CN113811748A - 具有温度传感器元件的传感器装置和其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有温度传感器元件(13)的传感器装置和其制造方法，利用该传感器装置应该实现短的响应时间。传感器装置具有用于电连接传感器装置(1)与外部设备的连接器件(14)、用于将温度传感器元件(13)电连接至连接器件(14)的电线(17)、用于保持温度传感器元件(13)和电线(17)的具有测量区段(24)的载体(10)以及外罩(19)，外罩至少包围温度传感器元件(13)。电线(17)具有等于或小于0.08mm2的横截面面积，并且直接布置在载体(10)上或布置在单独的线路载体(15)上并且借助单独的线路载体布置在载体(10)上。本发明还涉及一种包括压力传感器作为另外的传感器的传感器装置。
Description
本发明涉及一种传感器装置，其具有温度传感器元件作为电子结构元件，其中，温度传感器元件测量与温度相关的物理参量并且输出表示温度大小的电信号。本发明还涉及一种在其中温度传感器元件与压力传感器组合的传感器装置，和一种用于制造这种传感器装置的方法。
这样的传感器装置包括至少一个例如布置在接线板上的温度传感器元件、至少一个用于截取传感器装置的电测量信号并且将其转发到外部设备以进行评估和/或使用测量结果的连接器件。这样的连接器件例如可以是一个或多个插塞触点、接触面或用于有线或无线连接传感器装置与外部设备的其他的电子部件。
传感器装置此外包括电线(电线路)，电线实现将温度传感器元件连接至连接器件。电线表示温度传感器元件与连接器件的电连接，但同样表示温度传感器元件与传感器装置的其他的部件的热连接。
为了保护传感器元件，至少包封传感器元件和接线板，包封材料具有匹配于分别要测量的温度范围和介质的导热性，包封材料包围被包封的温度传感器元件。
为了传感器装置的运行，为了在分别期望的程度中接收和加工或处理测量信号，并且为了转发输出信号，温度传感器元件可以具有电路板，其可以具有为了该目的所需的电子结构元件和结构。备选地，这些功能可以在温度传感器元件的接线板上实现或者可以由与温度传感器元件连接的另一部件的电路板、例如另外的传感器承担。
此外，温度传感器元件在它们覆盖的测量范围、测量精度、再现性和测量结果的公差以及响应时间方面有所不同。响应时间是温度传感器元件在温度变化之后将自身设置为与新温度值相差可预设的温度差的温度之前所需时间的度量。例如，t90值是温度传感器元件在温度变化后为了达到从初始值加上90％的正或负温度变化产生的值所需的持续时间的度量。响应时间此外受到传感器装置的与温度传感器元件热连接的部件的影响。
根据温度曲线可能有利的是，温度传感器元件具有短的响应时间，以便迅速地指示温度变化。或者它可以有很长的响应时间，以便使测量曲线平缓化、光滑化。在此，响应时间可与相关的应用的环境条件相协调，因为相应的温度补偿的实际期望的时间在很大程度上取决于周围的介质和其他的参数、例如介质中的可能的流动或其他参数。
压力传感器包括具有压力开口的壳体作为主要的部件，在壳体上存在介质，介质的压力是可测量的。已知的压力传感器通常具有在壳体中的压力开口，或伸入壳体中的压力套管，压力套管具有延伸穿过压力套管的压力通道。压力开口或压力通道在一侧利用布置在壳体中的微机械压力吸收器(传感器芯片)封闭，从而其压力可被测量的介质通过压力开口或压力通道的敞开的侧面直接作用到压力吸收器上，并且由压力吸收器输出的电信号是存在的压力的度量。
为此目的压力传感器可以放置在介质中，或利用压力开口或压力通道的敞开的侧面布置在包围介质的容器壁的开口上或开口中。
此外，压力传感器通常包括集成在电路板上的集成电路，其可以用于信号处理、信号转发以及必要时用于压力传感器的其他的功能。
通常，压力传感器与温度传感器元件组合，例如以便确定介质中的温度，介质的压力是可测量的。也可以借助集成的温度传感器元件进行压力信号的温度补偿。
