DE102004049899A1 - Drucksensor mit Sensorchip und Signalverarbeitungsschaltkreis auf einer gemeinsamen Trägersäule - Google Patents

Drucksensor mit Sensorchip und Signalverarbeitungsschaltkreis auf einer gemeinsamen Trägersäule Download PDF

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Abstract

Ein Drucksensor (S1) zur Erkennung eines Drucks, beispielsweise eines Bremsflüssigkeitsdrucks in einem Kraftfahrzeug, ist aufgebaut aus einer zylindrischen Trägersäule (10), einem Sensorchip (20) und einer Schaltkreiskarte (30) zur Verarbeitung eines elektrischen Signals von dem Sensorchip. Die zylindrische Trägersäule (10) beinhaltet eine dünne Membran (11), welche an einem axialen Ende ausgebildet ist, und eine Öffnung (12), welche am anderen axialen Ende ausgebildet ist. Der Sensorchip (20) ist auf der Membran (11) angeordnet und die Schaltkreiskarte (30) ist an einer flachen Seitenfläche (10b) angeordnet, welche am Außenumfang der zylindrischen Trägersäule (10) ausgebildet ist, so daß die Schaltkreiskarte (30) senkrecht zu dem Sensorchip (20) liegt, wodurch eine Größe des Drucksensors (S1) in Radialrichtung der Trägersäule verringert wird. Der zu erkennende Druck wird in die zylindrische Trägersäule von deren Öffnung her eingebracht und der Druck wird von dem Sensorchip erkannt, der auf der Membran angeordnet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor zum Erkennen einer physikalischen Größe, beispielsweise Druck oder Beschleunigung und insbesondere einen Drucksensor mit einem Sensorchip und einem Schaltkreis zur Verarbeitung von Sensorsignalen, welche auf einer zylindrischen Trägersäule angeordnet sind, welche eine Membran beinhaltet.
  • Ein Beispiel dieser Art von Drucksensor ist in der JP-A-2001-2722297 beschrieben. Der Drucksensor ist aufgebaut aus einer zylindrischen Trägersäule, welche an einem axialen Ende eine Membran hat. Ein zu messender Druck wird von einer Öffnung, die an dem anderen axialen Ende der Trägersäule ausgebildet ist, in die zylindrische Trägersäule eingebracht und die Membran verformt sich abhängig von der Größe des hieran angelegten Drucks. Ein Sensorchip zur Ausgabe eines elektrischen Signales, das die Verformung der Membran wiedergibt, ist mit der äußeren Oberfläche der Membran verbunden. Eine Schaltkreiskarte zur Verarbeitung des elektrischen Signales ist um den Sensorchip herum auf einer Ebene parallel zur äußeren Oberfläche der Membran angeordnet, auf der der Sensorchip angeordnet ist.
  • Da der Sensorchip und die Schaltkreiskarte parallel zueinander bei dem herkömmlichen Drucksensor angeordnet sind, ist die Größe des Drucksensors in Radialrichtung der Trägersäule groß. Auch macht diese Anordnung den Sensoraufbau kompliziert.
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des oben genannten Problems gemacht und Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Sensor zur Erkennung einer physikalischen Größe, beispielsweise Druck, bereitzustellen, bei dem eine Schaltkreiskarte zur Verarbeitung von Sensorsignalen so angeordnet ist, daß der Sensor insgesamt kompakt wird.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Drucksensor gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut aus einer zylindrischen Trägersäule, einem Sensorchip und einer Schaltkreiskarte zur Verarbeitung von Ausgangssignalen des Sensorchips. Eine dünne Membran, welche durch einen hieran angelegten Druck verformt wird, ist an einem axialen Ende der zylindrischen Trägersäule ausgebildet und eine Öffnung, von der her ein zu erkennender Druck eingebracht wird, ist an dem anderen axialen Ende der zylindrischen Trägersäule ausgebildet. Der Sensorchip ist auf der Membran angeordnet und hiermit mit einem Glas mit niedrigem Schmelzpunkt verbunden. Der Sensorchip kann ein Halbleitersensorchip sein, der einen Brückenschaltkreis beinhaltet, welcher eine Dehnungsmeßvorrichtung bildet. Die Schaltkreiskarte ist an einer flachen Seitenoberfläche angeordnet, welche am Außenumfang der zylindrischen Trägersäule ausgebildet ist, so daß die Schaltkreiskarte senkrecht zu dem Sensorchip liegt.
