CN102192811A - 低压传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传感器(10)，特别是低压传感器。该传感器(10)具有传感器壳体(12)，该传感器壳体包括第一壳体部件(14)和第二壳体部件(16)。在第一壳体部件(14)中一个唯一的面状的密封件(22，40，42)使至少两个、优选三个室(26，28，30)相对彼此密封。

Description

低压传感器

技术领域

本发明涉及一种传感器，特别是低压传感器。

背景技术

在现在的用于压力传感器的开发中遵循这样的结构方案，其以概念Cih(Chip-in-housing)表示。根据这样的结构方案，传感器芯片被直接粘接到由塑料制成的传感器壳体中。如果使用两个芯片，例如一个传感器元件和一个与该传感器元件分开的电子集成块(如例如一个ASIC)，那么存在这样的要求：提供在传感器元件和电构件如例如上面提及的ASIC之间的电连接。为了降低并且在理想情况下完全避免电子构件承受的介质负载，该结构方案规定，将电子构件和传感器元件安置在分开的室中。在两个室之间的分隔必须相对于气体、湿气和其它介质介质密封地设计。根据现在的方案使用注塑到压力传感器的壳体中的引线框，可以从两侧粘接、特别是可以键合到该引线框上。该技术以导体梳即引线框的密封注塑为前提，以便避免例如湿气的侵入。通常得不到插入件所需要的介质密封性。此外，由于该键合过程在金的或者镀金的导体梳表面上产生侵蚀，这促进了腐蚀现象的形成。根据现在的方案作为附加的保护，以凝胶填充在其中接收传感器元件的室。

对于当前的成系列的传感器特别是在低压范围中使用的压力传感器，电子构件ASIC和传感器元件也位于同一个壳体区域内部或者同一个室内部。也常见的是，传感器元件和电子构件即ASIC在同一个硅芯片内部构造。对新一代的传感器特别是压力传感器的重要要求是，这些传感器必须比前代的传感器显著地更耐废气。已经表明，与电子构件例如ASIC的抗废气性相比更容易确保传感器元件的耐废气性。这是除了在用户取向的、具有同样可变ASIC构造的传感器元件制模的灵活组合方面需要的变型管理之外将电子构件特别是ASIC与传感器相互分开的原因。

因此该传感器元件位于承受介质特别是废气的室中，而电子构件即ASIC位于与之分开的、不应当承受介质影响的室中。

DE10 2008 005 153 A1涉及一种压力测量模块。借助该压力测量模块可以检测绝对压力或者压力差。该压力测量模块包括优选制作为预模制件的壳体，在该壳体中接收一个压力测量芯片。该压力测量芯片或者与冲压栅格或者与至少一个印制导线电接触。设置至少一个电子构件，该电子构件与冲压栅格的或者至少一个印制导线的一个侧向地从优选制作为预模制件的壳体中伸出的区段连接并且通过盖的分段覆盖。特别是除了壳体之外电容器可以在壳体的塑料材料的外部施加在印制导线上。

对于现在使用的这代传感器，可以产生在使用的电容器与传感器壳体内部的冲压栅格或冲压栅格的单印制导线之间的粘接连接中断的危险。其原因在于，冲压栅格材料和传感器壳体的热塑性塑料之间的纵向热膨胀系数是明显不同的。基于这样的不利情况，在运行中发生热感应的机械应力，这些机械应力随着时间的推移可以导致粘接连接的失效。

发明内容

根据按本发明提出的方案，特别是制造为塑料注塑壳体的壳体被两部分地构造并且包括一个下壳体部件和一个例如构造为盖的上壳体部件。

传感器的分开构造的传感器壳体接收传感器模块(OCFM模块)。该传感器模块优选由热固塑料模制块制成。该传感器模块的特点在于，电子构件例如电容器位于该传感器模块的内部，但安置在传感器模块的热固塑料模制块的外部。由此能够以有利的方式避免，在运行中在热固塑料模制块和电子构件如例如提及的电容器之间产生热地或者机械地引起的应力，这同样可以导致机械的损坏，尽管在冲压栅格的热膨胀系数与热固塑料模制块的热膨胀系数只稍微不同。另外一方面，在电容器与电子构件如例如ASIC之间的小间距有利于电磁相容性，特别是在还存在未放大的信号的地方。根据本发明提出的方案或者在本发明的范围中使用的传感器模块能够实现在电子构件(即在当前的情况下的ASIC)与电子构件例如电容器之间的尽可能小的间距，并且因此就电磁相容性的要求而言是非常有利的。

