用于检测测量室中流体介质的压力的压力传感器布置组件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于检测测量室中的流体介质的压力的压力传感器布置组件（100-900）和一种用于制造所述压力传感器布置组件的方法，所述压力传感器布置组件包括：传感器壳体（12）；至少一个传感器元件（20），所述传感器元件如此布置在承载件（18）上，使得该传感器元件为了测量所述介质的压力能够遭受所述介质；和用于发出信号的分析处理电路，所述信号显示了作用到所述传感器元件（20）上的压力。所述分析处理电路布置在所述介质以外并且与所述传感器元件（20）无接触地能量地连接。所述承载件（18）与所述传感器壳体（12）如此连接，使得所述分析处理电路处于所述传感器壳体（12）的内部。
【专利说明】用于检测测量室中流体介质的压力的压力传感器布置组件
【背景技术】
[0001]现有技术中公开了用于检测流体介质(例如气体和液体)的压力的不同的装置和方法。测量参量压力为气体和液体中出现的、普遍作用的、没有指向的力作用。为了测量压力，存在动态和静态作用的测量值接收器或传感器。动态作用的压力传感器仅用于测量气态的或者液态的介质中的压力波动。压力测量能够直接地、通过膜片变形或者通过力传感器进行。
[0002]尤其为了测量非常高的压力足够的是，简单地使介质遭受电阻，因为所有已知的电阻或多或少显著地与压力相关。但是在此，电阻与温度的同时相关性的抑制和从压力介质出来的电接头的压力密封的实施是困难的。
[0003]因此，为了获取信号，最流行的压力检测方法首先使用薄的膜片作为机械的中间级，该中间级在一侧遭受压力并且在压力的影响下或多或少挠曲。这种方法能够在宽的界限中根据厚度和直径与各个压力区域相适配。小的压力测量范围导致了具有挠曲的、相对较大的膜片，所述挠曲可以处于0.1毫米至I毫米之间的范围内。但是，高的压力要求具有小直径的较厚膜片，所述膜片大多仅挠曲几微米。这种压力传感器例如在Konrad Reif (出IK):Sensoren im Kraftfahrzeug (机动车中的传感器)，1.Auf Iage (第一版)，2010,80-82页和134-136页中描述。
[0004]尤其公开了微机械的半导体压力传感器，所述半导体压力传感器具有由半导体基底构成的框架和布置在该框架上的膜片。在此，在所述膜片上安装了不同的压阻的测量电阻，这些测量电阻在膜片或电阻变形时改变其电阻。在此，压阻的测量电阻通常布置在膜片的、背向被压力加载的介质的侧上，例如可以从DElO 2007 052 364A1或DElO 2004 006199A1中获悉。
[0005]DElO 2004 006 199A1描述了一种压力传感器布置组件，该压力传感器布置组件包括具有膜片的微机械传感器芯片作为传感器元件，其中，该膜片覆盖了芯片背侧中的孔洞。传感器芯片通过由含钠的玻璃制成的中间承载件安装在金属的壳体底座上。通过在壳体底座中的压力供给(所述压力供给也通过所述玻璃承载件延伸并且通向传感器芯片的孔洞中)给膜片加载以待测量的压力。
[0006]DElO 2007 052 364A1描述一种压力传感器布置组件，其具有至少一个作为传感器元件的传感器芯片，该传感器芯片通过至少一个中间承载件安装在壳体底座上，其中，传感器芯片的半导体材料和壳体底座的材料具有不同的热膨胀系数。实现了至少一个以陶瓷承载件形式的中间承载件，其热膨胀系数与传感器芯片的半导体材料的热膨胀系数相适配。
[0007]也公开了压力传感器，其中，传感器元件接收在测量单元中。测量单元具有配备内部油池的分离膜片。在测量期间，被压力加载的介质产生压力，该压力通过分离膜片和内部的油池传递到传感器元件上。
[0008]DElOl 28 010A1描述了一种压力传感器布置组件，其中，测量接收器作为传感器元件集成在承载件中并且与分析处理电路无接触地能量地连接。尤其描述的是，测量接收器能够处于机动车的轮胎中并且分析处理电路能够处于机动车的内室中。测量接收器和分析处理电路相应地布置在不同的、空间上分开的构件上。
