用于檢測測量室中流體介質的壓力的壓力傳感器布置組件的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于檢測測量室中的流體介質的壓力的壓力傳感器布置組件（100-900）和一種用于制造所述壓力傳感器布置組件的方法，所述壓力傳感器布置組件包括：傳感器殼體（12）；至少一個傳感器元件（20），所述傳感器元件如此布置在承載件（18）上，使得該傳感器元件為了測量所述介質的壓力能夠遭受所述介質；和用于發出信號的分析處理電路，所述信號顯示了作用到所述傳感器元件（20）上的壓力。所述分析處理電路布置在所述介質以外并且與所述傳感器元件（20）無接觸地能量地連接。所述承載件（18）與所述傳感器殼體（12）如此連接，使得所述分析處理電路處于所述傳感器殼體（12）的內部。
【專利說明】用于檢測測量室中流體介質的壓力的壓力傳感器布置組件
【背景技術】
[0001]現有技術中公開了用于檢測流體介質(例如氣體和液體)的壓力的不同的裝置和方法。測量參量壓力為氣體和液體中出現的、普遍作用的、沒有指向的力作用。為了測量壓力，存在動態和靜態作用的測量值接收器或傳感器。動態作用的壓力傳感器僅用于測量氣態的或者液態的介質中的壓力波動。壓力測量能夠直接地、通過膜片變形或者通過力傳感器進行。
[0002]尤其為了測量非常高的壓力足夠的是，簡單地使介質遭受電阻，因為所有已知的電阻或多或少顯著地與壓力相關。但是在此，電阻與溫度的同時相關性的抑制和從壓力介質出來的電接頭的壓力密封的實施是困難的。
[0003]因此，為了獲取信號，最流行的壓力檢測方法首先使用薄的膜片作為機械的中間級，該中間級在一側遭受壓力并且在壓力的影響下或多或少撓曲。這種方法能夠在寬的界限中根據厚度和直徑與各個壓力區域相適配。小的壓力測量范圍導致了具有撓曲的、相對較大的膜片，所述撓曲可以處于0.1毫米至I毫米之間的范圍內。但是，高的壓力要求具有小直徑的較厚膜片，所述膜片大多僅撓曲幾微米。這種壓力傳感器例如在Konrad Reif (出IK):Sensoren im Kraftfahrzeug (機動車中的傳感器)，1.Auf Iage (第一版)，2010,80-82頁和134-136頁中描述。
[0004]尤其公開了微機械的半導體壓力傳感器，所述半導體壓力傳感器具有由半導體基底構成的框架和布置在該框架上的膜片。在此，在所述膜片上安裝了不同的壓阻的測量電阻，這些測量電阻在膜片或電阻變形時改變其電阻。在此，壓阻的測量電阻通常布置在膜片的、背向被壓力加載的介質的側上，例如可以從DElO 2007 052 364A1或DElO 2004 006199A1中獲悉。
[0005]DElO 2004 006 199A1描述了一種壓力傳感器布置組件，該壓力傳感器布置組件包括具有膜片的微機械傳感器芯片作為傳感器元件，其中，該膜片覆蓋了芯片背側中的孔洞。傳感器芯片通過由含鈉的玻璃制成的中間承載件安裝在金屬的殼體底座上。通過在殼體底座中的壓力供給(所述壓力供給也通過所述玻璃承載件延伸并且通向傳感器芯片的孔洞中)給膜片加載以待測量的壓力。
[0006]DElO 2007 052 364A1描述一種壓力傳感器布置組件，其具有至少一個作為傳感器元件的傳感器芯片，該傳感器芯片通過至少一個中間承載件安裝在殼體底座上，其中，傳感器芯片的半導體材料和殼體底座的材料具有不同的熱膨脹系數。實現了至少一個以陶瓷承載件形式的中間承載件，其熱膨脹系數與傳感器芯片的半導體材料的熱膨脹系數相適配。
[0007]也公開了壓力傳感器，其中，傳感器元件接收在測量單元中。測量單元具有配備內部油池的分離膜片。在測量期間，被壓力加載的介質產生壓力，該壓力通過分離膜片和內部的油池傳遞到傳感器元件上。
[0008]DElOl 28 010A1描述了一種壓力傳感器布置組件，其中，測量接收器作為傳感器元件集成在承載件中并且與分析處理電路無接觸地能量地連接。尤其描述的是，測量接收器能夠處于機動車的輪胎中并且分析處理電路能夠處于機動車的內室中。測量接收器和分析處理電路相應地布置在不同的、空間上分開的構件上。
