【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元件，该压力传感器元件具有膜的由于施加的压力导致的偏移的接触识别，以及一种具有这种压力传感器元件的压力传感器系统，和一种用于借助这种压力传感器元件产生压力传感器信号的方法。
技术介绍
1、典型的微机械压力传感器通常具有膜，该膜由于施加的压力而弯曲。可以通过安设在膜上或膜处的压电元件来检测膜的与压力相关的弯曲。替代地，膜的运动也可以通过电容器组件来检测，在该电容器组件中安设有在膜上可运动的电极和在压力传感器元件的壳体或载体上固定不动的或者说不可运动的配对电极。与压力相关的传感器信号在此也可以通过两个电极之间的电容的变化来引出。
2、一般地存在以下风险：膜弯曲过多，从而会导致膜的损坏。此外，膜的弯曲仅在特定的偏移范围中与施加的压力线性相关，特别是当膜的一部分贴靠在对应的腔的底部上时。因此，必须相应地匹配在特定的压力范围之外的传感器信号，以便检测实际施加的压力。在电容式工作的压力传感器的情况下，当电极彼此接触，特别是由于短时间的强烈的压力冲击，会附加地导致电极的损坏。
3、由de 102010040373 a1已知一种微机械压力传感器，在该微机械压力传感器中，借助在配对元件上的止挡元件使得膜在充分弯曲时适宜地贴靠。此外，通过用作阻尼元件的配对元件的弹动悬挂部使得能够借助膜运动的不同的特性曲线或压力相关性实现压力的两级检测。
技术实现思路
1、借助本专利技术，旨在描述一种压力传感器，该压力传感器识别膜相对于止挡部的接近，以便简化压力传感器
2、借助本专利技术，要求保护一种微机械压力传感器元件和一种具有这种压力传感器元件的压力传感器系统，其中，该压力传感器元件在预先确定的所施加的第一压力的情况下建立电接触。为此设置，该压力传感器元件具有膜，该膜可以由于施加的压力运动或者说偏移。在该膜的下方设置有第一腔，该膜可以弯曲到该腔中。在此，本专利技术的核心在于：设置两个接触元件，根据超出施加的第一压力，所述接触元件相互接触、特别是通过机械接触相互接触，从而建立电接触。在此，设置有直接地或间接地与该膜连接的至少一个第一接触元件，以及直接地或间接地与该腔底部连接的第二接触元件。
3、这种构型的优点是，能够通过两个接触元件的适合的安设来检测膜与腔底部上的止挡部的间距。由此能够设置两个接触元件的以下定位和构型，其中，在膜偏移得贴靠到腔底部之前就建立电接触。
4、膜与腔底部的间距的设定可以通过至少一个间隔元件的使用和定尺寸来实现。例如，这种间隔元件可以直接地或间接地安设在膜上。在此，如果膜由于施加的压力而偏移，则间隔元件同样随着膜的偏移而朝腔底部的方向运动，直至贴靠。通过在间隔元件的下端部安设第一接触元件并且相应地在腔底部上在贴靠位置的区域中设置第二接触元件，通过贴靠来建立电接触。
5、在一种替代的构型中，在腔底部上安设有至少一个间隔元件，在其端部朝向膜地安设有第二接触元件。通过将第一接触元件安设在膜上，该第一接触元件在膜偏移时被带向第二接触元件，借助该构型也能够建立接触。这种构型具有以下优点：只需使更小的质量随膜运动。
6、根据本专利技术的压力传感器元件，不仅可以借助膜上的或者膜中的压电元件检测偏移，而且可以借助电容式的传感器分析处理实现检测。在使用电容式的分析处理的情况下设置：膜可以直接地或间接地具有第一电极。在此，第一电极可以直接集成在膜中或者呈悬挂部形式、例如作为砧座布置在下端部。后者具有优点：能够产生平坦的第一电极，该第一电极可平行于膜的弯曲地运动到设置在腔底部上或中的第二电极。第一电极和第二电极因此共同形成第一测量电容，该第一测量电容根据施加在膜上的压力并从而根据两个电极之间的间距而变化。
7、在使用电极作为压力传感器元件的测量值检测装置的情况下可以设置：在第一电极的侧面上安设所述至少一个第一接触元件，在第二电极的侧面上安设所述至少一个第二接触元件。由于不仅电极而且接触元件应提供电信号，所以在此要注意要将电极中的至少一个电极与接触元件电隔离。
8、此外，通过接触元件的使用以及其在达到第一压力参数时的机械接触和电接触，可以实现两级的压力检测。能够设置：在存在第一接触元件在第二接触元件上的贴靠时，膜尚未接触到处于下方的腔底，取而代之地仍存在足够的用于膜的进一步偏移的间距。相应地，可以在电容式测量原理的情况下设置：两个电极——连同可能存在的绝缘层——尚未相互接触。在这种情况下，压力传感器元件可以设置成，使得通过接触元件的贴靠仅仅缩小了有效膜面积(所施加的用于膜的偏移的压力对所述有效膜面积起作用)。设置：在进一步提升的压力的情况下，膜进一步偏移，并且因此能够产生另外的与压力相关的信号，直至该膜最终贴靠在腔底部上或者两个电极相互机械接触。替代地也可以设置止挡部，以便在必要时保护膜免受损坏。然而由于缩小的膜面积，在第一压力参数之上要考虑改变的压力相关性。在相应的传感器分析处理中，可以根据产生的接触建立来识别这种过渡。