[0009]尽管现有技术中公开的压力传感器布置组件有很多优点，但是这种压力传感器布置组件还有改进潜力。因此，例如使用硅-微机械机构用于传感器元件和通过油池的保护相对费事并且具有限制传感器装置的稳固性的缺点。此外，在另外的策略中力求获得，在硅-微机械机构中将压力施加到膜片背侧上、也就是膜片的背向被压力加载的介质的区域上。但是，由于通常的玻璃底座的强度的原因通过破裂压力形成限制，从而压力传感器布置组件不再适用于IOObar以上的压力。在膜片非常薄的情况下，具有金属膜片的压力传感器本身具有高的准确性要求。这种薄的膜片在该构型中是非常费事，并且在连接过程或安装过程中可能形成预夹紧，从而不再可能进行准确地压力测量。这同样适用于陶瓷膜片体。在该陶瓷膜片体中尤其存在相对于待测量的介质的密封性在使用寿命期间的问题，从而该陶瓷膜片体的使用范围限制在大约200bar。尤其在确定在大于200bar的范围内的高压时，由于所需要的材料强度的原因，膜片仅仅存在非常小的变形，从而也相应地给出仅很小的信号。因此，这些很小的信号必须被放大。因此，在材料制作中的不准确性造成了测量偏差，并且也相应地增强或放大测量偏差，从而可以使得随压力增加的压力确定变得更不准确。也就是说，在高压应用时，对于测量需要实现传感器元件上合适的层结构以及非常高的几何公差需求。附加地，这些电信号非常小，从而对于处理和发出信号来说需要大地电加强所述信号。这种加强对于使用信号和干扰参量同样进行。
【发明内容】
[0010]因此提出一种压力传感器布置组件，该压力传感器布置组件至少很大程度避免已知的压力传感器的缺点并且能够在较大压力范围内使用。
[0011]原则上，本发明适用于检测在每个使用位置(尤其在机动车中待测量的压力范围内)上的压力。
[0012]本发明的构思在于，传感器元件在没有直接的电连接接触的情况下通过线圈装置无接触地能量地、例如电感地和/或电容地耦合到分析处理电路上，其中，传感器元件可以直接布置在待测量的压力介质中。
[0013]与此相应地，提出一种用于检测测量室中的流体介质的压力的压力传感器布置组件。其次，在相应地集成各个构件的情况下可以确定流体介质的其它物理的和/或化学的特性，这些特性包括例如温度、其它压力、流动特性或一个或多个另外的特性。原则上，测量室可以是任意的室，流体介质、也就是气体和/或液体静止地或流动地被接收在所述室中。尤其地，测量室可以为燃料系统的一部分。由此，压力传感器布置组件尤其可以为了检测燃料压力而使用或构型。
[0014]在此，无接触地能量地耦合在本发明的范围内理解为这样的耦合，其中，无接触地通过能量的交换来传递至少一个信息、尤其至少一个测量信号。尤其地，无接触地能量地耦合可以是或者可以包括无接触的电耦合、例如电感的和/或电容的电耦合和/或电磁信号的或磁信号的交换。以电压信号和/或电流信号形式的电信号例如可以无接触地被交换。在此，表述“无接触地”可理解为无线地(也就是在没有直接的导电连接的情况下)进行能量交换、尤其电信号的交换。[0015]传感器装置可以包括至少一个安装在测量室的壁中的压力接头，该压力接头可以构造为螺纹接管。该压力接头尤其能够借助于一个或多个连接元件、例如借助于至少一个外螺纹紧固在测量室的壁中，所述外螺纹配合到测量室的壁的内螺纹中。但是，原则上替代地或附加地，另外的固定装置也是可能的。该紧固尤其可以压力密封和/或介质密封地实现。
[0016]根据本发明的压力传感器布置组件包括:传感器壳体；至少一个传感器元件，该传感器元件如此布置在承载件上，使得该传感器元件为了测量所述介质的压力能够遭受所述介质；和用于发出信号的分析处理电路，该信号显示了作用到传感器元件上的压力，其中，分析处理电路布置在介质以外并且与传感器元件无接触地能量地连接，其中，承载件与传感器壳体如此连接，使得分析处理电路处于传感器壳体的内部。在此，传感器壳体可理解为这样的壳体，该壳体完全或部分包围或接收所述分析处理电路。但也可能的是，分析处理电路部分处于传感器壳体的外部。在此，原则上，每个构件都可理解为，该构件都将分析处理电路相对于介质隔开并且防止外部的影响。
[0017]在此，传感器元件的电压供应和传感器元件的读出可以通过例如电感连接实现。通过根据本发明的压力传感器布置组件可以省去从传感器元件到分析处理电路的电连接元件、例如电网金属丝。这种连接元件通常是敏感的、尤其是压力敏感的。此外，这种连接元件可能在经受介质时被腐蚀和/或例如由于压力的原因经受机械损坏。在根据本发明的压力传感器布置组件中，不必进行穿过介质的接触接通并且因此也不必为此设置密封件。根据本发明的压力传感器布置组件的传感器元件可以钝化，从而该传感器元件没有给介质提供电的和/或机械的作用点。这种钝化层可以例如包括硅-亚硝酸盐、硅-碳化物或诸如此类。特别地，通过根据本发明的压力传感器布置组件能够主要与现有技术中的压力传感器布置组件的、由塑料构成的传感器壳体和另外由其它材料制成的构件相比实现了增强的介质稳固性，因为不必密封电连接以及其它敏感的构件。同样的是，主要与现有技术中的压力传感器布置组件的、由塑料构成的传感器壳体和其它材料制成的构件相比，耐热性也可以被提高。根据本发明的压力传感器布置组件同样可以具有由塑料构成的壳体并且尽管如此适用于大于IObar的压力，因为不必设置会被密封的、直接的电连接。相应地，针对各待期望的压力区域能够单独或个别设置传感器元件。尤其能够在其它压力区域中调节准确的膜片。