[0009]盡管現有技術中公開的壓力傳感器布置組件有很多優點，但是這種壓力傳感器布置組件還有改進潛力。因此，例如使用硅-微機械機構用于傳感器元件和通過油池的保護相對費事并且具有限制傳感器裝置的穩固性的缺點。此外，在另外的策略中力求獲得，在硅-微機械機構中將壓力施加到膜片背側上、也就是膜片的背向被壓力加載的介質的區域上。但是，由于通常的玻璃底座的強度的原因通過破裂壓力形成限制，從而壓力傳感器布置組件不再適用于IOObar以上的壓力。在膜片非常薄的情況下，具有金屬膜片的壓力傳感器本身具有高的準確性要求。這種薄的膜片在該構型中是非常費事，并且在連接過程或安裝過程中可能形成預夾緊，從而不再可能進行準確地壓力測量。這同樣適用于陶瓷膜片體。在該陶瓷膜片體中尤其存在相對于待測量的介質的密封性在使用壽命期間的問題，從而該陶瓷膜片體的使用范圍限制在大約200bar。尤其在確定在大于200bar的范圍內的高壓時，由于所需要的材料強度的原因，膜片僅僅存在非常小的變形，從而也相應地給出僅很小的信號。因此，這些很小的信號必須被放大。因此，在材料制作中的不準確性造成了測量偏差，并且也相應地增強或放大測量偏差，從而可以使得隨壓力增加的壓力確定變得更不準確。也就是說，在高壓應用時，對于測量需要實現傳感器元件上合適的層結構以及非常高的幾何公差需求。附加地，這些電信號非常小，從而對于處理和發出信號來說需要大地電加強所述信號。這種加強對于使用信號和干擾參量同樣進行。
【發明內容】
[0010]因此提出一種壓力傳感器布置組件，該壓力傳感器布置組件至少很大程度避免已知的壓力傳感器的缺點并且能夠在較大壓力范圍內使用。
[0011]原則上，本發明適用于檢測在每個使用位置(尤其在機動車中待測量的壓力范圍內)上的壓力。
[0012]本發明的構思在于，傳感器元件在沒有直接的電連接接觸的情況下通過線圈裝置無接觸地能量地、例如電感地和/或電容地耦合到分析處理電路上，其中，傳感器元件可以直接布置在待測量的壓力介質中。
[0013]與此相應地，提出一種用于檢測測量室中的流體介質的壓力的壓力傳感器布置組件。其次，在相應地集成各個構件的情況下可以確定流體介質的其它物理的和/或化學的特性，這些特性包括例如溫度、其它壓力、流動特性或一個或多個另外的特性。原則上，測量室可以是任意的室，流體介質、也就是氣體和/或液體靜止地或流動地被接收在所述室中。尤其地，測量室可以為燃料系統的一部分。由此，壓力傳感器布置組件尤其可以為了檢測燃料壓力而使用或構型。
[0014]在此，無接觸地能量地耦合在本發明的范圍內理解為這樣的耦合，其中，無接觸地通過能量的交換來傳遞至少一個信息、尤其至少一個測量信號。尤其地，無接觸地能量地耦合可以是或者可以包括無接觸的電耦合、例如電感的和/或電容的電耦合和/或電磁信號的或磁信號的交換。以電壓信號和/或電流信號形式的電信號例如可以無接觸地被交換。在此，表述“無接觸地”可理解為無線地(也就是在沒有直接的導電連接的情況下)進行能量交換、尤其電信號的交換。[0015]傳感器裝置可以包括至少一個安裝在測量室的壁中的壓力接頭，該壓力接頭可以構造為螺紋接管。該壓力接頭尤其能夠借助于一個或多個連接元件、例如借助于至少一個外螺紋緊固在測量室的壁中，所述外螺紋配合到測量室的壁的內螺紋中。但是，原則上替代地或附加地，另外的固定裝置也是可能的。該緊固尤其可以壓力密封和/或介質密封地實現。
[0016]根據本發明的壓力傳感器布置組件包括:傳感器殼體；至少一個傳感器元件，該傳感器元件如此布置在承載件上，使得該傳感器元件為了測量所述介質的壓力能夠遭受所述介質；和用于發出信號的分析處理電路，該信號顯示了作用到傳感器元件上的壓力，其中，分析處理電路布置在介質以外并且與傳感器元件無接觸地能量地連接，其中，承載件與傳感器殼體如此連接，使得分析處理電路處于傳感器殼體的內部。在此，傳感器殼體可理解為這樣的殼體，該殼體完全或部分包圍或接收所述分析處理電路。但也可能的是，分析處理電路部分處于傳感器殼體的外部。在此，原則上，每個構件都可理解為，該構件都將分析處理電路相對于介質隔開并且防止外部的影響。
[0017]在此，傳感器元件的電壓供應和傳感器元件的讀出可以通過例如電感連接實現。通過根據本發明的壓力傳感器布置組件可以省去從傳感器元件到分析處理電路的電連接元件、例如電網金屬絲。這種連接元件通常是敏感的、尤其是壓力敏感的。此外，這種連接元件可能在經受介質時被腐蝕和/或例如由于壓力的原因經受機械損壞。在根據本發明的壓力傳感器布置組件中，不必進行穿過介質的接觸接通并且因此也不必為此設置密封件。根據本發明的壓力傳感器布置組件的傳感器元件可以鈍化，從而該傳感器元件沒有給介質提供電的和/或機械的作用點。這種鈍化層可以例如包括硅-亞硝酸鹽、硅-碳化物或諸如此類。特別地，通過根據本發明的壓力傳感器布置組件能夠主要與現有技術中的壓力傳感器布置組件的、由塑料構成的傳感器殼體和另外由其它材料制成的構件相比實現了增強的介質穩固性，因為不必密封電連接以及其它敏感的構件。同樣的是，主要與現有技術中的壓力傳感器布置組件的、由塑料構成的傳感器殼體和其它材料制成的構件相比，耐熱性也可以被提高。根據本發明的壓力傳感器布置組件同樣可以具有由塑料構成的殼體并且盡管如此適用于大于IObar的壓力，因為不必設置會被密封的、直接的電連接。相應地，針對各待期望的壓力區域能夠單獨或個別設置傳感器元件。尤其能夠在其它壓力區域中調節準確的膜片。
