CN113260843B - 电容膜片仪表中的高温传感器和电子元件之间的热障 - Google Patents

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Abstract

电容膜片仪表(CDG)位于压力测量单元的压力感测部段中。加热该电容膜片仪表，以将该电容膜片仪表保持在选定的温度，以减少在该电容膜片仪表的膜片上的污染物积聚。该压力感测部段连接到热障的第一安装接口。该热障的第二安装接口连接到电子元件部段。热障包括将第一安装接口机械地互连到第二安装接口的多个支柱。支柱的尺寸选择得足够大，以将电子元件部段从感测部段以悬臂方式设置。支柱的尺寸被选择为足够小，以减少从第一安装接口到第二安装接口的热传递，从而将第二安装接口保持在选定的最大温度以下。

Description

电容膜片仪表中的高温传感器和电子元件之间的热障
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年2月26日提交的序列号为62/810,798的美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明属于基于膜片偏转来测量压力的电容膜片仪表领域。
背景技术
绝对的电容膜片仪表(capacitance diaphragm gauges,CDGs)通过感测与膜片偏转相关的电容变化来测量压力，其中膜片的一侧(压力侧)暴露于待测压力，而膜片的另一侧暴露于密封的参考真空腔，其中，在密封该参考真空腔之前，就已经在该参考真空腔中产生超高真空(例如，小于10-9托)。
电容膜片仪表测量膜片与容纳在该参考真空腔中的一个或多个固定电极之间的电容。当在膜片的压力侧上的压力高于在参考真空腔内的压力时，膜片沿所述一个(或多个)固定电极的方向偏转，从而增大被测电容。随着在膜片的压力侧上的压力降低，跨膜片两侧的压差减小，膜片从在参考真空腔中的所述一个(或多个)固定电极移动远离，从而降低了被测电容。
电容膜片仪表通常用于测量在真空腔室中的压力，在该真空腔室中材料的薄膜或厚膜沉积在基板上。用途的一个常见示例是：在半导体装置制造期间、将材料沉积到硅晶圆表面期间，测量压力。在使用多种气体的真空沉积工艺中，电容膜片仪表非常有用，这是因为：电容膜片仪表非常准确，并且能够测量独立于气体成分的绝对压力。不幸的是，电容膜片仪表的相同特性，使电容膜片仪表能够在通常进行真空沉积的压力规范(regime)下运行，这也使电容膜片仪表对到达膜片表面的任何形式的污染或涂布极为敏感。
膜片污染或涂布会对电容膜片仪表的灵敏度和精度产生负面影响，还会导致电容膜片仪表的零点的偏移。其它一些常见的现象也会影响电容膜片仪表的灵敏度、精度和零点。电容膜片仪表在工艺中的使用越来越频繁，例如半导体晶圆加工，其中一些工艺对真空测量中的输出偏移非常敏感。众所周知，膜片污染或膜片涂布对电容膜片仪表的精度和可重复性的影响，足以显著影响工艺结果和工艺良率。膜片污染的一个原因是气态副产品的冷凝，这些气态副产品更容易与较冷的金属表面(例如膜片)发生反应并粘附在其上。因此，电容膜片仪表的使用者，试图通过升高膜片的温度以减少或消除冷凝，来减少膜片污染或膜片涂布的机会。虽然这种技术长期以来一直被使用，并产生了积极的效果，但该技术并没有消除膜片污染或膜片涂布的发生。迄今为止，膜片的最高温度受到用于处理来自膜片的电容信号的电子元件的限制。由于电子元件必须位于靠近膜片之处，电子元件从加热的膜片接收热能，这会升高电子元件的温度。升高的温度，可能会对电子元件的精度产生不利影响，也可能会影响集成到电子元件中的热敏部件的可靠性。
已经使用了一些技术，来从电子元件中主动地去除热量，或将电子元件与加热的膜片被动地隔热；然而，已知技术受到电子元件和膜片之间的最大热差的限制。
发明内容
需要对电容膜片仪表进行改进，从而可以将膜片加热到比以前可行的温度高得多的温度，同时将电子元件保持靠近膜片，并且同时将电子元件和电容膜片仪表的暴露外表面保持在可接受的安全最大幅度.
这些和其它优点可以通过例如热障罩壳来提供，以将在第一温度下操作的电容膜片仪表与在第二温度下操作的电子元件罩壳互连，其中第一温度高于第二温度。热障罩壳包括围绕电容膜片仪表的侧壁、配置为与电容膜片仪表机械接合的第一壁、配置为与电子元件罩壳接合的第二壁、以及将第一壁和第二壁互连的中间热限制和通风部分。第二壁与第一壁间隔开。中间热限制和通风部分包括多个支柱。
第一壁可以具有中心通孔，并且，每个支柱可以沿着从中心通孔延伸的相应支柱径向线定位。或者，每个支柱可以沿着以中心通孔为中心的第一圆定位。支柱可以连接到第一壁和第二壁。热障罩壳还可以包括连接到第一壁和第二壁的中心互连支柱。中心通孔可以形成在中心互连支柱内部。中间热限制和通风部分可以具有在第一壁和第二壁之间的总体积，所述多个支柱具有总支柱体积，并且，总支柱体积可以在该总体积的大约15％至大约25％的范围内。
例如，压力感测系统可以提供这些和其它优点，该压力感测系统包括在第一温度下操作的电容膜片仪表、在第二温度下操作的电子元件罩壳、以及容纳电容膜片仪表、并将电容膜片仪表与电子元件互连的热障罩壳。电容膜片仪表能够联接到要测量的压力源，并且，电子元件罩壳包围与电容膜片仪表电联接的电子元件。第一温度高于第二温度。热障罩壳包括围绕电容膜片仪表的侧壁、配置为与电容膜片仪表机械接合的第一壁、配置为与电子元件罩壳接合的第二壁、以及将第一壁和第二壁互连的中间热限制和通风部分。第二壁与第一壁间隔开。中间热限制和通风部分包括多个支柱。
这些和其它优点可以通过例如热障来提供，以将在第一温度下操作的电容膜片仪表与在第二温度下操作的电子元件罩壳互连，其中第一温度高于第二温度。热障包括配置为机械地接合该电容膜片仪表的第一安装接口、配置为接合该电子元件罩壳的第二安装接口、以及将第一安装接口和第二安装接口互连的中间热限制和通风部分。第二安装接口与第一安装接口间隔开。中间热限制和通风部分包括多个支柱。
中间热限制和通风部分可以具有在第一安装接口和第二安装接口之间的总体积，所述多个支柱具有总支柱体积，并且，总支柱体积可以在该总体积的大约30％至大约50％的范围内。总支柱体积可以是总体积的大约40％。所述多个支柱可以包括多个外部互连支柱和多个内部互连支柱。外部互连支柱可以间隔开，以在相邻的外部互连支柱之间提供通风端口。内部互连支柱可以彼此间隔开，并且可以与通风端口间隔开，以使空气流能够流过中间热限制和通风部分。所述多个支柱还可以包括中心互连支柱。中心互连支柱可以围绕从第一安装接口延伸到第二安装接口的通孔。第一安装接口和第二安装接口中的每一个可以具有相应的中心通孔，每个外部互连支柱可以沿着从中心通孔延伸的相应外部互连支柱径向线定位，并且，每个内部互连支柱可以沿着从中心通孔延伸的相应的内部支柱径向线定位。每个内部支柱径向线基本上等角地定位在相应的第一外部互连支柱径向线和第二外部互连支柱径向线之间。第一安装接口和第二安装接口中的每一个可以具有相应的中心通孔，每个外部互连支柱可以沿着以中心通孔为中心的第一圆定位，第一圆具有第一半径，并且，每个内部支柱可以沿以中心通孔为中心的第二圆定位。第二圆可具有小于第一半径的第二半径。