[0018]所述承载件能够由非导电材料构成。这可以例如为陶瓷材料。由此，实现了分析处理电路和传感器元件之间不受干扰的电的或无接触的连接。
[0019]所述承载件可以对于磁场可穿透。这尤其在分析处理电路与传感器元件之间电感连接时是重要的，因此，分析处理电路中不受干扰的电压能够被感应产生。
[0020]此外，压力传感器布置组件可以包括压力接头，传感器元件的承载件与该压力接头相对于介质密封地连接。这种压力接头用于在例如测量室的壁上安装或固定压力传感器布置组件。通过承载件与压力接头之间的介质密封的连接来保护所述分析处理电路以防介质进入。
[0021 ] 所述承载件可以例如完全或部分由陶瓷材料制成。压力接头尤其可以完全或部分由金属或金属化合物、例如由钢制造。由此，特别稳固的压力传感器布置组件能够被完成，所述压力传感器布置组件尽管如此仍能够实现分析处理电路与传感器元件之间的不受干扰的电的或无接触的连接。为了连接陶瓷承载件与金属化的压力接头可以例如使用一个或多个以下技术:钎焊连接、熔焊连接、粘合连接。连接例如也可以由此制造和/或促进，使得陶瓷承载件在与金属压力接头连接之前完全或部分被金属化，例如其方式是:在所述压力接头上施加至少一个金属层，例如镍层和/或金层和/或银层。接着可以例如实现与压力接头的熔焊。
[0022]在钎焊连接时，例如在具有定义的厚度和/或强度的金属压力接头上压上和/或配上焊膏和/或定位或布置焊盘或小焊板。接着，陶瓷承载件被定位、也就是相对于压力接头被装入其连接位置中，并且通过温度有步骤地增加实现加热到焊料的熔化温度以上的温度。加热可以例如通过整个构件的标准炉过程或通过利用感应或散焦的激光射线局部加热具有焊料的压力接头和陶瓷的承载件进行。在这里，需要强调的是焊料熔化温度比其他构件低。因此，仅焊料转化成液态的物态。金属的压力接头和陶瓷的承载件保持为固态的物态。通过随后的冷却过程实现机械连接。
[0023]在熔焊连接时，例如金属的压力接头和陶瓷的承载件被定位、也就是说相对于压力接头被带入其相互相对的连接位置中。在压力接头和陶瓷承载件之间可以存在熔焊添加物。接着，通过局部加热压力接头与陶瓷承载件之间的连接位置通过激光射线如此加热，使得两种材料在彼此的边界区域中过渡到液态的物态并且材料混合和/或材料扩散进入到所述彼此的边界区域中。在这里，熔焊添加物可以用作热中间层也可以用作熔化温度的补偿。通过随后的冷却过程实现机械连接。冷却过程可控制地进行，以便把两种材料之间的机械应力减少到最低程度。
[0024]此外，压力传感器布置组件可以包括壳体底座，该壳体底座可以布置在压力接头的端部，其中，传感器元件的承载件可以如此设置在压力接头上，使得承载件从壳体底座的平面突出或处于壳体底座的平面中。由此，传感器壳体能够特别简单地设置在壳体底座上并且保护所述分析处理电路以防止外部影响。
[0025]分析处理电路可以直接布置在传感器元件的承载件上。由此，能够保持所述传感器元件与所述分析处理电路之间的间距尽可能短，从而能够使它们之间的电连接的干扰可能性减少到最低程度。
[0026]在传感器壳体中可以存在其它被压力加载的介质，从而在传感器元件的承载件上能够施加反压力并且压力传感器布置组件构造成用于测量压力差。由此，在应用测量压力差时也能实现上面描述的优点。
[0027]用于制造这种压力传感器布置组件的方法可以包括以下步骤，优选以提出的顺序:
[0028]-尤其通过钎焊、玻璃封接或粘合将传感器元件如此安装在承载件上，使得该传感器元件为了测量所述介质的压力能够遭受所述介质，
[0029]-设置用于发出信号的分析处理电路，该信号表明作用到传感器元件上的压力，其中，分析处理电路布置在介质以外并且与传感器元件无接触地能量地连接，
[0030]-设置传感器壳体，其中，承载件与传感器壳体如此连接，使得分析处理电路处于传感器壳体的内部。
[0031]此外，可以设置压力接头、尤其由金属制成的压力接头，传感器元件的承载件尤其可以由陶瓷材料制成并且可以尤其通过钎焊或熔焊相对于介质密封地与压力接头连接。[0032]概括地说，传感器元件能够通过钎焊、粘合、玻璃封接安装在陶瓷上。通过钢与陶瓷之间的介质密封连接来保护电子器件室以防止测量介质进入。也不存在需要密封的敷镀通孔。因此存在主要相对于由塑料构造的传感器而言较高的介质稳固性。此外，主要相对于塑料而言提高的耐热性，并且在IObar以上的加宽的压力范围是可能的。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]本发明的另外的可选的细节和特征从优选实施例的以下描述中得出，这些实施例在附图中示意性示出。附图示出:
[0034]图1示出根据第一实施方式的压力传感器布置组件的剖视图；
[0035]图2示出根据第二实施方式的压力传感器布置组件的剖视图；
[0036]图3示出根据第三实施方式的压力传感器布置组件的剖视图；
[0037]图4示出根据第四实施方式的压力传感器布置组件的剖视图；
[0038]图5示出根据第五实施方式的压力传感器布置组件的剖视图；
[0039]图6示出根据第六实施方式的压力传感器布置组件的剖视图；
[0040]图7示出根据第七实施方式的压力传感器布置组件的剖视图；
[0041]图8示出根据第八实施方式的压力传感器布置组件的剖视图；
[0042]图9示出根据第九实施方式的压力传感器布置组件的剖视图。
【具体实施方式】
[0043]在图1中示出根据本发明的压力传感器布置组件100的第一示例性实施方式。压力传感器布置组件100包括传感器壳体12、压力接头14、呈六边形的壳体底座16、承载件18、传感器元件20和具有未详细示出的分析处理电路的导体板22。压力接头14构造为螺纹接管并且是基本上圆柱体形的构件，该构件具有开口 24和外螺纹26，所述开口用于未示出的测量室(例如燃料管道)中的待测量的、被压力加载的介质。承载件18杯形地构造并且由非导电的、但对于磁场可穿透的材料构造。这例如可以是陶瓷材料。在承载件18的杯形的底部区域28的内侧上,借助于钎焊、玻璃封接(aufglasen)或粘合将传感器元件20固定在承载件18上。之后详细地描述传感器元件20的细节。承载件18例如通过熔焊、钎焊或粘合如此固定在压力接头14上，使得传感器元件20面对压力接头14中的开口 24。如果承载件18由陶瓷材料制成，则该承载件可以在待制造连接的区域中至少局部具有金属化表面，以便通过熔焊或钎焊与压力接头14连接。在此，承载件18的杯形的壁区域30与压力接头14的壁区域32齐平地封闭。由此，被压力加载的介质能够从测量室直接作用到传感器元件20上。通过在承载件18上固定传感器元件20的特别方式，传感器元件20相对于待测量的介质密封地固定在承载件18上，也就是说，所述介质不能进入承载件18与传感器元件20之间。同样，通过上述的固定方法设置了承载件18与压力接头14之间的这种密封连接。为了应力脱耦，传感器元件20可以安装在承载件上的玻璃承载件上。为此可以例如使用弹性的粘合剂。该粘合剂也可以用于热力学脱耦。
[0044]六边形的壳体底座16如此通过熔焊过程固定在压力接头14上，使得承载件18从壳体底座16的平面突出。六边形的壳体底座16用作用于工具、例如用于螺纹扳手的作用面，以便借助于外螺纹26将压力接头14旋入到测量室的壁中，在所述测量室中存在待测量的、被压力加载的介质。替代地，压力接头14可以具有内螺纹，该内螺纹被设置用于配合到并且装入到测量室的壁相应的外螺纹中。
[0045]具有分析处理电路的导体板22相对于承载件18同轴地布置在壳体底座16上，其中，环绕承载件18存在留空。在该留空上，未示出的线圈元件在导体板22上处于上部和/或下部。因此，承载件18处于导体板22的平面中并且因此由该导体板沿圆周方向包围。之后详细地描述分析处理电路的细节。此外，壳体如此布置在壳体底座16上，使得导体板22和承载件18被接收在所述壳体中。导体板22的信号可以例如通过S形弹簧34引导至压力传感器布置组件100的未示出的连接插头。通过在压力接头14上固定承载件18的特别方式，介质不能进入到传感器壳体12内部中，在该传感器壳体中存在敏感的分析处理电路。结合根据本发明的制造方法之后详细地描述关于连接的其它细节。
[0046]现在，下面描述压力传感器布置组件100的根据本发明的信号分析处理。压力传感器布置组件100借助于压力接头14的外螺纹26旋入到测量室的壁中，该测量室包含被压力加载的介质。由此，所述介质可以到达压力接头14的开口 24中并且作用到传感器元件20上。以已知的方式，具有压力显示装置的未示出的分析处理单元的连接插头借助于S形弹簧34与导体板22以及分析处理电路连接。传感器元件20包括所谓的LC-振荡回路作为测量接收器、也就是这样的回路:该回路由电容器和线圈组成。线圈为电感构件，该构件具有影响其电感的材料，该材料在其电感影响强度方面与压力有关。在现有技术中公开了相应的脂或者其它高渗透的材料、例如由相应合适的铁素体制成的环形芯。因此，当作用到测量接收器上的压力变化时，振荡回路的电感进而共振频率变化。具有分析处理电路的导体板22包括振荡器，用于激励经过分析处理电路的线圈元件的振荡回路。