[0018]所述承載件能夠由非導電材料構成。這可以例如為陶瓷材料。由此，實現了分析處理電路和傳感器元件之間不受干擾的電的或無接觸的連接。
[0019]所述承載件可以對于磁場可穿透。這尤其在分析處理電路與傳感器元件之間電感連接時是重要的，因此，分析處理電路中不受干擾的電壓能夠被感應產生。
[0020]此外，壓力傳感器布置組件可以包括壓力接頭，傳感器元件的承載件與該壓力接頭相對于介質密封地連接。這種壓力接頭用于在例如測量室的壁上安裝或固定壓力傳感器布置組件。通過承載件與壓力接頭之間的介質密封的連接來保護所述分析處理電路以防介質進入。
[0021 ] 所述承載件可以例如完全或部分由陶瓷材料制成。壓力接頭尤其可以完全或部分由金屬或金屬化合物、例如由鋼制造。由此，特別穩固的壓力傳感器布置組件能夠被完成，所述壓力傳感器布置組件盡管如此仍能夠實現分析處理電路與傳感器元件之間的不受干擾的電的或無接觸的連接。為了連接陶瓷承載件與金屬化的壓力接頭可以例如使用一個或多個以下技術:釬焊連接、熔焊連接、粘合連接。連接例如也可以由此制造和/或促進，使得陶瓷承載件在與金屬壓力接頭連接之前完全或部分被金屬化，例如其方式是:在所述壓力接頭上施加至少一個金屬層，例如鎳層和/或金層和/或銀層。接著可以例如實現與壓力接頭的熔焊。
[0022]在釬焊連接時，例如在具有定義的厚度和/或強度的金屬壓力接頭上壓上和/或配上焊膏和/或定位或布置焊盤或小焊板。接著，陶瓷承載件被定位、也就是相對于壓力接頭被裝入其連接位置中，并且通過溫度有步驟地增加實現加熱到焊料的熔化溫度以上的溫度。加熱可以例如通過整個構件的標準爐過程或通過利用感應或散焦的激光射線局部加熱具有焊料的壓力接頭和陶瓷的承載件進行。在這里，需要強調的是焊料熔化溫度比其他構件低。因此，僅焊料轉化成液態的物態。金屬的壓力接頭和陶瓷的承載件保持為固態的物態。通過隨后的冷卻過程實現機械連接。
[0023]在熔焊連接時，例如金屬的壓力接頭和陶瓷的承載件被定位、也就是說相對于壓力接頭被帶入其相互相對的連接位置中。在壓力接頭和陶瓷承載件之間可以存在熔焊添加物。接著，通過局部加熱壓力接頭與陶瓷承載件之間的連接位置通過激光射線如此加熱，使得兩種材料在彼此的邊界區域中過渡到液態的物態并且材料混合和/或材料擴散進入到所述彼此的邊界區域中。在這里，熔焊添加物可以用作熱中間層也可以用作熔化溫度的補償。通過隨后的冷卻過程實現機械連接。冷卻過程可控制地進行，以便把兩種材料之間的機械應力減少到最低程度。
[0024]此外，壓力傳感器布置組件可以包括殼體底座，該殼體底座可以布置在壓力接頭的端部，其中，傳感器元件的承載件可以如此設置在壓力接頭上，使得承載件從殼體底座的平面突出或處于殼體底座的平面中。由此，傳感器殼體能夠特別簡單地設置在殼體底座上并且保護所述分析處理電路以防止外部影響。
[0025]分析處理電路可以直接布置在傳感器元件的承載件上。由此，能夠保持所述傳感器元件與所述分析處理電路之間的間距盡可能短，從而能夠使它們之間的電連接的干擾可能性減少到最低程度。
[0026]在傳感器殼體中可以存在其它被壓力加載的介質，從而在傳感器元件的承載件上能夠施加反壓力并且壓力傳感器布置組件構造成用于測量壓力差。由此，在應用測量壓力差時也能實現上面描述的優點。
[0027]用于制造這種壓力傳感器布置組件的方法可以包括以下步驟，優選以提出的順序:
[0028]-尤其通過釬焊、玻璃封接或粘合將傳感器元件如此安裝在承載件上，使得該傳感器元件為了測量所述介質的壓力能夠遭受所述介質，
[0029]-設置用于發出信號的分析處理電路，該信號表明作用到傳感器元件上的壓力，其中，分析處理電路布置在介質以外并且與傳感器元件無接觸地能量地連接，
[0030]-設置傳感器殼體，其中，承載件與傳感器殼體如此連接，使得分析處理電路處于傳感器殼體的內部。
[0031]此外，可以設置壓力接頭、尤其由金屬制成的壓力接頭，傳感器元件的承載件尤其可以由陶瓷材料制成并且可以尤其通過釬焊或熔焊相對于介質密封地與壓力接頭連接。[0032]概括地說，傳感器元件能夠通過釬焊、粘合、玻璃封接安裝在陶瓷上。通過鋼與陶瓷之間的介質密封連接來保護電子器件室以防止測量介質進入。也不存在需要密封的敷鍍通孔。因此存在主要相對于由塑料構造的傳感器而言較高的介質穩固性。此外，主要相對于塑料而言提高的耐熱性，并且在IObar以上的加寬的壓力范圍是可能的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]本發明的另外的可選的細節和特征從優選實施例的以下描述中得出，這些實施例在附圖中示意性示出。附圖示出:
[0034]圖1示出根據第一實施方式的壓力傳感器布置組件的剖視圖；
[0035]圖2示出根據第二實施方式的壓力傳感器布置組件的剖視圖；
[0036]圖3示出根據第三實施方式的壓力傳感器布置組件的剖視圖；
[0037]圖4示出根據第四實施方式的壓力傳感器布置組件的剖視圖；
[0038]圖5示出根據第五實施方式的壓力傳感器布置組件的剖視圖；
[0039]圖6示出根據第六實施方式的壓力傳感器布置組件的剖視圖；
[0040]圖7示出根據第七實施方式的壓力傳感器布置組件的剖視圖；
[0041]圖8示出根據第八實施方式的壓力傳感器布置組件的剖視圖；
[0042]圖9示出根據第九實施方式的壓力傳感器布置組件的剖視圖。
【具體實施方式】
[0043]在圖1中示出根據本發明的壓力傳感器布置組件100的第一示例性實施方式。壓力傳感器布置組件100包括傳感器殼體12、壓力接頭14、呈六邊形的殼體底座16、承載件18、傳感器元件20和具有未詳細示出的分析處理電路的導體板22。壓力接頭14構造為螺紋接管并且是基本上圓柱體形的構件，該構件具有開口 24和外螺紋26，所述開口用于未示出的測量室(例如燃料管道)中的待測量的、被壓力加載的介質。承載件18杯形地構造并且由非導電的、但對于磁場可穿透的材料構造。這例如可以是陶瓷材料。在承載件18的杯形的底部區域28的內側上,借助于釬焊、玻璃封接(aufglasen)或粘合將傳感器元件20固定在承載件18上。之后詳細地描述傳感器元件20的細節。承載件18例如通過熔焊、釬焊或粘合如此固定在壓力接頭14上，使得傳感器元件20面對壓力接頭14中的開口 24。如果承載件18由陶瓷材料制成，則該承載件可以在待制造連接的區域中至少局部具有金屬化表面，以便通過熔焊或釬焊與壓力接頭14連接。在此，承載件18的杯形的壁區域30與壓力接頭14的壁區域32齊平地封閉。由此，被壓力加載的介質能夠從測量室直接作用到傳感器元件20上。通過在承載件18上固定傳感器元件20的特別方式，傳感器元件20相對于待測量的介質密封地固定在承載件18上，也就是說，所述介質不能進入承載件18與傳感器元件20之間。同樣，通過上述的固定方法設置了承載件18與壓力接頭14之間的這種密封連接。為了應力脫耦，傳感器元件20可以安裝在承載件上的玻璃承載件上。為此可以例如使用彈性的粘合劑。該粘合劑也可以用于熱力學脫耦。
[0044]六邊形的殼體底座16如此通過熔焊過程固定在壓力接頭14上，使得承載件18從殼體底座16的平面突出。六邊形的殼體底座16用作用于工具、例如用于螺紋扳手的作用面，以便借助于外螺紋26將壓力接頭14旋入到測量室的壁中，在所述測量室中存在待測量的、被壓力加載的介質。替代地，壓力接頭14可以具有內螺紋，該內螺紋被設置用于配合到并且裝入到測量室的壁相應的外螺紋中。
[0045]具有分析處理電路的導體板22相對于承載件18同軸地布置在殼體底座16上，其中，環繞承載件18存在留空。在該留空上，未示出的線圈元件在導體板22上處于上部和/或下部。因此，承載件18處于導體板22的平面中并且因此由該導體板沿圓周方向包圍。之后詳細地描述分析處理電路的細節。此外，殼體如此布置在殼體底座16上，使得導體板22和承載件18被接收在所述殼體中。導體板22的信號可以例如通過S形彈簧34引導至壓力傳感器布置組件100的未示出的連接插頭。通過在壓力接頭14上固定承載件18的特別方式，介質不能進入到傳感器殼體12內部中，在該傳感器殼體中存在敏感的分析處理電路。結合根據本發明的制造方法之后詳細地描述關于連接的其它細節。
[0046]現在，下面描述壓力傳感器布置組件100的根據本發明的信號分析處理。壓力傳感器布置組件100借助于壓力接頭14的外螺紋26旋入到測量室的壁中，該測量室包含被壓力加載的介質。由此，所述介質可以到達壓力接頭14的開口 24中并且作用到傳感器元件20上。以已知的方式，具有壓力顯示裝置的未示出的分析處理單元的連接插頭借助于S形彈簧34與導體板22以及分析處理電路連接。傳感器元件20包括所謂的LC-振蕩回路作為測量接收器、也就是這樣的回路:該回路由電容器和線圈組成。線圈為電感構件，該構件具有影響其電感的材料，該材料在其電感影響強度方面與壓力有關。在現有技術中公開了相應的脂或者其它高滲透的材料、例如由相應合適的鐵素體制成的環形芯。因此，當作用到測量接收器上的壓力變化時，振蕩回路的電感進而共振頻率變化。具有分析處理電路的導體板22包括振蕩器，用于激勵經過分析處理電路的線圈元件的振蕩回路。