壓力傳感器及製造壓力傳感器的方法
2023-07-15 01:42:36
專利名稱：壓力傳感器及製造壓力傳感器的方法
技術領域：
本發明涉及一個壓力傳感器，其包括；一個殼體，一個在殼體的裝配表面上安置的支承板，一個在殼體中安置的傳感器元件和至少一個導電的與至少一個支承板接觸表面相連的連接元件。
這種壓力傳感器例如已在DE 4313312A1中公開。在這種壓力傳感器中既安置了電氣連接元件，支承板以及其上安置的電氣/電子構件，還安置了傳感器元件並分離地置於殼體中。同時，壓力傳感器，支承板和電氣連接元件還分別通過連接導線相互導電連接。
這種壓力傳感器的缺陷是，製做相當昂貴，因為，電氣連接件，支承板以及傳感器元件必須分離地在殼體中安置。另一方面，已經證明將連接導線直接用於壓力傳感器的接觸件也是特別不利的，因為這種連接導線是很敏感的，所以，存在著損壞的危險和由此導致壓力傳感器的故障，特別是在壓力介質施加作用的情況下更為突出。
由此，本發明的任務是，對開頭所述類型的壓力傳感器作發展設置，為的是它可以簡單的方式製造，另一方面，它具有一個很高的抗幹擾性，因此，即使經歷一個較長的時間間隔也具有一個很高的工作可靠性。
本發明優點上述任務，按照發明要求在開頭所述類型的壓力傳感器基礎上如此加以解決該至少一個連接元件與裝配表面對齊地安置並直接與至少一個接觸表面相連接；在支承板和安裝面之間安置一個毛細管粘接層。
將至少一個連接元件與安裝表面對齊地配置以及與支承板的至少一個接觸表面直接地相接觸結構具有特別大的優點是為了使連接元件與支承板相連接，不必設置敏感的連接導線，因此，不僅製造明顯簡單了，而且、抗幹擾性以及長時間工作的性能穩定性都提高了。
在支承板和裝配面之間配置一個毛細管粘接層具有大的優點是藉此可在支承板和裝配面間實現一個某種程度上完全的連接並因此可實現由「一個鑄件」形成的殼體。這種毛細管粘接層可特別地提高在支承板和裝配面也就是說，和殼體之間連接的穩定性，並且以此方式在接觸表面和連接元件之間構成一個連接保護結構。對於這個粘接層應用一種毛細管粘接劑具有大的優點是，這種毛細管粘接劑可流入在裝配面和支承板之間的精細孔中，因此，可產生一個特別牢固的，某種程度上說成為整體的連接。
關於連接元件和接觸表面的連接方式可以想到不同的實施類型。例如可以規定，在連接元件和接觸表面之間的連接是一種釺焊連接。
此外，還可以按照有利方式設置一個粘接連接，此時，應用一種導電粘接劑以形成連接。
在兩種情況下，所以大多數受壓的接觸表面可以藉助很優秀的S MD-工藝與連接元件相連接。
特別有利的是，該毛細管粘接劑將在連接元件和接觸表面之間導電的連接包圍住並相對於外界密封住。藉此，如上所述，不僅可實現一個穩定性的提高，而且，可以減小作用於在接觸表面和連接元件之間連接結構上的力，同時，還可實現一個對在連接元件和接觸表面之間之連接的保護作用，即防止外界侵蝕如腐蝕、氧化作用、或類似作用。
就純粹的原理而言，該殼體可以由一種任意的材料構成。但是，最好是，該殼體是一個塑料殼體。它的熱力膨脹係數至少在裝配表面的方向上與支承板的熱膨脹係數相適應。一個塑料殼體不僅可以簡單和廉價地製造，而且在這種塑料殼體時可以利用膨脹係數的異向性能設置一個特別適合於支承體的並特別適應於其膨脹係數的殼體。
最好是，該支承板是一個混合式-陶瓷板，其上，傳感器元件例如可同樣藉助S MD-工藝來安置。以此方式就可使傳感器在殼體中的配置包括構件費用都降低。
另外，本發明任務還可通過製造一個壓力傳感器的方法來解決，該傳感器包括一個殼體，一個在殼體之安裝表面上安置的支承板，一個在殼體中安置的傳感器元件和至少一個導電的與支承板的至少一個接觸面相連接的連接元件，其中，首先，至少一個接觸面與一個連接元件直接導電地連接，連接元件與安裝表面對齊地安置，然後，在支承板和安裝表面之間置入一種毛細管粘接劑用於構成一個密封的粘接連接。
本發明另外的優點和細節給出於後面說明書中的技術方案以及藉助附圖描述的幾個實施例。在附圖中
圖1是本發明壓力傳感器的縱剖圖和前側視圖；圖2是本發明壓力傳感器另一實施方案的縱剖圖和前側視圖；和圖3是本發明壓力傳感器又一實施方案的縱剖圖和前側視圖；一個壓力傳感器如在圖1和2，3中所描述，其總體用10標誌，它包括一個殼體20，其例如由兩個殼體半拉21，22構成。
該殼體20具有一個基本圓柱形的結構和最好用塑料製成。在殼體20中安置一個傳感器元件30。該傳感元件30通過一個管連接件31與外界相連。通過該管連接件31，一種施以壓力的介質作用到該傳感器元件30上，該傳感元件30例如是一種設有薄膜的矽晶片(Silizium Chip)。該傳感器元件30安置在一個支承板40上並例如通過連接導線32與(未描繪的)支承板40上的接觸表面相連接。該傳感器元件30通過一個膜片35(參見圖3)或一個打孔的保護罩36(見圖2)相對於施以壓力的介質，特別是相對於有時在此處存在的灰塵，或汙染物或類似物得以防護。