  • Zusätzlich zu der flachen Seitenfläche, an der die Schaltkreiskarte angeordnet ist, sind an dem Außenumfang der zylindrischen Trägersäule bevorzugt drei weitere flache Seitenoberflächen ausgebildet. Ein Verdrahtungsteil mit einem Ausganganschlussstift zur Ausgabe der Sensorsignale, ein Energieversorgungsanschlussstift zur Verbindung mit einer Energieversorgung und ein Masseanschlussstift sind bevorzugt um die zylindrische Trägersäule herum angeordnet, so daß jeder Anschlussstift auf jeweils einer flachen Seitenoberfläche liegt. Der Sensorchip, die Schaltkreiskarte und die Anschlussstifte sind untereinander bevorzugt durch Drahtbondieren verbunden.
  • Der Sensorchip und die Schaltkreiskarte sind bevorzugt mit einem isolierenden Gel abgedeckt. Der Halbleitersensorchip kann auch durch eine Dehnungsmeßvorrichtung ersetzt werden, welche durch Dampfabscheidung oder dergleichen direkt auf der Membran ausgebildet ist. Der Sensorchip kann bevorzugt in einem eingedrückten oder vertieften Abschnitt angeordnet werden, der auf einem Isolator ausgebildet ist, welcher wiederum mit der Seitenoberfläche der zylindrischen Trägersäule mittels eines Klebers oder dergl. verbunden ist.
  • Das axiale Ende der zylindrischen Trägersäule mit der Öffnung hierin kann hermetisch mit einer Struktur verbunden werden, welche den zu erkennenden Druck enthält. Die Struktur kann z.B. eine Leitung sein, welche Bremsflüssigkeit führt. Der zu erkennende Druck wird von der Öffnung her in die zylindrische Trägersäule eingebracht und die Membran verformt sich durch den angelegten Druck. Der Sensorchip gibt ein elektrisches Signal entsprechend der Verformung der Membran aus. Der Sensorausgang wird von der Schaltkreiskarte verarbeitet. Somit wird der Druck von dem Drucksensor erkannt. Die vorliegende Erfindung kann auch bei anderen Sensoren als bei einem Drucksensor angewendet werden, beispielsweise bei einem Beschleunigungssensor oder einem Luftströmungssensor.
  • Da der Sensorchip und die Schaltkreiskarte senkrecht zueinander an der zylindrischen Trägersäule angebracht sind, kann die Größe des Drucksensors in Radialrichtung der zylindrischen Trägersäule klein gemacht werden und der Drucksensor insgesamt wird kompakt.
  • Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus einer nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen an Hand der Zeichnung.