9、这种构型的优点在于：能够借助压力传感器元件实现、特别是没有空缺地实现不同的并且特别是邻接的两个压力范围的检测。在此，能够在直至第一压力的第一压力范围中实现更高的分辨率，其中，在在第二、更高的压力范围中存在更稳健的构型。因此同样能够检测并且分析处理在主要压力范围之上的、短时间的压力峰值，而不威胁压力传感器元件的功能。
10、附加地要求保护一种构型，其中，除第一根据本专利技术的微机械压力传感器元件外还使用第二微机械压力传感器元件。在此，该第二微机械压力传感器元件具有相同的或至少相似的结构。这意味着，该第二微机械压力传感器元件也具有膜，该膜可由于施加的压力而运动，特别是朝处于该膜下方的腔的方向运动。该第二压力传感器元件此外同样具有两个接触元件，这些接触元件直接地或间接地安设在膜上以及安设在腔底部处或者腔底部上。
11、借助至少两个压力传感器元件——其例如作为惠斯通全电桥来布线的——的这种构型的优点是，压力传感器元件的尺寸以及导致对应的接触面机械接触和/或电接触的条件可以不同地构型。例如，在第二压力传感器元件中，同样可以布置第三间隔元件，其直接地或间接地布置在第二膜上。所设置的第三接触元件在此可以这样布置在第三间隔元件的朝向腔底部指向的端部，使得其弯曲时遇到安设在腔底上的第四接触元件，以便建立电接触。当然，替代地，也可设置第四间隔元件，该第四间隔元件安设在腔底上并在其朝向膜指向的端部上具有第四接触元件。在这种情况下，在膜上设置有第三接触元件。
12、两个压力传感器元件可以具有相同的或者不同的压力检测原理。在第二压力传感器元件中也使用电容式测量原理的情况下，可以在该第二压力传感器元件中同样设置第三电极，该第三电极必要时具有配属的第三接触元件。相应地，可以在腔底上设置必要时具有第四接触元件的第四电极。在这种情况下也要注意电极与接触元件彼此电绝缘。
13、如已阐述的那样，两个压力传感器元件可以由于其不同地定尺寸的结构而彼此不同。在此，两个压力传感器元本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于检测压力传感器信号的微机械压力传感器元件(20)，所述检测特别是借助电容式压力检测来实现，所述压力传感器元件至少具有
2.根据权利要求1所述的微机械压力传感器元件(20)，其特征在于，设置有第一间隔元件(300)，所述第一间隔元件直接地或间接地与所述膜(140)连接，其中，所述第一接触元件(325)布置在所述第一间隔元件(300)上、特别是在所述第一间隔元件(300)的背离所述第一膜(140)的侧面上。
3.根据权利要求1所述的微机械压力传感器元件(20)，其特征在于，设置有第二间隔元件，所述第二间隔元件与所述腔底部(165)连接，其中，所述第二接触元件(320)布置在所述第二间隔元件上、特别是在所述第二间隔元件的背离所述腔底部(165)的侧面上。
4.根据前述权利要求中任一项所述的微机械压力传感器元件(20)，其特征在于，所述压力检测借助对两个电极的电容变化的检测来进行，其中，第一电极(115)直接地或间接地设置在所述第一膜(140)上，并且第二电极(110)设置在所述腔底部(165)上，其中，特别是设置，所述第一接触元件(125
5.根据权利要求1至4中任一项所述的微机械压力传感器元件(20)，其特征在于，所述第一膜(140)具有至少两个不同的、与压力相关的运动，其中，所述第一膜(140)在直至达到所述第一压力的第一压力范围中具有第一压力相关性，并且在所述第一压力之上在第二压力范围中具有第二压力相关性，其中，特别是设置，所述第二压力相关性直至达到施加到所述第一膜上的第二压力为止存在。
6.一种压力传感器系统(10)，所述压力传感器系统包括至少一个根据权利要求1至5中任一项所述的微机械压力传感器元件(20)和另外的微机械压力传感器元件(30)，其特征在于，第二微机械压力传感器元件(30)具有
