CN103968994B - 流体压力传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“流体压力传感器”。在具有压力感测隔膜和电子电路的流体压力传感器中，电子电路在区段中实现为如此薄以使得在电子电路的这个区段中形成隔膜。在其它区段，电子电路实现为比形成隔膜的区段中要厚。这使得有可能制造特别紧凑的流体压力传感器。

Description

流体压力传感器
技术领域
本发明涉及具有压力感测隔膜并且具有电子电路的流体压力传感器，其中电子电路在区段中实现为如此薄以使得电子电路的这个区段形成隔膜，并且其中电子电路在其它区段中实现为比形成隔膜的区段中要厚。
背景技术
这种类型的传感器是通过现有技术已知的，并且还用于感测腐蚀流体、例如电动机润滑油的压力。
DE 10 2008 017 871 A1公开一种压力传感器模块，其具有微电子设计，并且包含电路板上的压力单元和电子电路。
DE 10 2009 038 706 A1公开一种具有隔膜的压力传感器，其中隔膜设置在模塑部件中并且形成比模塑部件的其余区段要薄的区段。从DE 10 2008 042 489 A1和DE 102004 029 084 A1已知具有相似设计隔膜的其它压力传感器。
发明内容
本发明基于开发最初所述类型的流体压力传感器(其具有特别紧凑设计)的目的。
这个目的通过下面描述的流体压力传感器的实施例来实现。
根据本发明的实施例，提供了一种具有压力感测隔膜和电子电路的流体压力传感器，其中所述电子电路在区段中实现为如此薄以使得所述电子电路的这个区段形成所述隔膜，并且其中所述电子电路在其它区段中实现为比形成所述隔膜的所述区段中要厚，其特征在于，参考室设置在所述电子电路上在形成所述隔膜的所述区段上方，除了其中实现所述隔膜的所述区段之外，所述电子电路和所述参考室(15)通过热塑性材料(8)完全包围，并且所述热塑性材料直接邻接于壳体。
有利的是，所述电子电路在面向待感测流体的侧上包含凹口，并且所述隔膜在这个凹口的区域中实现。
有利的是，所述电子电路在面向待感测流体的侧上连接到引导架。
有利的是，所述电子电路在热塑性材料中设置成关于通过所述隔膜的中心的垂线是镜像对称的。
有利的是，所述电子电路的长度大于其中容纳所述电子电路的壳体的内径的50%。
根据本发明的实施例，提供了一种具有流体流经其中、包含根据本发明实施例的流体压力传感器的组件的机动车辆。
在具有压力感测隔膜和电子电路的流体压力传感器中(其中电子电路在区段中实现为如此薄以使得电子电路的这个区段形成隔膜，而电子电路的相邻区段实现为较厚)，按照本发明提出，参考室（reference chamber）设置在电子电路上在形成隔膜的区段上方；除了实现隔膜的区段之外，电子电路和参考室通过热塑性材料完全包围；并且热塑性材料直接邻接于壳体。
这种类型的流体压力传感器使得有可能制造特别紧凑的传感器。设计并且预计用于控制和/或评估由流体压力传感器所获取的数据的电子电路同时包含隔膜。这个电子电路优选地由微电子电路或者所谓的专用集成电路（或ASIC）组成。该电路按照使得在一个区段中实现隔膜的这样的方式来适配。如果隔膜在电子电路的整个宽度上延伸，则电子电路仅在两个相对侧上实现为较厚，但是优选的是，隔膜不是在电子电路的整个宽度上延伸，即，该电路在形成隔膜的区段周围实现为较厚。这不仅用于实现较高稳定性，而且还用于提供实现专用集成电路的所需层。
