压力传感器组件制造技术

根据现有技术，在确定某种腐蚀介质的压力的压力传感器组件中，为了防止腐蚀，要对具有一个压力传感器芯片的市售传感器元件进行修改，从而给传递压力的液体提供大的容积。这对校准和高的测量精度是不利的。而在本发明专利技术的压力传感器组件（１）中，则可使用市售的传感器元件（５），这种市售的传感器元件连接在一个适配器（２１）上，该适配器具有传递压力的很小的容积。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
压力传感器组件包括例如一些压阻式传感器元件，它们例如广泛用于汽车进气管的压力测量。其中一个压力传感器芯片被焊接在一个底座上，该底座具有用于外部电连接件的玻璃引线。所以压力传感器芯片的电连接可用压焊丝与外部电连接件接通。一种介质的压力通过一根与该底座焊接的金属小管例如作用到压力传感器芯片的背面。在绝对压力测量时，在该底座上在真空下焊接一个金属帽。在相对压力测量时，该盖具有一个开口。压力传感器芯片例如用一种凝胶体来防止环境的影响。在严重腐蚀的介质时，不能使用这种传感器元件，因为腐蚀介质会腐蚀压力传感器芯片或该凝胶体。从JP2000046666A1已知一种压力传感器组件，其传感器膜片在压力接管中由凝胶体保护，但这种凝胶体也会被腐蚀介质腐蚀，且由于凝胶体不具有大的耐化学性能或机械强度，所以它的形状随着时间的推移而发生变化，从而影响测试结果。为此，现有技术用一种隔膜和一种压力传递介质例如硅油把压力间接传递到压力传感器芯片上。具有这种油容器的压力传感器组件的结构例如可从1989年的AMA-Seminarband的285至295页得知。在这种结构中，该压力传感器芯片周围的油体积相当大。由于硅油的热致体积膨胀系数比外壳材料的体积膨胀系数高，故在温度变化时，隔膜产生偏移。由于该隔膜的不可忽略的刚度，于是便在压力传感器组件的压力传感器芯片上建立压力，该压力只通过温度变化产生并伪造测试信号。为了减小这种公知压力传感器组件的油体积，例如用一种陶瓷填充体来减小压力传感器周围的油体积。为此，该填充体需要一道单独的安装工序。在这种压力传感器组件中，由于传感器周围的空腔相对于隔膜下方的空腔的制造公差较大而存在大的油体积。这样，对较高的测试精度来说，就需要在注油状态中进行压力传感器芯片的校准。在这种情况下，在校准时采取温度措施所需的时间是比较长的，这是因为存在于高的热容量。此外，在上述公知压力传感器组件中，压力传感器芯片的缺陷可能只有在制成状态下才被发现。从而造成更高的废品成本，因为整个组件都成了废品。从DE19507143A1或US-PS5,595,939中已知一种用比较简便的装配方法按油容器的原理工作的压力传感器组件。此时通过在塑料插头外壳中的压力传感器芯片的一个空隙来代替减小油体积用的填充体。为此，用一个O型密封圈或一个挤压密封件来进行隔膜与插头的密封。这类密封方式存在这样的危险，即例如在O型密封圈损坏或密封面上粘附着颗粒的情况下，油就会从传感器内腔流出。在这种压力传感器组件中，在注油时由于在隔膜上施加一个高的压力而把传感器中夹杂的残余空气从传感器元件的可穿透空气分子的塑料材料中挤压出来，从而造成这样的危险，即为小的压力测试范围所设计的压力传感器芯片由于外壳中的高的压力挤出残余空气而导致损坏。此外，这种压力传感器芯片需要采取例如用电容器来改善电磁兼容性的措施。在上述公知压力传感器组件情况下，把这些电容器集成在外壳中是很费钱的，从而增加这种压力传感器组件的制造费用。从JP2000009568A1中已知一种压力传感器组件，该组件把一个适配器连接在一个压力传感器元件上，以确定一种液体的压力。其结构很复杂并具有传递介质的大的总体积。JP11316166A1和DE4415984A1或US-PS5,629,538公开了这样的压力传感器芯片，它们在传感器膜片上具有一层保护膜，以免传感器膜片受到腐蚀性环境的腐蚀。这层保护膜以不利的方式改变该膜片的动作性能和测试性能，而且也不能提供较长时间的足够保护，因为这层保护膜必须做得足够的薄，才能使传感器膜片实现良好的弯曲。JP8136380A1公开了一种压力传感器组件，该组件连接在一个适配器上，以免压力传感器芯片受到腐蚀介质腐蚀。