  • Es zeigt:
  • 1 eine Querschnittsdarstellung durch einen Drucksensor gemäß der vorliegenden Erfindung entlang Linie I-I in 2, wobei der Drucksensor mit einer Struktur verbunden ist, welche einen zu erkennenden Druck beinhaltet;
  • 2 eine Draufsicht auf den Drucksensor in Richtung II von 1 gesehen;
  • 3 eine Seitenansicht des Drucksensors, teilweise geschnitten und Richtung III von 2 gesehen;
  • 4 eine Seitenansicht des Drucksensors, teilweise geschnitten und Richtung IV in 2 gesehen;
  • 5A eine Draufsicht auf eine äußere Oberfläche einer Membran, auf der ein Sensorchip angeordnet ist;
  • 5B eine Schnittdarstellung durch eine zylindrische Trägersäule, auf der ein Sensorchip angeordnet ist, entlang Linie VB-VB in 5A;
  • 6 ein Ablaufdiagramm einer Reihe von Prozessen zur Herstellung des Drucksensors;
  • 7A bis 7C den Ablauf der Anordnung eines Sensorchips auf der zylindrischen Trägersäule;
  • 8A bis 8D den Ablauf zur Anordnung einer Schaltkreiskarte an einem vertieften Abschnitt eines Isolators;
  • 9A bis 9D den Ablauf zur Anbringung eines Verdrahtungsteiles an der zylindrischen Trägersäule und die Verbindung einer äußeren Röhre mit einem äußeren Umfang der Trägersäule;
  • 10 eine Schnittdarstellung durch eine Abwandlung eines Drucksensors mit einem Paar von Schaltkreiskarten zur Verarbeitung von Sensorsignalen;
  • 11 eine Schnittdarstellung durch eine andere Abwandlung eines Drucksensors, bei dem ein Sensorchip und eine Schaltkreiskarte direkt über Bondierungsdrähte verbunden sind; und
  • 12A und 12B eine abgewandelte Form eines Drucksensors, bei dem eine Membran an einer Seitenwand einer zylindrischen Trägersäule ausgebildet ist.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist bei Sensoren zur Erkennung einer physikalischen Größe, beispielsweise eines Drucks, einer Beschleunigung oder einer Gasdichte etc. anwendbar. Die 1 bis 5 zeigen einen Drucksensor in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieser Drucksensor kann in einem Kraftfahrzeug zur Erkennung des Drucks einer Bremsflüssigkeit, eines Kraftstoffdrucks in einer Kraftstoffleitung oder dergleichen verwendet werden. In 1 ist ein Drucksensor S1 hermetisch mit einer Struktur K1 in Verbindung, welche den zu erkennenden Druck beinhaltet oder führt.
  • Der Drucksensor S1 ist gemäß den 1 bis 5 im Wesentlichen aufgebaut aus: einer zylindrischen Trägersäule 10 mit einer Membran 11 an einem axialen Ende und einer Öffnung 12 am gegenüberliegenden anderen axialen Ende; einem Sensierungsbauteil, beispielsweise einem Halbleitersensorchip 20, der an einer äußeren Oberfläche 10a der Membran 11 angebracht ist; einer Schaltkreiskarte 30 zur Verarbeitung von Sensorsignalen; und weiteren zugehörigen Bauteilen. Die Membran 11 ist so dünn ausgebildet, daß sie sich verformt, wenn ein von der Öffnung 12 her eingeführter Druck hierauf wirkt. Wie in 5A und 5B gezeigt, sind vier flache Seitenflächen l0b am Außenumfang der zylindrischen Trägersäule 10 ausgebildet. Wie in 5A gezeigt, bilden die vier flachen Seitenflächen 10b ein Quadrat, wenn die Trägersäule 10 von oben her betrachtet wird. Ein Abschnitt der Trägersäule 10, der mit der Struktur K1 verbunden ist, ist rund und die Trägersäule 10 mit der Struktur K1 durch Schweißen, Verschrauben oder dergleichen verbunden und hermetisch abgedichtet. Die Struktur K1 kann eine Bremsflüssigkeitsleitung, eine Kraftstoffleitung oder dergleichen sein, in der sich ein Fluid befindet oder durch welche ein Fluid strömt.