在支承板40上可以安置另外的(未示出)電氣/電子結構元件並成為一個電氣電路結構，該支承板40可設置為混合式陶瓷板結構。
與該支承板40成為導電連接有接頭元件50，例如為插頭接觸件或焊接接片的形式。特別如從圖2和3看出的那樣，該接觸元件50為如此結構，即它與一個在殼體20中設置的裝配表面60對齊地配置。因此，在支承板上安置的接觸面藉助一個公知的S MD連接技術可直接與連接元件50相連接。例如，該接觸表面和接觸元件50相互可以釺焊起來。另一形式的連接結構是應用一種導電粘接劑的粘接結構以製成和構成這種粘合連接。
為了提高在接觸元件50和支承板之間以此方式製作的連接結構之穩定性，在支承板40和表面60之間置入一種毛細管粘接劑，它一方面使支承板40與裝配表面60固定連接，另一方面在接觸元件50和接觸表面之間圍住這導電的連接結構。並依此防止其受外界的影響，特別是腐蝕，氧化作用或類似作用的侵害。
至此上面描述的壓力傳感器是如此製作的，即首先該支承板40的接觸表面與連接元件50相連接。例如，為了在支承板40的接觸表面上構成一個粘合連接，覆蓋一種導電粘接劑。然後，該支承板40藉助這種導電粘接劑固定到裝配表面60和連接元件50上，最後，在支承板40和殼體的裝配表面60之間產生的中間空間中覆蓋一種毛細管粘接劑以構成一個密封的粘合連接。這種毛細管粘接劑流入在支承板40和殼體20之裝配表面60之間的最小空隙中並因此不僅在支承板40和殼體20之間形成一個很牢固的幾乎成為整體的連接，而且還提高了在接觸元件50和支承板40之接觸表面之間的導電連接的強度，同時還保護了這個接觸元件50免受外界的影響。
為了特別地防止在接觸元件50和支承板40的接觸表面之間由於殼體20和/或支承板40和/或金屬的接觸元件50之間不同的熱力膨脹係數會導致導電連接的中斷，該殼體20最好由一種塑料製成，它的熱力膨脹係數在裝配表面60的至少一個方向上基本上與製作成混合式陶瓷板的支承板40的熱力膨脹係數相一致，因此，支承板40和殼體20在這一平面內與溫度相關的膨脹是相同的。
權利要求
1.壓力傳感器包括一個殼體(20)，一個在殼體(20)的裝配表面(60)上安置的支承板(40)，一個在殼體(20)中安置的傳感器元件(30)和至少一個導電的與支承板(40)的至少一個接觸表面連接的連接元件(50)，其特徵在於該至少一個連接元件(50)與裝配表面(60)對齊地安置，並直接與至少一個接觸表面相連接；在支承板(40)和裝配表面(60)之間安置一個毛細管粘接劑層。
2.按權利要求1所述的壓力傳感器，其特徵在於該毛細管粘接劑將位於至少一個連接元件(50)和至少一個接觸表面之間的導電連接結構包圍住並相對於外界密封。
3.按權利要求1或2所述的壓力傳感器，其特徵在於在至少一個連接元件(50)和至少一個接觸表面之間的導電連接是一個釺焊連接。
4.按權利要求1或2所述的壓力傳感器，其特徵在於在至少一個連接元件(50)和至少一個接觸表面之間的導電連接是一個粘接連接。
5.按前述權利要求之一所述的壓力傳感器，其特徵在於該殼體(20)是一個塑料殼體，它的熱力膨脹係數至少在裝配表面(60)的一個方向上與支承板(40)的熱力膨脹係數相適應。
6.按前述權利要求之一所述的壓力傳感器，其特徵在於該傳感器元件(30)安置在支承板(40)上。
7.按前述權利要求之一所述的壓力傳感器，其特徵在於該支承板(40)是一個混合式-陶瓷板。
8.製造壓力傳感器的方法，該壓力傳感器包括一個殼體(20)，一個在殼體(20)之裝配表面(60)上安置的支承板(40)，一個在殼體(20)中安置的傳感器元件(30)和至少一個導電的與支承板(40)的至少一個接觸表面相連接的連接元件(50)，其特徵在於首先，該至少一個接觸表面與和裝配表面(60)對齊安置的連接元件(50)直接導電地相連接；此後，在支承板(40)和裝配表面(60)之間置入一種毛細管粘接劑以構成一個密封的粘合連接。
全文摘要
本發明涉及一種改進的壓力傳感器和一個製造這種壓力傳感器的方法,該壓力傳感器包括:一個殼體,一個在殼體的裝配表面上安置的支承板,一個在殼體中安置的傳感器元件和至少一個導電的並與至少一個支承板接觸表面相連的連接元件。為了該壓力傳感器一方面可以簡單的方式被製造,另一方面,它能有抗幹擾的和長期的工作壽命,特建議:該至少一個連接元件與裝配表面對齊地安置並直接至至少一個接觸表面相連接;在支承板和裝配表面之間設置一種毛細管粘接層。
文檔編號G01L19/14GK1185207SQ96194062
公開日1998年6月17日 申請日期1996年12月2日 優先權日1996年4月1日
發明者瓦爾特·勒特林斯赫費爾, 庫爾特·魏布倫, 烏爾裡希·格貝爾 申請人:羅伯特·博施有限公司