专利名称：用于电传感器的壳体部件及壳体部件的制法的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1前叙部分的用于电传感器，特别是用于拉伸(Dehnung)传感器的壳体部件。本发明还涉及这种壳体部件的制造方法和使用该壳体部件制造的传感器。
背景技术：
在EP2056085A1中描述了一种用于拉伸传感器的壳体，该壳体有一个基础部件、一个中间部件和一个封盖部件。在基础部件上粘结一个传感元件，其中传感元件包括一个表面波构件。在EP2056085A1中涉及了一中所谓的SAW谐振器(SAW =声表面波)。中间部件形成为管状并以组装后的状态在其内腔容纳传感元件。中间部件设有一个开口，用于连接传感元件的两根电线穿过该开口。开口在基础部件和中间部件组装之前用熔融的玻璃气密性封闭。基础部件、中间部件和封盖部件例如由不锈钢制成并气密性地相互粘结或焊接。
发明内容
本发明的任务是，提供一种可以简单制造的壳体部件。本发明通过根据权利要求1的壳体部件以及根据权利要求13的制造壳体部件的方法解决了该任务。该任务也通过根据权利要求11的传感器及根据权利要求15的其制备
得以解决。根据本发明，壳体部件有一个由导电材料形成的以厚膜技术制成的接触层，该接触层被设计用于实现从用于容纳传感元件而设计的内腔向外的电导通。以厚膜技术制备含有电导通的接触层相比于例如现有技术中使用的玻璃封闭的用于导通电线而设置的开口，可以简单得多地实施。此外，以厚膜技术实现的电导通相比于现有技术中以玻璃熔化的开口而言，就其尺寸来说可小得多地实行。与已知的玻璃导通相t匕，在以厚膜技术制备的电导通中也存在小得多的风险，即在高拉伸下产生材料断裂，这尤其在用于拉伸传感器时具有重要意义。电导通的另一优点是，它可以简单和灵活地匹配不同的应用场合和功能。此外，借助于以厚膜技术制备的电导通可以以简单的方式制造总体上密闭的传感器壳体。使用的厚膜技术的另一个实质性优点在于，制备本发明的传感器时可以使用所谓的备好待用品。这意味着，多个壳体部件可以同时制造。与之相比，在已知的玻璃导通中这是不可能的。在本发明的一个实施方案中，存在以厚膜技术制备的由电绝缘材料形成的第一和第二绝缘层，并在它们之间设置接触层。由此以简单的方式达到了电导通的绝缘。在此过程中特别有利的是，第一绝缘层有一个超过第二绝缘层的超出区域，使得在此情况下接触层可以从内腔延伸直到超出区域内。因此以简单的方式实现了超出区域中从内腔向外的电导通。此外，可以的是，分别多层地实行两个绝缘层。相应地，也可以多层地形成彼此相接的接触层和绝缘层并由此实现多个同功能线组。
借助于厚膜技术存在其他可能性，至少部分地由具有较高电阻的材料制备接触层。因此电阻可以直接地集成到接触层中。相应地，可能的是，尤其是在使用高频信号时借助于厚膜技术也构造其他电气零件和因此构造整个的电路，和必要时至少部分地集成到接触层中。
本发明的其他特征、应用可能性和优点从对本发明的实施方案的以下描述中获得，这些实施方案表示在附图中。在此过程中，所描述或表示的所有特征本身或以任意的组合构成本发明的主题，独立于它们在权利要求书中的概括或它们的引用关系以及独立于在说明书或附图中它们的表述或阐述。图1表示根据本发明的拉伸传感器的第一组件实施方案的示意透视图，图2a表示根据本发明的拉伸传感器的第二组件实施方案的示意透视图，图2b表示图2a的第二组件的分解示意图，图3a表示根据本发明的拉伸传感器在第一和第二组件组装后的示意透视图，图3b表示图3a的组装的俯视图，和图4表示根据本发明的拉伸传感器的示意透视图。