因為承載件18對于磁場可穿透，因此傳感器元件20和振蕩器相應無接觸地能量地、尤其電感地和/或電容地耦合。此外，分析處理電路包括用于在頻率方面調諧所述振蕩器的調諧裝置，并且所述分析處理電路能夠提供與作用到傳感器元件20上的壓力成比例的信號。調諧裝置能夠手動或自動地運行。如果當前的振蕩器頻率與傳感器元件20的測量接收器的共振頻率相一致，則振蕩器的阻尼明顯高于在兩個最后提到的頻率不一致的情況下的阻尼。在共振情況下強烈的阻尼導致了在分析處理電路的輸出端所提供的電壓明顯降低。由此，傳感器元件20的振蕩回路的共振頻率進而在分析處理電路的輸出端上所提供的電壓在其頻率特性方面與由傳感器元件待檢測的外部參量、也就是與作用到傳感器元件20上的壓力的大小相關。相應地，作用到傳感器元件20上的壓力能夠在沒有與分析處理電路直接電連接的情況下被檢測。因此，通過特別的布置避免了接觸接通的問題。由此，尤其能夠使用相對于介質更穩固的材料。根據壓力傳感器布置組件100的特別應用，所述材料可以是金屬、金屬化合物、它們的合金或者甚至塑料。此外，通過特別的布置提高了耐熱性并且能夠在較大的范圍內檢測或確定待測量的壓力。這尤其是在機動車領域內、例如存在高達2000bar壓力的柴油發動機的共軌中令人感興趣。
[0047]在圖2中示出根據本發明的壓力傳感器布置組件200的第二實施方式。下面僅僅描述與第一實施方式的區別。尤其地，相同的構件以相同的附圖標記表示。
[0048]在圖2中示出的壓力傳感器布置組件200中，傳感器元件20的承載件18盤形地構造。殼體底座16如此布置在壓力接頭14上，使得壓力接頭14從殼體底座16的平面朝傳感器殼體12的方向伸出一段。承載件18處于具有分析處理電路的導體板22的平面中并且由該導體板沿圓周方向包圍。用于壓力檢測的測量原理與參照第一實施方式所描述相同。
[0049]在圖3中示出根據本發明的壓力傳感器布置組件300的第三實施方式。下面僅僅描述與第一或第二實施方式的區別。尤其地，相同的構件以相同的附圖標記表示。
[0050]在圖3中示出的壓力傳感器布置組件300中，傳感器元件20的承載件18如在第一實施方式中那樣杯形地構造。殼體底座16如此固定在壓力接頭14上，使得承載件18處于殼體底座16的平面中并且與該殼體底座對準。具有分析處理電路的導體板22如此安裝在殼體底座16上，使得該導體板平地布置在承載件18或傳感器元件20上，也就是說，承載件18的杯形的底部區域的外側同樣由導體板22遮蓋。分析處理電路的線圈元件位于傳感器元件20上方導體板22的上部或下部。在其它方面，壓力檢測的測量原理與參照第一實施方式所描述相同。
[0051]在圖4中示出根據本發明的壓力傳感器布置組件400的第四實施方式。下面僅僅描述與上述實施方式的區別。尤其地，相同的構件以相同的附圖標記表示。
[0052]在圖4中示出的壓力傳感器布置組件400中，承載件18如在第二實施方式中那樣盤形地構造。如在第三實施方式中那樣，殼體底座16如此布置或固定在壓力接頭14上，使得承載件18處于殼體底座16的平面中并且與該殼體底座對準。在這里，導體板22也像在第三實施方式中那樣布置在殼體底座16上，使得該導體板平地布置在承載件18上。線圈元件的布置與第三實施方式相同。在其它方面，壓力檢測的測量原理與參照第一實施方式所描述相同。
[0053]在圖5中示出根據本發明的壓力傳感器布置組件500的第五實施方式。下面僅僅描述與上述實施方式的區別。尤其地，相同的構件以相同的附圖標記表示。
[0054]在圖5中示出的壓力傳感器布置組件500中，傳感器元件20的承載件18盤形地構造。殼體底座16在其中間區域中具有開口 36，該開口相對于壓力接頭14中的開口 24同軸并且與所述開口 24齊平地構造。傳感器元件20的承載件18固定在殼體底座16上而不固定在壓力接頭14上并且處于殼體底座16的面對傳感器殼體12的側上。因此，承載件18間接通過殼體底座16固定在壓力接頭14上。在殼體底座16的面對傳感器殼體12的側上存在環形的中間承載件38，該中間承載件與傳感器元件20的承載件18同軸地布置。在該中間承載件18上布置具有分析處理電路的導體板22并且覆蓋或遮蓋所述承載件18。分析處理電路的線圈元件位于傳感器元件20上方導體板22的上部或下部。在其它方面，壓力檢測的測量原理與參照第一實施方式所描述相同。
[0055]在圖6中示出根據本發明的壓力傳感器布置組件600的第六實施方式。下面僅僅描述與上述實施方式的區別。尤其地，相同的構件以相同的附圖標記表示。
