壓和出口處的油壓的壓差是較小的。隨著流動逐漸被限制，由于油在有限空間中的阻塞，使得在油過濾器入口處的壓力將建立，而在油過濾器的出口處的油壓將由于減少的油的流動而降低，導致入口和出口之間的壓差隨著流動變得更加被限制而增大。

封裝600可被安裝在車輛發(fā)動機或其他合適的位置上(諸如底盤)。軟管可被置于油過濾器和入口到封裝600的第一流體端口601之間以及在油過濾器的出口和封裝600的第二流體端口603之間。在電連接引腳613處提供有代表跨越油過濾器的油壓差的電信號。電信號可被診斷或控制電路所使用，以確定可更換的油過濾器的狀態(tài)。例如，當跨越油過濾器的油壓差達到或超過預(yù)定水平時，車輛中的控制系統(tǒng)可適于為操作者提供警報，該警報指示過濾器需要被更換。隨著時間流逝(Over time)，指示跨越油過濾器的油壓差的電信號可用于確定油過濾器的工作狀態(tài)。從電信號得出的數(shù)據(jù)可被存儲(例如，存儲在計算機存儲器中)和用于未來的分析。例如，在發(fā)動機失效的情況下，油過濾器在發(fā)動機的壽命過程中的工作狀態(tài)的歷史圖可被分析以確定油過濾器是否是造成發(fā)動機失效的因素。油過濾器的工作狀態(tài)的歷史記錄還可用于確定發(fā)動機油和/或油過濾器的更換是否已經(jīng)根據(jù)制造商的推薦服務(wù)和維護時間表來進行了。

圖6C是結(jié)合有圖4的壓差傳感器的壓差傳感器封裝600的橫截面圖。傳感器封裝600包括殼體602，其限定第一流體端口601和第二流體端口603，以用于接收具有被測量壓力的第一流體和第二流體。在實施例中，殼體602限定為第一和第二殼體構(gòu)件，該兩個殼體構(gòu)件被配置為互相配合。第一和第二殼體構(gòu)件可以在密封部605處結(jié)合。在實施例中，殼體602可以是一體式的，或可包括被配置為彼此配合的兩個以上的殼體。當殼體602的殼體構(gòu)件彼此配合時，內(nèi)部空間限定在殼體內(nèi)。內(nèi)部空間的被設(shè)定尺寸且被配置為接收和支撐壓差傳感器。壓差傳感器，諸如圖4所述的壓差感測裝置，被插入到殼體602的內(nèi)部空間中。這兩個構(gòu)件連接并且在密封部605處被密封，從而以流體密封的方式將壓差傳感器封閉在殼體602中。

壓差基座300和流體端口601、603之間插設(shè)(interposed)有上殼體和下殼體，如上文中參照圖4A和4B所描述的。

第一流體進入流體端口601并且使柔性膜403變形，其接著將力經(jīng)由油或其他的隔離流體傳遞至壓差感測基座的下側(cè)(以如圖4C所示的取向)。類似地，第二流體進入流體端口603并且使柔性膜413變形，其接著將力經(jīng)由油或其他的隔離流體傳遞至壓差感測基座300的頂側(cè)(以如圖4C所示的取向)。第一和第二流體都間接地將壓力施加到半導體膜的相反的側(cè)面。如果第一和第二流體的相應(yīng)的壓力不同，則兩個流體之間產(chǎn)生的壓差對半導體膜施加張力和/或會使半導體膜變形。設(shè)置在半導體膜的表面上的壓阻元件的電阻響應(yīng)于該張力和/或變形而變化。通過將電流供給經(jīng)過壓阻元件，該電流經(jīng)由連結(jié)電線而傳送至電流，而測量電阻。電信號在電路中被處理，并且經(jīng)由電接觸引腳或電線513(使用圖5A)或注入連接器的其他連接方式而可用于外部電路。

封裝可被配置為具有安裝孔洞609，其用于將該封裝附接到車輛框架或底盤。在這樣的實施例中，第一和第二流體端口601、603可被附接到流體軟管或線路，所述流體軟管或線路連接到用于操作車輛的流體。例如，發(fā)動機油可通過流體端口601、603被引入，從而測量在車輛的油循環(huán)系統(tǒng)中的兩個點之間的壓差。

