DE4335588C2 - Drucksensor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drucksensor, und insbesondere auf einen Drucksensor zum Erfassen von Druck in einer Umgebung mit hohem Druck und starken Erschütterungen, wie etwa Verbrennungsdruck eines Verbrennungsmotors.

Fig. 3 zeigt schematisch in einer Schnittansicht einen konventionellen Drucksensor, wie er zum Beispiel in der JP- OS-4-76961 offenbart ist. Bezugnehmend auf die Zeichnung beinhaltet der Drucksensor ein zylindrisches Körpergehäuse 1 aus nichtrostenden Stahl oder einem ähnlichen Material. Das Körpergehäuse 1 besitzt einen Öffnungs-Abschnitt 1a, auf dem eine Metallmembran 2 abdichtend angebracht ist, die deformierbar ist, wenn sie einem Druck von der Außenseite des Sensors unterworfen wird. Die Metallmembran 2 ist aus einem rostfreien Stahlmaterial mit einer Dicke von ungefähr 100 bis 150 µm gefertigt. Ein Abdichtungselement 4 ist durch ein Schweißverfahren oder ähnliches abdichtend an einen Abschnitt der Innenfläche 1b des Körpergehäuses 1 angebracht und verfügt über einen Dichtungsabschnitt 4a zwischen dem Abschnitt der Innenfläche 1b und dem Hauptabschnitt des Abdichtungselementes 4. Das Abdichtungselement 4 wirkt mit dem Körpergehäuse 1 derart zusammen, daß ein Zwischenraum innerhalb des Körpergehäuses 1 abgegrenzt wird, in dem ein nicht kompressibles Medium 3 hermetisch abgeschlossen ist, um einen luftdichten Zustand in dem Zwischenraum zu erhalten. Ein Sockel 5 des Drucksensors ist aus Glas oder einem ähnlichen Material geformt.

Eine Halbleiter-Druckerfassungseinheit 6 ist in dem Zwischenraum angeordnet und auf dem Abdichtungselement 4 durch den Sockel 5 gehalten. Die Halbleiter- Druckerfassungseinheit 6 besitzt eine Halbleitermembran 6a, die einen Druck empfängt und einer Deformation entsprechend dem empfangenen Druck unterzogen wird. Ein Dehnungsmesser 7 ist auf einer der Hauptflächen der Halbleiter- Druckerfassungseinheit 6 ausgebildet, die der Metallmembran 2 gegenüberliegt. Der Dehnungsmesser 7 ist dazu geeignet ein elektrisches Signal entsprechend einer Deformation der Halbleitermembran 6a auszugeben. Zuleitungen 9 verfügen über obere Abschnitte 9a zum Empfangen von von dem Dehnungsmesser 7 ausgegebenen und durch die elektrischen Leitungen 8 übertragenen elektrischen Signalen, um diese zu einem externen Schaltkreis (nicht dargestellt) zu leiten. Der Dehnungsmesser 7 hat eine wie in Fig. 4 gezeigte Schaltungskonfiguration. Wie in Fig. 4 gezeigt bilden vier dehnungsempfindliche Bauteile 7a, welche zum Beispiel brückenschaltungsartig miteinander verbunden sind, den Dehnungsmesser 7.

Die Arbeitsweise des konventionellen Drucksensors wird nun beschrieben.

Wenn ein Druck A, wie in der Fig. 3 durch Pfeile angedeutet, von der Außenseite auf den Drucksensor wirkt, wird die Metallmembran 2 folglich deformiert. Da ein luftdichter Zustand durch das hermetische Abschließen des nicht kompressiblen Mediums 3 in dem Zwischenraum innerhalb des Körpergehäuses 1 bewahrt wird, verursacht die Deformation der Metallmembran 2 einen entsprechenden Druck, der durch das nicht kompressible Medium 3 auf die Halbleitermembran 6a aufgebracht wird, was eine entsprechende Deformierung der Halbleitermembran 6a verursacht.

Der Dehnungsmesser 7 erfaßt die Deformation der Halbleitermembran 6a und gibt ein elektrisches Signal entsprechend der Größenordnung der Deformation der Halbleitermembran 6a aus, welches zu dem externen Schaltkreis geliefert wird.