本发明所要解决的技术问题在于，提供具有温度传感器元件的传感器装置，其具有短的响应时间、尤其是小的t90值，并且在此满足关于在制造和使用的范围内的机械稳定性以及关于相对于周围介质的耐受性的相应的特定于应用的要求。
另一要解决的技术问题是，在传感器装置中，温度传感器元件可以与另外的传感器、例如压力传感器组合，即在没有明显减小特性的情况下与其组合。
本发明的构思是，除了温度传感器元件的导热的外罩(或者说包围物)以外，减少通过传感器装置的部件输入到温度传感器元件中的热量。这至少涉及与温度传感器元件直接热接触的部件、例如电线和载体。通过减少经由这些元件的热量输入，还可以减少传感器装置的其他的更远的部件的影响。
以该方式，温度传感器元件与传感器装置的位于较远的区域中或伸入远的区域中的其他的部件热分离。术语远的区域与温度传感器元件和相关的区域之间的距离的最小尺寸无关。它应该仅用于与在空间上与之分离的测量环境进行概念区分。
与之不同地，通过为此使用导热良好的材料改进了从周围的介质通过温度传感器元件的外罩进入温度传感器元件的热量输入。
可以通过材料特性和部件的横截面的减小来改进热分离。然而，横截面的减小会影响相关的部件的机械稳定性和耐受性，从而相关的部件还必须通过适当的措施来保护，以抵御不期望的机械应力。
以下描述用于实现该构思的特征。本领域技术人员在不同的实施方式中将它们相互组合，只要这对于他来说针对某个应用情况显得是有意义的和适合的。
根据本发明的传感器装置至少包括以下描述的部件。
传感器装置包括温度传感器元件和载体，载体用于保持温度传感器元件。针对该目的，在端部上构造有测量区段。载体的可以布置温度传感器元件的区域被称为测量区段。测量区段可以是载体的自由的端部，其中，测量区段的基本面优选对应于为了安装和接触温度传感器元件(备选地具有或没有接线板，并且可选地具有单独的接触面)所需的表面。通过这样被最小化的基本面可以减小温度传感器元件的响应时间。
传感器装置的温度传感器元件可以安装在接线板(或者说线路板)上，或直接安装在载体上。接线板或温度传感器元件本身可以具有适用于运行温度传感器元件的电子构件。这例如包括测量流程的控制、转发以及可选地还包括中间存储和/或测量信号的第一处理等。备选地或补充地，这种电子构件可以布置在可以属于温度传感器元件或另一设备、例如压力传感器的电路板上，该另一设备与传感器装置中的温度传感器元件组合，例如集成在温度传感器元件中。
为了减少通过载体到温度传感器元件的热传导，载体在测量区段和与其直接相邻的每个区段中具有差的导热性。测量区段和与其直接相邻的区段的材料和/或热导率值可以例如由于热或方法技术的原因或由于化学或机械要求而相一致或彼此不同。可选地，整个载体可以由导热性差的材料构成。
传感器装置此外包括用于电连接温度传感器元件与外部设备的连接器件。适用于将温度传感器元件的输出信号传输到外部设备的连接器件例如可以是插塞触点、可伸缩的触点或其他的触点。用于输出信号的无线传输的传输器件也是可能的。连接器件可以布置在连接区段中的载体上，备选地也可以布置在另外的部件上，其是传感器装置或其他的集成有温度传感器元件的设备的一部分。
连接器件用于传输测得的信号和借助为此适当的外部设备来运行传感器装置。外部设备匹配于传感器装置的相应的应用，并且不是传感器装置的组成部分。
传感器装置此外包括外罩，其至少包围温度传感器元件。外罩直接暴露于要测量的介质中，并且用于温度传感器元件的物理和化学保护。外罩此外具有在介质和温度传感器元件之间的热量传输的任务。外罩可以与载体相邻，或至少同样也包围载体的若干区段、如测量区段。
外罩的材料的导热性被确定为，使得确保至温度传感器元件的良好的热传导。为了温度传感器元件的短的响应时间，此外期望外罩的高的导热性和低的吸热性，以及从外罩到温度传感器元件的良好的热量传输。外罩此外确保相对于介质的必要的物理和化学保护。根据两种功能来配置材料选择、材料组合和外罩的设计。