7.根据权利要求6所述的压力传感器系统(10)，其特征在于，所述第二微机械压力传感器元件(30)具有第三间隔元件(330)，所述第三间隔元件直接地或间接地与所述第二膜(240)连接，其中，所述第三接触元件(225，345)布置在所述第一间隔元件(330)上、特别是在所述第一间隔元件(330)的背离所述第一膜(240)的侧面上。
8.根据权利要求6或7所述的压力传感器系统(10)，其特征在于，所述第二微机械压力传感器元件(30)的压力检测借助对两个电极的电容变化的检测进行，其中，第三电极(215)直接地或间接地设置在所述第二膜(240)上，并且第四电极(210)设置在所述腔底部(165)上，其中，特别是设置，所述第三接触元件(225)布置在所述第三电极(215)的侧面上和/或所述第四接触元件(220)布置在所述第四电极(210)的侧面上。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的压力传感器系统(10)，其特征在于，所述第一压力与所述第三压力不同。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的压力传感器系统(10)，其特征在于，所述第一膜与所述第二膜(140，240)的与压力相关的运动不同，特别是在至少一个压力范围中是如此。
11.一种用于借助根据权利要求1至5中任一项所述的至少一个压力传感器元件(20)或者根据权利要求6至10中任一项所述的压力传感器系统(10)产生压力传感器信号的方法，其中，所述压力传感器元件
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法具有至少一个另外的运行模式，在所述另外的运动模式中，附加于所述至少一个膜的与压力相关的运动，根据另外的接触元件的另外的电接触来产生压力传感器信号。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，在至少两个运行模式中根据两个不同的膜的与压力相关的运动来产生所述压力信号。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于检测压力传感器信号的微机械压力传感器元件(20)，所述检测特别是借助电容式压力检测来实现，所述压力传感器元件至少具有
2.根据权利要求1所述的微机械压力传感器元件(20)，其特征在于，设置有第一间隔元件(300)，所述第一间隔元件直接地或间接地与所述膜(140)连接，其中，所述第一接触元件(325)布置在所述第一间隔元件(300)上、特别是在所述第一间隔元件(300)的背离所述第一膜(140)的侧面上。
3.根据权利要求1所述的微机械压力传感器元件(20)，其特征在于，设置有第二间隔元件，所述第二间隔元件与所述腔底部(165)连接，其中，所述第二接触元件(320)布置在所述第二间隔元件上、特别是在所述第二间隔元件的背离所述腔底部(165)的侧面上。
4.根据前述权利要求中任一项所述的微机械压力传感器元件(20)，其特征在于，所述压力检测借助对两个电极的电容变化的检测来进行，其中，第一电极(115)直接地或间接地设置在所述第一膜(140)上，并且第二电极(110)设置在所述腔底部(165)上，其中，特别是设置，所述第一接触元件(125)布置在所述第一电极(115)的侧面上和/或所述第二接触元件(120)布置在所述第二电极(110)的侧面上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的微机械压力传感器元件(20)，其特征在于，所述第一膜(140)具有至少两个不同的、与压力相关的运动，其中，所述第一膜(140)在直至达到所述第一压力的第一压力范围中具有第一压力相关性，并且在所述第一压力之上在第二压力范围中具有第二压力相关性，其中，特别是设置，所述第二压力相关性直至达到施加到所述第一膜上的第二压力为止存在。
6.一种压力传感器系统(10)，所述压力传感器系统包括至少一个根据权利要求1至5中任一项所述的微机械压力传感器元件(20)和另外的微机械压力传感器元件(30)，其特征在于，第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·斯洛格斯纳特，A·丹嫩贝格，J·克罗伊策，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：
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