  • Der Sensorchip 20 ist mit der äußeren Oberfläche 10a der Membran 11 durch ein Glas 25 mit niedrigem Schmelzpunkt verbunden. Wie in 5A gezeigt, ist der Sensorchip quadratisch. Der Sensorchip ist ein Halbleitersensorchip aus beispielsweise monochristallinem Silizium. Der Sensorchip 20 kann einen Brückenschaltkreis beinhalten, der als Dehnungsmeßvorrichtung dient, welche elektrische Signale entsprechend der Größe einer Verformung der Membran 11 ausgibt. Die Trägersäule 10 ist aus einem Metall mit hoher Festigkeit, da ein hoher Druck angelegt wird. Ein thermischer Ausdehnungskoeffizient des Materials der Trägersäule 10 muß niedrig sein, da der Halbleitersensorchip 20 über das Glas 25 hiermit in Verbindung steht. Insbesondere ist die Trägersäule 10 aus einem Material, welches Fe, Ni und Co beinhaltet, oder Fe und Ni beinhaltet (jeweils als Hauptbestandteile) und als begleitende härtende Materialien Ti, Nb und Al oder Ti und Nb enthält. Die Trägersäule 10 kann durch einen Pressvorgang, durch Spanabhebung oder Kaltverformen gebildet werden.
  • Die Schaltkreiskarte 30 zur Verarbeitung der vom Sensorchip 20 ausgegebenen elektrischen Signale ist mit der Seitenfläche 10b der Trägersäule 10 über einen Isolator 40 verbunden. Die Schaltkreiskarte 30 kann ein integrierter Schaltkreischip sein, der auf einem Keramiksubstrat oder einer gedruckten Schaltkreiskarte angeordnet ist. Die Schaltkreiskarte 30 verstärkt die Sensorsignale oder wandelt die Sensorsignale in einfach zu handhabende elektrische Signale um. Die Schaltkreiskarte 30 ist mit der Trägersäule 10 so verbunden, daß sie senkrecht zu der äußeren Oberfläche 10a liegt, auf der der Sensorchip 20 angeordnet ist, wie in 1 zu sehen ist. Die Schaltkreiskarte 30 ist mit einem vertieften Abschnitt 40a mittels eines Klebers in Verbindung, wobei der Abschnitt 40a in dem Isolator 40 ausgebildet ist und dann wird der Isolator 40 an der Seitenfläche 10b mittels eines Klebers befestigt.
  • Wie in 3 gezeigt, sind Kontaktkissen 31 auf der Schaltkreiskarte 30 und Kontaktkissen 41 auf dem Isolator 40 elektrisch mittels Bondierungsdrähten 50 verbunden. Wie in 2 gezeigt, sind Kontaktkissen 21 am Sensorchip 20 und die Kontaktkissen 41 am Isolator 40 elektrisch durch Bondierungsdrähte 50 verbunden. Somit sind der Sensorchip 20 und die Schaltkreiskarte 30 über den Isolator 40 elektrisch in Verbindung.
  • Wie am besten aus 2 hervorgeht, ist ein Verdrahtungsteil 60 mit drei Anschlussstiften 61, die hierin eingebettet sind, mit den drei Seitenflächen 10b der Trägersäule 10 über einen Kleber verbunden. Der erste der drei Anschlussstifte 61 ist ein Ausgangsanschlussstift zur Herausführung des Sensorausganges an einen außenliegenden Schaltkreis, der zweite Anschlussstift ist ein Masseanschlussstift, der auf Masse gelegt wird und der dritte ist ein Energieversorgungsanschlussstift zur Verbindung mit einer Energieversorgung. Jeder Anschlussstift 61 liegt auf einer entsprechenden Seitenfläche 10b der Trägersäule 10. Wie in 4 gezeigt, sind die Anschlussstifte 61 in dem Verdrahtungsteil 60 elektrisch mit dem Kontaktkissen 41 des Isolators 40 verbunden. Genauer gesagt, Kontaktkissen 61a in Verbindung mit dem Anschlussstift 61 sind elektrisch mit den Kontaktkissen 41 des Isolators 40 über die Bondierungsdrähte 50 verbunden. Somit sind der Sensorchip 20, die Schaltkreiskarte 30 und das Verdrahtungsteil 60 elektrisch miteinander über die Kontaktkissen 41 des Isolators 40 verbunden. Die vom Sensorchip 20 ausgegebenen Sensorsignale werden in der Schaltkreiskarte 30 verarbeitet und vom Ausgangsanschlussstift 61 des Verdrahtungsteils 60 ausgegeben.