传感器装置此外包括用于将温度传感器元件电连接至连接器件的电线；传感器装置的电线与温度传感器元件的线路和线路结构不同。后者可以完全被包围在温度传感器元件的外罩中，并且仅用于将温度传感器元件与接线板和/或接线板上的电子结构元件和/或电线连接。用于将温度传感器元件与连接器件连接的电线通常克服更大的距离，并且因此比温度传感器元件的线路和线路结构承受更大的机械应力。根据不同的通过应用情况确定的参数、如传感器装置的设计、可利用电线克服的距离、期望的机械应力等，可以单件式或多件式地实施电线。
电线必要时通过接线板将温度传感器元件与连接器件连接，在接线板上安装有温度传感器元件。连接器件除了电连接以外还表示与远的区域的热连接，远的区域的温度与测量区段的环境(随后也被称为测量环境)中的温度在对于分别适用的测量范围和为此期望的测量精度来说重要的程度中有所不同。
为了温度传感器元件与远的区域的温度的热解耦，电线是非常细的，其例如具有带有等于或小于0.08mm2、优选等于或小于0.05mm2、进一步优选等于或小于0.025mm2、进一步优选等于或小于0.01mm2、进一步优选等于或小于0.005mm2的面积的横截面。随着技术研发的进步，这些值也可能会减小。线路可以具有圆形或方形或不同形状的横截面。
在说明的厚度中使用的电线可以以不同的方式实施，以便将线路不仅设计为可在制造中操作并且廉价，并且设计为在使用中长期可靠，尽管线路的横截面很小。在此，电线直接布置在载体上或线路载体上，并且借助线路载体布置在载体上。这种布置提供了针对上述的小的线路横截面所需的机械稳定性，并且此外提供了电线至少部分、优选沿整个载体遵循载体的造型、其表面形貌的可能性。载体同时作用为对电线进行保护。单个线路的保护是不需要的。利用以下描述的方法，制造电线的可能性增大，并且可以形成复杂和可变的线路控制。
在第一设计中，电线至少借助LDS(激光直接成型)直接制造在载体上，可选地制造在单独的与载体连接的线路载体上。借助LDS制造的载体实施为MID(模制互连设备或机电一体化设备)，即该载体具有空间集成的电路载体，其中机械、电子和其他功能集成在一个构件、载体或单独的线路载体中，并且因此三维构件几何形状是可能的。LDS技术是已知的，并且迄今用于例如将电子功能、尤其是电线直接集成到几乎任意成形的构件中或构件上。除了塑料以外，构件还可以由玻璃、陶瓷或特殊涂层的金属构成。
以下不同的技术可用于制造线路或结构元件，即例如增材或减材的激光直接成型、双组分注塑成型、热烫压印刷、薄膜背注塑、掩模曝光法、直接的导体轨迹写入(Leiterzugschreiben)等。参考相应的专业文献以实施该方法。
MID可以具有电线，电线直接实施在载体或任意成形的线路载体上，遵循表面形貌，并且具有适当的、也非常自由的和差异化的线路控制，该线路控制例如支持温度传感器元件的所提到的热分离。补充地，结构元件、例如接触面也可以构造在测量区段中和/或连接区段中。其可以用于连接电线与温度传感器元件和/或连接器件。也可以借助LDS补充其他的电子结构元件。
也可以借助LDS补充这种光学、热、流体和机械功能，这些功能支持机械稳定性、传感器功能和/或其与温度传感器元件的其他的部件和/或集成有温度传感器元件的设备的热分离。
在备选的实施方式中可以借助柔软接线板(或者说柔性接线板)构造电线。在该情况下，电线构造在接线板上，接线板是柔软的，并且可以以遵循载体的结构的方式固定在载体的表面上。在该情况下，电线也受到保护以防不期望的机械应力，并且可以以期望的厚度使用。此外，如在上面针对MID所述的那样，补充的电子结构元件和/或补充的功能可以集成在柔软接线板上。
另一设计方案使用接线板，其仅局部是柔软的并且在其他方面是坚硬的(或者说刚性的)。在接线板中，这种接线板的在稳定性方面对其提出更高的要求的若干区段通过坚硬的板来加固。这种接线板具有柔软的区段和由柔软接线板和加固板复合成的坚硬的区段。例如，将电线压焊到焊盘上需要更高的稳定性，因为压焊本身和压焊连接的测试都会对接线板施加机械应力，从而使柔软接线板无法承受或至少被扭曲。由于该原因，可以加强焊盘的若干区段。其他的高应力的区段也可以因此被加固。此外，温度传感器元件可以具有将接线板固定在其位置中的固定元件。在实施例中给出了这样的示例。