通过根据本发明提出的方案由此实现电子构件例如ASIC与传感器元件的分隔，即它们在传感器模块(OCFM模块)内部通过以热固塑料模制块注塑包封ASIC和传感器元件来封装。这有利于高的密封性，因为这两种材料的膨胀系数区别并不明显。替代由热固塑料制成的传感器模块(OCFM模块)也可以使用MPM组件(mold premold)。

根据本发明提出的方案提供了一系列令人信服的优点。在系列制造的范围中就传感器模块即OCFM组件而言只存在小的差异。这只考虑两种用于表示绝对压力传感器或者压差传感器的可能变型，使得提供一种变型优化的成本有利的并且结实的设计。在插接连接的几何形状方面对旋紧点和压力接头的用户取向的要求可以集成在相对成本有利的、优选由塑料材料注塑的壳体中，可以在该壳体的下壳体部分中，也可以在上壳体部分中或者通常在盖中。这使得在高的用户定向的差异或者灵活性的情况下实现最小的费用。

此外，根据本发明提出的特别是用作低压传感器的传感器的特点在于，关于传感器模块的、机械的和电的接口的设计对于所有用户定向的或者应用定向的变型相同。此外根据本发明提出的传感器设计非常小地构造并且因此只需要小的构造空间。

在根据本发明提出的用于传感器特别是低压传感器的、多部件构造的传感器壳体的壳体部件的方案中，粘接条形地构造的密封连接件用作简单的、结实的、已知的并且可靠的密封元件。借助根据本发明提出的粘接密封件可以通过一个唯一的环绕的密封件使多个例如构造在第一壳体部件的空槽中的室相互密封地封闭，只要另外的第二壳体部件以盖形式施加在环绕构造的粘接密封件上，该粘接密封件可以包括一个或者也可以包括两个室分隔密封条。通过该环绕的密封件以及在该密封件之间延伸的室分隔部实现室相互之间的密封，该密封防止介质从一个区域进入一个相邻的区域中。

根据本发明提出的传感器特别是低压传感器的传感器壳体包括一个在第一壳体部件中构造的空槽并且在压差传感器的情况下在该空槽中构造三个室或者在绝对压力传感器的情况下在该空槽中构造两个室。在分别被加载介质或者压力的室中只使传感器模块的材料以及实际的传感器模块承受介质。由于在根据本发明提出的传感器特别是低压传感器的两个或者三个室之间的密封，这些不抗介质的电接头相对于被加载给其它室的介质是密封的。

根据按本发明提出的方案，在传感器壳体的第一壳体部件的空槽中构造的两个室或者三个室的密封通过粘接密封件的粘接块实现。有利方的式是，一个或者两个粘接条位于第一壳体部件的空槽的底部上，传感器模块特别是OCFM组件的一个侧面通过这些粘接条被材料锁合地固定在第一壳体部件的空槽中。一个另外的环绕的粘接条在传感器模块的上方在多部件构造的传感器壳体的第一壳体部件的上边缘上延伸。有利的是，第一室分隔部和第二室分隔部同样地以肋条形构造的粘接条的形式在第一壳体部件的上边缘区域上的环绕构造的粘接密封条的中间区域之间延伸。