附图说明
下面结合附图描述本文公开的实施例的前述和其它特征。
图1示出了能够联接到压力源的传统压力感测单元的透视图，该视图观察压力感测单元的近侧端部上的压力端口。
图2示出了图1的传统压力感测单元的透视图，其相对于图1中的取向旋转了180度，该视图是观察压力感测单元的远侧端部。
图3示出了图1和图2的传统压力感测单元的剖视图，图3中的视图是沿图2中的线3--3截取的。
图4示出了图1和图2的传统压力感测单元的分解图，该视图示出了与近侧传感器部段断开的远侧电子元件部段。
图5示出了能够联接到压力源的改进的压力感测单元的透视图，该视图观察压力感测单元的近侧端部上的压力端口。
图6示出了图5的改进的压力感测单元的透视图，其相对于图5中的取向旋转了180度，该视图是观察压力感测单元的远侧端部。
图7示出了图5和图6的改进的压力感测单元的剖视图，图7中的视图是沿图6中的线7--7截取的。
图8示出了图5和图6的改进的压力感测单元的远侧电子元件部段的分解透视图，并且进一步示出了在将热障的远侧部分附接到远侧电子元件部段之前的热障。
图9示出了改进的压力传感器单元的远侧电子元件部段和附接的热障的分解透视图，并且进一步示出了近侧传感器部段附接到热障的近侧部分之前的近侧传感器部段。
图10示出了朝向热障的近侧表面观察的热障的透视图。
图11示出了朝向热障的远侧表面观察的热障的透视图。
图12示出了图10和图11的热障的下部部分的剖视平面图，该视图是沿图10中的线12--12截取的。
图13示出了图10和图11的热障的俯视平面图。
图14示出了图10和图11的热障的右侧部分的剖视图，该视图是沿图10中的线14--14截取的。
图15示出了图10和图11的热障的透视剖视图，该视图是沿图11中的线15--15截取的，并且从热障的中间附近朝向热障的近侧部分观察，该视图示出了形成热障的中间热限制和通风部分的互连支柱的近侧部分。
图16示出了图10和图11的热障的透视剖视图，该视图是沿图11中的线16--16截取的，并且从热障的中间附近朝向热障的远侧部分观察，该视图示出了形成热障的中间热限制和通风部分的互连支柱的远侧部分。
图17示出了热障罩壳的实施例的透视图。
图18示出了沿图17中的线17--17截取的热障罩壳的实施例的剖视图。
图19A-19B示出了热障罩壳的顶部和底部部分的透视图。
图20A-20B示出了沿图17中的线18--18截取的热障罩壳的剖视图。
具体实施方式
图1和图2分别示出了传统电容膜片仪表(CDG)的压力测量单元100的前视图和后视图。该单元包括大致圆柱形外壳110。在外壳110的前部(近侧端部)附近，前锚固板112附接到外壳110。在外壳110的后部(远侧端部)附近，后面板114附接到外壳110。
压力端口120从前锚固板112向近侧延伸。压力端口可移除地附接到要测量的压力的源(未示出)。所示压力端口包括具有内螺纹的凹形六角(六边)联接器，该内螺纹可与压力源相关联的匹配联接器(未示出)的凸形外螺纹接合(能够接合)。例如，压力端口可以联接到向用于半导体制造的设备提供气体的系统。
后面板114支撑第一连接器130和第二连接器132。在图示的实施例中，第一连接器是传统的25针D型超小型连接器，其使其它装置(未示出)能够与压力测量单元100通信。第一连接器也可以是15针连接器或其它合适的连接器。第一连接器提供范围为0至10伏的模拟输出信号，该信号表示由压力测量单元测量的压力。经由一对安装螺钉134，第一连接器130附接到后面板114。在图示的实施例中，第二连接器132是传统的USB(通用串行总线)连接器，其也可用于提供去往压力测量单元和来自压力测量单元的通信。例如，USB连接器为压力测量单元内的电子元件提供使用者接口。
后面板还支撑第一发光二极管(LED)140、第二发光二极管142和第三发光二极管144。三个发光二极管提供压力测量单元100的操作状态的视觉指示。在所示实施例中，第一发光二极管发光，以指示压力测量单元通电；第二发光二极管发光，以指示压力测量单元已达到标称操作温度；第三发光二极管发光，以指示压力测量单元已正确归零。后面板提供对第一凹入按钮开关146和第二凹入按钮开关148的触及。第一开关可由触笔或其它细长物体接合，以手动将压力测量单元归零。第二开关可接合，以手动重置压力测量单元。
如图3的剖视图和图4的部分分解图所示，压力测量单元包括两个不同的部段。前部(近侧)部段200在本文中被称为传感器部段，并且也被称为高温部段。后部(远侧)部段202在本文中被称为电子元件部段，并且也被称为低温部段。
前部部段200包括电容膜片仪表(CDG)210，其通过入口管212联接到压力端口120。入口管由隔热适配器214支撑。隔热适配器固定到前锚固板112。电容膜片仪表在图3中以简化形式表示。电容膜片仪表包括与固定电极222间隔开的薄膜片220。薄膜片和电极由支撑结构(或电容膜片仪表的壳体)224支撑。薄膜片和电极电连接到从电容膜片仪表210向远侧延伸的同轴导体226。图3中未示出从薄膜片和固定电极到同轴导体的电连接。基本上，同轴导体传送响应于薄膜片和固定电极之间的电容变化而变化的信号。电容变化是由通过入口管输入的气体施加到薄膜片表面的压力变化引起的。用于处理电容变化、以确定压力的各种技术，是已知的，并且在此不讨论。
电容膜片仪表210被大体圆柱形的高温烘箱罩壳250围绕。高温烘箱罩壳的近侧端部固定到第一(近侧)高温烘箱盖252。第一高温烘箱盖中的中心开口压配合到入口管212。高温烘箱罩壳的远侧端部固定到第二(远侧)高温烘箱盖256。来自电容膜片仪表210的同轴导体226通过第二高温烘箱盖中的中心开口258向远侧延伸。
高温烘箱罩壳250包括定位在高温烘箱罩壳的内表面上的电加热元件(未示出)。电加热元件经由电导体(未示出)接收电力，并产生足够的热量，以将电容膜片仪表210维持在第一选定升高温度(例如，超过200摄氏度)。如上所述，将电容膜片仪表加热到高的升高温度，会减少污染物在电容膜片仪表的膜片上的沉积。高温烘箱罩壳包括温度传感器(未示出)，监测该温度传感器，以确定高温烘箱罩壳的温度，从而可以控制电加热元件，以将高温烘箱保持在第一选定升高温度。
高温烘箱罩壳250被中温烘箱罩壳260围绕。中温烘箱罩壳的近侧端部固定到第一(近侧)中温烘箱盖262。第一中温烘箱盖中的中心开口压配合到入口管212。隔热适配器214固定到第一中温烘箱盖。中温烘箱罩壳的远侧端部固定到第二(远侧)中温烘箱盖264。来自电容膜片仪表210的同轴导体226通过远侧中温烘箱盖中的中心开口266向远侧延伸。
中温烘箱罩壳260包括定位在中温烘箱罩壳的内表面上的电加热元件(未示出)。电加热元件通过电导体(未示出)接收电力，并产生足够的热量，以将中温烘箱的腔保持在第二选定升高温度(例如，大约70摄氏度)，该第二选定升高温度低于第一选定升高温度。中温烘箱包括温度传感器(未示出)，监测该温度传感器，以确定中温烘箱的温度，从而可以控制电加热元件，以将中温烘箱保持在第二选定升高温度。