  • Wie in 1 gezeigt, ist eine äußere Röhre 80 aus einem Metall mit der Trägersäule 10 verbunden, so daß ein Raum, der ein isolierendes Gel 70 aufnimmt, beispielsweise ein Silikongel, zwischen der Trägersäule 10 und der äußeren Röhre 80, sowie dem Sensorchip 20 gebildet wird. Der Sensorchip 20 und die Schaltkreiskarte 30 werden mit dem isolierenden Gel 70 verfüllt. Die äußere Röhre 80 wird mit der Trägersäule 10 verbunden, in dem die Trägersäule 10 unter Kraft in die äußere Röhre 80 eingedrückt wird, oder durch Schweißen.
  • Ein Ablauf oder Prozeß zur Herstellung des Drucksensors S1 wird unter Bezugnahme auf die 6 bis 9D beschrieben. In 6 ist ein Ablauf des Herstellungsprozesses gezeigt, wobei auf die jeweiligen Figuren der Zeichnung Bezug genommen wird, welche Details zeigen. Zunächst wird gemäß 7A die zylindrische Trägersäule 10 vorbereitet. Dann wird das Glas 25 mit niedrigem Schmelzpunkt auf die äußere Oberfläche 10a der Membran 11 aufgedruckt, wie in 7B gezeigt. Sodann wird der Sensorchip 20 auf die äußere Oberfläche 10a aufgesetzt und hier durch Aufschmelzen und Aushärten lassen des Glases 25 angeheftet.
  • Weiterhin wird die Schaltkreiskarte 30 mit den Anschlusskissen 31 gemäß 8A vorbereitet. Die Schaltkreiskarte 30 wird in den vertieften Abschnitt 40a des Isolators 40 angebracht, wie in 8B gezeigt, und die beiden werden mittels eines Klebers verbunden, wie in 8C gezeigt. Sodann werden die Kontaktkissen 31 der Schaltkreiskarte 30 elektrisch mit den Kontaktkissen 41 des Isolators 40 durch die Bondierungsdrähte 50 verbunden, welche durch einen Drahtbondierungsprozeß ausgebildet werden, wie in 8B gezeigt. Gemäß 9A wird das Verdrahtungsteil 60 mit den drei eingebetteten Anschlussstiften 61 durch Gießen eines Kunstharz- oder Kunststoffmaterials gebildet. Dann wird gemäß 9B der Isolator 40, an welchem die Schaltkreiskarte 30 angebracht ist und wird das Verdrahtungsteil 60 mit den Seitenflächen der Trägersäule 10 über einen Kleber verbunden. Dann werden die elektrischen Verbindungen zwischen dem Sensorchip 20 und dem Isolator 40 und die elektrischen Verbindungen zwischen dem Verdrahtungsteil 60 und dem Isolator 40 durch Ausbilden der Bondierungsdrähte 50 mittels eines Drahtbondierungsprozesses gebildet.
  • Die äußere Röhre 80 gemäß 9C wird aus einem Metall gebildet und diese äußere Röhre 80 wird mit dem Außenumfang der Trägersäule 10 durch Einpressen der Trägersäule 10 in die äußere Röhre 80 oder durch Schweißen oder eine andere Verbindungstechnik verbunden, wie in 9B gezeigt. Dann wird das isolierende Gel 70 eingebracht, um den Sensorchip 20 und die Schaltkreiskarte 30 einzugießen. Bevorzugt wird das isolierende Gel 70 unter Vakuum eingefüllt, um die Ausbildung von Lufträumen in dem isolierenden Gel 70 zu vermeiden. Dann wird das isolierende Gel 70 ausgehärtet. Schließlich wird der Drucksensor S1 getestet, um seine Betriebsfähigkeit und Leistungsfähigkeit sicherzustellen.