为了确保两个或者三个室相对彼此密封的完全密封性存在这样的必要性，即在凹槽中构造的、将传感器模块在其下侧上固定的粘接条以及上粘接条优选以线形的方式接触。

在基于本发明构思的扩展方案中，该环绕地构造的、此外包括一个或者两个室分隔部的上粘接条用作特别是盖形构造的第二壳体部件的固定结构。由于这个原因在该唯一的面状的粘接密封件的优选构型中在第一壳体部件的上边缘区域上使该粘接密封件在同一高度上构造。在基于本发明构思的优选构型中，在位于凹槽中的下粘接条和环绕构造的上粘接条或其室分隔部之间的接触点或者接触线位于传感器模块与多部件构件的传感器壳体的第一壳体部件之间的间隙中。

在基于本发明构思的另一有利构型中，可以将支承结构设置在传感器壳体或者该传感器壳体的热固塑性体上，这些支承结构有利于粘接材料的走向或者粘接条的成形。支承结构例如可以以隧道形式构造，使得传感器模块以其下侧面覆盖位于第一壳体部件的空槽的底部中的粘接条。此外同样以有利的方式构造成粘接条的第一室分隔部和第二室分隔部可以在传感器模块的上侧面上在呈槽形构造的支承结构中延伸，使得在安装到传感器模块的上侧面上时防止还可流动的粘接块的交融(verflieβen)。这些可以构造在传感器模块上侧面和/或下侧面上的槽结构防止能流动的粘接材料在传感器壳体的平侧面之一上交融并且有利于粘接条的构造并且由此有利于两个或者三个室相对彼此的密封构造。

附图说明

下面根据附图详细地描述本发明。

附图示出：

图1多部件构造的传感器壳体的立体视图

图2具有压力入口的第一壳体部件的下侧面的示图

图3多部件构造的传感器壳体的第一壳体部件的内部情况的立体俯视图

图4根据图3的第一壳体部件的俯视图

图5没有装配传感器模块的第一壳体部件的示图

图6作为OCFM组件构造的传感器模块的从下侧面看的视图

图7作为OCFM组件提供的传感器模块的从下侧面看的视图。

具体实施方式

从图1得知根据本发明提出的传感器的多部件构造的传感器壳体的立体视图。

传感器10包括多部件构造的传感器壳体12，该传感器壳体的第一壳体部件通过附图标记14识别，并且该传感器壳体的呈盖形的第二壳体部件通过附图标记16表示。该第一壳体部件14和该第二壳体部件16通过环绕构造的第一粘接密封件22相互材料锁合地连接。

从根据图2的示图得知根据图1装配好的传感器壳体的从下侧看的视图。

从根据图2的示图看到：在优选呈盆形构造的第一壳体部件14的底面中构造有第一压力开口18以及第二压力开口20。第一室26通过第一压力开口18并且第二室28通过在第一壳体部件14底部中的第二压力开口20被加载介质。从根据图2的示图中得出：在该实施变型中该多部件构造的传感器壳体12非常平地构造。

图3示出呈盆形构造的、具有内部情况的第一壳体部件的立体示图。

由根据图3的示图看出：第一壳体部件14包括内部空间24。该内部空间24又被分为第一室26、第二室28以及没有被施加介质的第三室30。在贯穿三个室26，28，30的内部空间24中设有一传感器模块32。该传感器模块以优选的方式是OCFM模块，在该OCFM模块中注塑和封装一个这里没有详细示出的传感器元件以及至少一个呈ASIC构型的同样没有示出的电子构件。根据图3中的立体示图的传感器模块32是一标准构件。该标准构件只存在于用于在绝对压力传感器和压差传感器中使用的变型中。该构造为OCFM组件(open cavity full mold开腔实模)的传感器模块32本身是废气稳定和介质稳定的并且具有相对于传感器壳体12的统一的机械和电的接口。此外，根据图3中的立体视图的传感器模块32的特点是构造空间需求小。

从根据图3的示图中得知，粘接密封连接件22特别是构造为第一粘接条22地、在第一壳体部件14的上侧面上环绕地延伸。该构造为第一粘接条22的粘接密封件在同一高度上构造，因为该第一粘接条除了使室26，28，30相对彼此密封的功能之外承担着多部件地构造的传感器壳体12的盖形构造的第二壳体部件16的固定。