这种结构又必须用一个O型密封圈来密封，从而引起O型密封圈带来的上述问题。通过各项从属权利要求中所述的措施可使权利要求1所述的压力传感器组件达到有利的结构和改进。该压力传感器组件的一种有利的适配器可从权利要求2得知。该适配器具有一个通孔，该通孔在一侧连接到传感器元件的一根压力接管上，而在另一侧则被一个隔膜密封，且被这样密封的体积按有利的方式注入一种液体。这种适配器结构简单，所以价格低廉。当该适配器具有一个附加的孔，并可通过该孔把液体注入上述通孔时，则是有利的。一块具有例如现有元件的印制电路板可按有利的方式连接到传感器元件的压力传感器芯片的外部电连接件上。这样，用于改善电磁兼容性的其他元件就可按有利的方式装配到该印制电路板上。压力传感器组件外壳可按有利的方式配有电插接件。膜片17具有一个上侧47，它与压力传感器芯片7的上侧大致位于同一平面内。压焊丝13固定在压力传感器芯片7的这个上侧47上。膜片17还具有一个下侧49，它位于上述膜片上侧的对面。图2表示现有技术的一个压力传感器组件。在这个压力传感器组件中，一种液体28作为一种传递压力的介质作用在压力传感器芯片7的膜片上侧47上，在该上侧还设有带压焊丝13的电触点。液体28通过一个隔膜29密封，所以压力传感器芯片7在这里也不会受腐蚀介质的作用。但传递压力的介质28的体积相当大，因为它包括压力传感器芯片7和传感器连接元件15的整个表面。此外，为了隔膜29不接触压焊丝13或压力传感器芯片7，从隔膜29到压力传感器芯片7必须存在一定的距离。特别是传递压力的介质28的这么大的体积会导致上述的问题。图3表示一个适配器21的轴向横截面，该适配器例如呈圆柱形，且在其中心有一个通孔23。适配器21在传感器侧25连接到传感器元件5的压力接管19上(图5)。而在其对面的一侧即介质侧27上则通过一个隔膜29密封该通孔23。在隔膜29与介质侧27之间有很小的距离。适配器21具有一个横交于通孔23的注入孔31和一个注入孔32，在适配器21与传感元件5装配好的状态下，通过该注入孔可把液体引入通孔23中。通孔23和注入孔32的体积有意地选择得较小，以使液体对压力传感器芯片7的测量性能的影响保持较小。注入通孔23和注入孔32中的液体用于将靠近隔膜29的压力传递到膜片17上。这种液体最好使用硅油。注入孔32在注油后例如通过压入一个金属球进行密封。适配器21在其外表面有一个密封圈33，该密封圈对一个孔或一个有被测介质的容器密封适配器21。图4a表示传感器元件5要与适配器21和一块印制电路板36依次进行组装的情况。在传感器元件5和适配器21之间例如布置有印制电路板34，该印制电路板例如与至少一根触针37电连接，而该触针则还例如与插接件39电连接(图5)。图4b表示图4a的各部件已处于组装好的状态。压力接管19与适配器21的传感器侧25上的孔23密封连接。适配器21保护膜片17不受腐蚀介质的作用。印制电路板36与传感器元件5的传感器连接元件15导电连接并例如通过印制电路板36上的导线与触针37或例如直接与插接件39电连接(图5c)，所以通过一个外部插头43(图5a，b，c)便可从传感器元件5向外建立电连接。印制电路板36不是本专利技术压力传感器组件1的必需的部件。例如也可用冲压网格来代替印制电路板36。图5a表示处于部分装配状态的本专利技术压力传感器组件1。现在把一个压力传感器组件外壳45安装到图4b所示的结构上，并将该外壳以机械的方式连接到例如适配器21上本文档来自技高网...

【技术保护点】
至少包括一个用来确定压力的压力传感器芯片的压力传感器组件，其与一根压力接管连接，该压力接管把压力传递到该压力传感器芯片上，其特征为：一个适配器（２１）与该压力接管（１９）连接，该适配器承受压力并通过压力接管（１９）把该压力传递到压力传感器芯片（７）上，和该适配器保护压力传感器芯片（７），以免受到可能损害压力传感器芯片（７）的介质的作用。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：H舍伊里希，M马斯特，B罗格，M哈比比，
申请(专利权)人：罗伯特博希股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]