  • Der Drucksensor S1 ist hermetisch mit der Struktur K1 verbunden, in der sich der zu erkennende Druck befindet. Der Druck wird erkannt, indem er in die Trägersäule 10 über die Öffnung 12 eingebracht wird und somit auf die Membran 11 wirkt. Die Membran 11 verformt sich abhängig von der Größe des hieran angelegten Drucks. Der Sensorchip 20 gibt elektrische Signale entsprechend der Verformung der Membran 11 aus. Die Sensorsignale werden von der Schaltkreiskarte 30 verarbeitet und von dem Ausgangsanschlussstift 61 ausgegeben. Auf der Grundlage des so erkannten Drucks kann beispielsweise das Bremssystem oder das Kraftstoffeinspritzsystem eines Kraftfahrzeuges gesteuert werden.
  • Die Vorteile der oben beschriebenen Ausführungsform lassen sich wie folgt zusammenfassen: da die Schaltkreiskarte 30 mit der Seitenfläche 10b der Trägersäule 10 verbunden ist und der Sensorchip 20 an der Außenfläche 10a der Trägersäule 10 angebracht ist, liegt die Schaltkreiskarte 30 senkrecht zum Sensorchip 20. Daher wird die Größe des Drucksensors S1 in Radialrichtung der Trägersäule 10 klein im Vergleich zu einem herkömmlichen Druck sensor, bei dem die Schaltkreiskarte und der Sensorchip in der gleichen Ebene angeordnet sind. Es ist besonders wichtig, die radiale Abmessung des Drucksensors S1 klein zu machen, wenn eine Mehrzahl von Drucksensoren S1 parallel, d.h. nah zueinander eingebaut werden muß, zum Beispiel im Bremssystem eines Kraftfahrzeuges. weiterhin kann die Fläche zum Einbau des Drucksensors S1 an der Struktur K1 durch verkleinern des Drucksensors ebenfalls entsprechend kleiner gemacht werden. Insbesondere kann eine Dicke T (siehe 1) in dem Befestigungsabschnitt der Struktur K1 klein gemacht werden, so daß eine auf die Trägersäule 10 wirkende Kraft, welche diese zu herauszudrücken versucht, gering wird.
  • Die drei Anschlussstifte 61 liegen auf den jeweiligen unterschiedlichen Seitenflächen der Trägersäule 10. Daher ist eine Isolation zwischen den Anschlussstiften sichergestellt. Da der Sensorchip 20 und die Schaltkreiskarte 30 mit dem isolierenden Gel 70 bedeckt sind, sind die gesamten elektrischen Verbindungen gut geschützt und eine gute Isolierung ist sichergestellt. Der Isolator 40 liegt zwischen der Schaltkreiskarte 30 und der Trägersäule 10. Somit sind parasitäre Kapazitäten zwischen der Schaltkreiskarte 30 und der Trägersäule 10 verringert, so daß elektrisches Störrauschen an einem Eintritt in die Schaltkreiskarte 30 von der Trägersäule 10 her verändert ist.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform begrenzt, sondern kann auf verschiedene Arten abgewandelt werden. Beispiele derartiger Abwandlungen sind in den 10, 11 und 12A, 12B gezeigt. In 10 (aus gleicher Richtung wie 3 betrachtet) ist ein Drucksensor mit einem Paar von Schaltkreiskarten 30 gezeigt. Wenn zwei oder mehr Schaltkreiskarten 30 zur Verarbeitung der Sensorsignale notwendig sind, können sie in dem vertieften Abschnitt 40a des Isolators 40 angebracht werden.
  • In der Abwandlungsform gemäß 11 (aus gleicher Richtung wie 1 betrachtet) sind der Sensorchip 20 und die Schaltkreiskarte 30 direkt mittels den Bondierungsdrähten 50 verbunden und der Isolator 40 ist weggelassen. Das Verdrahtungsteil 60 ist so modifiziert, daß es einen vertieften Abschnitt 40a zum Anbringen der Schaltkreiskarte 30 hat.