[0056]在圖6中示出的壓力傳感器布置組件600中，傳感器元件20的承載件18杯形地構造，其中，該承載件在其外壁的自由端部上具有留空。殼體底座16在其中間區域中具有配備開口 36的凹部或留空40，如上述實施方式中那樣，該開口 36相對于壓力接頭14中的開口同軸或與其齊平地構造。傳感器元件20的承載件18不是布置在壓力接頭14上，而是如此布置在殼體底座16的凹部中，使得該承載件處于殼體底座16的平面中并且與該殼體底座對準。在杯形的承載件18的外壁區域中的留空40用于接收密封件42、例如O形環，該密封件布置在承載件18的壁區域30與殼體底座16的留空40之間。具有分析處理電路的導體板22如此布置在殼體底座16上，使得該導體板平地遮蓋承載件18。分析處理電路的線圈元件位于傳感器元件20上方導體板22的上部或下部。在其它方面，壓力檢測的測量原理與參照第一實施方式所描述相同。
[0057]在圖7中示出根據本發明的壓力傳感器布置組件700的第七實施方式。下面僅僅描述與上述實施方式的區別。尤其地，相同的構件以相同的附圖標記表示。
[0058]在圖7中示出的壓力傳感器布置組件700中，傳感器殼體12由塑料構成。尤其地，殼體底座16與傳感器殼體12構造成整體。接下來，這兩個構件的組合或結合稱為傳感器殼體12。在此，傳感器殼體12由具有壁的基板組成。該基板用作傳感器元件20的承載件18。基板在內部、也就是在所述壁的內部并且在朝具有分析處理電路的導體板22示出的側上具有傳感器元件20的承載件18，并且基板在外側上、也就是在其上沒有壁存在并且面對壓力介質的側上接收傳感器元件20。傳感器殼體12在它的壁的上部區域中、也就是背離導體板22的區域中具有開口。壓力接頭14可以例如通過激光-或者超聲波焊接來固定在該傳感器殼體12上。在傳感器殼體12的內部安裝電子構件并且實施用于對壓力的特征曲線進行調節的補償以及溫度補償之后，傳感器殼體12的開口以蓋44封閉。在此，壓力的連接可以或是通過密封件46、例如孔或槽中的O形環，或是通過壓力接頭14區域中的軟管的接頭進行。傳感器殼體12適用于直至約50bar的壓力。在其它方面，壓力檢測的測量原理與參照第一實施方式所描述相同。
[0059]在圖8中示出根據本發明的壓力傳感器布置組件800的第八實施方式。下面僅僅描述與上述實施方式的區別。尤其地，相同的構件以相同的附圖標記表示。
[0060]在圖8中示出的壓力傳感器布置組件800中，傳感器殼體12如在第七實施方式中那樣由塑料構成。然而，這種塑料殼體例如能夠對于低至平均壓力差、也就是直至20bar的壓力改變功能。在壓力差布置中，第二壓力穿過傳感器殼體12內部產生。在此，傳感器殼體12能夠由具有壁的基板組成。該基板用作傳感器元件20的承載件18。基板尤其具有配備中心開口 48的圓柱形凹部47，該開口由傳感器元件20遮蓋。導體板22在承載件18上包圍圓柱形的凹部47并且相對于開口 48同軸地設置。因此，分析處理電路的線圈元件在這種情況下布置在傳感器元件20旁側或承載件18中凹部47的旁側，其中可以實現足夠的傳輸功率。在凹部47的背離傳感器元件20的側上，與承載件18構造成整體的壁50相對于開口 48同軸地布置，所述壁50背離傳感器元件20延伸。在承載件18的背離傳感器元件20的側上，傳感器殼體12布置在構造成壓力管道51的測量室上并且能夠(如在圖8中示出那樣)由壓力管道51封閉。尤其地，壓力接頭14與壓力管道51構造成整體，該壓力接頭能夠如此插入到壁50中，使得所述壓力接頭朝承載件18延伸并且與該承載件不僅在圍繞承載件18中的開口 48的區域中而且在承載件18的壁50的區域中壓力密封或相對于壓力管道51中的介質壓力密封地連接。這可以例如通過粘合或焊接實現。替代地或附加地，壓力接頭14與壁50之間也可以實現形狀密封。替代地，可以省去壓力接頭14并且可以通過承載件18直接連接到壓力管道51上來取代。因為壓力接頭14密封地布置，因此來自壓力管道51的介質不能進入傳感器殼體12的、壓力管道51與承載件18之間形成的中空室中，在所述中空室中存在具有敏感分析處理電路的導體板22。由此，導體板22處于傳感器殼體12的內部,該傳感器殼體由壓力管道51在一側上封閉。由此，待測量的第一壓力可以通過壓力接頭14到達傳感器元件20。第二壓力作用到承載件18的或傳感器元件20的背側上。為了實現所述情況，壓力管道54(該壓力管道可以包含被壓力加載介質)的壓力接管52能夠從承載件18的、面對傳感器元件20的側伸入到承載件18的凹部47中并且插入到該凹部中。為了在傳感器元件20上產生反壓力，被第二壓力進行壓力加載的介質可以因此從壓力管道54通過壓力接管52引導到傳感器元件20或該傳感器元件的背側上。尤其地，或是壓力接管52能夠直接與殼體12的基板在凹部47的區域中連接，或是壓力管道54可以(如在圖8中示出那樣)具有至少一個法蘭55，該法蘭圍繞壓力接管52布置并且如此與殼體12連接，使得利用被第二壓力進行壓力加載的介質填充的室在承載件18與壓力管道54之間形成并且傳感器殼體12在承載件18的面對傳感器元件20的側上封閉。在其它方面，壓力檢測的測量原理與參照第一實施方式所描述相同。