因为承载件18对于磁场可穿透，因此传感器元件20和振荡器相应无接触地能量地、尤其电感地和/或电容地耦合。此外，分析处理电路包括用于在频率方面调谐所述振荡器的调谐装置，并且所述分析处理电路能够提供与作用到传感器元件20上的压力成比例的信号。调谐装置能够手动或自动地运行。如果当前的振荡器频率与传感器元件20的测量接收器的共振频率相一致，则振荡器的阻尼明显高于在两个最后提到的频率不一致的情况下的阻尼。在共振情况下强烈的阻尼导致了在分析处理电路的输出端所提供的电压明显降低。由此，传感器元件20的振荡回路的共振频率进而在分析处理电路的输出端上所提供的电压在其频率特性方面与由传感器元件待检测的外部参量、也就是与作用到传感器元件20上的压力的大小相关。相应地，作用到传感器元件20上的压力能够在没有与分析处理电路直接电连接的情况下被检测。因此，通过特别的布置避免了接触接通的问题。由此，尤其能够使用相对于介质更稳固的材料。根据压力传感器布置组件100的特别应用，所述材料可以是金属、金属化合物、它们的合金或者甚至塑料。此外，通过特别的布置提高了耐热性并且能够在较大的范围内检测或确定待测量的压力。这尤其是在机动车领域内、例如存在高达2000bar压力的柴油发动机的共轨中令人感兴趣。
[0047]在图2中示出根据本发明的压力传感器布置组件200的第二实施方式。下面仅仅描述与第一实施方式的区别。尤其地，相同的构件以相同的附图标记表示。
[0048]在图2中示出的压力传感器布置组件200中，传感器元件20的承载件18盘形地构造。壳体底座16如此布置在压力接头14上，使得压力接头14从壳体底座16的平面朝传感器壳体12的方向伸出一段。承载件18处于具有分析处理电路的导体板22的平面中并且由该导体板沿圆周方向包围。用于压力检测的测量原理与参照第一实施方式所描述相同。
[0049]在图3中示出根据本发明的压力传感器布置组件300的第三实施方式。下面仅仅描述与第一或第二实施方式的区别。尤其地，相同的构件以相同的附图标记表示。
[0050]在图3中示出的压力传感器布置组件300中，传感器元件20的承载件18如在第一实施方式中那样杯形地构造。壳体底座16如此固定在压力接头14上，使得承载件18处于壳体底座16的平面中并且与该壳体底座对准。具有分析处理电路的导体板22如此安装在壳体底座16上，使得该导体板平地布置在承载件18或传感器元件20上，也就是说，承载件18的杯形的底部区域的外侧同样由导体板22遮盖。分析处理电路的线圈元件位于传感器元件20上方导体板22的上部或下部。在其它方面，压力检测的测量原理与参照第一实施方式所描述相同。
[0051]在图4中示出根据本发明的压力传感器布置组件400的第四实施方式。下面仅仅描述与上述实施方式的区别。尤其地，相同的构件以相同的附图标记表示。
[0052]在图4中示出的压力传感器布置组件400中，承载件18如在第二实施方式中那样盘形地构造。如在第三实施方式中那样，壳体底座16如此布置或固定在压力接头14上，使得承载件18处于壳体底座16的平面中并且与该壳体底座对准。在这里，导体板22也像在第三实施方式中那样布置在壳体底座16上，使得该导体板平地布置在承载件18上。线圈元件的布置与第三实施方式相同。在其它方面，压力检测的测量原理与参照第一实施方式所描述相同。
[0053]在图5中示出根据本发明的压力传感器布置组件500的第五实施方式。下面仅仅描述与上述实施方式的区别。尤其地，相同的构件以相同的附图标记表示。
[0054]在图5中示出的压力传感器布置组件500中，传感器元件20的承载件18盘形地构造。壳体底座16在其中间区域中具有开口 36，该开口相对于压力接头14中的开口 24同轴并且与所述开口 24齐平地构造。传感器元件20的承载件18固定在壳体底座16上而不固定在压力接头14上并且处于壳体底座16的面对传感器壳体12的侧上。因此，承载件18间接通过壳体底座16固定在压力接头14上。在壳体底座16的面对传感器壳体12的侧上存在环形的中间承载件38，该中间承载件与传感器元件20的承载件18同轴地布置。在该中间承载件18上布置具有分析处理电路的导体板22并且覆盖或遮盖所述承载件18。分析处理电路的线圈元件位于传感器元件20上方导体板22的上部或下部。在其它方面，压力检测的测量原理与参照第一实施方式所描述相同。
[0055]在图6中示出根据本发明的压力传感器布置组件600的第六实施方式。下面仅仅描述与上述实施方式的区别。尤其地，相同的构件以相同的附图标记表示。