圖6C是結(jié)合有圖4的壓差傳感器的壓差傳感器封裝600的橫截面圖。傳感器封裝600包括殼體602，其限定第一流體端口601和第二流體端口603，以用于接收具有被測量壓力的第一流體和第二流體。殼體602限定為在密封部605處結(jié)合的兩個構(gòu)件。壓差傳感器(諸如圖4所述的壓差感測裝置)被插入到殼體602的內(nèi)部空間中。這兩個構(gòu)件連接并且在密封部605處被密封，從而以流體密封的方式將壓差傳感器封閉在殼體602中。

第一流體被設(shè)置為與第一流體端口601流體連通；第一流體填充第一流體端口并且進入與柔性膜403流體連通的第一壓力腔604。柔性膜403流體接觸柔性膜403的相反于第一流體的側(cè)面上的充油空間。第二流體端口603類似于流體端口601而配置，允許第二流體進入第二壓力腔606。第二壓力腔606與柔性膜413流體連通。柔性膜413與充油空間流體連通，充油空間接著與壓差感測基座300的膜連通。壓力腔604中的第一流體和第二壓力腔606中的第二流體之間的壓差被實施為抵靠壓差感測基座300的膜的凈力(net force)。該力被轉(zhuǎn)換為壓阻元件的一個或多個阻抗值，其接著被連通至電路419并且被處理。電路419的輸出包括指示所檢測的壓差的數(shù)據(jù)。到電路419的連接器是可從壓差傳感器封裝600的外部接取的。壓力腔604、606可適合于垂直于它們相應(yīng)的流體端口601、603，從而在第一和第二流體與壓差感測基座300之間建立流體連通。

圖7是具有O形(O-ring)連接安裝件的隔離的充油的壓力傳感器700的橫截面圖。壓力傳感器700提供了壓差測量，同時避免將壓力感測基座直接暴露至被測試的流體。壓力感測基座通過管713中的第一空間的油以及管723中的第二空間的油而從測試流體隔離，第一空間的油將被測試的第一流體與壓力感測基座隔離，第二空間的油將被測試的第二流體從壓力感測基座隔離。

壓力感測基座包括半導體壓力基座310，其包括一體式膜(如圖3A和3B所示的膜313)。該膜具有限定在半導體中的壓阻元件，其呈現(xiàn)出基于由壓力施加在半導體壓力基座310中的膜上的力而變化的電阻。半導體壓力基座的上表面和下表面由第一支撐結(jié)構(gòu)301和第二支撐結(jié)構(gòu)303支撐。支撐結(jié)構(gòu)301、303具有限定為從其通過的孔，該孔與膜對齊，從而允許管713、723和充油空間717、727中的油分別與膜的上表面和下表面流體連通。

管和其他空間可通過充油線路而被填充，充油線路具有端口715、725，油通過該些端口而被引入。端口715、725可通過將金屬球焊接在端口開口上而被密封，或者舉例來說，端口可具有長形的截面，該截面被壓接或折疊以密封端口。

柔性膜403、413限定構(gòu)成充油空間的壁的表面。在實施例中，殼體可被填充有油，并且設(shè)置有剛性的側(cè)壁和剛性的基壁，支撐結(jié)構(gòu)301、303附接到該些剛性的壁。例如，剛性的壁可由鋼板提供。柔性膜403、413由這樣的金屬制成，當其被暴露至被測試的流體時，該流體可能是腐蝕性流體，例如酸或燃料，其對腐蝕具有耐受性。通過示例的方式，柔性膜403、413可由不銹鋼或鈦構(gòu)成，其在大多數(shù)流體的存在情況下提供耐腐蝕性。柔性膜403、413的外側(cè)限定接收被測量壓力的第一和第二流體的端口705、707的壁。端口具有由耐腐蝕材料形成的側(cè)壁709、711。外螺紋703限定在端口705、707的外壁上，其允許螺紋安裝件的附接，用于連接到承載被測量的流體的管道。第一和第二端口705、707的側(cè)壁709、711進一步限定接收O形環(huán)701的通道。O形環(huán)在端口705、707與螺紋裝配到端口705、707上的安裝件之間形成緊密的流體密封。