Der externe Schaltkreis erkennt die Größenordnung des Druckes A auf der Grundlage der Signalausgabe von dem Dehnungsmesser 7.

Wenn der konventionelle Drucksensor starken Erschütterungen unterworfen wird, kann eine Unterbrechung in den elektrischen Leitungen 8 auftreten oder die elektrischen Leitungen können von der Halbleiter-Druckerfassungseinheit 6 getrennt werden. Dadurch wird es unmöglich gemacht elektrische Signale an den externen Schaltkreis zu liefern.

Aus der DE 42 01 634 A1 ist ein Drucksensor bekannt, umfassend ein Gehäuse 1 mit einem Öffnungsabschnitt und einer durchgehenden Öffnung, durch die ein zu messendes Medium, vorzugsweise ein Hochdruckmedium, in direktem Kontakt mit einer Halbleitermembran einer Halbleiter- Druckerfassungseinheit steht. Die Halbleiter- Druckerfassungseinheit ist auf einem als massiver Block ausgestalteten sockelartigen Rahmen angeordnet, der auf einem Bodenabdichtungselement des Gehäuses befestigt ist. Dieser zwischen dem Bodenabdichtungselement und der Halbleiter- Druckerfassungseinheit befindliche sockelartige Rahmen dient dazu, auf den Halbleiter aufgebrachte äußere Belastungen zu absorbieren und eine Beschädigung des empfindlichen Halbleiters zu vermeiden. Auf diese Weise soll eine Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit der Halbleiter- Druckerfassungseinheit durch eine durch das zu messende Medium verursachte Durchbiegung des Bodenabdichtungselementes vermieden und eine gute Meßgenauigkeit erzielt werden. Die Halbleitermembran selbst, auf die der Druck des zu messenden Mediums wirkt, deformiert sich entsprechend des empfangenen Drucks. Die Halbleiter-Druckerfassungseinheit verfügt auch über einen Dehnungsmesser zur Ausgabe eines elektrischen Signals, das solch eine Deformation der Halbleitermembran anzeigt. Ferner umfaßt der Drucksensor elektrische Leitungen zum Übertragen eines elektrischen Signals von der Halbleiter- Druckerfassungseinheit, Anschlüsse, die mit den elektrischen Leitungen verbunden sind, um das elektrische Signal zur Außenseite des Gehäuses des Sensors zu leiten, und ein elektrisch isolierendes Material, das die elektrischen Leitungen selbst, die Verbindungsstellen zwischen den elektrischen Leitungen und der Halbleiter- Druckerfassungseinheit und die Verbindungsstellen zwischen den elektrischen Leitungen und den Zuleitungen bedeckt.

Des weiteren ist aus der DE 42 03 832 A1 ein Drucksensor bekannt, bei dem eine Halbleiter-Druckerfassungseinheit, ein zwischen der Halbleiter-Druckerfassungseinheit und einem bodenseitigen Abdichtungselement angeordneter Sockel, eine bodenseitige Kontaktfläche für die Halbleiter- Druckerfassungseinheit, elektrische Leitungen zum Übertragen eines elektrischen Signals von der Halbleiter- Druckerfassungseinheit sowie Endabschnitte von Anschlüssen, die mit den elektrischen Leitungen verbunden sind, um das elektrische Signal zur Außenseite des Sensors zu leiten, in einem Außengehäuse gekapselt sind, mit Ausnahme der freibleibenden Oberfläche einer Membran der Halbleiter- Druckerfassungseinheit und der Rückseite der zuvor genannten Kontaktfläche. Daher steht ein Medium, dessen Druck gemessen werden soll, in direktem Kantakt mit der besagten Membran der Halbleiter-Druckerfassungseinheit. Die der DE 42 03 832 A1 zugrundeliegende technische Aufgabe ist darauf gerichtet die Genauigkeit des Drucksensors trotz während des Betriebs des Drucksensors auftretender nachteiliger Wärmespannungen zu verbessern, und zu diesem Zweck wird ein spezielles Verhältnis von der Dicke des Sockels zu der Dicke der Halbleiter-Druckerfassungseinheit vorgeschlagen.