在所示实施例中，压力测量单元100的后部(电子元件)部段202包括四个大致圆形的印刷电路板(PCB)，其包括第一(I/O)印刷电路板300、第二(电源)印刷电路板302、第三(DSP)印刷电路板304和第四(模拟)印刷电路板306。四个印刷电路板如图3和图4所示机械地堆叠，并通过常规互连装置进行电气互连。四个印刷电路板通过多个印刷电路板互连支座310保持稳定的固定间隔关系。
I/O印刷电路板300位于印刷电路板堆叠的远侧端部处。I/O印刷电路板是输入/输出印刷电路板，其支持：提供到第一连接器130和第二连接器132的电连接的电子电路。I/O印刷电路板还选择性地向三个发光二极管140、142、144提供电力，以选择性地点亮发光二极管，从而提供压力测量单元的操作条件的视觉上可感知的指示。I/O印刷电路板还感测两个按钮开关146、148的启动。I/O印刷电路板中继其它印刷电路板与第一连接器和第二连接器之间的通信。
第二(电源)印刷电路板302支持：电源电子元件。该电源电子元件，将经由I/O印刷电路板300从第一连接器130接收的输入电力，转换成操作其它印刷电路板上的电子电路所需的电压。
第三(DSP)印刷电路板304支持：数字信号处理电子元件。第四(模拟)印刷电路板306经由同轴导体226从电容膜片仪表210接收模拟信号，并且缓冲该模拟信号。模拟印刷电路板向DSP(数字信号处理)印刷电路板提供缓冲的模拟信号。DSP印刷电路板将模拟信号数字化，并对数字化信号执行数字信号处理算法，以生成表示施加到电容膜片仪表210内的薄膜片220的压力的数据。模拟印刷电路板还产生电压，以控制高温烘箱250和中温烘箱260中的加热元件。模拟印刷电路板接收来自这两个烘箱内的温度传感器的信号。DSP印刷电路板控制加热元件，以将烘箱温度保持在第一选定温度和第二选定温度。
如图3和图4进一步所示，模拟印刷电路板306被具有加热元件(未示出)和温度传感器(未示出)的电子元件烘箱罩壳320围绕。DSP印刷电路板控制电子元件烘箱罩壳的加热元件，以将模拟电路保持在基本恒定的稳定温度(例如，70摄氏度)，从而基本上减小或消除了：可能由操作温度变化而引起的模拟印刷电路板上的模拟电路的操作变化。如图3的剖视图所示，当后部部段202联接到前部部段时，中温烘箱盖262基本上封闭电子元件烘箱罩壳的近侧端部。模拟印刷电路板306通过多个部段互连支座322机械地联接到中温烘箱盖，这些部段互连支座将后部部段202联接到前部部段200。
尽管从后部(电子元件)部段202的远侧端部开始描述了印刷电路板300、302、304、306，但是，通过首先将部段互连支座322的近侧端部附接到前部部段200的远侧端部，可以从近侧端部开始组装后部部段。然后，利用第一组三个印刷电路板互连支座310的近侧端部，而将模拟(第四)印刷电路板306附接到部段互连支座的远侧端部。模拟印刷电路板还从前部部段电连接到同轴导体226和其它互连布线(未示出)。电子元件烘箱罩壳320位于模拟印刷电路板之上。然后，通过与第一组印刷电路板互连支座的远侧端部接合的第二组三个印刷电路板互连支座，而将DSP(第三)印刷电路板304机械地附接到模拟印刷电路板。DSP印刷电路板还通过多个印刷电路板互连元件330，而电连接到模拟印刷电路板，这些印刷电路板互连元件穿过电子元件烘箱罩壳的一部分。然后，电源(第二)印刷电路板302通过与第二组印刷电路板互连支座的远侧端部接合的第三组三个印刷电路板互连支座，而连接到DSP印刷电路板。电源印刷电路板还通过可以类似于印刷电路板互连元件330的多个印刷电路板互连元件(未示出)，而电连接到DSP印刷电路板。然后，将I/O(第一)印刷电路板300附接到第三组印刷电路板互连支座的远侧端部。I/O印刷电路板还通过可以类似于印刷电路板互连元件330的多个印刷电路板互连元件(未示出)，而电连接到电源印刷电路板。第一连接器130和第二连接器132从I/O印刷电路板的远侧表面延伸，并且电连接到I/O印刷电路板。
如上所述，将圆柱形外壳110固定到后面板114，并固定到前锚固板112，其也将后部部段202联接到前部部段200。因此，这两个部段以固定的机械关系保持在一起。
如图3和图4所示，前部(压力传感器)部段200与后部(电子元件)部段202机械紧密联接并且热紧密联接。围绕高温烘箱250的部分的隔热部(未示出)部分地抑制了从高温烘箱250到中温烘箱260的热传递，使得中温烘箱可以保持在比高温烘箱中的电容膜片仪表210的温度更低的温度下。围绕中温烘箱的部分的附加隔热部(未示出)部分地抑制了从中温烘箱260到电子元件烘箱罩壳320的热传递，使得模拟板306可以保持在比中温烘箱中的温度更低的温度下。由于图1-4的常规压力测量单元100中部件的整体尺寸较小且隔热空间有限，因此电容膜片仪表的典型最大温度在大约80摄氏度到100摄氏度的范围内，同时保持模拟印刷电路板的温度不超过大约70摄氏度。如上所述，在不超过模拟印刷电路板的最大允许温度的情况下，常规压力测量单元通常不能超过该最大温度范围。此外，升高印刷电路板的温度可能超过可能被操作者接触的圆柱形外壳110的最大安全温度。
图5-16示出了所公开的发明的压力测量单元500的实施例，其显著减少了从加热的电容膜片仪表到电子元件的热传递。压力测量单元包括前部(近侧)部段510和后部(远侧)部段512。前部部段510也可称为高温部段或传感器部段。后部部段512容纳如上所述的电子元件。在所示实施例中，后部部段512包括与先前描述的后部部段202相同或基本相同的部件和其它特征，并且，后部部段202的对应元件编号被带到所公开的发明的压力测量单元。改进的压力测量单元的前部部段510包括电容膜片仪表210和参考图1-4描述的其它相关元件和特征。前部部段510中与前面描述的前部部段200不同的特征描述如下。
与先前描述的图1-4的压力测量单元100中的两个直接互连部段：前部部段200和后部部段202不同，改进的压力测量系统500的前部部段510和后部部段512彼此间隔开，如图5-6所示。前部部段510和后部部段512没有如常规实施例中所示那样通过外部圆柱形盖互连。相反，前部部段510由前圆柱形外盖514围绕，后部部段512由后圆柱形外盖516围绕。在所示实施例中，前圆柱形外盖514包括刚性的、耐热的热塑性材料，例如聚醚醚酮(PEEK)。后外盖516也可以包括聚醚醚酮；然而，也可以使用其它材料(例如，金属)。
参考图7，前部部段510和后部部段512通过热障520机械地互连。热障在第一(近侧)表面522和第二(远侧)表面524之间延伸。第一表面和第二表面是圆形的。在一个实施例中，所示实施例中的热障包括刚性的、耐热的热塑性材料，例如聚醚醚酮，其可从许多来源商购获得。在其它实施例中，热障可以包括聚醚酰亚胺(PEI)，一种具有耐热性的高强度无定形聚合物。例如，聚醚酰亚胺可作为PEI从沙特阿拉伯的SABIC商购获得。在其它实施例中，热障可以包括聚砜(PSU)，其可从许多来源商购获得。