第一流體進入端口705，并且抵靠柔性膜403施加由于壓力產(chǎn)生的力。柔性膜403變形，并且將抵靠其施加的力傳遞至其中的油，諸如在充油空間717中的油。壓力傳遞遍及充油空間717中的油，包括在由第一支撐結(jié)構(gòu)301中的孔和半導體壓差感測基座310的膜的上表面限定的區(qū)域中的油。第二流體進入端口707，并且抵靠柔性膜413施加由于壓力產(chǎn)生的力。柔性膜413變形，并且將抵靠其施加的力傳遞至在充油空間727中的油。壓力傳遞遍及充油空間727中的油，包括在由第二支撐結(jié)構(gòu)303中的孔和半導體壓差感測基座310的膜的下表面限定的區(qū)域中的油。

印刷電路板(PCB)419通過連結(jié)電線721電連接至半導體壓力感測基座310。PCB電路419進一步地電連接到電接觸引腳714，其將代表測量的壓差值的電信號提供至在壓差傳感器700外側(cè)的外部系統(tǒng)。

端口側(cè)壁709、711，柔性膜403、413，以及充油空間717、727的接觸點可通過焊點719連接以形成壓差傳感器700。

雖然在圖5A、圖5B、圖6A、圖6B、圖6C和圖7中示出的封裝的實施例用于容納充油壓差傳感器，其將被測試的流體與壓差傳感器基座300隔離開，但是這僅僅是借助于示例而示出。其他的構(gòu)造和使用可由本領(lǐng)域技術(shù)人員想到。例如，封裝的殼體602可以由塑料形成，該塑料對于來自一些非腐蝕性或半腐蝕性的流體的腐蝕具有耐受性。在該實施例中，該封裝可容納壓差傳感器，其僅包括壓差感測基座300，而不具有充油空間。在該實施例中，被測試的流體允許通過第一和第二支撐結(jié)構(gòu)307、309中的孔(示于圖3A，其通過流體端口501、503直接地可接取)而進入壓差基座300。下文中關(guān)于圖8詳細地描述了該配置的示例性實施例。

圖8A是根據(jù)本公開的實施例的用于壓差感測基座的封裝800的等軸部分截面圖，壓差感測基座300示出為安裝在其中。封裝800被配置為接收壓差感測基座，用于測量半腐蝕性或非腐蝕性流體的壓差。封裝800包括殼體802。在示出的實施例中，殼體802具有兩個構(gòu)件。在圖示的實施例中，下殼體構(gòu)件803包括基部和圍繞該基部的豎直周向壁。當上殼體構(gòu)件801被置于下構(gòu)件803上時，并且特別地置于下構(gòu)件803的周向壁的頂部邊沿上時，上殼體構(gòu)件用作蓋或密封部。襯墊或粘接密封部805設(shè)置在上構(gòu)件801和下構(gòu)件803之間。密封部805將殼體的內(nèi)部密封以免受外部污染的影響。兩個端口807、809通過殼體的相反側(cè)而限定。在圖示的實施例中，端口分別限定為通過上構(gòu)件801和下構(gòu)件803的基部，但是也可限定為通過殼體的其他部分。端口809被定位為使得，其內(nèi)部開口適合于與壓差感測基座的孔(諸如壓差感測基座300的孔309)對齊并與其流體密封。類似地，端口807被定位為使得，其內(nèi)部開口適合于與壓差感測基座的其他孔(諸如壓差感測基座300的孔307)對齊并與其流體密封。因此，經(jīng)由端口807、809建立到壓差感測基座300的膜的相反側(cè)的流體連通。由于壓差傳感器封裝800設(shè)計為測量非腐蝕性或半腐蝕性流體的壓差，半導體壓力基座310和支撐結(jié)構(gòu)301、303沒有從被測試的流體隔離開。然而，由于分別在端口807、809和孔307、309之間的密封部，殼體802的內(nèi)部空間與將被測試的流體隔離開。殼體802進一步將內(nèi)部空間與外部環(huán)境隔離開。