Aus der DE-GM 81 05 868 ist ein Drucksensor zum Messen von Drücken in der Größenordnung von mehreren 100 bar bekannt, mit einem Gehäuse bestehend im wesentlichen aus einem scheibenförmigen Gehäuseunterteil und einem zylindrischen Gehäuseoberteil. In dem Oberteil befindet sich eine axiale Bohrung kleinen Durchmessers, die in einen Hohlraum des Gehäuses mündet und an der Oberseite mit einer Membran dicht verschlossen ist. Eine Halbleiter-Druckerfassungseinheit ist innerhalb des Hohlraums angeordnet. Die piezoresistive Halbleiter-Meßmembran der Halbleiter-Druckerfassungseinheit ist in einer Fassung gehalten, die mittels eines Tragrohrs fest mit dem Gehäuseunterteil verbunden ist. Die Halbleiter- Druckerfassungseinheit umfaßt ferner elektrische Leitungen zum Übertragen eines elektrischen Signals von der Halbleiter- Druckerfassungseinheit. Diese schlaufenartig in den Gehäusehohlraum hineinragenden elektrischen Leitungen verbinden im Bereich des Gehäusehohlraums die Halbleiter- Meßmembran der Halbleiter-Druckerfassungseinheit mit aus dem Gehäuse herausführenden Anschlüssen, um das elektrische Signal zur Außenseite des Sensorgehäuses zu leiten. Das Gehäuseinnere des Drucksensors, das heißt der Hohlraum und die axiale Bohrung, ist mit einer inkompressiblen Flüssigkeit gefüllt, um durch hydraulische Kopplung den auf die Membran des Sensorgehäuses wirkenden Druck eines zu messenden Mediums auf die Halbleiter-Meßmembran der Halbleiter- Druckerfassungseinheit zu übertragen.

In der Zeitschrift "Elektronik", Ausgabe 16/7.8.1987, Seiten 74 und 75, wird ein PT-Drucksenor beschrieben, der sowohl zum Messen von Drücken bis 1000 bar als auch zum Durchführen von Temperaturmessungen in einem Temperaturbereich von -40 . . . +125°C verwendbar ist. Der Sensor umfaßt im wesentlichen ein Edelstahlgehäuse mit einem an einem Gehäuseoberteil befindlichen Öffnungsabschnitt und einer durchgehenden Öffnung, eine Edelstahlmembran, die abdichtend auf dem Öffnungsabschnitt angeordnet ist, wobei die Metallmembran deformierbar ist, wenn sie einem Druck von der Außenseite des Drucksensors unterworfen wird, ein Bodenverschlußelement an dem Unterteil des Sensorgehäuses, ein in einem mittleren Gehäuseabschnitt angeordnetes Abdichtungselement in Form eines O-Rings, und ein hermetisch in dem Gehäuseinnenraum des Sensors abgeschlossenes nicht kompressibles Medium, das mit der Innenfläche des Sensorgehäuses in Verbindung steht. In dem hermetisch abgeschlossenen Innenraum des Sensorgehäuses ist auf dem Bodenverschlußelement eine elektronische Druck- und Temperaturerfassungseinheit angeordnet. Die Druckerfassungseinheit liefert elektrische Signale in Abhängigkeit des von außen auf den Sensor wirkenden Drucks, der über das nicht kompressible Medium die Druckerfassungseinheit beaufschlagt. Des weiteren umfaßt der Sensor in den Gehäuseinnenraum hineinragende elektrische Leitungen, die die Druckerfassungseinheit mit aus dem Gehäuse herausführenden Anschlüssen verbinden, um ein elektrisches Signal von der Druckerfassungseinheit zur Außenseite des Sensorgehäuses zu leiten.