MID实施方案的线路载体或完全或局部柔软的接线板在载体上的安装可以借助热胶或冷胶、借助机械固定或以其他的合适的方式进行。
电线的另一实施方式是将它们构造为引线框。引线框可以以期望的小的厚度和复杂的设计以低生产成本制造。引线框包括温度传感器元件和连接器件所需的接触面，并且安装在载体上。引线框还改进了所使用的细的电线的机械稳定性。
通过组合借助细的电线和导热性差的载体对温度传感器元件的热解耦与外罩的良好的热传导和热量传输，温度传感器元件的短的响应时间是可能的，其中，适当的材料和其热特性取决于不同的参数。这此外包括温度测量范围、载体至少在要减小至温度传感器元件的热传导的那些区段中的横截面、外罩的设计和厚度、包围温度传感器元件的介质等。用于纯粹的温度测量的除了热解耦以外同样要考虑的因素是传感器元件本身的小的自热。可以通过使用适当的电子结构元件来减小自热，如随后说明的那样。
示例性地但非限制性地，载体可以由塑料构成，该塑料至少在测量区段和与其直接相邻的区段中、分别在20℃的情况下具有5*10-6m2/s或更小、优选2.5*10-6m2/s或更小、进一步优选10-6m2/s或更小、进一步优选5*10-7m2/s或更小、进一步优选10-7m2/s或更小、进一步优选5*10-8m2/s或更小、进一步优选10-8m2/s或更小的热导率。
外罩的热导率应该至少比载体的热导率高半个数量级、优选多于一个数量级或一个半数量级。一个数量级是1*101。
在传感器装置的另一设计方案中，温度传感器元件是二极管。二极管具有线性的温度相关性和低的接触电流(在μA范围内)以及相关的低功率损耗和自发热的优点。与之前描述的通过载体的热量输入的减少相关，温度传感器元件可以设计为非常灵敏的，从而它也可以用于气体中的温度测量，并且在此提供期望的短的响应时间。
所描述的温度传感器元件可以集成在另外的传感器中，例如然而非限制性地集成在压力传感器中。这种传感器装置的电线的构造和机械稳定化的所描述的变型方案支持载体的结构化的设计，该结构化的设计用于将温度传感器元件安装在压力传感器中的期望的位置处。因此，温度传感器元件例如可以安装在压力开口中或上，或者安装在压力套管中或上，以便确定存在的介质的温度状态。关于压力传感器的其他的位置也是可能的。例如可以借助传感器装置的载体建立温度传感器元件和压力吸收器之间的期望的距离。多个温度传感器元件也可以布置在不同的位置和/或不同的距离处。
可选地，如之前已经说明的那样，可以由压力传感器的电路板及其电子设备实现传感器装置的以下功能中的至少一个：信号处理、中间存储、信号转发、测量控制等。为此目的，具有合适的电子部件的压力传感器的电路板与温度传感器元件或其电线连接。
由于温度传感器元件借助导热性差的载体的热分离，避免或至少明显减小温度传感器元件本身和/或压力传感器的电子设备的热形成的影响。
传感器装置可以具有适当的外罩，外罩保护传感器装置免受外部压力。外罩可以至少释放集成在传感器装置中的传感器元件的传感器信号输入端(在此也被称为传感器装置的测量头)、尤其是被包封的温度传感器元件。
所描述的具有温度传感器元件和压力传感器的组合的传感器装置例如可以用于测量装置中，该测量装置除了传感器装置以外还包括容器或管道的壁，在管道中，介质、例如其压力和温度是可测量的。在这种测量装置中，传感器装置的测量头(其在该实施变型方案中通过温度传感器元件和/或压力通道的输入端形成)取决于两个值中的哪一个要单独测量或要根据另一值测量地通过壁伸入介质的体积或体积流中。
为了解决该技术问题说明了一种方法，在其中实施以下方法步骤：
首先提供温度传感器元件，温度传感器元件的实施方案和功率参数匹配于相应的测量任务。此外提供一种用于保持温度传感器元件的载体和一种用于电连接传感器装置与外部设备的连接器件。为了实施温度传感器元件、载体和连接器件，参考上述对传感器装置的说明。根据载体的设计方案，载体可以被预制造，或在制造传感器装置的范围内被制造。
随后，温度传感器元件借助适当的材料锁合的、形状锁合的、力锁合的连接安装在载体上。
