本发明专利技术涉及一种压力传感器组件(10)，该压力传感器组件具有至少一个压力传感器装置(12)，所述压力传感器装置(12)构造有至少一个传感器元件(20)，该传感器元件布置在承载结构(16)的空腔(18)中，其中，在所述承载结构(16)上集成有信号处理元件，其中，所述至少一个传感器元件(20)能够嵌入到承载结构(16)中以成为压力传感器装置(12)，其中，所述承载结构(16)通过连接盘网格阵列/模具预成型结构(LGA/MPM)形成。所述压力传感器装置(12)插入到设有膜片(32)的传感器壳体(30)中并且支撑在该传感器壳体中，其中，设有至少一个膜片(32)的所述传感器壳体(30)的剩余容积通过不能压缩的流体填满，所述压力传感器装置(12)电连接在所述传感器壳体的布线上。此外，本发明专利技术涉及一种用于制造这种压力传感器组件(10)的方法和一种测量设备。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压力传感器组件、测量设备和用于其制造的方法
本专利技术涉及一种具有至少一个压力传感器装置的压力传感器组件以及一种用于制造具有至少一个压力传感器装置的压力传感器组件的方法。此外，本专利技术涉及一种测量设备，至少一个这种压力传感器组件集成到该测量设备中。
技术介绍
已知的是具有以微机械方式加工的电子压力传感器(MEMS压力传感器)的压力传感器组件，所述压力传感器具有至少一个能变形的压力敏感的膜片，该膜片典型地暴露于感兴趣的介质环境，以便在那里持续地测量并且监控压力。在这里，例如在消耗电子部件的应用中的大气压力的测量仅要求在保护的壳体(例如移动电话)内部的稳定的传感器模块，而相同的电子压力传感器在工业和汽车应用中需要使用隔离介质(例如玻璃或油)作为针对灰尘、颗粒、湿气或废气以及另外的腐蚀性或侵蚀性的介质的附加保护部。关于通过构造稳固模块的介质隔离的这种挑战，已经例如从US6,311,561Bl、US6.577.244B2、US6.938.490B2认识到解决方案。当由凝胶填充的传感器暴露于腐蚀性或侵蚀性介质、如废气时，这种传感器可以证明为是不利的，尽管存在保护，相关的气体始终加载凝胶并且可以侵蚀性地腐蚀MEMS压力传感器的金属连接部、该MEMS压力传感器的ASIC和衬底。由此从长远角度看会损害所述传感器的可靠性和功能性。出于该原因，MEMS传感器的有源部位(即例如该MEMS传感器的压电阻抗)和ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，专用集成电路；信号处理电子部件)的有源部位均不应暴露给这种侵蚀性介质。除了这种可靠性问题之外，所提到的凝胶也可以给出如下担忧原因，所述凝胶在压力大于5bar时会倾向于形成气泡和/或泡沫。在上下文中，在具有传感器系统的部件的必要的介质隔离的应用中，通过油替代于通过凝胶形成的缓冲器的使用是合适的替代方案。
技术实现思路
在已知的由油填充的压力传感器的使用中，典型地使用钢膜片，该钢膜片封闭塑料壳体或金属壳体，用于确定压力的传感器元件布置在所述塑料壳体或金属壳体中并且由用于传递压力的不可压缩的油包围。虽然传感器元件相对于侵蚀性介质是非常有抗性的，但是在该传感器元件的制造中并不能抵抗腐蚀性介质。因此，本专利技术要提供一种具有至少一个压力传感器装置的压力传感器组件，一方面所述压力传感器组件针对侵蚀性介质稳固地或受保护地构造，但另一方面所述压力传感器组件也允许用于补偿油填充部关于温度的影响的简单温度调整并且还可以成本有利地制造。具有权利要求1的特征的解决方案尤其在于，在压力传感器组件上设置具有至少一个传感器元件的压力传感器装置，该传感器元件布置在承载结构的空腔中，其中，在承载结构上集成有信号处理元件，并且所述至少一个传感器元件与承载结构嵌入(模塑)成压力传感器装置并且承载结构通过连接盘网格阵列/模具预成型结构(LGA/MPM)形成。在此，传感器装置应插入到设有膜片的传感器壳体中并且支撑在该传感器壳体中，并且设有至少一个膜片的并且通过该膜片封闭的传感器壳体的剩余容积通过不可压缩流体填满，传感器装置电连接到该传感器壳体的布线上。