参考图8-图14，热障520包括近侧安装部分530、中间热限制和通风部分540以及远侧安装部分550。近侧安装部分530是盘形的。近侧安装部分530从热障的第一表面522延伸到近侧安装部分的远侧表面532，以限定第一选定距离D1(见图12)。在图示的实施例中，第一选定距离D1大约为6毫米(大约0.25英寸)。近侧安装部分的圆周外表面534和第一表面具有大约81毫米(大约3.2英寸)的相互外直径。如下所述，近侧安装部分530也可以被认为是第一安装接口，其联接到前部部段510。
热障520的中间热限制和通风部分540从近侧边界延伸到近侧安装部分530的远侧表面532处，延伸第二选定距离D2，在所示实施例中该第二选定距离D2约为11毫米(约0.42英寸)。下面更详细地描述中间热限制和通风部分540的结构。
热障520的分层盘形远侧安装部分550具有近侧表面552，其形成中间热限制和通风部分540的远侧边界。远侧安装部分从近侧表面延伸到热障的第二表面524，延伸第三选定距离D3。在所示实施例中，第三距离D3大约为11毫米(大约0.44英寸)。
在所示实施例中，远侧安装部分550的第一(远侧)分层具有第一圆周外表面554，该第一圆周外表面554从热障520的第二表面524延伸大约6毫米(大约0.25英寸)。第一圆周外表面具有与第二表面524的直径对应的直径，在所示实施例中该第二表面524的直径约为75毫米(约2.95英寸)。远侧安装部分的第二分层从第一分层延伸到中间热限制和通风部分540。在所示实施例中，第二分层具有第二(近侧)圆周外表面556，其从远侧安装部分的第一分层延伸到中间热限制和通风部分，延伸约5毫米(约0.19英寸)。在所示实施例中，第二圆周外表面具有大约80毫米(大约3.132英寸)的直径。如下所述，远侧安装部分550也可以被认为是第二安装接口，其联接到后部部段512。
热障520包括中心圆柱形通孔560，其定位在热障的中心处或附近。如图7的剖视图所示，通孔560允许同轴导体穿过热障。通孔560还使加热控制导体(未示出)和温度传感器导体(未示出)能够从模拟印刷电路板306延伸，以在经由热障将前部部段510附接到后部部段512时，使加热控制导体(未示出)和温度传感器导体(未示出)连接到前部部段510，如下面所描述的。热障还可具有其它孔(未示出)，以容纳电源线(未示出)，该电源线(未示出)从模拟印刷电路板306到在前部部段510内的烘箱(如下所述)中的加热元件(未示出)。
如图7中的剖视图所示，通过三个部段互连支座322的外螺纹部分，后部(电子元件)部段512固定到热障520的第二表面524，三个部段互连支座322以前在常规实施例中使用过，用于将后部部段直接连接到前部部段。在所示的实施例中，模拟印刷电路板306、电子元件烘箱320、DSP印刷电路板304、电源印刷电路板302、I/O印刷电路板300和后面板114接下来按如上所述的顺序彼此附接.
在组装后部部段512之后，通过在第一圆柱形外表面554处接合热障的三个螺钉570(图7中示出一个)，而将后部部段中的电子元件烘箱罩壳320进一步固定到热障520的远侧安装部分550的第一圆柱形外表面554。在所示实施例中，三个螺钉570围绕热障520的第一圆周外表面554间隔开。在将支座和电子元件烘箱罩壳固定到热障之后，通过三个螺钉572(图7中示出一个)，而将后圆柱形外盖516的远侧部分固定到后部部段的后面板114。通过三个螺钉574(在图7中示出一个)，而将后圆柱形外盖516的近侧部分在热障的第二圆周外表面556处固定到热障。第二圆柱形外表面556的较大直径允许外盖516配合在电子元件烘箱罩壳上。三组附件使后部部段512与热障520保持稳定的、固定的机械关系。
如上所述，前部部段510包括电容膜片仪表210。如图7中的剖视图所示，电容膜片仪表包括如上所述的薄膜片220和固定电极222。同轴导体226从电容膜片仪表的远侧端部延伸。同样，同轴导体226与薄膜片220和固定电极222之间的电连接未示出。电容膜片仪表固定到入口管600的远侧端部。如上所述，入口管600的近侧端部固定到入口端口120。
电容膜片仪表210位于大致圆柱形的高温烘箱罩壳(或烘箱罩壳)610内。除了中心开口614之外，高温烘箱罩壳的远侧端部612是封闭的。来自电容膜片仪表的同轴导体226延伸穿过中心开口614。通过多个螺钉618(例如，三个螺钉，图7中仅示出一个)，将高温烘箱罩壳的近侧端部固定到近侧端部盖616。近侧端部盖616的中心开口压配合到入口管600上，以与在高温烘箱罩壳内的电容膜片仪表成固定关系地支撑高温烘箱罩壳。
盘形适配器支撑结构630也压配合到入口管600上。适配器支撑结构630与高温烘箱罩壳610的近侧端部盖616在近侧间隔开第一选定支撑结构间隔距离。隔热适配器640定位在入口管600上，并且具有与适配器支撑结构630间隔开第二选定支撑结构间隔距离的远侧表面。隔热适配器包括具有第一最大直径的远侧基部部分642。隔热适配器的第二中间部分644具有小于第一直径的第二直径。隔热适配器的第三近侧部分646具有小于第二直径的第三直径。隔热适配器的第二中间部分644延伸穿过在前圆柱形外盖514中的开口648。通过第一多数个适配器螺钉650(例如，三个螺钉，图7中仅示出一个螺钉)，而将隔热适配器的远侧基部部分642固定到适配器支撑结构630。通过第二多数个适配器螺钉652(例如，三个螺钉，图7中仅示出一个螺钉)，还将隔热适配器的远侧基部部分642固定到圆柱形前部部段外盖。
与之前描述的图1-4的实施例不同，所公开的发明的压力测量单元500的图示实施例不包括中温烘箱罩壳。相反，高温烘箱罩壳610的圆柱形外壳被厚的圆柱形隔热层700包围，该隔热层具有近侧端部702和远侧端部704。在所示实施例中，圆柱形隔热层包括隔热材料层，例如致密泡沫，其是可从加利福尼亚普莱森顿的博伊德(Boyd)公司商购获得的致密聚酰亚胺泡沫。该材料是一种高温衬垫材料，可提供预成型形状(例如圆柱体和圆盘)，并且可以切割成适合形状。该材料还具有足够的顺应性，使材料能够被压入紧密配合的位置。该材料具有低热导率(例如，大约是空气热导率的1.4倍)。也可以使用具有低热导率和类似机械特性的其它材料。
圆柱形隔热层的内表面的尺寸设计成紧贴圆柱形高温烘箱罩壳610周围。外直径的尺寸设计成紧贴在前圆柱形外盖514内。例如，在所示实施例中，圆柱形隔热层700具有约81毫米(约3.2英寸)的外直径、约60毫米(约2.34英寸)的内直径以及从近侧端部702到远侧端部704的大约67毫米(大约2.63英寸)的长度。当热障520如图7所示附接到前部部段512时，圆柱形隔热层700的远侧端部702抵靠热障520的近侧表面522定位。