此外，电线构造在载体上，其中，不必强制性地在电线构造在载体上之前进行温度传感器元件的安装。如果温度传感器元件的安装不会损坏线路并且线路的位置不会防止温度传感器元件的安装，那么相反的顺序也是可能的。顺序也可以取决于要使用的并且以下详细描述的用于构造电线的方法。
如果温度传感器元件和电线布置在载体上，那么可以通过电线建立温度传感器元件和连接器件之间的连接。为此可以使用接触面，接触面可以布置在温度传感器元件上和/或载体上，即根据以下描述的载体本身上或安装在载体上的线路载体上，和/或可以布置在连接器件上。
根据本发明构造有电线，电线为了经由线路到温度传感器元件中的热量输入的减少而具有等于或小于0.08mm2的横截面面积。为了保护细的线路，这些细的线路至少在若干区段(在其中预期导致损坏的应力)中、以遵循载体的造型的方式构造。也就是说，线路在这些区段中贴靠在载体上或集成在载体的表面中，从而载体吸收应力并且保护线路。可选地，线路可以在这些优选短的区段中、在载体上自由延伸，在载体中，由于载体的表面设计，例如作用到相关的线路区段上的应力大于从外部预期的应力，或者在那里，电线要克服载体和接触面之间的距离。电线优选在其整个长度上在载体上延伸。
在另一方法步骤中，借助良好导热的材料包封温度传感器元件(可选地包括用于电接触温度传感器元件的接触面)。
利用相应适用于预期的应用的材料来包封传感器装置。包封可以以已知的方法进行，例如但非限制性地通过壳体或封装或两者的组合进行。
用于包封温度传感器元件和传感器装置的最后两个步骤不必以说明的顺序实施。例如，如果温度传感器元件应该集成在压力传感器中，那么温度传感器元件的为了对其进行保护或为了简化最终安装的先前的包封可能是有利的，相反地，温度传感器元件的在其集成在传感器装置中之后的包封同样是有利的。传感器装置的包封可以利用与温度传感器元件的包封不同的材料进行。例如，传感器装置的外罩的导热性和吸热性可能明显更差，以便避免或至少减少通过外罩到温度传感器元件中的热量输入。
列举的方法步骤用于阐述本发明，并且并不主张完全性或封闭性。可以包括例如用于补充必要的或补充的电子设备等的另外的方法步骤。
电线可以如上面已经描述的那样直接构造在载体上或单独的线路载体上。单独的线路载体随后利用线路借助适当的力锁合的、形状锁合的或材料锁合的连接固定在载体上。在此又进行线路载体的实施和安装，从而使线路如上面描述的那样至少局部遵循载体的造型。
不同的方法被考虑用于构造电线。
例如，载体的减材和增材的激光结构化可以在电线直接构造在载体上的情况下进行。增材的激光结构化也被称为LDS技术。在该LDS技术中，掺杂有不导电的可激光活化的金属化合物的热塑性的塑料用于制造载体。借助激光和随后在载体表面上的激光轨迹的金属化制造线路结构。在减材的激光结构化中，借助结构化的抗蚀剂和蚀刻将电线引入载体的金属化的表面中。
另外的可使用的用于制造电线的方法是双组分注塑成型。在此，制造载体的预成型件，随后在其上借助第二注塑成型步骤、以期望的变化过程产生电线。
在另一备选的方法中，电线借助热烫压印刷印制在载体上或线路载体上。
备选地，可以借助薄膜背注塑来制造载体或具有电线的线路载体。在该方法中，存在于载体薄膜上的线路由于在注塑成型时的热作用从载体薄膜转移到注塑成型部件(在此是载体或线路载体)。
备选地，电线可以利用已知的用于制造接线板和导体迹线(或者说导体电路)的方法构造在至少局部柔软的接线板上。电绝缘的载体材料和位于其上的导体迹线柔软地构造在接线板的柔软的区段中，从而电线在这些区段中可以遵循载体的表面的方向改变。如果导体迹线的若干区段持续或临时承受更高的例如机械或热应力，那么这些区段也可以构造为坚硬的。例如，具有增加的机械应力的区段是布置有用于建立与连接器件的连接的接触面的区段。备选地，整个线路载体也可以构造为柔软的。
形式为引线框的电线的制造也是适当的，引线框固定在载体或线路载体上。