因此，通过本专利技术以合适的方式并且尤其以简单的手段并且成本有利地提供针对侵蚀性介质的用于LGA/MPM承载结构的保护，该LGA/MPM承载结构与传感器元件嵌入或模塑成压力传感器装置。在使用合适的传感器元件时，压力传感器装置能够在布置在压力传感器壳体中之前已经单独调整，但同时也以整批调整。可以这样说，在其中预先嵌入(预成型)ASIC的MPM部分与它的空腔一起形成用于传感器元件的本身的内壳体。在这里，压力传感器装置可以有利地设置有所谓的导线架，在该导线架上，压力传感器元件可以与ASIC电连接，为此各个信号针键合到架上。这在浇注的连接过程之前在ASIC中发生，随后压力传感器元件被键合。具有布置在LGA/MPM上的传感器元件的压力传感器装置也可以被称为SiP(SysteminPackage，系统级封装)。在此，ASIC使用不同的基本功能，所述基本功能已经集成到该ASIC的电子部件上，因此该ASIC负责传感器元件的电压供应、分析处理它的电压信号和可能的温度信号并且还实施压力测量的特征线修正，所述ASIC还可以设置有过滤器和信号处理电子部件以及诊断和误差识别功能。通过输入侧的数字化，ASIC能够实现总体数字的信号处理(例如用于阻抗的桥接信号)并且也触发通过内部节拍的数据传递。所述ASIC例如也可以直接连接到控制器上。其他有利的特征包含从属权利要求的主题。在以小的花费制造的根据本专利技术的压力传感器组件的有利构型中，承载结构可以通过LGA/MPM构造，使得在该LGA/MPM的一个结构侧上设置有电接触元件，而在该LGA/MPM的另外的、相对置的、背离触点的结构侧上设置有用于布置传感器元件的空腔。在此，在设有触点的一侧上能够以适宜的方式设置有LGA/MPM的衬底，在这二者之间例如可以布置呈ASIC的形式的信号电子部件。在背离承载结构的一侧上，衬底又可以具有所谓的键合垫，该键合垫具有作为用于电触点接通的接触元件的金属化部。也可以考虑以下构型，其中，接触元件布置在与MPM结构相同的一侧上。在另外的有利构型中，传感器元件可以设置并且建立为APSM(AdvancedPorousSiliconMEMS，先进的多孔硅MEMS)传感器元件，该传感器元件布置在LGA/MPM的预先浇注的空腔中。在此，传感器元件以有利的方式在APSM(先进的多孔硅膜片)过程中制造，其中，产生用于之后的膜片的单晶起始层。该起始层随后基于蚀刻方法进行底部蚀刻并且产生多孔硅层，那里随后是空腔。随后外延地施加单晶硅层，该单晶硅层随后形成传感器元件膜片。通过温度加载(原子移位)实现处于真空下的空腔，所述空腔之后允许绝对压力测量。然后施加在膜片上的压电阻抗测量膜片的弯曲。通过例如在DE102004036035A1和EP1810947B1中描述的该APSM过程，能够实现稳固的膜片，该过程还以有利的方式适应纯表面机械的加工。在此，所产生的单晶层是绝对厚和稳定的。但传感器元件也可以不同地构造，例如构造为所谓的应力解耦的传感器元件。在另外的有利构型中，在根据本专利技术的压力传感器组件上可以设置具有另外的无源电结构或部件的承载结构，所述另外的无源电结构或部件插入到该承载结构的衬底中。上面已经提到由单晶硅层制成的传感器元件膜片，在该传感器元件膜片上可以布置有阻抗，所述阻抗例如可以在所述层上扩散，使得所述阻抗在加载时根据传感器元件膜片的变形出现阻抗变化，在此，所述阻抗以惠斯通桥的类型连接。因为在这里不产生电压，而是通过压力变化仅改变电阻，所以在这里涉及无源元件或结构，它们的温度相关性同样可以通过桥接来消除。这种传感器具有相对高的敏感性并且可以成本有利地制造。在压力传感器组件的另外的扩展方案上，为了能够以有利的方式保护压力传感器装置的布置在传感器壳体上的、接收并且获得所施加的压力的膜片免受待测量的容积流中的不希望的机械影响、如压力峰值，可以在膜片的背离传感器壳体的一侧上布置有机械保护件，该本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.