[發明專利]用于感測流體介質壓力的傳感器

在審

• 申請號: 201611197664.7
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106908184A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: F·呂特;O·施托爾
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01L9/00
• 分類號: G01L9/00;G01L9/06
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 侯鳴慧

技術領域

本發明涉及一種用于感測流體介質壓力的傳感器。

背景技術

在技術的不同領域中、例如自然科學和醫療技術，必須感測流體介質的一個或多個特性。這些特性中的一個特性是流體介質的壓力，即氣體和/或液體的壓力。

一個重要的例子是感測在汽車領域中的流體介質壓力，但本發明不局限到該發明上。這種壓力傳感器例如由Konrad Reif(編者)：汽車中的傳感器(Sensoren im Kraftfahrzeug)，2010年第一版，134到136頁公知。

用于汽車應用的壓力傳感器基于所謂的硅傳感技術，即基于具有可變形的膜片的、作為傳感器元件的硅芯片的應用，其中，膜片的變形程度是用于壓力的計量標準。在此，基本上公知了具有集成的模擬分析電路的傳感器元件。此外公知，單獨地設置真正的傳感器元件和控制和/或分析電路。

DE 199 29 028A1描述了具有傳感器元件的壓力傳感器，在該傳感器元件的背面布置罩，其中，在罩的內側和傳感器元件的上側之間形成空腔，該空腔作為用于測量壓力的參考腔使用。而傳感器元件借助于鍵合線與單獨設置的傳導柵的接觸區段電連接。

盡管有通過上述壓力傳感器引起的改進，但始終存在優化可能性。因此，在具有集成的模擬分析電路的傳感器元件中雖然能夠使安裝空間最小化，但模擬電路必須適配于每個傳感器元件變型。壓力信號的數字分析和輸出是不可能的。在單獨設置傳感器元件和分析電路的情況下，能夠對于不同的傳感器元件使用不同的分析電路。因此，開發和生產可以相互分離地進行。數字和模擬分析電路原則上是可能的。但需要例如在電路板上用于分析電路的附加的安裝空間。此外，必須將分析電路的電輸出端和輸入端與傳感器元件連接。在具有在其上安裝的罩的傳感器元件中產生了附加的用于制造的費用。

發明內容

與此對應地，提出一種用于感測流體介質壓力的傳感器，該傳感器至少很大程度上避免了公知的傳感器的缺點，并且尤其能夠在小安裝空間的情況下以緊湊的方式并且以成本低的方式制造該傳感器。

根據本發明的用于感測流體介質壓力的傳感器包括用于感測流體介質壓力的傳感器元件、用于把流體介質輸送至傳感器元件的輸入通道和用于處理傳感器元件信號的控制和/或分析電路。在此，控制和/或分析電路在傳感器元件上布置。換言之，提出一種壓力傳感器的傳感器元件和控制和/或分析電路的堆疊形結構。通過傳感器元件和控制和/或分析電路的這種垂直布置節省了在電路載體上的安裝空間。由此可以尤其實現在旋入式傳感器中的更小的扳手寬度。

控制和/或分析電路可以直接布置在傳感器元件上。換言之，除了用于連接所提到的構件的連接器件、例如粘接材料之外(該連接器件對于將控制和/或分析電路固定在傳感器元件上是必需的)，在控制和/或分析電路和傳感器元件之間不存在其他的壓力傳感器構件。這使必需的安裝空間進一步最小化。

控制和/或分析電路可以這樣布置在傳感器元件上，使得控制和/或分析電路與傳感器元件包圍一空腔。這可以例如由此實現，控制和/或分析電路在面向傳感器元件的正面上具有凹部，其中，凹部由傳感器元件封閉以便形成空腔。因此，該空腔形成參考體積。如果該參考體積被構造成處于負壓下構造的，則能夠以簡單的方式實現用于感測流體介質的絕對壓力的壓力傳感器。相應地，利用本發明能夠通過傳感器元件和控制和/或分析電路的堆疊在一定程度上實現單獨的絕對壓力傳感器而不需要額外費用。

優選地，控制和/或分析電路布置在傳感器元件的背離輸入通道的背面上。這使得堆疊形結構是清楚的。

傳感器元件和控制和/或分析電路能夠沿縱向延伸方向布置。控制和/或分析電路的垂直于該縱向延伸方向的橫截面可以小于傳感器元件的垂直于該縱向延伸方向的橫截面。由此，得到用于電構件的位置，這些電構件對于控制和/或分析電路與傳感器元件的電連接是必需的。因此，例如可以在傳感器元件的背面布置至少一個連接觸點。控制和/或分析電路可以例如與傳感器元件通過使用鍵合線來電連接，控制和/或分析電路借助于該鍵合線與連接觸點電連接。關于縱向延伸方向而言，連接觸點位于控制和/或分析電路旁邊，從而位于上述空腔的外部。

在此，傳感器元件可以是硅芯片。這種硅芯片通常這樣構造，使得在它的背面上、即表面之一上，設置測量電橋，該測量電橋例如可以以惠斯登電橋(Wheatstone-Brücke)的形式由壓阻式阻抗元件構建。為壓力感測所必需的膜片可以通過對背離阻抗元件的正面進行蝕刻來制造。