Aus der EP 03 86 959 A2 ist ein sogenannter "Naß-in-Naß"- Drucksensor bekannt, der zum Messen des Differenzdrucks zwischen zwei Medien dient. Der Drucksensor umfaßt ein Gehäuse, das im wesentlichen aus einem Gehäuseoberteil und einem Gehäuseunterteil, die sich stirnseitig voneinander beabstandet gegenüberliegen, und einem diese beiden Teile verbindenden ringartigen Mittelteil besteht, so daß im Bereich des Mittelteils ein Gehäusehohlraum gebildet wird. Sowohl das Gehäuseoberteil als auch das Gehäuseunterteil ist mit einer dünnen Durchgangsbohrung versehen, die in den zwischen den beiden Gehäuseteilen liegenden Hohlraum mündet. Eine Halbleiter-Druckerfassungseinheit ist auf der dem Gehäusehohlraum zugewandten Stirnseite fixiert. Die Halbleitermembran der Halbleiter-Druckerfassungseinheit ist genau über der Durchgangsbohrung des Gehäuseunterteil angeordnet und trennt das erste, durch die Durchgangsbohrung des Gehäuseoberteil in das Sensorgehäuse eintretende Medium von dem zweiten, durch die Durchgangsbohrung des Gehäuseunterteils in das Sensorgehäuse eintretende Medium, so daß jeweils eine Seitenfläche der Halbleitermembran in direktem Kontakt mit jeweils einem dieser Medien steht. Der Drucksensor umfaßt des weiteren elektrische Leitungen zum Übertragen eines elektrischen Signals von der Halbleiter- Druckerfassungseinheit und einen mit diesen Leitungen verbundenen topfartigen Bleirahmen, der sich, die Halbleiter- Druckerfassungseinheit aussparend, über die Stirnseite des Gehäuseunterteils und zwischen dessen oberen Umfang und dem Mittelteil zur Gehäuseaußenseite erstreckt, um das elektrische Signal zur Außenseite des Sensorgehäuses zu leiten. Die Halbleiter-Druckerfassungseinheit dieses Drucksensors ist in einer elastischen Fassung gehalten, deren Material die elektrischen Leitungen selbst, die Verbindungsstellen zwischen den elektrischen Leitungen und der Halbleiter-Druckerfassungseinheit und die Verbindungsstellen zwischen den elektrischen Leitungen und dem Bleirahmen bedeckt, so daß lediglich die mit den beiden Medien in Kontakt stehenden Abschnitte der Halbleitermembran frei bleiben. Die spezielle Ausgestaltung der elastischen Fassung dient dazu eine abdichtende Wirkung zwischen den auf beiden Seiten der Halbleiter-Druckerfassungseinheit befindlichen Medien zu erzielen, bei der Verwendung von korrosiven Medien einen Angriff der elektrischen Leitungen und Kontakte zu verhindern und insbesondere bei der Montage der Halbleiter-Druckerfassungseinheit auftretende Spannungen zu minimieren, die die Meßgenauigkeit des Drucksensors negativ beeinflussen.

Schließlich ist aus der DD 2 41 476 A1 ein Drucksensor bekannt, der ein hohles, zweiteiliges Gehäuse mit einer obenliegenden und untenliegenden Öffnung umfaßt, die in den Hohlraum münden. In die untenliegende Öffnung und mit dieser korrespondierend ist vom Gehäuseinnenraum her ein mit einer zentralen Bohrung versehener metallener Träger eingeschraubt. In einer dem Gehäusehohlraum zugewandten Aussparung des metallenen Trägers ist ein aus einem Glasröhrchen gebildeter Sockel für eine Halbleiter-Druckerfassungseinheit vorgesehen. Ein zu messendes Medium gelangt über die als Druckzuführöffnung dienende untenliegende Öffnung des Gehäuses sowie die zentrale Bohrung des metallenen Trägers und die sich daran anschließenden Öffnung des Glasröhrchens zu der Halbleitermembran der Halbleiter- Druckerfassungseinheit, die ein elektrisches Signal entsprechend dem empfangenen Druck abgibt. Des weiteren umfaßt der Sensor elektrische Leitungen, die die Halbleiter- Druckerfassungseinheit mit einem um die Halbleiter- Druckerfassungseinheit herum auf der Oberseite des metallenen Trägers angeordneten Hybridschaltkreis und letzteren wiederum mit zur Gehäuseaußenseite des Sensors führenden Steckanschlüssen verbinden, um das elektrische Signal von der Halbleiter-Druckerfassungseinheit zur Außenseite des Sensorgehäuses zu leiten. Der Hohlraum des Sensorgehäuses ist teilweise mit einem weichelastischen Material wie etwa Silikongel gefüllt, so daß die elektrischen Leitungen und deren Verbindungsstellen zwischen der Halbleiter- Druckerfassungseinheit und dem Hybridschaltkreis, die Verbindungsstellen zwischen dem Hybridschaltkreis und einem Ende der zu den Steckanschlüssen führenden elektrischen Leitungen, ein Spalt zwischen der Halbleiter- Druckerfassungseinheit, dem Glasröhrchen und dem metallenen Träger, sowie die Seitenflächen des metallenen Trägers und die Oberseite des Hybridschaltkreis bedeckt sind. Abschnitte der von dem Hybridschaltkreis zu den Steckanschlüssen führenden elektrischen Leitungen sind dagegen unbedeckt und erstrecken sich frei durch den nicht mit dem weichelastischen Material gefüllten, verbleibenden Hohlraum des Gehäuseinnenraums.

Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der oben beschriebenen Probleme gemacht. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Drucksensor zu schaffen, der zum Erfassen von Druck sogar in Umgebungen mit starker Erschütterungen geeigneten ist, und der folglich eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen erfindungsgemäßen Drucksensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsform der Erfindung ist Gegenstand des Unteranspruchs 2.

Fig. 1 zeigt schematisch in vertikaler Schnittansicht einen Drucksensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Metallmembran des in Fig. 1 dargestellten Sensors zeigt;

Fig. 3 ist eine vertikale Schnittansicht, die schematisch einen konventionellen Drucksensor darstellt; und

Fig. 4 ist ein Schaubild der Schaltkreiskonfiguration eines Druckmessers des konventionellen Sensors.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben:

Fig. 1 zeigt schematisch in einer vertikalen Schnittansicht einen Drucksensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 sind Bauteile, die gleich oder entsprechend denen des konventionellen Sensors sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie die für den konventionellen Sensor verwendeten gekennzeichnet. Bezugnehmend auf Fig. 1 enthält der Sensor gemäß dieser Ausführungsform ein elektrisch isolierendes Material 10, welches die elektrischen Leitungen 8 selbst, die Verbindungsstellen zwischen den elektrischen Leitungen 8 und einer Halbleiter-Druckerfassungseinheit 6, und die Verbindungsstellen zwischen den elektrischen Leitungen 8 und Zuleitungen 9 bedeckt. In dieser Ausführungsform sind die Halbleiter-Druckerfassungseinheit 6, die elektrischen Leitungen 8 und obere Abschnitte 9a der Zuleitungen 9, alle innerhalb eines Körpergehäuses 1 des Drucksensors, mit einem elektrisch isolierenden Material 10, wie etwa Epoxyharz, bedeckt, welches folglich ein Formteil bildet. Das Formteil ist in einer solchen Art und Weise gestaltet, daß die obere Seite der Halbleiter-Druckerfassungseinheit 6 (diese Seite bildet eine Halbleitermembran 6a) und ein Dehnungsmesser 11 der Einheit 6 nicht durch das elektrisch isolierende Material 10 bedeckt werden, wenn man von der Richtung, in welcher Druck auf den Sensor aufgebracht wird, betrachtet (d. h. die Richtung, die durch Pfeile A in der Fig. 1 angedeutet wird).

Der Drucksensor arbeitet auf folgende Art und Weise.