压力传感器组件(10)，该压力传感器组件具有至少一个压力传感器装置(12)，其中，所述压力传感器装置(12)设置有至少一个传感器元件(20)，该传感器元件布置在承载结构(16)的空腔(18)中，其中，在所述承载结构(16)上集成有信号处理元件并且所述承载结构(16)通过连接盘网格阵列/模具预成型结构(LGA/MPM)形成，其中，所述压力传感器装置(12)插入到设有膜片(32)的传感器壳体(30)中并且支撑在该传感器壳体中，并且，其中，设有至少一个膜片(32)的所述传感器壳体(30)的剩余容积被不能压缩的流体填充，所述压力传感器装置(12)电连接在所述传感器壳体的布线上。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170726 DE 102017212838.01.压力传感器组件(10)，该压力传感器组件具有至少一个压力传感器装置(12)，其中，所述压力传感器装置(12)设置有至少一个传感器元件(20)，该传感器元件布置在承载结构(16)的空腔(18)中，其中，在所述承载结构(16)上集成有信号处理元件并且所述承载结构(16)通过连接盘网格阵列/模具预成型结构(LGA/MPM)形成，其中，所述压力传感器装置(12)插入到设有膜片(32)的传感器壳体(30)中并且支撑在该传感器壳体中，并且，其中，设有至少一个膜片(32)的所述传感器壳体(30)的剩余容积被不能压缩的流体填充，所述压力传感器装置(12)电连接在所述传感器壳体的布线上。
2.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其中，所述承载结构(16)通过连接盘网格阵列/模具预成型结构(LGA/MPM)构造，在该连接盘网格阵列/模具预成型结构的一个结构侧上设置有电接触元件(26)，而在该连接盘网格阵列/模具预成型结构的对置的、背离所述接触元件(26)的结构侧上设置并且建立有用于布置所述传感器元件(20)的至少一个空腔(18)。
3.根据权利要求1或2所述的压力传感器组件，其中，所述传感器元件(20)设置并且建立为APSM(先进的多孔硅MEMS)传感器元件(20)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器组件，其中，所述承载结构(16)设有另外的无源电结构(22)，所述无源电结构插入到该承载结构的衬底(14)中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器组件，其中，在所述膜片(32)的背离所述传感器壳体(30)的一侧上布置有机械保护件(48)，该机械保护件基本上间接地遮盖所述膜片(32)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器组件，其中，所述不能压缩的流体构造为油、尤其是合成油。
7.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器组件，其中，所述不能压缩的流体设置在所述压力传感器壳体(30)内部，使得所述传感器元件暴露于等压的压力。
8.用于制造压力传感器组件(10)、尤其是根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器组件(10)的方法，所述压力传感器组件具有至少一个压力传感器装置(12)，所述方法至少具有下列方法步骤：
-通过提供传感器元件(20)、将所述传感器元件(20)布置在集成有至少一个信号处...
【专利技术属性】
技术研发人员：F·古法尔特，V·拉贾拉曼，L·绍丹，C·霍伊瑟曼，T·克劳斯，E·舍尔克斯，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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