借助该方法，根据载体的装备制造三维集成线路或电路载体，其承载、保护所描述的细的线路，并且可以实施有非常可变的、可匹配于不同的应用情况和传感器装置的设计方案的设计。此外，载体和线路载体可以制造为复合构件，复合构件的部件、载体和线路载体在热膨胀特性上没有差异或仅具有微小的差异，由此，即使在恶劣的应用条件下也可以改进可靠性。
如果温度传感器元件要集成在压力传感器中，那么温度传感器元件可以安装在压力开口上或中，或者安装在压力套管上或中。温度传感器元件的电接触的安装和实施因此可实施为，使得温度传感器元件的测量信号可以通过连接器件从压力传感器外部被截取。这可以直接进行，或间接通过压力传感器的外触点进行。
这种压力传感器例如可以使用在液体罐、运输模块或液体罐的其他的部件上或中，或使用在其他的位置中，以便测量介质的压力和温度。
接下来应该在实施例中示例性、然而非限制性示出本发明。
相关的附图仅在为了阐述本发明所需的范围内示出了该设备。附图并不需要是完整的或按比例的。本领域技术人员此外在另外的实施方式中组合之前和以下描述的特征，只要这对他而言是适宜和有意义的。
图1示出了一种传感器装置，在该传感器装置中，在接线板15上的温度传感器元件13集成在压力传感器(未示出)中，接线板在该实施方案中构造有柔软的和坚硬的区段。
成角度构造的载体10包括承载板11和承载臂12。这两个部件相互呈直角。承载板11的自由的端部具有三个插塞触点，这些插塞触点用作连接器件14，并且针对该目的可以与电路板或者说主板(未示出)连接。在插塞触点之间布置有两个第一接触面16.1。载体10的该区段表示载体10的连接区段25。
在承载臂12的与连接区段25相反的自由端部上布置有温度传感器元件13。该温度传感器元件与两个第二接触面16.2电连接，所述第二接触面例如可以布置在温度传感器元件13的侧面。温度传感器元件13、第二接触面16.2和承载臂12的自由的端部被外罩19(图2和图3)包围。
第一和/或第二接触面16.1、16.2分别构造在局部柔软的接线板15的坚硬的区段上。接线板从第一接触面16.1延伸到第二接触面16.2，并且在第一和第二接触面16.1、16.2之间的区域中至少局部构造为柔软的。接线板15具有电线17。备选地，接触面可以单独地构造并且与电导体17连接。
电线17在载体10的表面上分别从第一接触面16.1延伸到第二接触面16.2。接线板15借助保持元件18机械固定在承载板11和承载臂12上。
接线板15在第一和/或第二接触面16.1、16.2的区域中的位置借助固定元件(未示出)固定在载体10上。作为固定元件例如可以使用接线板15的在边缘区域中搭接板的这些区域的局部或完全包围的围嵌部(Einfassung)。备选地或补充地，接线板15可以具有布置在周边或表面中的齿状元件，其与载体10作用连接。
在第一和/或第二接触面16.1、16.2的区域中使用具有加强板的接线板15允许在接触表面上例如通过热超声球楔焊或超声波楔楔焊或其他合适的方法建立丝焊连接(或者说引线连接)，以用于连接电线与温度传感器元件和/或连接器件。
图2和图3示出了两个组合的压力温度传感器。在两个附图中示出了根据本发明的根据图1的传感器装置1(密的阴影线)，其温度传感器元件13布置在压力传感器2(疏的阴影线)的压力套管20中。图2以透视图示出了压力温度传感器，可看到压力套管20的压力通道22，然而没有压力吸收器(或者说压力采集器)。图3以截面图示出了类似的压力温度传感器，其压力吸收器23在压力通道的通入壳体21中的端部处封闭压力通道22。
如在现有技术中描述的那样，压力温度传感器的压力传感器2包括具有压力套管20和其压力通道22的壳体21，在压力通道中存在介质，介质的压力是可测量的。壳体21是敞开的，用以更好地示出布置在内部的部件。
压力通道22在其通入壳体21中的第一端部处利用布置在那里的微机械压力吸收器23(图3)封闭，从而压力通过压力套管20直接作用于压力吸收器23上，并且可以从压力吸收器23截取电测量信号，该电测量信号允许推断出存在的压力。压力通道22的第二端部位于压力套管20的下区域中。压力通道在应用情况下被引导通过容器壁(未示出)、例如罐的壁中的开口，并且通入要测量的介质(未示出)中。