[0056]在图6中示出的压力传感器布置组件600中，传感器元件20的承载件18杯形地构造，其中，该承载件在其外壁的自由端部上具有留空。壳体底座16在其中间区域中具有配备开口 36的凹部或留空40，如上述实施方式中那样，该开口 36相对于压力接头14中的开口同轴或与其齐平地构造。传感器元件20的承载件18不是布置在压力接头14上，而是如此布置在壳体底座16的凹部中，使得该承载件处于壳体底座16的平面中并且与该壳体底座对准。在杯形的承载件18的外壁区域中的留空40用于接收密封件42、例如O形环，该密封件布置在承载件18的壁区域30与壳体底座16的留空40之间。具有分析处理电路的导体板22如此布置在壳体底座16上，使得该导体板平地遮盖承载件18。分析处理电路的线圈元件位于传感器元件20上方导体板22的上部或下部。在其它方面，压力检测的测量原理与参照第一实施方式所描述相同。
[0057]在图7中示出根据本发明的压力传感器布置组件700的第七实施方式。下面仅仅描述与上述实施方式的区别。尤其地，相同的构件以相同的附图标记表示。
[0058]在图7中示出的压力传感器布置组件700中，传感器壳体12由塑料构成。尤其地，壳体底座16与传感器壳体12构造成整体。接下来，这两个构件的组合或结合称为传感器壳体12。在此，传感器壳体12由具有壁的基板组成。该基板用作传感器元件20的承载件18。基板在内部、也就是在所述壁的内部并且在朝具有分析处理电路的导体板22示出的侧上具有传感器元件20的承载件18，并且基板在外侧上、也就是在其上没有壁存在并且面对压力介质的侧上接收传感器元件20。传感器壳体12在它的壁的上部区域中、也就是背离导体板22的区域中具有开口。压力接头14可以例如通过激光-或者超声波焊接来固定在该传感器壳体12上。在传感器壳体12的内部安装电子构件并且实施用于对压力的特征曲线进行调节的补偿以及温度补偿之后，传感器壳体12的开口以盖44封闭。在此，压力的连接可以或是通过密封件46、例如孔或槽中的O形环，或是通过压力接头14区域中的软管的接头进行。传感器壳体12适用于直至约50bar的压力。在其它方面，压力检测的测量原理与参照第一实施方式所描述相同。
[0059]在图8中示出根据本发明的压力传感器布置组件800的第八实施方式。下面仅仅描述与上述实施方式的区别。尤其地，相同的构件以相同的附图标记表示。
[0060]在图8中示出的压力传感器布置组件800中，传感器壳体12如在第七实施方式中那样由塑料构成。然而，这种塑料壳体例如能够对于低至平均压力差、也就是直至20bar的压力改变功能。在压力差布置中，第二压力穿过传感器壳体12内部产生。在此，传感器壳体12能够由具有壁的基板组成。该基板用作传感器元件20的承载件18。基板尤其具有配备中心开口 48的圆柱形凹部47，该开口由传感器元件20遮盖。导体板22在承载件18上包围圆柱形的凹部47并且相对于开口 48同轴地设置。因此，分析处理电路的线圈元件在这种情况下布置在传感器元件20旁侧或承载件18中凹部47的旁侧，其中可以实现足够的传输功率。在凹部47的背离传感器元件20的侧上，与承载件18构造成整体的壁50相对于开口 48同轴地布置，所述壁50背离传感器元件20延伸。在承载件18的背离传感器元件20的侧上，传感器壳体12布置在构造成压力管道51的测量室上并且能够(如在图8中示出那样)由压力管道51封闭。尤其地，压力接头14与压力管道51构造成整体，该压力接头能够如此插入到壁50中，使得所述压力接头朝承载件18延伸并且与该承载件不仅在围绕承载件18中的开口 48的区域中而且在承载件18的壁50的区域中压力密封或相对于压力管道51中的介质压力密封地连接。这可以例如通过粘合或焊接实现。替代地或附加地，压力接头14与壁50之间也可以实现形状密封。替代地，可以省去压力接头14并且可以通过承载件18直接连接到压力管道51上来取代。因为压力接头14密封地布置，因此来自压力管道51的介质不能进入传感器壳体12的、压力管道51与承载件18之间形成的中空室中，在所述中空室中存在具有敏感分析处理电路的导体板22。由此，导体板22处于传感器壳体12的内部,该传感器壳体由压力管道51在一侧上封闭。由此，待测量的第一压力可以通过压力接头14到达传感器元件20。第二压力作用到承载件18的或传感器元件20的背侧上。为了实现所述情况，压力管道54(该压力管道可以包含被压力加载介质)的压力接管52能够从承载件18的、面对传感器元件20的侧伸入到承载件18的凹部47中并且插入到该凹部中。为了在传感器元件20上产生反压力，被第二压力进行压力加载的介质可以因此从压力管道54通过压力接管52引导到传感器元件20或该传感器元件的背侧上。尤其地，或是压力接管52能够直接与壳体12的基板在凹部47的区域中连接，或是压力管道54可以(如在图8中示出那样)具有至少一个法兰55，该法兰围绕压力接管52布置并且如此与壳体12连接，使得利用被第二压力进行压力加载的介质填充的室在承载件18与压力管道54之间形成并且传感器壳体12在承载件18的面对传感器元件20的侧上封闭。在其它方面，压力检测的测量原理与参照第一实施方式所描述相同。
