压力传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种具有载体（２）的压力传感器，在载体（２）的内部区域中具有薄膜（４），在该薄膜（４）上设置有至少一个第一测量元件（Ｒ↓［１－］），以检测施加在薄膜（４）上的压力，其特征在于：在薄膜上还另外设置有至少一个第二测量元件（Ｒ↓［３－］），以检测施加在薄膜（４）上的压力，其中第一测量元件（Ｒ↓［１－］）和第二测量元件（Ｒ↓［３－］）距薄膜的边缘相隔不同的距离，并且对第一和第二测量元件（Ｒ↓［１－］、Ｒ↓［３－］）的输出信号以如下的方式合并分析，即两个测量元件（Ｒ↓［１－］、Ｒ↓［３－］）检测施加于薄膜（４）的压差，并由此补偿施加于薄膜（４）两侧上的系统压力的影响。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种压力传感器，尤其涉及一种压差传感器。
技术介绍
例如从EP0083496B1或欧洲专利申请03015055公开了此种压力传感器。该压差传感器由半导体基片构成，在内部区域中削薄成一块薄膜。在该内部区域中，设置有四个测量电阻，它们连接成一个测量电桥，于是通过薄膜的变形，可测定邻近薄膜两侧面的压力作为压差。此外，从所述的现有技术中已知，在作为载体环绕薄膜的半导体基片上设置有附加的、在压差作用下不变形的补偿电阻，以便消除受温度限制的影响和邻近薄膜两侧面的、在薄膜的周边施加于载体端侧的系统压力的影响。不过，该结构存在一定缺陷。这样，基片上的补偿电阻必须尽可能地远离薄膜设置，以便消除施加于薄膜的压差对补偿电阻的影响。这就扩大了压力传感器的结构。因为补偿电阻不受压差的影响，如果它与薄膜上的测量电阻连接，就会纯被动地增大电路的总电阻，由此降低测量压差的测量精度。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提供一种改进的、提高了测量精度并缩小了结构的压力传感器。该目的是通过具有权利要求1给出的特征的压力传感器实现的。优选实施方式由从属权利要求、说明书以及附图阐明。依据本专利技术的压力传感器具有一个载体，该载体例如由一个半导体基片构成，并在其内部区域中构造一个薄膜。该薄膜可按已知方式通过削薄半导体基片而在中间区域中与载体一体形成。在该薄膜上设置有第一测量元件，以检测因对薄膜加压引起的变形。该测量元件例如可以是一个以压阻形式进行工作的测量电阻。该测量电阻可按已知的方式通过对半导体材料进行掺杂而构造在薄膜自身中，以便检测薄膜中的应力或应变。就半导体基片而言，例如可使用具有<100>级表面的单晶硅。测量电阻或应变传感器优选在薄膜中以n型掺杂的方式构造。作为替换，可按已知方式将对应变起反应的测量元件加设到薄膜的表面上。为此，例如可使用由多晶硅(Polysilizium)制成的应变测量片。根据本专利技术，在第一测量元件的附近，设有至少一个同样设置在薄膜上或薄膜中的第二测量元件。该第二测量元件可相应于第一测量元件构造在薄膜自身的半导体材料中，或作为测量元件设置在薄膜表面上。此外，将该测量元件设置成用于检测施加在薄膜上的压力。在加压时，薄膜变形，这可通过第一和第二测量元件以应变或应力变化的形式在薄膜中或在薄膜表面上进行检测。依据本专利技术，第一和第二测量元件以如下的方式设置在薄膜上，即，使得第一测量元件和第二测量元件距薄膜的边缘相隔不同的距离。这也就是说，一个测量元件更靠近薄膜的边缘，而另一个测量元件更靠近薄膜的中心。对第一和第二测量元件的输出信号例如第一和第二测量元件的电阻变化以如下的方式合并分析，即，两个测量元件共同检测施加于薄膜的压差，也即邻近两薄膜表面的压力之间的压差，并同时补偿施加于薄膜的两侧面或表面的系统压力的影响。薄膜的两侧面或两个相对置的表面之间的压差导致薄膜朝一侧偏转，这可由两测量元件以应变变化或应力变化的形式来进行检测。如果将这样一个压力传感器设置在一个系统例如一个液压系统中，则薄膜的两侧面和环绕薄膜的载体上还会施加有系统压力，这会使测量结果失真。通过根据本专利技术的第一和第二测量元件的设置方式和对其输出信号的分析，可补偿系统压力的影响。该补偿基于这样的理解，即，施加于薄膜的压差在薄膜的边缘区域、薄膜的中间区域或中央区域中产生符号不同但幅度基本相同的应力或应力变化。不过，相同地施加于薄膜的两侧并在薄膜的周边施加于载体端侧的系统压力的影响会在薄膜的中央和边缘区域中引起应力或应力变化，其不仅具有基本相同的幅度大小，还具有相同的符号。在中央区域与边缘区域之间是一个中性区域，在该中性区域中因压差的影响检测不到应力或变形。