在这种情况下，流体压力传感器优选地按照如下方式来实现：使得电子电路在面向待感测流体的侧包含凹口，并且隔膜在这个凹口的区域中实现。在这种情况下，电子电路的后侧、即背向待感测流体的侧优选地实现为平面。但是，反向设计原则上也将可想到，其中平面侧在这种情况下将位于面向待感测流体的侧。此外，将可想到的是，在电子电路的高度的大致一半实现隔膜。这将意味着，从电子电路的两侧提供凹口，并且这些凹口将电子电路的区段的厚度减少到形成隔膜的程度。
隔膜的厚度一方面取决于材料以及另一方面取决于隔膜的大小。通过考虑材料厚度和隔膜的大小，这个隔膜的整体厚度需要如此薄以使得隔膜的压力感应变形能够发生。隔膜是对流体不可渗透的，并且特别地，其特征在于它在压力下变形。
在另一个优选实施例中，电子电路在面向待感测流体的侧包含引导架（leadframe）。在这种情况下，引导架优选地设置成与电子电路直接相邻。引导架和引导架中朝隔膜逐渐变细、并且在其背后凹口设置在电子电路中的开口面向待感测流体。
参考室有利地设置在电子电路中背向待感测流体的侧上。参考室优选地由玻璃或者硅酮组成。在制造期间，具有环境压力（优选地为例如1巴的所定义压力）的空气包围在参考室中。具体来说，这使得有可能覆盖高达5巴的低压范围。将要在参考室中实现的参考压力取决于预计用途以及流体压力传感器的计划测量范围。因此，隔膜的变形取决于隔膜两侧之间的差压。在本示例中，参考室同时具有附加地支持电子电路、特别是隔膜的功能，这是因为参考室按照盖板状方式来实现，并且完全围绕实现为如此薄以使得在其边缘区域形成隔膜的区段。因此，隔膜由盖板围绕，盖板限定参考室的尺寸并且以其边缘附连到电子电路上。盖板优选地附连在或者附连到电子电路的区域(其在相对侧上位于其中实现隔膜的凹口的区域中)上。在这种情况下，凹口优选地比隔膜要大，这是因为整个凹口优选地按照漏斗状方式来实现，并且没有与电子电路表面垂直延伸的任何壁。在这种情况下，盖板覆盖比形成隔膜的较薄区域要大、但是比其中实现隔膜的凹口的区域要小的表面。
在这种情况下，除了电子电路中实现隔膜的区段之外，电子电路、参考室以及优选地还有电路板或引导架通过注塑热塑性材料完全包围。这样，电子电路和其它功能组件相对于介质在最大可能的程度上密封。因此，还有可能感测极端腐蚀介质的压力。这样设计的流体压力传感器适合于测量电动机润滑油、燃料、空调系统的流体和其它流体。所述流体压力传感器原则上能够用于机动车辆中使用的所有流体。
在这种情况下，电子电路实现为关于通过隔膜中心的垂线是镜像对称的，并且设置在热塑性材料中。优选地，包括电路板、电子电路、参考室、热塑性材料和壳体的整个流体压力传感器的这种对称设计还产生特别合理的力分布。
用于测量隔膜的变形强度的测量装置优选地设置在参考室中。它可由压阻压力传感器组成，其中将电阻器施加到隔膜上。然后因压力相关变形而生成电压。但是，还将有可能利用压电压力传感器，其中在晶体中、在压力下生成电压。原则上，还将有可能利用其它类型的传感器。
热塑性材料还直接邻接于壳体。热塑性材料和壳体是流体压力传感器的组件。壳体优选地是圆筒形，并且提供有螺纹。流体压力传感器能够用这种类型的壳体直接拧进对应制备的带螺纹开口中，使得流体压力传感器则根据流体压力传感器所附连的管线或容器，来感测油压力或者燃料压力等。壳体相当小，并且适合于电子电路的大小。具体来说，电子电路的长度大于壳体内径的50%。另一个方面包括使机动车辆可用，其中机动车辆具有流体流经其中的组件、例如油通道或者燃料管线，该组件上设置了上述类型的流体压力传感器。
附图说明
下面参照附图更详细地描述本发明的优选示范实施例。唯一的附图示出通过发明流体压力传感器的示意截面。
具体实施方式