具体实施例方式在图1中示意了拉伸传感器10的第一组件11，图2a、2b中示意了拉伸传感器10的第二组件12。图4中示意了拉伸传感器10。第一组件11有一个底板15和三个传感元件16。底板15构成为平面并优选由金属组成。在本实施方案中底板15构成为长方形。显然的是，底板15也可以具备其他形状。底板15的厚度优选小于2_。三个传感元件16大致固定在底板15的中部中心区域。三个传感元件16中的至少两个优选构成为同样类型并各自具有优选轴。由优选轴来看，这两个传感元件16相对具有一个角度。三个传感元件16中的至少两个适合于各自获取它们优选轴方向上的拉伸。为此目的，这两个传感元件16的每一个具有表面波构件。例如，可以是SAW谐振器或SAW延迟线(SAW=声表面波)。优选地，表面波构件通过相应的电极结构在压电晶体上实现。在制备第一组件11时，三个传感元件16安装在底板15上，然后进行调整并以此状态例如与底板15粘结。显然的是，三个传感元件16在底板15上的固定也可以以其他方式实施。第二组件12有一个下框架18、一个厚膜结构和一个上框架19。厚膜结构设计为用于实现电导通。为此目的，厚膜结构设置一个导电层，该导电层延伸到随后描述的内腔和同样随后描述的超出区域之间。电导通设计为用于用其传送电信号，尤其是高频信号。厚膜结构有一个下绝缘层21、接触层22和上绝缘层23。根据图2b，从下到上存在以下结构的框架和层:下框架18、下绝缘层21、接触层22、上绝缘层23和上框架19。下框架18由金属组成并构造为长方形和平面。下框架18的长方形形状与底板15的长方形形状相匹配。显然的是，下框架18也可以有其他形状。下框架18的厚度优选小于 2mm。在下框架18中，在其中部中心区域存在一个开口 25，其大致大于三个传感元件16在底板15上大致占据的面积，使得三个传感元件16在第一和第二组件11、12组装时可以进入开口 25中或可以插入穿过开口 25。下绝缘层21具有下框架18的长方形形状和也有一个用于传感元件15的相应开口 25。显然的是，下绝缘层21也可以有其他形状。下绝缘层21由电绝缘材料组成并优选以丝网印刷法平面施加在下框架18上。下绝缘层21可以单层或多层实施。接触层22由导电材料组成。借助于接触层22实现与三个传感元件15的电连通。在本实施方案中，接触层22具有两个大致长方形形状的连接面27，在连接面上分别连接电导线28。如特别是从图2a可看出的是，两个电导线28沿着朝向开口 25的方面布置并有时是围绕着开口 25的。两个电导线28和两个连接面27形成一个双导线结构，可以经其传送电信号。显然的是，也可以使用其他类型的导线结构，例如微带状导线和/或双带状导线和/或接地的共平面导线和/或共平面的双带状导线等。优选地，使用的导线结构特别好地适合于传送
高频信号。接触层22另外可以在两个电导线28之间至少部分由具有高电阻的材料构成。以此方式，借助于厚膜技术特别可以构成平行电阻，它例如可以用作过压保护(ESD =静电放电)。接触层22优选地以丝网印刷法平面施加在下绝缘层21上。由于下绝缘层21，在接触层22和下框架18之间本身不存在电连接。但是也可以设计为，两个连接面27的至少一个与框架18电连接。上绝缘层23构成为框架形状，其中框架横向上的尺寸大致相应于下框架18长方形形状的尺寸。如还将要进一步说明的是，但是下框架18和下绝缘层21的长方形形状在纵向上超过上绝缘层23的长方形形状并在那里形成超出区域29。上绝缘层23的框架宽度这样确定尺寸，使得上绝缘层23不会盖住开口 25和电导线28。显然的是，上绝缘层23也可以具有其他形状。上绝缘层23由电绝缘材料组成并优选以丝网印刷法平面施加在下绝缘层21上以及接触层22上。上绝缘层23可以单层或多层实施。上框架19具有上绝缘层23的框架形状。框架的宽度也是这样确定尺寸，使得上框架19不会盖住开口 25和电导线28。对此，例如参看图2a，其中可以看出在框架形状的上框架19内部的开口 25和电导线28。显然的是，上框架19也可以具有其他形状。上框架19的高度优选小于2mm。上框架19由金属组成并可以焊接或粘结在上绝缘层23上。由于上绝缘层23，在接触层22和上框架19之间不存在电连接。正如特别从图2a可获得的和如已经提及的，下框架18和下绝缘层21至少在纵向上构造成大致比接触层22、上绝缘层23和上框架19长。在这一超出区域29中延伸接触层22的两个连接面27。优选地，两个连接面27从上绝缘层23或上框架19的框架一侧延伸到另一侧。如果将由上绝缘层23和上框架19的框架形成的区域称为内腔31的话，则电导线28安装在此内腔31中，而连接面27至少部分地位于在内腔31外面的超出区域中。在厚膜构造内，一个电导通由此从内腔31向外延伸。