此外如从根据图3的第一壳体部件的内部情况的立体俯视图看出，第一室分隔部40以及平行于该第一分隔室的另一第二室分隔部42在嵌入内部空间24中的传感器模块32上延伸。这些分隔部是粘接密封件(即第一粘接条22)的整体组成部件，并且用于两个或者三个室的密封，这些室构造在多部件地构造的传感器壳体12的第一壳体部件14的内部空间24中。

以附图标记34表示传感器模块32的电触头。此外，在此以矩形构造的开口64或66位于传感器模块的本体中，分别配置给被加载介质的第一室26。这里以矩形构造的开口64，66在传感器模块32中的位置对应于如在图2中示出的在第一壳体部件14底部中构造的第一压力开口18或第二压力开口20的位置。通过压力开口18或20或在传感器模块32中的第一和第二开口64，66确保了，被加载介质的室即第一室26和第二室28也被加载介质。只要呈盖形的第二壳体部件被装配在相同的位置16中，则通过在图3中示出的、在环绕的构造为第一粘接条22的粘接密封件的侧面之间延伸的室分隔部40或42使位于第一室26和第二室28之间的第三室30相对于介质密封，第一室26和第二室28被加载该介质。

图4示出包括内部情况的第一壳体部件14的俯视图，如已经与图3关联地解释。

在根据图3和4的实施方案中，在传感器模块32的主体中的第一开口64或第二开口66以矩形构造，该第一开口或第二开口也可以圆形地或椭圆形地或以另一几何形状提供。决定性的是，嵌入到传感器模块32的热固塑料材料中的元件(即实际的传感器元件)被加载第一室26或第二室28所被加载的介质。从第一室分隔部40以及与第一室分隔部平行延伸的第二室分隔部42的走向看出，只要在图1和2中示出的呈盖形构造的第二壳体部件16被施加于在同一高度上构造的环绕的粘接密封件22(其特别是构造为环绕的粘接条)上，则第三室(即中间室)相对于对第一室26和第二室28加载的介质密封，非耐介质的电触头34位于该中间室中。在施加呈盖形的第二壳体部件16时，该唯一的、面状构造的、在同一高度上构成的粘接密封件又被变形，使得相互平行地延伸的第一室分隔部40或第二室分隔部42在构成接触线或接触点46的情况下被压到在图5的视图中在空槽44中构造的第二和第三粘接条36，38上。

从根据图5的立体示图中得知多部件构造的传感器壳体的盆形构造的第一壳体部件。

从根据图5的立体示图看出，在空槽44中构造第二粘接条36和第三粘接条38。该第二粘接条36和第三粘接条38基本上相互平行地延伸。如此地选择第二粘接条和第三粘接条在第一壳体部件14的空槽44中的位置，使得第二粘接条36在同样构造为粘接条的第一室分隔部40的下方延伸，并且第三粘接条38在空槽44的底部中在第二室分隔部42的下方延伸。由此确保，在将优选构造为OCFM组件的传感器模块32装配到第一壳体部件14的空槽44中之后，并且在接着施加构造为环绕的第一粘接条的、具有桥接条形构造的室分隔部40或42的粘接密封件22之后，在第二粘接条36和第三粘接条38(一方)与桥接条形地延伸的室分隔部40或42(另一方面)之间产生接触点或接触线，这些接触点或接触线位于构造为OCFM组件的传感器模块32与盖形构造的第二壳体部件16之间的间隙中并且确保第三室30的密封。

根据图5的示图看出，第一室26通过第一压力开口18被加载介质，而第二室28通过在第一壳体部件14底部中的第二压力开口20被加载介质。相反，位于第一室26与第二室28之间的第三室30通过根据本发明提出的粘接密封件的构形相对于该介质密封。