[0061]在图9中示出根据本发明的压力传感器布置组件900的第九实施方式。下面仅仅描述与上述实施方式的区别。尤其地，相同的构件以相同的附图标记表示。
[0062]在图9中示出的压力传感器布置组件900中，传感器壳体12如在第七或第八实施方式中那样由塑料构成。然而，第八方式中的塑料壳体能够例如对于低至平均压力差、也就是直至20bar的压力也以变换的形式改变功能。压力接头14为了简化而没有示出。壳体底座16与传感器壳体12构造成整体，其中，壳体底座16用作用于传感器元件20的承载件
18。尤其地，壳体底座16具有根据第八实施方式的开口 48，该开口 48由传感器元件20遮盖。此外，壳体底座16具有与开口 48连接的通道56，该通道构造在壳体底座16中并且在侧向延伸穿过传感器壳体12的壁。在传感器壳体12的壁的区域中，所述通道通向与所述壁连接的压力管道54，该压力管道可以包含被压力加载的介质。具有分析处理电路的导体板22可以在壳体底座16的背离传感器元件20的侧上布置在传感器壳体12中。在此，导体板22可以布置在传感器元件20和通道56的上方。为了在传感器元件20上产生反压力，来自压力管道54的、被第二压力进行压力加载的介质通过壳体底座16中的通道56可以因此引导到传感器元件20或其背侧上。通过在壳体底座16中构造通道56，在压力管道54与传感器壳体12内部中的中空室之间不必设置密封件，并且来自压力管道54的介质不能进入到传感器壳体12的中空室中,在该中空室中存在具有敏感分析处理电路的导体板22。尤其地，可以取消压力管道54穿过传感器壳体12的中空室的实施。传感器壳体12可以如第七实施方式的传感器壳体12那样具有开口，该开口能够由盖封闭。在其它方面，压力检测的测量原理与参照第一实施方式所描述相同。
[0063]根据本发明的压力传感器布置组件可以包括多个其它的修改方案和工程技术的替代方案。壳体底座16可以具有各任意的形状，尤其是方形、矩形、多角形(例如五角形、八角形、十角形和诸如此类)。材料可以是金属、金属化合物、它们的合金和诸如此类。传感器元件20的承载件18能够由陶瓷材料、塑料或诸如此类制成。导体板22可以包括任何类型的分析处理电路，该分析处理电路适用于与传感器元件20无接触地能量地耦合、例如专用的集成电路。与插头区域的接触可以通过任何类型的合适连接实现(例如金属丝)并且能够借助于粘合、焊接、拼合、卷边或诸如此类实现。传感器元件20可以是任何类型的合适传感器元件20并且可以例如包括半导体硅芯片。尤其在液体介质的情况下，被第二压力进行压力加载传感器元件20。在压力小于IOObar的情况下，传感器元件20可以是半导体硅芯片，并且在压力大于IOObar的情况下，传感器元件20可以是钢膜片，传感器元件20的上述构件集成到所述钢膜片中。根据应用的不同，用于传感器元件20的陶瓷元件也是可设想的。尤其在高压应用情况下，对于传感器元件20来说，合适的层结构和高的几何公差要求是可能的，以便能够抵抗压力。这可以通过用于传感器元件20的材料的合适的选择实现。
[0064]下面进行描述用于制造根据本发明的压力传感器布置组件10的方法，该压力传感器布置组件在其基本特征方面适用于所有上面描述的实施方式并且相应于各个实施方式几何上也在材料方面适配。
[0065]原则上，传感器元件20安装在承载件18上。在承载件18上安装传感器元件20可以尤其通过钎焊、玻璃封装或粘合如此进行，使得该传感器元件为了测量所述介质的压力能够遭受所述介质。根据实施方式的不同，壳体底座16也可以用作承载件18。承载件18能够与另外的构件、例如压力接头14和/或例如呈六边形的形式的壳体底座16通过钎焊、焊接或诸如此类地连接。接着，分析处理电路设置用于输出这样的信号:该信号显示作用到传感器元件20上的压力，其中，分析处理电路布置在介质以外并且与传感器元件20无接触地能量地连接。该设置例如可以通过粘合进行。无接触地能量地连接能够如上所述的通过电感连接进行。接下来，承载件18与传感器壳体12如此通过粘合、熔焊、钎焊或诸如此类连接，使得分析处理电路可以处于传感器壳体12的内部并且因此可以被保护。然后，分析处理电路能够与插头区域连接并且因此制造与传感器壳体12的外部区域的电接触。该接触能够材料锁合地、例如通过熔焊或钎焊，或形状锁合地、例如通过卷边进行。