优选地，借助于接触层22实现电导通，该接触层在本实施方案中特别是由电导线28组成。接触层22在此安置在两个绝缘层21、23之间，其中下绝缘层21具有超出区域29，和其中接触层22延伸到此超出区域29中。第二组件12的制造可以独立于第一组件11的制造而进行。为了制造第二组件12，将下框架18在一个安装装置中调整并保持。然后将下绝缘层21、接触层22和上绝缘层23以厚膜技术在下框架18上构造。下绝缘层21、接触层22和上绝缘层23的调整在此取决于安装装置中下框架18的调整。必要时，另外可以使用标记等用于调整的目的。之后，上框架19在上绝缘层23上固定。这在必要时可以通过以厚膜技术构造而进行。上框架19的调整又可以取决于安装装置中下框架18的调整。可替代地或另外地，可以设计其他的安装装置用于上框架19。第二组件12的单个层先后地构造并各自在炉中烧烤。这优选地在大约850度下进行。该炉处理过程必要时可以在保护气体帮助下进行。在第二组件12制备后该组件12的结构成为气密性组件。这意味着，尤其是第二组件12的单个层和框架之间的过度构造成气密性的。第一、第二组件11、12制成后，组装两个组件。组装好的组件11、12显示在图3a、3b中。如可从图3a、3b可获知和已经说明的是，第一组件11的三个传感元件16伸出穿过第二组件12的开口 25。因此，第一组件11的三个传感元件16位于由第二组件12形成的内腔31中。第一组件11的底板15与第二组件12的框架18焊接或粘结。优选地，在下框架18和底板15的所有四个横向和纵向边之间引出气密性焊缝。这例如可以借助于激光焊接法必要时在保护气体帮助下进行。然后，现在位置固定地位于内腔中的三个传感元件16与连接面27电连接。为此，例如可以使用所谓的锲形接合或球形接合。在图3b中示意画出了三个传感元件16和电导线28或连接面27之间的生成的接合缝33。接合缝33在电导线28上的接触位置在其中几乎是可以自由选择的。第一、第二组件11、12组装后，内腔31用盖35密封。以此方式然后制成的拉伸传感器10表不在图4中。盖35构造为平面并且例如由金属组成。盖35构造成长方形并与上框架19的长方形形状相匹配。显然的是，盖35也可以具有其他形状。盖35的厚度优选地小于1mm。盖35与第二组件12的上框架19焊接或粘结。优选地，在上框架19和盖35的所有四个横向和纵向边之间引出气密性焊缝。这例如可以借助于激光焊接法进行。优选地，内腔31与盖35的封闭在一个首先用泵抽吸和随后用气体例如氮一氦填充的腔中进行，由此实现拉伸传感器10的内腔31不是用空气填充，而是用所述气体填充。因此，三个传感元件16和特别是它们各自是在压电晶体上实现的表面波构件同样不是被空气包围，而是被所述气体包围。从而，传感元件16得到保护免受化学腐蚀。必要时，借助于气体填充也可以进行拉伸传感器10的密封性检测。上框架19上的盖35的调整可以借助于盖35下侧上相应的压花或通过其它装配装置实现。
如所述的，第一和第二组件11、12的制备可以各自分开地并特别是在时间和地点上相互独立地进行。第二组件12，如特别是在图2a中示意的，因此本身来看，是用于拉伸传感器10的壳体部件40，如在图4中显示的。该壳体部件40或第二组件12是单独的构件。该单独的壳体部件40，如所述的，然后必须与第一组件11组装并用盖35封闭，以便整体形成拉伸传感器10。以所述的方式制成的并在图4中显示的拉伸传感器10例如可以安装在金属轴(Welle)或类似物上。例如，拉伸传感器10可以借助于两个轴走向的焊缝，尤其安装在轴的平面凹槽中。在拉伸传感器10的两个同样类型的传感元件16中，信号可以经过电导通耦合。在轴上以旋转方向作用的扭矩产生的结果是底板15拉伸和因此还有两个同样类型的传感元件16拉伸。上述两个传感元件16的这一拉伸导致耦合信号失调。失调的信号经过电导通从拉伸传感器10读出和然后在一个处理装置中处理。从失调的信号中，可以通过处理装置测定作用在轴上的扭矩。优选地，特别是底板15、下和上框架18、19和/或盖35与同样的材料组成。在此情况下，上述构件具有基本上同样的依赖于温度的性能，特别是其膨胀系数。由此，可以避免或至少降低这些构件之间因温度引起的张力。