第一盘形隔热层710位于圆柱形隔热层700内，邻近圆柱形隔热层700的远侧端部704。在图示的实施例中，第一盘形隔热层710具有大约60毫米(大约2.34英寸)的外直径，并且具有大约5毫米(大约0.19英寸)的近侧到远侧的厚度。第一盘形隔热层710具有中心开口712，以允许同轴导体226延伸穿过。第一盘形隔热层710的远侧表面714与圆柱形隔热层700的远侧端部704大体共面，并且抵靠热障520的近侧表面522定位。当热障520如图7所示附接到前部部段512时，第一盘形隔热层710的近侧表面716定位成邻近高温烘箱罩壳610的远侧端部表面612。在图示的实施例中，第一盘形隔热层包括致密泡沫，如上所述。也可以使用具有低热导率和类似机械特性的其它材料。
第二盘形隔热层720位于高温烘箱罩壳610的近侧端部盖616的近侧表面和适配器支撑结构630之间的圆柱形隔热层700内。第二盘形隔热层720具有大约60毫米(大约2.34英寸)的直径，并且具有大约7毫米(大约0.256英寸)的近侧到远侧的厚度。第二盘形隔热层720具有尺寸设计成容纳入口管的外直径的中心开口，在所示实施例中该外直径约为13毫米(约0.5英寸)。在图示的实施例中，第二盘形隔热层包括致密泡沫，如上所述。也可以使用具有低热导率和类似机械特性的其它材料。
第三盘形隔热层730位于适配器支撑结构630和隔热适配器640的远侧表面之间。第三盘形隔热层730具有大约60毫米(大约2.34英寸)的外直径，并且具有大约2毫米(大约0.09英寸)的近侧到远侧的厚度。第三盘形隔热层730具有尺寸设计成容纳入口管的外直径的中心开口。当隔热适配器640固定在适配器支撑结构630上时，第三盘形隔热层730固定在适配器支撑结构630和隔热适配器640之间。在图示的实施例中，第三盘形隔热层730包括致密泡沫，如上所述。也可以使用具有低热导率和类似机械特性的其它材料。
第一环形隔热层740围绕隔热适配器640的远侧基部部分642定位。第一环形隔热层具有大约4毫米(大约0.145英寸)的厚度，其对应于隔热适配器640的远侧基部部分的厚度。第一环形隔热层740具有大约60毫米(大约2.34英寸)的外直径，并且具有大约45毫米(大约1.75英寸)的内直径，该内直径对应于隔热适配器640的远侧基部部分的外直径。在图示的实施例中，第一环形隔热层包括致密泡沫，如上所述。也可以使用具有低热导率和类似机械特性的其它材料。
第二环形隔热层750围绕隔热适配器640的中间部分644的第一部分定位。第二环形隔热层750具有大约4毫米(大约0.145英寸)的厚度，其对应于隔热适配器640的中间部分的大约一半的厚度。第二环形隔热层750具有大约81毫米(大约3.2英寸)的外直径，其对应于圆柱形隔热层700的外直径，并且对应于如上所述的前圆柱形外盖514的内直径。因此，第二环形隔热层的外远侧部分抵靠在圆柱形隔热层700的近侧端部702上。第二环形隔热层750具有大约32毫米(大约1.25英寸)的内直径，其对应于隔热适配器640的中间部分的外直径。当隔热适配器固定到前圆柱形外盖的近侧端部时，第二环形隔热层750的内部部分固定在前圆柱形外盖的近侧端部和隔热适配器640的基部部分之间。在图示的实施例中，第一环形隔热层包括致密泡沫，如上所述。也可以使用具有低热导率和类似机械特性的其它材料。
在如上所述组装前部部段510的部件之后，同轴缆线226的远侧端部和其它导体(未示出)连接到后部部段512中的模拟印刷电路板306。然后，前圆柱形外盖514的远侧端部通过三个螺钉770(例如，图7中示出了一个)固定到热障520的近侧安装部分530的圆柱形外表面534。圆柱形隔热层700的远侧端部704和第一盘形隔热层710的远侧表面714抵靠在热障的第一表面722上。如下文更详细描述的，热障将前部部段和后部部段牢固地机械互连，并且将后部部段与更热的前部部段隔热，如下文更详细地描述的。
在图10-图16中更详细地示出了热障520。如上所述，热障520从第一(近侧)表面522延伸到第二(远侧)表面524。热障包括从第一表面522延伸到热限制和通风部分540的近侧边界的近侧安装部分530。热障520包括从热限制和通风部分540的远侧边界延伸的远侧安装部分550。近侧安装部分和远侧安装部分的特征如上所述。
热限制和通风部分540提供至少三个功能。热限制和通风部分540将热障520的近侧安装部分530和远侧安装部分互连，因此在两个安装部分之间提供机械连续性。由热障520提供的机械连续性将前部(传感器)部段510与后部(电子元件)部段512互连，从而使这两个部段牢固地保持彼此之间的固定关系。如下文进一步描述的，热限制和通风部分540减小了从近侧安装部分530到远侧安装部分550的热路径的横截面积，从而减少了从传感器部段510到电子元件部段512的热能流。热限制和通风部分540还允许气流，其从热限制和通风部分540去除热能，因此，进一步减少到达远侧安装部分和附接到远侧安装部分的电子元件部段的热能的量。
如图10、图11和图13所示，热障520的热限制和通风部分540包括多个空气入口/出口(通风端口)800，它们围绕热障520的周边均匀分布。在图示的实施例中，热障520包括十个通风端口800，它们中心到中心间隔开大约36度。通风端口800由对应的多个外部互连支柱810形成，这些外部互连支柱810将近侧安装部分530和远侧安装部分550互连。每个外部互连支柱810从近侧安装部分530的远侧表面532延伸到远侧安装部分550的近侧表面552。
如图15和图16中的透视剖视图所示，每个外部互连支柱810具有由两个圆周侧和两个径向侧限定的弧形截面形状。如图15所示，每个外部互连支柱具有弧形内表面812，该弧形内表面812从近侧安装部分530的远侧表面532的中心沿着半径为大约32毫米(大约1.25英寸)的圆周定位。每个外部互连支柱810具有弧形外表面814，该弧形外表面814从近侧安装部分530的远侧表面532的中心沿着半径为大约36毫米(大约1.4英寸)的圆周定位。弧形外表面814位于从近侧安装部分530的外圆周表面534向内大约5毫米(大约0.194英寸)处。每个外部互连支柱810在弧形内表面812和弧形外表面814之间具有大约4毫米(大约0.156英寸)的径向厚度。弧形内表面812和弧形外表面814在外部互连支柱810的第一径向表面816和第二径向表面818之间占据大约16度的角度。因此，外部互连支柱之一的第一径向表面与相邻外部互连支柱的第二径向表面间隔开大约20度。
如图15进一步所示，每个外部互连支柱810的弧形内表面812相对于近侧安装部分530的远侧表面532倒圆角。在图示的实施例中，每个内表面圆角具有大约1毫米(大约0.05英寸)的半径。第一径向表面816和第二径向表面818中的每一个也相对于近侧安装部分530的远侧表面532倒圆角。在图示的实施例中，每个径向表面圆角具有大约1毫米(大约0.05英寸)的半径。在图示的实施例中，每个外部互连支柱的弧形外表面814相对于近侧安装部分的远侧表面没有倒圆角。