从根据图6的示图得知优选作为OCFM组件提供的传感器模块的视图。该优选构造为标准构件的传感器模块32具有上侧面56和下侧面58。在根据图6的立体示图中从下侧面58示出该传感器模块32。与根据图3和4的示图类似，与在图5中示出的在第一壳体部件14底部中的压力开口18或者20对准的第一开口64以及第二开口66位于优选由热固塑料模制块制成的传感器模块32的主体中。除了第一开口64或者第二开口66呈正方形或者矩形的形式的构型，当然存在这样的可能性，它们也椭圆地或者圆地或者以其它的几何形状构造。总是重要的是这样的情况，通过在第一壳体元件14底部中的第一压力开口18和第二压力开口20在第一室26和第二室28的区域中确保对嵌入到传感器壳体模块32的热固塑料模制块中的元件的加载。

从根据图6的传感器模块32的下侧面58的立体示图中看出，电触头34侧向地从传感器模块32的主体中突出。由热塑性的塑料制成的成本有利的注塑部件是不密封的，如果在该塑料中注塑包封金属的导电轨，参照呈轨形式的电触头34。其原因在于，金属和塑料的热膨胀系数通常是很不同的并且在仅很小的温度变化之后在电触头34和环绕的塑料体之间就会产生缝隙，介质可以通过该间隙挤入，使得该传感器10不密封。

从图6能够得知，在优选作为OCFM组件由热固塑料材料制成的传感器模块32的下侧面58上构造有呈隧道状凹槽62形式延伸的支承结构48。如果在图6中从下侧面58示出的传感器模块32被施加于在图5中示出的在第一壳体部件14的空槽44中的第二和第三粘接条36，38上，那么传感器模块32的下侧面58通过在粘接条36和38与隧道状构造的凹槽62之间的接触并且通过在压紧后实现的可流动的粘接材料的交融进行固定。由此在多部件构造的传感器壳体12的第一壳体部件14内部在传感器模块32与空槽44的底部之间建立第一材料锁合的连接。优选的方式是，隧道状的凹槽62在该侧面上设置有斜面60，这些隧道状的凹槽在该实施方案中是支承结构48。在隧道形状62的支承结构48的入口侧和出口侧上的斜面60的形状和几何结构相对于第二粘接条36和第三粘接条38的端部区段的斜面互补地构造。替代在图6中示出的在传感器模块32的热固塑料模制块中的斜面60也可以在隧道状构形的凹槽62的入口区域或者出口区域中构造倒圆。

图7示出在传感器模块32的上侧面上的立体俯视图，该传感器模块在该实施方案中同样作为OCFM组件提供。

从根据图7的示图看出，分别与第一壳体部件14底部中的压力开口18或20对准的第一开口64以及第二开口66从传感器模块32的上侧面56贯穿地延伸到该传感器模块的下侧面58。附图标记62表示在传感器模块32的下侧面58上的隧道状构形的凹槽，附图标记34表示这里构造为导电轨的电触头34。表示电触头34的导电轨嵌入到传感器模块32的热固塑料模制块中。

为了在窄的构造空间中实现在图3和4中示出的室分隔部40或42的导向或者精确构造，这些室分隔部在环绕地构造的粘接密封件22的侧面部分之间延伸，支承结构48也位于传感器模块32的上侧面56上。在传感器模块42的上侧面46的在图7中示出的实施方案中，这些支承结构48以槽50的形式构造。这些槽50通过相互平行地延伸的肋条54限界。各个槽50的下侧面通过底部52示出，该底部通过传感器模块32的上侧面56形成。如从根据图3的示图可见，这些支承结构48具有任务，即使得室分隔部40或42如所希望地构成并且即使在窄的构造空间和小的尺寸时特别是沿着在第一室26和第三室30之间的边界以及沿着在第二室28和第三室30之间的边界延伸。这是有意义的，因为在第一室分隔部40或第二室分隔部42的下方构造有与之相对应地构造的第二和第三粘接条36和38，并且只有在同样以条形构造的室分隔部40或42与第二和第三粘接条36，38接触时才实现第一室26与第三室30的持久密封以及另外一方面第二室28与第三室30的持久密封。