在传感器装置1中，布置在载体10的承载臂上的温度传感器元件13与压力传感器2组合，从而压力通道22没有被封闭，其中，承载板11位于壳体中，并且承载臂12延伸通过压力套管20。温度传感器元件13位于压力套管20的外部。温度传感器元件13的外罩19包围温度传感器元件13、第二接触面16.2和承载臂12的自由的端部，从而实现从介质到温度传感器元件13的良好的热量传输，并且外罩19连接至压力套管20。图3中的外罩19与图2中的外罩的不同之处在于在下区域中减小的横截面。该横截面导致进一步减小温度传感器元件13的响应时间。
利用用于在液体罐中进行测量的压力温度传感器的图1至图3所示的实施变型方案，在使用具有好的或差的热传导的材料的情况下获得温度传感器元件13的非常短的t90响应时间。所述响应时间例如在液态介质或具有流动的气态介质中处于几十秒到大约100秒的范围内。如果在液态介质中存在流动，则可以达到小于10秒。
针对温度传感器元件13的外罩19，在实施例中使用改性聚苯硫醚(PPS)。它是一种良好导热的、热塑性的、部分结晶的塑料，用于机械的、电气的、热的和高化学应力的成形件，此外用于电子应用。该材料能够使热量从介质快速输入到温度传感器元件中。针对承载臂12使用聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，它是一种可通过注塑成型处理并且具有高强度、刚性和尺寸稳定性以及良好的耐化学性的热塑性材料。承载臂的差的导热性减少了从传感器本身到温度传感器元件的热量输入。备选地，也可以将其他的导热良好或导热不良的材料用于所提到的部件。
根据上述描述的温度传感器元件1的连接器件14从壳体21凸出，并且例如借助线桥32与压力传感器2的电路板31(图3)电连接。温度传感器元件1的第一接触面16.1例如通过线桥(未示出)与电路板31电连接，从而电路板31可以用于温度传感器元件1的电子设备和压力传感器2的电子设备。连接器件14以此方式构造为压力温度传感器的插塞触点。电路板31可以包含至少一个集成电路(其可以用于信号处理、信号转发以及必要时用于压力传感器的其他的功能)、存储器和为了压力温度传感器的运行所需的其他的电子构件33。连接器件和温度传感器元件、压力传感器和电路板以及多于一个板的电互连的其他的变型方案是可能的。
壳体21是封闭的，并且可以具有多个彼此分开的腔34。
Claims (15)
1.一种具有以下部件的传感器装置：
-温度传感器元件(13)；
-连接器件(14)，用于将所述传感器装置(1)与外部设备电连接；
-电线(17)，用于将所述温度传感器元件(13)电连接至连接器件(14)；
-载体(10)，用于保持所述温度传感器元件(13)和所述电线(17)，所述载体具有测量区段(24)；
-外罩(19)，所述外罩至少包围所述温度传感器元件(13)；
-其中，所述电线(17)具有等于或小于0.08mm2的横截面面积；并且
-其中，所述电线(17)直接布置在载体(10)上，或者布置在单独的线路载体(15)上并且借助所述单独的线路载体布置在载体(10)上。
2.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述电线(17)构造为在空间上集成在载体(19)上和/或线路载体(15)上的电路，或构造在完全或至少局部柔性的线路载体(15)上。
3.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述电线(17)构造为引线框，并且安装在所述载体(10)上。
4.根据权利要求2或3所述的传感器装置，其中，作为所述电线(17)的补充，至少在载体(10)上或单独的线路载体(15)上构造接触面(16.1、16.2)用于将所述电线(17)与温度传感器元件(13)和/或连接器件(14)相连。
5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置，其中，所述载体(10)由塑料构成，所述塑料至少在测量区段(24)和与其直接相邻的区段中、在20℃的情况下具有5*10-6m2/s或更小的热导率。