压差或系统压力对薄膜的变形或产生的应力的不同影响使得能够通过测量元件在薄膜上的相应排列和测量元件输出信号的相应分析或连接来补偿系统压力对压差测量的影响。为此，两个测量元件设置在不同的、对压力起反应的薄膜区域中，也即设置成距薄膜的边缘相隔不同的距离。因此，依据本专利技术，就可去除设置在基片上的补偿电阻。一方面，因为基片或载体不必构造得那么大，以致补偿电阻要与薄膜离得足够远，所以这能将压力传感器构造得较小。此外，本专利技术设置方式的优点在于，无论是第一测量元件还是第二测量元件都对因压差变化引起的薄膜的偏转起反应。这意味着，两个测量元件都积极参与压差的测量。不再需要仅设置为用来补偿系统压力但却不对压差起反应的补偿电阻。按此方式，就在压差测量时减少了电路中的无源电阻，于是提高了测量精度。有利的是，所述至少一个第一测量元件设置在薄膜的边缘区域中，所述至少一个第二测量元件设置在薄膜的中央区域中，或设置在位于薄膜的边缘区域与中央区域之间的中性区域中。作为替换，在另一优选设置方式中，所述至少一个第二测量元件设置在薄膜的中央区域中并且所述至少一个第一测量元件设置在薄膜的边缘区域或位于薄膜的边缘区域与中央区域之间的中性区域中。该设置方式确保了第一和第二测量元件以如下的方式分布在薄膜上，即，使得系统压力对两个测量元件的输出信号的影响是不同的。在一个或多个第一测量元件设置在薄膜的边缘区域中且一个或多个第二测量元件设置在薄膜的中央区域中的情况下，因系统压力产生的、由第一和第二测量元件检测的应力或应力变化具有相同的符号，而因压差引起的应力变化在两个测量元件或两组测量元件中具有不同的符号。如果测量元件的一个设置在中性区域中，则压差根本不会对该测量元件产生影响，倒是会对设置在中性区域之外的另一个测量元件或另一组测量元件产生影响。不过，施加于薄膜的系统压力也对薄膜中性区域中的测量元件产生影响。因此，通过相应地连接第一和第二测量元件的输出信号或通过相应地分析输出信号，就可检测压差和系统压力，或补偿系统压力对检测的薄膜两侧之间的压差的影响。有利的是，各有四个第一测量元件和四个第二测量元件设置在薄膜上，它们以电桥电路的方式彼此连接。这意味着，所述四个第一测量元件和四个第二测量元件分别优选以公共的电桥电路的方式彼此连接。所述四个第一测量元件和四个第二测量元件优选分别以如下的方式进行构造或设置，即，使得其中的两个测量元件具有正输出信号，其中的两个测量元件具有负输出信号。这意味着，两个第一测量元件具有正输出信号，而两个第二测量元件具有负输出信号。相应地，两个第二测量元件可具有正输出信号，而另两个第二测量元件具有负输出信号。这一设置方式使得对第一和第二测量元件输出信号的合并分析变得简单。因此，在第一或第二测量元件彼此连接的电桥电路中，例如在惠斯登电桥电路中，负输出信号很容易与正输出信号相减。这样就去除了执行计算操作的昂贵的分析电子装置，而是可以在简单的电桥电路中很容易地实现所需的加法和减法，例如在电桥电路中相应的因其不同符号引起的测量元件的电阻变化彼此相减。具有不同符号的输出信号可通过测量元件的不同构造或不同设置来获得。对压阻测量元件来说，由于该测量元件是通过其薄膜半导体材料的掺杂生产的，因此，可以通过以下实例的方式实现输出信号的符号变换，如在薄膜的平面上设置两个相对其他两个测量元件旋转90°的测量元件。通过掺杂技术产生的测量元件始终检测各薄膜位置上的总受力状态。这就是说，旋转90°的测量元件还检测到与其它测量元件相同的总受力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有载体（２）的压力传感器，在该载体（２）的内部区域中具有薄膜（４），在该薄膜（４）上设置有至少一个第一测量元件（Ｒ↓［１－］），以检测施加在该薄膜（４）上的压力，其特征在于，在该薄膜上还另外设置有至少一个第二测量元件（Ｒ↓［３－］），以检测施加在该薄膜（４）上的压力，其中该第一测量元件（Ｒ↓［１－］）和该第二测量元件（Ｒ↓［３－］）设置为距该薄膜的边缘相隔不同的距离，并且对该第一测量元件（Ｒ↓［１－］）和该第二测量元件（Ｒ↓［３－］）的输出信号以如下的方式合并分析，即，两个测量元件（Ｒ↓［１－］、Ｒ↓［３－］）检测施加于该薄膜（４）上的压差，并由此补偿施加于该薄膜（４）两侧上的系统压力的影响。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：延斯彼得克罗，卡斯珀彼泽森，卡斯滕克里斯滕森，
申请(专利权)人：格伦德福斯联合股份公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]