替代在图7中示出的、呈具有槽底部52的通过肋条54限界的槽50形式的支承结构48的实施方案，也可以实现凹陷或者弯圆或者类似形式的其它的实施方案。单单这样的情况是有意义的，即这些支承结构48与施加在第一壳体部件14的空槽44底部上的第二和第三粘接条36，38对准。支承结构48的几何形状可以以任意的形式构造；但要确保：保证了最终表示第一室分隔部40和第二室分隔部42的粘接材料从优选构造为第一粘接条的粘接密封件22的一个侧面延伸到该粘接密封件的另一个侧面。

如图所示，优选构造为第一粘接条的粘接密封件22优选在同样的高度上构造，该粘接密封件在两个室时具有第一室分隔部40或者在相互密封三个室26，28，30时具有另外的第二室分隔部42。这有利于，第二壳体部件16可以以盖的形式密封地施加在在同一高度上构造的粘接密封件22上，使得在装配第二壳体部件16时如示图示出地进行两个或者三个室26，28，30的同时进行的密封，而不需要另外的密封步骤。在将优选以盖形式构造的第二壳体部件16压到环绕构造的呈第一粘接条形式的粘接密封件22以及第一室分隔部40或者必要时另外的第二室分隔部42上时，沿着接触线或者接触点实现该粘接密封件22与第二或者第三粘接条36，38的接触，使得能够确保位于第一室26与第二室28之间的、接收电触头34的第三室30的介质密封的密封结构。

Claims (12)

1.传感器(10)，特别是低压传感器，具有传感器壳体(12)，该传感器壳体包括第一壳体部件(14)和第二壳体部件(16)，其特征在于，在该第一壳体部件(14)中一个唯一的面状的粘接密封件(22，40，42)使至少两个、特别是三个室(26，28，30)相对彼此密封。

2.根据权利要求1的传感器(10)，其特征在于，一传感器模块(32)嵌入到所述第一壳体部件(14)的空槽(44)中。

3.根据权利要求2的传感器(10)，其特征在于，所述传感器模块(32)延伸经过所述第一壳体部件(14)的所述至少两个、优选三个室(26，28，30)。

4.根据权利要求1的传感器(10)，其特征在于，所述唯一的面状的密封件(22)在所述第一壳体部件(14)的上侧面上环绕地并且形成第一室分隔部(40)和第二室分隔部(42)地在所述传感器模块(32)上延伸。

5.根据权利要求1的传感器(10)，其特征在于，包括用于对传感器元件加载介质的开口(64，66)的所述传感器模块(32)由热固塑料模制块制成，该热固塑料模制块包围该传感器元件和电子构件(ASIC)

6.根据权利要求1的传感器(10)，其特征在于，所述传感器模块(32)通过第二和第三粘接条(36，38)固定在所述第一壳体部件(14)的空槽(44)的底部上。

7.根据权利要求6的传感器(10)，其特征在于，所述第二和第三粘接条(36，38)在所述第一和第二室分隔部(40，42)下方延伸并且与所述第一和第二室分隔部形成接触点或接触线(46)以使所述室(26，28，30)相对彼此密封。

8.根据权利要求1的传感器(10)，其特征在于，在所述第一壳体部件(14)中构造有一个用于所述第一室(26)的第一压力开口(18)和一个用于所述第二室(28)的第二压力开口(20)。

9.根据权利要求8的传感器(10)，其特征在于，所述唯一的面状的粘接密封件(22，40，42)在同一高度上环绕地构造并且盖形的第二壳体部件(16)与所述第一壳体部件(14)材料锁合地连接。

10.根据权利要求1的传感器(10)，其特征在于，所述传感器模块(32)在上侧面和/或下侧面(56，58)上具有用于粘接材料的走向的支承结构(48)。

11.根据权利要求10的传感器(10)，其特征在于，所述支承结构(48)在所述传感器模块(32)的上侧面和/或下侧面(56，58)上以槽(50，52，54)的形式或者以隧道状的凹槽(62)形式构造。

12.根据权利要求1的传感器(10)，其特征在于，所述传感器壳体(12)由热固塑料模制块构成或者作为MPM组件提供。

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