6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置，其中，所述外罩(19)的热导率至少比所述载体(10)的热导率高半个数量级。
7.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置，其中，所述载体(10)多件式地构造，和/或在一个端部上具有测量区段(24)并且在与之间隔开的第二端部上具有连接区段(25)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置，其中，所述传感器装置具有压力传感器(2)、至少一个另外的传感器。
9.根据权利要求8所述的传感器装置，其中，所述传感器装置(1)具有电路板(31)，所述电路板装备有电子构件(33)，所述电子构件用于使用温度传感器元件(13)，其中，所述电路板(31)属于所述传感器装置(1)的另外的传感器。
10.根据权利要求8或9所述的传感器装置，其中，所述载体(10)局部延伸通过所述传感器装置(1)的压力传感器(2)的压力通道(22)而不会封闭所述压力通道，并且所述温度传感器元件(13)位于所述压力传感器(2)的压力套管(20)的外部。
11.一种测量装置，所述测量装置具有用于限制介质的体积或体积流的壁和根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置，其中，所述传感器装置(1)至少利用其测量头(26)通过壁伸入体积或体积流中，其中，所述温度传感器元件(13)具有t90响应时间，所述响应时间在液态介质或具有流动的气态介质中处于几十秒到大约100秒的范围内，并且在具有流动的液态介质中处于一秒至十秒的范围内。
12.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置的方法，所述方法包括以下方法步骤：
-提供温度传感器元件(13)、用于保持温度传感器元件(13)的载体(10)，和用于将传感器装置(1)与外部设备电连接的连接器件(14)；
-将所述温度传感器元件(13)安装在载体(10)上；
-将用于将温度传感器元件(13)电连接至连接器件(14)的电线(17)构造在载体(10)上，并且借助电线(17)建立温度传感器元件(13)和连接器件(14)之间的连接；
-其中，所述电线(17)构造有等于或小于0.08mm2的横截面面积，并且至少局部遵循所述载体(10)的造型；并且
-利用导热材料封装所述温度传感器元件(13)。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述电线(17)直接构造在载体(10)上，或安装在单独的线路载体(15)上并且借助所述单独的线路载体安装在载体(10)上。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述电线(17)借助来自以下列表的方法中的至少一个构造：
-所述载体(10)的增材或减材的激光直接成型以用于直接在载体(10)上制造线路结构，所述激光直接成型随后也被称为LDS技术，
-在所述载体(10)构造为预成型件，并且随后将电线(17)构造在预成型件上的情况下的双组份注塑成型，
-借助热烫压印刷在所述载体(10)或线路载体(15)上制造电线(17)，
-借助薄膜背注塑制造具有电线(17)的载体(10)或线路载体(15)，
-在构造为至少局部柔性的接线板的线路载体(15)上构造电线(17)，
-制造引线框。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中，用于接触电线(17)的接触面(16.1，16.2)直接或借助线路载体(15)构造在所述载体(10)上。
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