附图示出流体压力传感器1，在其中心中设置了电子电路2。这个电子电路采取ASIC的形式来实现，并且包含中心凹口4。在这个凹口4的区域中，电子电路2的区段的厚度减小到使得形成隔膜3的程度。图中，待感测流体将位于下部中，并且经由凹口4到达隔膜3。因此，凹口4设置在面向待感测流体的侧上。电子电路2在背向待感测流体的电子电路2的侧上实现为平面。在这个位置，隔膜3因此与电子电路2的剩余表面齐平地结束。用于操作流体压力传感器1的控制和评估电路集成到电子电路2中。电子电路2采取ASIC的形式来实现。设置在电子电路2上的传感器元件9记录隔膜3的变形程度。传感器元件例如可由压电传感器或者压阻传感器组成。盖板16设置在隔膜3上方，并且以密封的方式附连到电子电路2的表面上，使得参考室15在这样创建的空腔中实现。盖板16的尺寸大致对应于相对侧上的凹口4的尺寸。盖板16及其下创建的空心室15从上方使隔膜3稳定。电子电路2在引导架5(其又称作电路板)上实现。因此，电子电路2与引导架5直接接触。源自引导架5的接触件6外部地引导经过电子电路2，并且向上通向流体压力传感器的后侧上的接线塞头12。引导架5与电子电路2的上侧（具体来说是设置在这个位置的端子13）之间的接触也通过接合导线7来实现。电子电路2、其上实现电子电路2的引导架5以及位于电子电路之上的参考室15通过热塑性材料8完全包围。唯一例外是凹口4的区域。所有金属接触件和条状导体分别设置在热塑性材料8中，而没有与待感测介质或流体相接触。这还使得有可能在腐蚀性介质中利用流体压力传感器。此外，流体压力传感器包含壳体10，壳体10朝前面开放，并且在其前面区域中包含外部螺纹11。这个外部螺纹使得有可能例如将流体压力传感器1拧到油通道或者燃料管线。壳体１０以及附连到壳体10的后侧的接线塞头12通用地确定尺寸。预期接口能够在接线塞头12中单独适配。热塑性材料8实现为使得它齐平地邻接于壳体10的侧面上。此外，热塑性材料8还被确定尺寸并且以使得它齐平地邻接于壳体10的底部区域17的方式插入壳体10。这样，热塑性材料8以及因此还有其中容纳的电子电路2和隔膜3通过热塑性材料8支承在壳体10上以及具体来说支承在壳体10的底部区域17上。

Claims (7)

1.一种具有压力感测隔膜和电子电路(2)的流体压力传感器，其中所述电子电路(2)在区段中实现为如此薄以使得所述电子电路(2)的这个区段形成所述隔膜(3)，并且其中所述电子电路(2)在其它区段中实现为比形成所述隔膜(3)的所述区段中要厚，
其特征在于
参考室(15)设置在所述电子电路(2)上在形成所述隔膜(3)的所述区段上方，
除了其中实现所述隔膜(3)的所述区段之外，所述电子电路(2)和所述参考室(15)通过热塑性材料(8)完全包围，以及
所述热塑性材料(8)直接邻接于壳体(10)。
2.如权利要求1所述的流体压力传感器，其特征在于，所述电子电路(2)在面向待感测流体的侧上包含凹口(4)，并且所述隔膜(3)在这个凹口(4)的区域中实现。
3.如权利要求1所述的流体压力传感器，其特征在于，所述电子电路(2)在面向待感测流体的侧上连接到引导架(5)。
4.如权利要求2所述的流体压力传感器，其特征在于，所述电子电路(2)在面向待感测流体的所述侧上连接到引导架(5)。
5.如权利要求1或2所述的流体压力传感器，其特征在于，所述电子电路(2)在热塑性材料(8)中设置成关于通过所述隔膜(3)的中心的垂线是镜像对称的。
6.如权利要求1或2所述的流体压力传感器，其特征在于，所述电子电路(2)的长度大于其中容纳所述电子电路(2)的壳体(10)的内径的50%。
7.一种具有流体流经其中、包含如权利要求1至6中的任何一项所述的流体压力传感器的组件的机动车辆。
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