  • In der Abwandlungsform der 12A und 12B ist die Membran 11 an einer Seitenwand der zylindrischen Trägersäule 10 ausgebildet. Ein Abschnitt der Seitenwand wird dünn ausgebildet, um die Membran 11 zu bilden und der Sensorchip 20 ist an der Membran 11 mit dem Glas 25 mit niedrigem Schmelzpunkt befestigt. Die Schaltkreiskarte 30 ist ebenfalls an einer Seitenwand an einer Oberfläche senkrecht zum Sensorchip 20 angeordnet, wie in 12B gezeigt. Der Sensorchip 20 ist elektrisch mit der Schaltkreiskarte 30 über die Bondierungsdrähte 50 verbunden. Da der Sensorchip 20 und die Schaltkreiskarte 30 an der Trägersäule 10 so angeordnet sind, daß sie zwischen sich einen rechten Winkel bilden, kann die Größe des Drucksensors in Radialrichtung der Trägersäule 10 gering gemacht werden.
  • Die Schaltkreiskarte 30 ist in der voranstehenden Ausführungsform und den Abwandlungsformen an der Trägersäule 10 befestigt. Die Schaltkreiskarte 30 kann jedoch an einem separaten Substrat angebracht werden, welches mit dem Drucksensor 51 zusammengefaßt ist, solange das separate Substrat senkrecht zur äußeren Oberfläche 10a liegt, an der der Sensorchip 20 angebracht wird. Obgleich der Halbleitersensorchip 20 in den voranstehenden Ausführungsformen als Sensierungsbauteil verwendet worden ist, können auch andere Vorrichtungen, beispielsweise Dehnungsmeßvorrichtungen, direkt an der Membran 11 durch Dampfabscheidung ausgebildet werden und als Sensierungsbauteil verwendet werden.
  • Die vorliegende Erfindung kann auch bei anderen Vorrichtungen zur Erkennung einer physikalischen Größe angewendet werden, beispielsweise einem Beschleunigungssensor, einem Gassensor, einem Infrarotsensor, einem Feuchtigkeitssensor, einem Fluidflusssensor etc. In diesen Erkennungsvorrichtungen liegen das Sensierungsbauteil und die Schaltkreiskarte zur Verarbeitung des Sensorsignals ebenfalls senkrecht zueinander.
  • Zusammenfassend ist somit ein Drucksensor zur Erkennung eines Drucks, beispielsweise eines Bremsflüssigkeitsdrucks in einem Kraftfahrzeug, aufgebaut aus einer zylindrischen Trägersäule, einem Sensorchip und einer Schaltkreiskarte zur Verarbeitung eines elektrischen Signals von dem Sensorchip. Die zylindrische Trägersäule beinhaltet eine dünne Membran, welche an einem axialen Ende ausgebildet ist, und eine Öffnung, welche am anderen axialen Ende ausgebildet ist. Der Sensorchip ist auf der Membran angeordnet und die Schaltkreiskarte ist an einer flachen Seitenfläche angeordnet, welche am Außenumfang der zylindrischen Trägersäule ausgebildet ist, so daß die Schaltkreiskarte senkrecht zu dem Sensorchip liegt, wodurch eine Größe des Drucksensors in Radialrichtung der Trägersäule verringert wird. Der zu erkennende Druck wird in die zylindrische Trägersäule von deren Öffnung her eingebracht und der Druck wird von dem Sensorchip erkannt, der auf der Membran angeordnet ist.
  • Obgleich die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die voranstehende bevorzugte Ausführungsform und deren Abwandlungen erläutert und beschrieben worden ist, versteht sich einem Fachmann auf diesem Gebiet, daß Abwandlungen in Form und Detail gemacht werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen und deren Äquivalenten definiert ist.