每个外部互连支柱810垂直于近侧安装部分530的远侧表面532和远侧安装部分550的近侧表面552两者延伸。因此，如图16的剖视图所示，每个外部互连支柱810的弧形内表面812也从远侧安装部分550的近侧表面552的中心沿着半径为大约32毫米(大约1.25英寸)的圆周定位。每个外部互连支柱的弧形外表面814也从远侧安装部分的近侧表面的中心沿着半径为大约36毫米(大约1.4英寸)的圆周定位。因为远侧安装部分的第二(近侧)圆周外表面556具有比近侧安装部分530的圆周外表面534小的直径，所以弧形外表面定位在从近侧安装部分的外圆周表面534向内大约4毫米(大约0.16英寸)处。
如图16进一步所示，每个外部互连支柱810的弧形内表面812和弧形外表面814相对于远侧安装部分550的近侧表面552倒圆角。在图示的实施例中，每个内表面圆角具有大约2毫米(大约0.08英寸)的半径。在图示的实施例中，每个外表面圆角具有大约5毫米(大约0.2英寸)的半径。第一径向表面816和第二径向表面818中的每一个也相对于远侧安装部分550的近侧表面552倒圆角。在图示的实施例中，每个径向表面圆角具有大约5毫米(大约0.2英寸)的半径。
热障520的中间热限制和通风部分540还包括中心互连支柱840。在图示的实施例中，中心互连支柱840定位成与中心通孔560同心对准。如图15和图16中的剖视图所示，中心互连支柱具有外表面542，其与中心通孔560隔开壁厚。在图示的实施例中，通孔具有大约5毫米(大约0.2英寸)的直径，并且外表面542具有大约10毫米(大约0.4英寸)的直径。因此，壁厚约为0.1英寸。中心互连支柱840的外表面相对于近侧安装部分530的远侧表面532倒圆角，如图15所示，并且还相对于远侧安装部分550的近侧表面552倒圆角，如图16所示。在所示实施例中，两个圆角具有大约5毫米(大约0.2英寸)的共同半径。因此，仅中心互连支柱840的外表面的短中间部分保留在大约10毫米(大约0.4英寸)的外直径处。
中心互连支柱840被多个内部互连支柱860围绕。每个内部互连支柱860具有大约5毫米(大约0.2英寸)的基本直径，并且从近侧安装部分530的远侧表面532延伸到远侧安装部分550的近侧表面552。每个内部互连支柱860的中心位于距中心互连支柱840的中心约20毫米(约0.785英寸)的位置处。在图示的实施例中，十个内部互连支柱860以大约36度等角地间隔开(即，具有相等的间隔角度)。如图15和图16所示，每个内部互连支柱860沿着径向线定位，该径向线基本等角地定位在一对相邻的外部互连支柱810之间，使得每个内部互连支柱860与通风端口800中的相应一个基本径向对准。在其它实施例中，可以使用具有相应小直径的额外内部互连支柱，以进一步分布后部(电子元件)部段512的悬臂式负载。
在图示的实施例中，每个内部互连支柱860相对于近侧安装部分530的远侧表面532和远侧安装部分550的近侧表面556倒圆角。在所示实施例中，每个圆角具有大约5毫米(大约0.175英寸)的半径。
尽管热障520在图12、图14、图15和图16的剖视图中被示为实心聚醚醚酮材料，但是热障520优选地构造有填充材料样式，例如蜂窝样式。选择蜂窝填充样式，以减少热障520的总重量、降低材料成本，并减少从前部部段510到后部部段512穿过热障520的热传递。例如，在一个实施例中，蜂窝填充样式被选择为具有大约百分之二十的填充体积。在所示实施例中，蜂窝填充样式是通过增材制造(例如，3D打印)实现的。选定的填充体积是减少热传递和保持结构强度以支撑后部部段512的悬臂式负载之间的权衡。
如上所述，热障520用作改进的压力测量单元500的前部(传感器)部段510和后部(电子元件)部段512之间的机械互连结构。当连接到具有要测量的压力的系统(未示出)时，改进的压力测量单元500由螺纹连接到系统的匹配螺纹接头上的压力端口120支撑。前部部段510、热障520和后部部段512的组合质量由匹配的联接器支撑。当安装改进的压力测量单元500使得入口管212水平取向时，组合质量在匹配的联接器上施加力矩。由于增加了前部部段510和后部部段512之间的热障的长度，因此改进的压力测量单元500中的后部部段512施加的力矩大于常规压力感测单元100的后部部段202的对应力矩。保持近侧表面522和远侧表面524之间的热障520的厚度尽可能小，减少了后部部段512相对于匹配的联接器的力矩。
从前部部段510经由热障520传播到后部部段512的热能的量部分地取决于热障材料的热导率。例如，聚醚醚酮具有大约0.25瓦/米·开尔文(例如，0.25W/m·K)的热导率。聚砜(PSU)的热导率约为0.26W/m·K。聚醚酰亚胺的热导率介于约0.22W/m·K和约0.12W/m·K之间。
经由热障520从前部部段传播到后部部段的热能的量，还部分地取决于两个部段之间的热障的厚度，该厚度决定了热路径长度。增加的厚度减少了热能传播；然而，如上所述，增加的厚度也会增加后部部段的力矩。因此，增加热障的厚度受到后部部段力矩的可接受大小的限制。热障的厚度也可受压力测量单元500的从压力端口120到后面板114的总长度的限制。在图示的实施例中，11毫米(大约0.42英寸)的厚度提供了前部部段和后部部段之间可接受的距离，而不会过度增加由后部部段施加的力矩。
经由热障520从前部(传感器)部段510传播到后部(电子元件)部段512的热能的量，还部分地取决于热能传播所经由的材料的面积。如上所述，热障具有配置为附接到前部部段的近侧安装部分530，和配置为附接到后部部段的远侧安装部550。在所示实施例中，热障520的近侧安装部分530具有大约81毫米(大约3.2英寸)的外直径。热障520的远侧安装部分550具有大约75毫米(大约2.95英寸)的最小外直径。因此，远侧安装部分处的热障的第二表面524具有大约4,415平方毫米的横截面积。如果热障是近侧安装部分和远侧安装部分之间的连续实心材料，则热障将大量不期望的热能从前部部段传递到后部部段。
通过将热障520的中间热限制和通风部分540构造为包括多个外部互连支柱810、中心互连支柱840和多个内部互连支柱860的部分开放结构，相对于近侧安装部分和远侧安装部分的面积，中间热限制和通风部分540的有效面积显著减少。例如，如果为了简化计算而忽略相应互连支柱上的圆角，则十个外部互连支柱810中的每一个具有大约37平方毫米的相应横截面积，中心互连支柱840具有大约61平方毫米的横截面积，并且十个内部互连支柱860中的每一个具有大约20平方毫米的相应横截面积。因此，支柱的总横截面积约为631平方毫米，约为热障的第二表面的横截面积的14.3％。通过热障520的聚醚醚酮材料传递的能量与横截面积成正比。因此，通过用支柱代替实心材料来构造中间热限制和通风部分，热传递减少了大约85％。
向支柱810、840、860添加圆角增加了有效横截面积；然而，增加的横截面积仍然明显小于实心聚醚醚酮材料的横截面积。倒圆角的支柱的有效横截面积不容易计算；然而，倒圆角的支柱的总体积可以计算为大约18,681立方毫米。相比之下，未倒圆角的支柱的总体积可以计算为大约6,792立方毫米。因此，倒圆角的支柱的体积大约是未倒圆角的支柱的体积的2.75倍。相比之下，中间热限制和通风部分540的实心版本的体积将大约为47,105立方毫米。因此，未倒圆角的支柱的体积大约是中间热限制和通风部分的实心形式的体积的14.4％。相比之下，倒圆角的支柱的体积大约是中间热限制和通风部分的实心版本的40％。介于中间热限制和通风部分的实心版本的30％和50％之间的总支柱体积，预期为到第二部段514的热能传递提供令人满意的屏障，同时为第二部段提供足够的结构支撑。通常，总支柱体积，可以在中间热限制和通风部分的总体积的大约15％至大约50％的范围内。