显然的是，借助于厚膜技术也可以实现绝缘层和接触层的多层结构。以此方式可以上下实现多个相互绝缘的同功能线组，然后经过它们可以同时传送多个电信号。此外，要指出的是，特别是在使用高频信号时，借助于厚膜技术也可以实现其他的电气零件，例如电感和/或电容。利用这些零件，然后可以以厚膜技术构造例如用于传感元件16的匹配网络等。总之，由此借助于厚膜技术不仅可以实现所述的电导通，而且同时也还可以制造其他导线结构和/或零件。显然的是，以厚膜技术制备并形成电导通的接触层22不仅可以用在本实施方案中所示意的拉伸传感器10中，而且可以完全一般性地用在各种类型的电传感器中。例如，所示意的接触层22以相应的方式也可以用在压力传感器或温度传感器等中。
权利要求
1.用于电传感器，特别是用于拉伸传感器(10)的壳体部件(40)，其中所述传感器具有至少一个传感元件(16)，和其中壳体部件(40)具有内腔(31)用于容纳传感元件(16)，其特征在于，壳体部件(40)具有由导电材料形成的以厚膜技术制成的接触层(22)，该接触层被设计用于实现从内腔(31)向外的电导通。
2.根据权利要求1的壳体部件(40)，其中存在用厚膜技术由电绝缘材料制成的第一和第二绝缘层(21，23)，并在它们之间设置接触层(22)。
3.根据权利要求2的壳体部件(40)，其中第一绝缘层(21)具有超过第二绝缘层(23)的超出区域(29)，和接触层(22)从内腔(31)延伸直到超出区域(29)内。
4.根据前述权利要求的任一项的壳体部件(40)，其中接触层(22)有至少一个电连接面(27)和/或至少一个电导线(28)。
5.根据前述权利要求的任一项的壳体部件(40)，其中存在上框架(19)，它包围着内腔(31)。
6.根据权利要求5的壳体部件(40)，其中上框架(19)安置在接触层(22)的一个侧面上并形成为框架形状。
7.根据前述权利要求的任一项的壳体部件(40)，其中存在下框架(18)，它安置在接触层(22)的另一侧面上。
8.根据权利要求7的壳体部件(40)，其中上框架(18)设置有一个开口(25)，通过该开口可插入传感元件(16)或在其中可容纳传感元件(16)。
9.根据前述权利要求的任一项的壳体部件(40),其中传感兀件(16)具有表面波构件。
10.电传感器，特别是拉伸传感器(10)，具有包含传感元件(16)的第一组件(11)，其特征在于，存在形成第二组件(12)的根据前述权利要求1-9的任一项的壳体部件(40)。
11.根据权利要求10的传感器，其中第一组件(11)的传感元件(16)伸入到壳体部件(40)的内腔(31)中。
12.根据权利要求10或11的传感器，其中位于壳体部件(40)中的内腔(31)用盖(35)封闭。
13.制造用于电传感器，特别是用于拉伸传感器(10)的壳体部件(40)的方法，其中所述传感器具有传感元件(16)，和其中壳体部件(40)有内腔(31)用于容纳传感元件(16)，其特征在于，制造壳体部件(40)时以厚膜技术由导电材料制备接触层(22)，该接触层被设计用于实现从内腔(31)向外的电导通。
14.根据权利要求13的方法，其中制造壳体部件(40)时先后制备下框架(18)、下绝缘层(21)、接触层(22)、上绝缘层(23)和上框架(19)。
15.根据权利要求13或14制造的壳体部件(40)用于制造电传感器，特别是拉伸传感器(10)的用途，其特征在于，制备包括传感元件(16)的第一组件(11)，其中第一组件(11)可独立于形成第二组件(12)的壳体部件(4)的制造而制备，和然后将第一和第二组件(11，12)组装。
全文摘要
本发明描述了一种用于拉伸传感器的壳体部件(40)。拉伸传感器具有至少一个传感元件。壳体部件(40)具有内腔(31)用于容纳传感元件。壳体部件(40)具有由导电材料形成的以厚膜技术制成的接触层，该接触层被设计用于实现从内腔(31)向外的电导通。
文档编号G01D11/24GK103175561SQ20121042979
公开日2013年6月26日 申请日期2012年11月1日 优先权日2011年12月22日
发明者彼得·丁格勒, 迈克尔·厄尔默 申请人:霍斯特·西德勒两合公司, 普罗米科容两合公司