Claims (12)

  1. Ein Sensor (S1) zur Erkennung einer physikalischen Größe, wobei der Sensor aufweist: ein Sensierungsteil (20), welches ein elektrisches Signal entsprechend der zu erkennenden physikalischen Größe ausgibt, wobei das Sensierungsbauteil an einer Befestigungsfläche (10a) angebracht ist; und eine Schaltkreiskarte (30) zur Verarbeitung der vom Sensierungsbauteil ausgegebenen elektrischen Signale, wobei die Schaltkreiskarte (30) senkrecht zu der Befestigungsoberfläche (10a) angeordnet ist, auf der das Sensierungsbauteil angebracht ist.
  2. Ein Drucksensor (S1) zur Erkennung eines Drucks, wobei der Drucksensor aufweist: eine zylindrische Trägersäule (10) mit einer Membran (11) und einer Öffnung (12) zum Einbringen eines zu erkennenden Drucks in die Trägersäule; ein Sensierungsbauteil (20), das an einer äußeren Oberfläche (10a) der Membran (11) angebracht ist, wobei das Sensierungsbauteil entsprechend der Verformung der Membran (11), welche von dem zu erkennenden Druck verursacht wurde, ein elektrisches Signal ausgibt; und eine Schaltkreiskarte (30) zur Verarbeitung des vom Sensierungsbauteil (20) ausgegebenen elektrischen Signals, wobei die Schaltkreiskarte (30) mit der Trägersäule (10) so verbunden ist, daß die Schaltkreiskarte (30) senkrecht zur äußeren Oberfläche (10a) der Membran (11) liegt , auf der das Sensierungsbauteil (20) angeordnet ist.
  3. Der Drucksensor nach Anspruch 2, wobei die Membran (11) an einem axialen Ende der zylindrischen Trägersäule (10) ausgebildet ist und die Öffnung (12) an dem gegenüberliegenden anderen axialen Ende der zylindrischen Trägersäule (10) angeordnet ist.
  4. Der Drucksensor nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Sensierungsbauteil ein Halbleitersensorchip (20) ist.
  5. Der Drucksensor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Schaltkreiskarte (30) an einer Seitenfläche (10b) der zylindrischen Trägersäule (10) angeordnet ist.
  6. Der Drucksensor nach Anspruch 5, wobei die Seitenfläche (10b), an der die Schaltkreiskarte (30) angeordnet wird, eine flache Oberfläche ist.
  7. Der Drucksensor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Sensorchip (20) und die Schaltkreiskarte (30) elektrisch miteinander über Bondierungsdrähte (50) verbunden sind.
  8. Der Drucksensor nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei vier flache Seitenflächen (10b) an der zylindrischen Trägersäule (10) ausgebildet sind; die Schaltkreiskarte (30) an einer der vier flachen Seitenflächen (10b) angeordnet ist; und ein Verdrahtungsteil (60) mit einem Ausgangsanschlussstift (61) zur Ausgabe von Sensorsignalen, ein Energieversorgungsanschlussstift (61) zur Zufuhr von Energie an den Drucksensor und ein Masseanschlussstift (61) zum auf Masse legen um die zylindrische Trägersäule (10) herum angeordnet sind, so daß jeder Anschlussstift (61) jeweils auf einer flachen Seitenfläche (10b) liegt, die nicht die flache Seitenfläche ist, auf der die Schaltkreiskarte (30) angeordnet ist.
  9. Der Drucksensor nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei das axiale Ende der zylindrischen Trägersäule, wo die Öffnung (12) ausgebildet ist, hermetisch mit einer Struktur (K1) verbunden ist, welche den zu erkennenden Druck enthält.
  10. Der Drucksensor nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei der Sensorchip (20) und die Schaltkreiskarte (30) mit einem isolierendem Gel (70) bedeckt sind.
  11. Der Drucksensor nach Anspruch 5, wobei die Schaltkreiskarte (30) auf der Seitenfläche (10b) der zylindrischen Trägersäule (10 über einen Isolator (40) angeordnet ist.
  12. Der Drucksensor nach Anspruch 11, wobei der Isolator (40) einen vertieften Abschnitt (40a) aufweist, in welchem die Schaltkreiskarte angeordnet ist.
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