封裝800進一步包括從殼體802的外壁延伸的電連接引腳813。電連接引腳813通過殼體802的壁與殼體802內(nèi)部的接觸件電連通。在實施例中，接觸件可以與ASIC以及可能的具有電路419的PCB電連通。封裝800的PCB電路419和ASIC可被配置為與半導體壓力基座的壓電元件連通并且輸出壓差數(shù)據(jù)。半導體基座310包括電接觸點，在該電接觸點處半導體壓力基座310連接至連結(jié)電線811。連結(jié)電線819將半導體壓力基座310電連接至PCB電路419。PCB電路419可包括微處理器或與微處理器連通的存儲器，用于基于從半導體壓力基座310接收的電信號確定壓差值。電連接引腳813延伸通過殼體的壁，并且電連接至PCB電路419。電連接引腳將涉及第一和第二流體之間的測量的壓差的電信號傳送至外部系統(tǒng)。如圖8A所示，電連接引腳813可被布置為單列直插式封裝(SIP)，其具有單行接觸引腳。該配置僅以示例性方式示出，并且也可以使用其他的配置。例如，可使用雙列直插式封裝(DIP)或壓差傳感器封裝800可被配置為表面安裝的殼體，其具有用于接收連接到配線殼體的適配器的端口。外部系統(tǒng)可涉及控制或指示器系統(tǒng)，其可能使用壓差的測量值以確定異常狀態(tài)并且發(fā)送警告信號，或者外部系統(tǒng)可例如是閥控制器，其基于在閥的上游的點和閥的下游的點之間測量的壓差而操作閥。在使用壓差傳感器封裝800的實施例的示例性應(yīng)用中，第一流體是油進入車輛的油過濾器之前的車輛發(fā)動機中的油。第二流體是在油已經(jīng)經(jīng)過油過濾器之后的車輛發(fā)動機的油。發(fā)動機油在進入過濾器之前以及在離開過濾器之后的壓差可以提供對油過濾器的狀態(tài)的指示。如果確定油過濾器中的流動變得受限時，可向車輛操作者提供警告，指示需要維護或者指示需要更換油過濾器。

第一流體經(jīng)由合適的安裝件(未示出)通過端口807被引入。第一流體進入端口807，該端口與通過第一支撐結(jié)構(gòu)或約束件301的橫截面長度的孔307對齊。第一流體流動通過第一支撐件301，并且與半導體壓力基座310的膜的上表面流體接觸。

第二流體經(jīng)由合適的安裝件(未示出)引入到端口809。第二流體經(jīng)過端口809，該端口與通過第二支撐結(jié)構(gòu)或約束件303的橫截面長度的孔309對齊。流體流動通過第二支撐件303，并且通過與限定在半導體壓力基座310中的膜的下側(cè)的流動連通而接觸。隨著第一流體和第二流體將其相應(yīng)的壓力抵靠膜的相反的表面而施加，在半導體膜的表面上的壓阻元件產(chǎn)生與被施加至壓阻元件的壓差的量相關(guān)的電阻。流動通過壓阻元件的電流與由壓差產(chǎn)生的阻抗成比例，并且產(chǎn)生電流測量值，該電流測量值可用于得出(derive)第一流體和第二流體的壓力之間的壓差值。

圖8A示出了壓差傳感器，其中第一端口807設(shè)置在殼體的上構(gòu)件801中，而第二端口809設(shè)置在殼體的下構(gòu)件803的下側(cè)中。該配置僅僅以示例的方式被提供。還可使用其他的配置。例如，第一端口807可限定在殼體的下構(gòu)件803的側(cè)壁中。第二端口809可限定在下構(gòu)件803的與第一端口80相反的側(cè)壁中，或者可替代地，第二端口809可被設(shè)置在與包含第一端口807的側(cè)壁鄰近的側(cè)壁中。

根據(jù)壓差傳感器封裝800的實施例，殼體構(gòu)件801、803由塑料制成。塑料可被模制以形成限定端口807、809的孔。選擇塑料以提供對來自于經(jīng)由端口807、809被測試的流體的腐蝕的耐受性。以這種方式，被測試的流體可直接被引入到端口807、809。流體進入端口807、809，并且填充由第一支撐結(jié)構(gòu)301和第二支撐結(jié)構(gòu)303中的開口限定的空間。流體從而與限定在半導體壓力感測基座310的膜313的上側(cè)和下側(cè)流體連通。壓差感測基座300(示于圖3A)可被安裝在由殼體801、803限定的封裝中，使得端口807、809與壓差感測基座300中的孔307、309對齊。通過合適的粘接劑，塑料封裝可被附接到壓差感測基座，該粘接劑在殼體構(gòu)件801、803和基座的支撐結(jié)構(gòu)301、303之間提供流體緊密密封的密封部821?？商娲?，塑料封裝可被模制為具有限定的內(nèi)部空間，諸如通過內(nèi)壁或肋，該內(nèi)部空間的輪廓對應(yīng)于壓差感測基座300的輪廓。例如，內(nèi)部空間可限定在封裝的下殼體構(gòu)件803中?；环胖迷趦?nèi)部空間中，并且基座中的孔307、309與封裝中的端口807、809對齊。上殼體構(gòu)件801配合至下殼體構(gòu)件803以限定流體密封的封裝。