通过使用蜂窝或其它体积减小的填充物来构造整个热障520，进一步减少了热传递。例如，蜂窝填充物的体积约为20％，与实心材料相比，热传递减少了约80％。因此，中间热限制和通风部分540的支柱结构与整个热障的蜂窝填充物的组合，提供了从改进的压力感测单元500的前部部段510到后部部段512的热传递的显著降低。此外，提供减少的热传递，同时保持前部部段和后部部段之间的强机械互连，如上所述。
中间热限制和通风部分540的部分打开构造，进一步减少了上述传导热传递的减少。通风端口800允许环境空气流入成对的相邻外部互连支柱810之间的中间热限制和通风部分540。流动的空气从外部互连支柱810吸收热量。流动的空气继续通过中间热限制和通风部分540，围绕多个内部互连支柱860和中心互连支柱840穿过，并从这些支柱吸收热量。加热的空气通过其它通风端口从中间热限制和通风部分540离开。经由空气流去除热量进一步减少了从热障520的近侧安装部分530到远侧安装部分550的热传递。
在所示实施例中，热障520有效地将热障520的远侧表面524处的温度保持在不超过大约50摄氏度，即使当热障的近侧表面522处的温度为大约130摄氏度时。在这些条件下，高温烘箱罩壳610内的电容膜片仪表壳体224的温度可高达250至300摄氏度。
所公开的发明的热障可以通过以下步骤设置在在第二温度下操作的电子元件罩壳和电容膜片仪表之间。提供尺寸和形状被配置为机械接合电容膜片仪表的第一安装接口。提供尺寸和形状被配置为接合电子元件罩壳的第二安装接口。第二安装接口与第一安装接口间隔开。利用多个支柱将第一安装接口和第二安装接口互连。每个支柱具有相应的第一端，其机械和热联接到第一安装接口。每个支柱具有各自的第二端，其机械和热联接到第二安装接口。
参考图17、图18和图19A-图19B，示出了热障结构的另一个实施例。该实施例的热障结构形成为热障罩壳的形式，其中热塑性热障已与热障罩壳均质化为一个部件。图17示出了热障罩壳的实施例的透视图，图18示出了沿图17中的线17--17截取的热障罩壳的实施例的剖视图。压力测量单元900包括热障罩壳910和后圆柱形外盖920。后外盖920容纳如上所述的电子元件，其接收来自电容膜片仪表210的信号，并测量连接到压力端口120的外部源的压力。在所示实施例中，后部部段包括与先前描述的后部部段202和512相同或基本相同的部件和其它特征，并且后部部段的对应元件编号被带到所公开的发明的该实施例的压力测量单元900。热障罩壳910容纳电容膜片仪表210和其它相关元件。热障罩壳910包括围绕电容膜片仪表210和其它相关元件的圆柱形侧壁911、形成由圆柱形侧壁911限定的罩壳的底部的第一壁912、与第一壁912间隔开的第二壁913。热障罩壳910还包括将第一壁912和第二壁913互连的中间热限制和通风部分914。中间热限制和通风部分914包括多个支柱915(主支柱或第一支柱)。
参考图19A和图19B，示出了热障罩壳910的顶部和底部部分的透视图。图19A示出了热障罩壳910的顶部部分930，并且图19B示出了热障罩壳910的底部部分931。顶部部分930和底部部分931组装在一起以形成热障罩壳910。热障罩壳采用“蛤壳式”组装方法，其中均质的热塑性传感器壳体/电子元件热障已沿中心轴线切割成两个部分，然后这两个部分用螺钉固定在一起以罩住传感器。这有助于组装，因为当传感器暴露给组装技术人员时，加热器、电阻温度检测器(RTD)和传感器的所有布线可以通过热障罩壳910引出。热障罩壳910可以包括其中形成有中心通孔560的中心互连支柱916以及其中形成有次级通孔918的一个或多个次级互连支柱917(第二支柱)。第一壁912和第二壁913与中心互连支柱916和次级互连支柱917连接。中心通孔560和次级通孔918穿过第一912和第二壁913形成。在一个实施例中，同轴导体226可以通过中心通孔560从电容膜片仪表210延伸到由外盖920包围的电子元件，并且用于加热器、电阻温度检测器和传感器的布线可以从电容膜片仪表210通过形成在次级支柱917内的次级通孔918延伸到电子元件。这样做是为了将布线引出到布线需要去的位置，以便在设置在由外盖920包围的电子元件中的模拟印刷电路板或DSP印刷电路板上轻松匹配。在另一个实施例中，同轴导体920和用于加热器、电阻温度检测器和传感器的布线，可以延伸穿过中心通孔560或其它次级通孔918，这取决于电子元件中元件的布置。如图19A和19B所示，中心通孔560和次级通孔918可以形成在热障罩壳的顶部部分或底部部分上，或者中心通孔和次级通孔可以形成在热障罩壳的顶部部分和底部部分两者上。
关于图20A和图20B，示出了沿图17中的线18--18截取的热障罩壳的剖视图。支柱915布置在第一壁912上。在一个实施例中，每个支柱915可以沿着以中心通孔560(图20A)为中心的第一圆940定位。在另一个实施例中，支柱915可以沿着从中心通孔560(图20B)延伸的相应支柱径向线941定位。然而，支柱的布置不限于这些构造，并且可以布置成不同的构造以有效地减少从电容膜片仪表传递的热量。支柱915可以连接到第一壁912和第二壁913两者。然而，支柱915可以连接到第一壁912和第二壁913中的一个。例如，支柱915可以形成在朝向第二壁913延伸的第一壁912上，但是通过在支柱915和第二壁913之间形成间隙，支柱915可以不连接到第二壁913。图20A-图20B还示出了次级支柱917和形成在次级支柱917内的次级通孔918。为了说明的目的，图20A-图20B示出了沿竖直线布置的三个次级支柱917，但是次级支柱917的数量不限于三个。竖直线可以表示顶部部分930和底部部分931可以在其上连接在一起以形成完整的热障罩壳的部分(或区域)。此外，次级支柱917可以根据电子元件中元件的布置而不同地布置。
如上所述，中间热限制和通风部分914包括用于对流冷却气流的充足空间。因为侧壁、第一壁、第二壁以及中间热限制和通风部分一体形成为一个部件，所以支柱915可以形成为比图15和图16所示实施例的支柱更细。结果，热障罩壳910进一步减少了到电子元件的传导(和通过较大气隙的对流)热传递。支柱915的总横截面积可以是图15和图16所示实施例的支柱总横截面积的大约50％。中间热限制和通风部分914具有在第一壁和第二壁之间的总体积。总体积包括支柱、第一壁和第二壁之间的空间以及其它元件的体积。多个支柱915具有总支柱体积。由于热障罩壳910的细长支柱915，总支柱体积在中间热限制和通风部分914的总体积的大约15％至大约25％的范围内，这有效地减少了到电子元件的热传递。