[0061]在圖9中示出根據本發明的壓力傳感器布置組件900的第九實施方式。下面僅僅描述與上述實施方式的區別。尤其地，相同的構件以相同的附圖標記表示。
[0062]在圖9中示出的壓力傳感器布置組件900中，傳感器殼體12如在第七或第八實施方式中那樣由塑料構成。然而，第八方式中的塑料殼體能夠例如對于低至平均壓力差、也就是直至20bar的壓力也以變換的形式改變功能。壓力接頭14為了簡化而沒有示出。殼體底座16與傳感器殼體12構造成整體，其中，殼體底座16用作用于傳感器元件20的承載件
18。尤其地，殼體底座16具有根據第八實施方式的開口 48，該開口 48由傳感器元件20遮蓋。此外，殼體底座16具有與開口 48連接的通道56，該通道構造在殼體底座16中并且在側向延伸穿過傳感器殼體12的壁。在傳感器殼體12的壁的區域中，所述通道通向與所述壁連接的壓力管道54，該壓力管道可以包含被壓力加載的介質。具有分析處理電路的導體板22可以在殼體底座16的背離傳感器元件20的側上布置在傳感器殼體12中。在此，導體板22可以布置在傳感器元件20和通道56的上方。為了在傳感器元件20上產生反壓力，來自壓力管道54的、被第二壓力進行壓力加載的介質通過殼體底座16中的通道56可以因此引導到傳感器元件20或其背側上。通過在殼體底座16中構造通道56，在壓力管道54與傳感器殼體12內部中的中空室之間不必設置密封件，并且來自壓力管道54的介質不能進入到傳感器殼體12的中空室中,在該中空室中存在具有敏感分析處理電路的導體板22。尤其地，可以取消壓力管道54穿過傳感器殼體12的中空室的實施。傳感器殼體12可以如第七實施方式的傳感器殼體12那樣具有開口，該開口能夠由蓋封閉。在其它方面，壓力檢測的測量原理與參照第一實施方式所描述相同。
[0063]根據本發明的壓力傳感器布置組件可以包括多個其它的修改方案和工程技術的替代方案。殼體底座16可以具有各任意的形狀，尤其是方形、矩形、多角形(例如五角形、八角形、十角形和諸如此類)。材料可以是金屬、金屬化合物、它們的合金和諸如此類。傳感器元件20的承載件18能夠由陶瓷材料、塑料或諸如此類制成。導體板22可以包括任何類型的分析處理電路，該分析處理電路適用于與傳感器元件20無接觸地能量地耦合、例如專用的集成電路。與插頭區域的接觸可以通過任何類型的合適連接實現(例如金屬絲)并且能夠借助于粘合、焊接、拼合、卷邊或諸如此類實現。傳感器元件20可以是任何類型的合適傳感器元件20并且可以例如包括半導體硅芯片。尤其在液體介質的情況下，被第二壓力進行壓力加載傳感器元件20。在壓力小于IOObar的情況下，傳感器元件20可以是半導體硅芯片，并且在壓力大于IOObar的情況下，傳感器元件20可以是鋼膜片，傳感器元件20的上述構件集成到所述鋼膜片中。根據應用的不同，用于傳感器元件20的陶瓷元件也是可設想的。尤其在高壓應用情況下，對于傳感器元件20來說，合適的層結構和高的幾何公差要求是可能的，以便能夠抵抗壓力。這可以通過用于傳感器元件20的材料的合適的選擇實現。
[0064]下面進行描述用于制造根據本發明的壓力傳感器布置組件10的方法，該壓力傳感器布置組件在其基本特征方面適用于所有上面描述的實施方式并且相應于各個實施方式幾何上也在材料方面適配。
[0065]原則上，傳感器元件20安裝在承載件18上。在承載件18上安裝傳感器元件20可以尤其通過釬焊、玻璃封裝或粘合如此進行，使得該傳感器元件為了測量所述介質的壓力能夠遭受所述介質。根據實施方式的不同，殼體底座16也可以用作承載件18。承載件18能夠與另外的構件、例如壓力接頭14和/或例如呈六邊形的形式的殼體底座16通過釬焊、焊接或諸如此類地連接。接著，分析處理電路設置用于輸出這樣的信號:該信號顯示作用到傳感器元件20上的壓力，其中，分析處理電路布置在介質以外并且與傳感器元件20無接觸地能量地連接。該設置例如可以通過粘合進行。無接觸地能量地連接能夠如上所述的通過電感連接進行。接下來，承載件18與傳感器殼體12如此通過粘合、熔焊、釬焊或諸如此類連接，使得分析處理電路可以處于傳感器殼體12的內部并且因此可以被保護。然后，分析處理電路能夠與插頭區域連接并且因此制造與傳感器殼體12的外部區域的電接觸。該接觸能夠材料鎖合地、例如通過熔焊或釬焊，或形狀鎖合地、例如通過卷邊進行。