Wenn eine Metallmembran 2 des Drucksensors einem äußeren Druck unterworfen wird, der in der durch Pfeile A angedeuteten Richtung wirkt, wird der Druck von der Metallmembran 2 durch ein nicht kompressibles Medium 3 zu der Halbleiter-Druckerfassungseinheit 6 übertragen. Wenn die Halbleiter-Druckerfassungseinheit 6 den übertragenen Druck empfängt, wird die Halbleitermembran 6A einer Deformation entsprechend der Größenordnung des Druckes unterzogen. Der Dehnungsmesser 11 erfaßt die Deformation der Halbleitermembran 6a und gibt ein elektrisches Signal aus, das die Größenordnung dieser Deformation anzeigt. Die elektrischen Leitungen 8 und die Zuleitungen 9 leiten das elektrische Signal zu einer externen Einheit (nicht gezeigt). Folglich kann die externe Einheit die Größenordnung des externen Druckes auf der Basis des elektrischen Ausgabesignals des Dehnungsmessers 11 erkennen. Der Dehnungsmesser 11 kann eine Schaltkreiskonfiguration ähnlich der in Fig. 4 gezeigten besitzen.

Sogar wenn starke Erschütterungen auf den Drucksensor wirken, kann ein Erfassen des Druckes ohne Beeinflussung durch Erschütterungen durchgeführt werden, das heißt ohne die Behinderung durch Unterbrechungen oder ähnlichem, da sich die elektrischen Leitungen 8 innerhalb der Umhüllung des elektrisch isolierenden Materials 10 befinden, das das Formteil bildet.

Wie in Fig. 1 gezeigt, bedeckt das elektrisch isolierende Material 10 die relevanten Abschnitte der Halbleiter-Druckerfassungseinheit 6, der elektrischen Leitungen 8 und derjenigen Abschnitte 9a der Zuleitungen 9, die mit den elektrischen Leitungen 8 verbunden sind. Der Dehnungsmesser 11 ist nicht durch das elektrisch isolierende Material 10 abgedeckt, sondern liegt offen, um ein Fühlen des Druckes zu gestatten.

Bei dem Drucksensor mit der oben beschriebenen Anordnung sind die oberen Abschnitte 9a der Zuleitungen 9 auch dann durch das elektrisch isolierende Material 10 geschützt, wenn der Sensor in einer Umgebung mit starken Erschütterungen verwendet wird, wodurch es ermöglicht wird, eine Unterbrechung oder Trennung der elektrischen Leitungen 8 und der Zuleitungen 9 zu verhindern. Folglich ist ein Erfassen von Druck sogar in einer Umgebung mit starken Erschütterungen möglich. Die Bereitstellung des elektrisch isolierenden Materials 10 ist auch dadurch vorteilhaft, daß das Volumen des Raumes innerhalb des Körpergehäuses 1 um den Betrag entsprechend des Volumens des elektrisch isolierenden Materials 10 reduziert wird, wodurch es ermöglicht wird, durch Temperaturänderungen verursachte Einflüsse wie etwa thermische Ausdehnung des nicht kompressiblen Mediums 3 zu reduzieren.

Bezugnehmend auf Fig. 1 beinhaltet der Sensor des weiteren ein Distanzstück 12, das auf einem Abdichtungselement 4 in solch einer Art und Weise angeordnet ist, daß es mit den jeweiligen Außenflächen eines Sockels 5, oberer Abschnitte 9a der Zuleitungen 9 und der Halbleiter-Druckerfassungseinheit 6 in Verbindung steht. Auch ist das elektrisch isolierende Material 10, das ein Formteil bildet, auf dem Distanzstück 12 vorgesehen und bedeckt, wie bereits erwähnt, die elektrischen Leitungen 8 selbst, die Verbindungsstellen zwischen den elektrischen Leitungen 8 und der Halbleiter- Druckerfassungseinheit 6 und die Verbindungsstellen zwischen den elektrischen Leitungen 8 und den Zuleitungen 9.

Das Distanzstück 12 ist aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt. Da das Distanzstück 12 so angeordnet ist, daß es sowohl mit dem aus Glas oder ähnlichem hergestellten Sockel 5 und der aus Silizium oder ähnlichem gefertigten Halbleiter-Druckerfassungseinheit 6 in Verbindung steht, ist das Distanzstück 12 jedoch aus einem elektrisch isolierenden Material mit einem linearen Temperatur- Ausdehnungskoeffizienten nahe demjenigen der Halbleiter- Druckerfassungseinheit hergestellt.