为了说明和描述的目的已经提供了先前的详细描述。因此，尽管已经描述了新的和有用的发明的特定实施例，但除了以下权利要求中所阐述的之外，这些参考并不旨在被解释为对本发明范围的限制。

Claims (19)

1.一种热障罩壳，其用于将在第一温度下操作的电容膜片仪表与在第二温度下操作的电子元件罩壳互连，第一温度高于第二温度，该热障罩壳包括：
侧壁，其围绕所述电容膜片仪表；
第一壁，其配置为与所述电容膜片仪表机械地接合；
第二壁，其配置为接合该电子元件罩壳，该第二壁与该第一壁间隔开；
中心互连支柱，其包括具有外表面的侧壁，该外表面附接到该第一壁和该第二壁，其中，该中心互连支柱具有由中心互连支柱的侧壁围绕的中心通孔，其中在该中心通孔中设置从该电容膜片仪表延伸的同轴导体，并且，其中，通过该同轴导体在该电容膜片仪表和位于该电子元件罩壳内的电子元件之间传输信号；以及，
中间热限制和通风部分，其将该第一壁和该第二壁互连，所述中间热限制和通风部分包括围绕该中心互连支柱并且附接到该第一壁和该第二壁的多个支柱，其中，所述多个支柱包括：
多个外部互连支柱，外部互连支柱间隔开，以在相邻的外部互连支柱之间提供通风端口；和
多个内部互连支柱，内部互连支柱彼此间隔开，并且与通风端口间隔开，以使空气流能够流过中间热限制和通风部分。
2.根据权利要求1所述的热障罩壳，其中，第一壁具有中心通孔，并且，每个支柱沿着从中心通孔延伸的相应支柱径向线定位。
3.根据权利要求1所述的热障罩壳，其中，第一壁具有中心通孔，并且，每个支柱沿着以中心通孔为中心的第一圆定位。
4.根据权利要求1所述的热障罩壳，其中，支柱连接到第一壁和第二壁。
5.根据权利要求1所述的热障罩壳，其还包括：与中心互连支柱间隔开的一个或多个次级互连支柱，其中，所述一个或多个次级互连支柱限定相应的次级通孔，布线通过所述次级通孔从该电容膜片仪表延伸到位于该电子元件罩壳内的电子元件，设置该布线，用于加热器、电阻温度检测器和传感器中的一个或多个。
6.根据权利要求1所述的热障罩壳，其中，中间热限制和通风部分具有在第一壁和第二壁之间的总体积，所述中心互连支柱和所述多个支柱具有总支柱体积，并且，总支柱体积在该总体积的15％至25％的范围内。
7.一种压力感测系统，其包括：
电容膜片仪表，其在第一温度下操作，其中所述电容膜片仪表能够联接到待测量的压力源；
电子元件罩壳，其在第二温度下操作，第一温度高于第二温度，电子元件罩壳包围电联接到所述电容膜片仪表的电子元件；以及，
热障罩壳，其容纳所述电容膜片仪表，并将所述电容膜片仪表互连到电子元件罩壳，该热障罩壳包括：
侧壁，其围绕所述电容膜片仪表；
第一壁，其配置为与所述电容膜片仪表机械地接合；
第二壁，其配置为接合该电子元件罩壳，该第二壁与该第一壁间隔开；
中心互连支柱，其包括具有外表面的侧壁，该外表面附接到该第一壁和该第二壁，其中，该中心互连支柱具有由中心互连支柱的侧壁围绕的中心通孔，其中在该中心通孔中设置从该电容膜片仪表延伸的同轴导体，并且，其中，通过该同轴导体在该电容膜片仪表和位于该电子元件罩壳内的电子元件之间传输信号；以及，
中间热限制和通风部分，其将该第一壁和该第二壁互连，所述中间热限制和通风部分包括围绕该中心互连支柱并且附接到该第一壁和该第二壁的多个支柱，其中，所述多个支柱包括：
多个外部互连支柱，外部互连支柱间隔开，以在相邻的外部互连支柱之间提供通风端口；和
多个内部互连支柱，内部互连支柱彼此间隔开，并且与通风端口间隔开，以使空气流能够流过中间热限制和通风部分。
8.根据权利要求7所述的压力感测系统，其中，第一壁具有中心通孔，并且，每个支柱沿着从中心通孔延伸的相应支柱径向线定位。
9.根据权利要求7所述的压力感测系统，其中，第一壁具有中心通孔，并且，每个支柱沿着以中心通孔为中心的第一圆定位。
10.根据权利要求7所述的压力感测系统，其中，支柱连接到第一壁和第二壁。
11.根据权利要求7所述的压力感测系统，其还包括：与中心互连支柱间隔开的一个或多个次级互连支柱，其中，所述一个或多个次级互连支柱限定相应的次级通孔，布线通过所述次级通孔从该电容膜片仪表延伸到由该电子元件罩壳封闭的电子元件，设置该布线，用于加热器、电阻温度检测器和传感器中的一个或多个。
12.根据权利要求7所述的压力感测系统，其中，中间热限制和通风部分具有在第一壁和第二壁之间的总体积，所述中心互连支柱和所述多个支柱具有总支柱体积，并且，总支柱体积在该总体积的15％至25％的范围内。
13.根据权利要求7所述的压力感测系统，其还包括：包围所述电容膜片仪表的烘箱罩壳。
14.根据权利要求13所述的压力感测系统，其还包括：填充烘箱罩壳和热障罩壳的侧壁之间的空间的隔热层。
15.一种热障，其用于将在第一温度下操作的电容膜片仪表与在第二温度下操作的电子元件罩壳互连，第一温度高于第二温度，该热障包括：
第一安装接口，其配置为与所述电容膜片仪表机械地接合；
第二安装接口，其配置为接合该电子元件罩壳，第二安装接口与第一安装接口间隔开；
中心互连支柱，其包括具有外表面的侧壁，该外表面附接到该第一安装接口和该第二安装接口，其中，该中心互连支柱具有由中心互连支柱的侧壁围绕的中心通孔，其中在该中心通孔中设置从该电容膜片仪表延伸的同轴导体，并且，其中，通过该同轴导体在该电容膜片仪表和位于该电子元件罩壳内的电子元件之间传输信号；以及，
中间热限制和通风部分，其将第一安装接口和第二安装接口互连，中间热限制和通风部分包括围绕该中心互连支柱并且附接到该第一安装接口和该第二安装接口的多个支柱，其中，所述多个支柱包括：
多个外部互连支柱，外部互连支柱间隔开，以在相邻的外部互连支柱之间提供通风端口；和
多个内部互连支柱，内部互连支柱彼此间隔开，并且与通风端口间隔开，以使空气流能够流过中间热限制和通风部分。
16.根据权利要求15所述的热障，其中，中间热限制和通风部分具有在第一安装接口和第二安装接口之间的总体积，所述中心互连支柱和所述多个支柱具有总支柱体积，并且，总支柱体积在该总体积的15％至50％的范围内。
17.根据权利要求16所述的热障，其中，总支柱体积为该总体积的40％。
18.根据权利要求1、7和15中任一项所述的热障，其中：
第一安装接口和第二安装接口中的每一个具有相应的中心通孔；
每个外部互连支柱沿着从中心通孔延伸的相应外部互连支柱径向线定位；并且，
每个内部互连支柱沿着从中心通孔延伸的相应内部支柱径向线定位，每个内部支柱径向线，定位成在相应的第一外部互连支柱径向线和第二外部互连支柱径向线之间具有相等的角度。
19.根据权利要求1、7和15中任一项所述的热障，其中：
第一安装接口和第二安装接口中的每一个具有相应的中心通孔；
每个外部互连支柱沿着以中心通孔为中心的第一圆定位，第一圆具有第一半径；并且，
每个内部支柱沿着以中心通孔为中心的第二圆定位，第二圆具有第二半径，第二半径小于第一半径。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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