[0066]如果传感器元件20的承载件18尤其由陶瓷材料制成，并且在其上固定有承载件18的另外的构件、例如压力接头14由金属或钢制成，则在它们之间能够尤其通过钎焊或熔焊实现相对于介质密封的连接。在熔焊这种连接的情况下进行短暂地、强烈地加热所述构件，直到由金属、尤其钢和/或由陶瓷制成的构件熔接或熔化为止，这些构件在这种连接过程中也称为接合配对件。所述短暂的、强烈地加热可以通过电感或激光射线进行。在此，必要时这些构件之间可以需要熔焊添加物。这例如能够通过在连接区域中金属化承载件18的表面这样的方式实现。
[0067]如果这些构件借助于钎焊连接，则在由金属或钢制成的构件上进行短暂地、强烈地加热直到由金属或钢制成的构件和陶瓷之间的焊料熔化，并且接着进行冷却。在这里，也可以通过电感或激光射线进行短暂地、强烈地加热。
[0068]对于所述两个连接方式适用的是，在借助于激光射线加热期间可观察关于各构件的外周上均匀的温度梯度。这例如可以通过构件旋转的方式来实现，由此，确保了所述材料之间的均匀连接。
【权利要求】
1.一种用于检测测量室中流体介质的压力的压力传感器布置组件(100-900)，其包括:传感器壳体(12);至少一个传感器元件(20)，所述传感器元件如此布置在所述承载件(18)上，使得该传感器元件为了测量所述介质的压力能够遭受所述介质；和用于发出信号的分析处理电路，所述信号显示了作用到所述传感器元件(20)上的压力，其中，所述分析处理电路布置在所述介质以外并且与所述传感器元件(20)无接触地能量地连接，其特征在于:所述承载件(18)与所述传感器壳体(12)如此连接，使得所述分析处理电路处于所述传感器壳体(12)的内部。
2.根据权利要求1所述的压力传感器布置组件(100-900)，其中，所述承载件(18)由非导电材料构造。
3.根据上述权利要求之一所述的压力传感器布置组件(100-900)，其中，所述承载件(18)对于磁场可穿透。
4.根据上述权利要求之一所述的压力传感器布置组件(100-400)，其中，所述压力传感器布置组件(100-900)此外包括压力接头(14)，所述压力接头与所述传感器元件(20)的承载件(18)相对于所述介质密封地连接。
5.根据上一个权利要求所述的压力传感器布置组件(100-400)，其中，所述承载件(18)由陶瓷材料制成并且所述压力接头(14)由金属或金属化合物制成。
6.根据权利要求4或5所述的压力传感器布置组件(100-900)，此外包括壳体底座(16)，所述壳体底座布置在所述压力接头(14)的端部上，其中，所述传感器元件(20)的承载件(18)如此设置在所述压力接头(14)上，使得所述承载件(18)从所述壳体底座(16)的平面中突出或处于所述壳体底座(16)的平面中。
7.根据上述权利要求之一所述的压力传感器布置组件(300-700;900)，其中，所述分析处理电路直接布置在所述传感器元件(20)的承载件(18)上。
8.根据上述权利要求之一所述的压力传感器布置组件(700-900)，其中，在所述传感器壳体(12)中存在其它被压力加载的介质，从而能够将反压力施加到所述传感器元件(20 )的承载件(18 )上并且所述压力传感器布置组件(700-900 )被构造用于测量压力差。
9.一种用于制造根据上述权利要求之一所述的压力传感器布置组件(100-900)的方法，包括以下步骤: -尤其通过钎焊、玻璃封接或粘合如此将所述传感器元件(20 )安装在所述承载件(18 )上，使得该传感器元件为了测量所述介质的压力能够遭受所述介质， -设置用于发出信号的分析处理电路，所述信号显示了作用到所述传感器元件(20)上的压力，其中，所述分析处理电路布置在所述介质以外并且与所述传感器元件(20)无接触地有能量地连接， -设置传感器壳体(12), 其特征在于， -所述承载件(18)与所述传感器壳体(12)如此连接，使得所述分析处理电路处于所述传感器壳体(12)的内部。
10.根据上一个述权利要求所述的方法，其中，此外设置了压力接头(14)、尤其是由金属制成的压力接头(14)，所述传感器元件(20)的承载件(18)尤其由陶瓷材料制成并且尤其通过钎焊、熔焊或粘合与所述压力接头(14)相对于所述介质密封地连接。
【文档编号】G01L19/14GK103620361SQ201280030720
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2012年4月27日 优先权日:2011年6月21日
【发明者】A·勒克斯, M·马斯特 申请人:罗伯特·博世有限公司