圖8B和圖8C分別示出了在模制的封裝800中的未充油的壓差傳感器實施方式的實施例的正視圖和截面圖。第一流體端口810和第二流體端口812進入封裝并且與壓差感測基座300的相反端部流體接觸。殼體具有上構(gòu)件801和下構(gòu)件803，其可通過襯墊或粘接密封部805密封。流體端口810、812可具有倒鉤以允許軟管安裝在流體端口上，并且被倒鉤806、808保持在位并且密封，或者使用額外的環(huán)狀夾具以將軟管或管固定到流體端口810、812。電信號，包括表示第一流體端口810和第二流體端口812之間的流體的壓差的信號可經(jīng)由電接觸件813而被傳遞或傳送。

圖9是單獨的充油壓力傳感器的橫截面正視圖，其被配置為具有壓差傳感器和絕對壓力傳感器。傳感器殼體類似于如圖4A和4B所示的壓差傳感器的充油的實施例。然而，在圖9的壓力傳感器900中，添加了額外的絕對壓力感測基座350。絕對壓力感測基座350被配置為具有半導體壓力感測基座，其類似于壓差感測基座300。然而，絕對壓力感測基座350的上約束件901不具有允許流體進入上約束件901并且與半導體基座流體接觸的孔?？商娲兀霞s束件901是可具有維持為真空的內(nèi)部空間的密封玻璃約束件。以這種方式，與傳感器900的柔性金屬膜913流體接觸的流體將使其壓力通過充油空間傳遞至該決定壓力感測基座350的下側(cè)。因此，所感測的壓力僅僅是從下膜913施加的壓力相比于參考壓力(諸如真空)的因數(shù)。圖9中的壓力傳感器900可從而被用作壓差傳感器或絕對壓力傳感器，或用作兩種?？赏ㄟ^識別信號從壓力感測基座300、350中的哪一個產(chǎn)生，來將壓差信號從絕對壓力信號區(qū)別開。

雖然前述的發(fā)明已經(jīng)參考上述實施例而進行描述，但是可實現(xiàn)多種修改和變型，而不偏離本發(fā)明的精神。因此，所有這些修改和變型被認為是在附屬權(quán)利要求的范圍內(nèi)。因此，說明書和附圖應(yīng)當被認為是描述性的而非限制性的。形成本文的一部分的附圖以圖示的方式示出，而非限制，其中主題名稱的具體實施例可被實現(xiàn)。圖示的實施例以足夠詳細的方式被描述，以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`文中公開的教導。其他的實施例可被采用或從其得出，使得可進行結(jié)構(gòu)和邏輯的替換和改變，而不偏離本發(fā)明的范圍。從而，該詳細的說明書不能認為是限制的含義，并且多個實施例的范圍僅僅由隨附的權(quán)利要求以及這些權(quán)利要求的等同的全部范圍來限定。

該創(chuàng)造性的主體的實施例在文中，可單獨地和/或整體地成為術(shù)語“發(fā)明”，這僅僅是為了方便，而沒有意圖主動地限制本申請的范圍到任何單個的發(fā)明或創(chuàng)造性概念(如果實際上公開了不止單個發(fā)明或創(chuàng)造性概念)。因此，雖然已經(jīng)在文中圖示和描述了具體的實施例，但是應(yīng)當理解的是，結(jié)合在一起以實現(xiàn)相同目的的任意的布置方式可以替代示出的具體的實施例。本發(fā)明意于覆蓋多種實施例的多個變化例的任意和所有的適應(yīng)情況。在閱讀上述說明書的情況下，上述實施例的組合以及未被詳細描述的其他的實施例對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的。