[0066]如果傳感器元件20的承載件18尤其由陶瓷材料制成，并且在其上固定有承載件18的另外的構件、例如壓力接頭14由金屬或鋼制成，則在它們之間能夠尤其通過釬焊或熔焊實現相對于介質密封的連接。在熔焊這種連接的情況下進行短暫地、強烈地加熱所述構件，直到由金屬、尤其鋼和/或由陶瓷制成的構件熔接或熔化為止，這些構件在這種連接過程中也稱為接合配對件。所述短暫的、強烈地加熱可以通過電感或激光射線進行。在此，必要時這些構件之間可以需要熔焊添加物。這例如能夠通過在連接區域中金屬化承載件18的表面這樣的方式實現。
[0067]如果這些構件借助于釬焊連接，則在由金屬或鋼制成的構件上進行短暫地、強烈地加熱直到由金屬或鋼制成的構件和陶瓷之間的焊料熔化，并且接著進行冷卻。在這里，也可以通過電感或激光射線進行短暫地、強烈地加熱。
[0068]對于所述兩個連接方式適用的是，在借助于激光射線加熱期間可觀察關于各構件的外周上均勻的溫度梯度。這例如可以通過構件旋轉的方式來實現，由此，確保了所述材料之間的均勻連接。
【權利要求】
1.一種用于檢測測量室中流體介質的壓力的壓力傳感器布置組件(100-900)，其包括:傳感器殼體(12);至少一個傳感器元件(20)，所述傳感器元件如此布置在所述承載件(18)上，使得該傳感器元件為了測量所述介質的壓力能夠遭受所述介質；和用于發出信號的分析處理電路，所述信號顯示了作用到所述傳感器元件(20)上的壓力，其中，所述分析處理電路布置在所述介質以外并且與所述傳感器元件(20)無接觸地能量地連接，其特征在于:所述承載件(18)與所述傳感器殼體(12)如此連接，使得所述分析處理電路處于所述傳感器殼體(12)的內部。
2.根據權利要求1所述的壓力傳感器布置組件(100-900)，其中，所述承載件(18)由非導電材料構造。
3.根據上述權利要求之一所述的壓力傳感器布置組件(100-900)，其中，所述承載件(18)對于磁場可穿透。
4.根據上述權利要求之一所述的壓力傳感器布置組件(100-400)，其中，所述壓力傳感器布置組件(100-900)此外包括壓力接頭(14)，所述壓力接頭與所述傳感器元件(20)的承載件(18)相對于所述介質密封地連接。
5.根據上一個權利要求所述的壓力傳感器布置組件(100-400)，其中，所述承載件(18)由陶瓷材料制成并且所述壓力接頭(14)由金屬或金屬化合物制成。
6.根據權利要求4或5所述的壓力傳感器布置組件(100-900)，此外包括殼體底座(16)，所述殼體底座布置在所述壓力接頭(14)的端部上，其中，所述傳感器元件(20)的承載件(18)如此設置在所述壓力接頭(14)上，使得所述承載件(18)從所述殼體底座(16)的平面中突出或處于所述殼體底座(16)的平面中。
7.根據上述權利要求之一所述的壓力傳感器布置組件(300-700;900)，其中，所述分析處理電路直接布置在所述傳感器元件(20)的承載件(18)上。
8.根據上述權利要求之一所述的壓力傳感器布置組件(700-900)，其中，在所述傳感器殼體(12)中存在其它被壓力加載的介質，從而能夠將反壓力施加到所述傳感器元件(20 )的承載件(18 )上并且所述壓力傳感器布置組件(700-900 )被構造用于測量壓力差。
9.一種用于制造根據上述權利要求之一所述的壓力傳感器布置組件(100-900)的方法，包括以下步驟: -尤其通過釬焊、玻璃封接或粘合如此將所述傳感器元件(20 )安裝在所述承載件(18 )上，使得該傳感器元件為了測量所述介質的壓力能夠遭受所述介質， -設置用于發出信號的分析處理電路，所述信號顯示了作用到所述傳感器元件(20)上的壓力，其中，所述分析處理電路布置在所述介質以外并且與所述傳感器元件(20)無接觸地有能量地連接， -設置傳感器殼體(12), 其特征在于， -所述承載件(18)與所述傳感器殼體(12)如此連接，使得所述分析處理電路處于所述傳感器殼體(12)的內部。
10.根據上一個述權利要求所述的方法，其中，此外設置了壓力接頭(14)、尤其是由金屬制成的壓力接頭(14)，所述傳感器元件(20)的承載件(18)尤其由陶瓷材料制成并且尤其通過釬焊、熔焊或粘合與所述壓力接頭(14)相對于所述介質密封地連接。
【文檔編號】G01L19/14GK103620361SQ201280030720
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2012年4月27日 優先權日:2011年6月21日
【發明者】A·勒克斯, M·馬斯特 申請人:羅伯特·博世有限公司