Fig. 2 zeigt schematisch in einer Draufsicht eine Metallmembran 2 des in Fig. 1 dargestellten Sensors. Wie in Fig. 2 gezeigt, liegt der Dehnungsmesser 11 frei von dem elektrisch isolierenden Material 10, um ein Erfassen von Druck zu gestatten.

Der Sockel 5, der normalerweise aus Glas oder einem ähnlichen Material hergestellt ist, kann in einem relativ hohen Grad kontrahieren, wenn er Temperaturänderungen ausgesetzt ist, und ist daher fähig, in einem größeren Ausmaß zu kontrahieren als eine Halbleiter-Druckerfassungseinheit 6 bei den gleichen Temperaturänderungen. Weil das Distanzstück 12 aus einem Material mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten nahe demjenigen der Halbleiter- Druckerfassungseinheit 6 hergestellt ist, ist das Distanzstück 12 fähig, die resultierende Differenz der thermischen Spannung zwischen dem Sockel 5 und der Halbleiter-Druckerfassungseinheit 6 zu vermindern. Somit ist es möglich, durch Temperaturänderungen verursachte Einflüsse auf den Dehnungsmesser 11 zu reduzieren, und folglich einen Drucksensor mit hoher Zuverlässigkeit bereitzustellen.

Obwohl in Fig. 2 das durch das elektrisch isolierende Material 10 gebildete Formteil in vier Teilabschnitte eingeteilt ist, die einzeln vier entsprechende elektrische Leitungen 8 und entsprechende obere Abschnitte 9a der Zuleitungen 9 bedecken, ist es nicht nötig, solch einzelne Teilabschnitte zu formen. Darüber hinaus handelt es sich, obwohl in Fig. 2 sowohl das Distanzstück 12 als auch das durch das elektrisch isolierende Material 10 gebildete Formteil rechteckige äußere Umflächen besitzen, hier nur um ein Beispiel, und die genannten Bauteile können alternativ auch kreisförmige oder viereckige Umflächen besitzen.

Somit ist die vorliegende Erfindung auf einen Drucksensor desjenigen Typs anwendbar, der dazu konstruiert ist, Druck auf der Oberfläche der Halbleitermembran 6a zu empfangen, die nicht mit dem Dehnungsmesser 11 versehen ist, und sogar in diesem Fall werden Wirkungen ähnlich den oben beschriebenen bewirkt. Im vorliegenden Fall kann das elektrisch isolierende Material 10 die elektrischen Leitungen 8 und nur diejenigen Abschnitte der Zuleitungen 9 und der Halbleiter-Druckerfassungseinheit 6 bedecken, welche sich in der Umgebung der elektrischen Leitungen 8 befinden.

Somit ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, einen Drucksensor bereitzustellen, der ein Erfassen von Druck sogar in einer Umgebung mit starker Erschütterung gestattet.

Wenn der Drucksensor ein Distanzstück beinhaltet, das um die Halbleiter-Druckerfassungseinheit herum ein elektrisch isolierendes Material hält, ist es möglich, einen Drucksensor bereitzustellen, der ein Erfassen von Druck sogar in einer Umgebung mit starker Erschütterung und eine Reduzierung von Einflüssen durch Temperaturänderungen erlaubt.

Bezugszeichenliste

 1 Körpergehäuse
 1a Öffnungsabschnitt
 1b Innenfläche
 2 Metallmembran
 3 nicht kompressibles Medium
 4 Abdichtungselement
 4a Dichtungsabschnitt
 5 Sockel
 6 Halbleiter-Druckerfassungseinheit
 6b Halbleitermembran
 7 Dehnungsmesser
 7a dehnungsempfindliche Bauteile
 8 elektrischen Leitungen
 9 Zuleitungen
 9a obere Abschnitte
10 elektrisch isolierendes Material
11 Dehnungsmesser
12 Distanzstück
13 Druckeinleitungs-Öffnung

Claims (2)

1. Ein Drucksensor, umfassend

• - ein Körpergehäuse (1) mit einem Öffnungsabschnitt (1a) und einer durchgehenden Öffnung;
• - eine Metallmembran (2), die abdichtend auf dem äußeren Ende des Öffnungsabschnittes (1a) des Körpergehäuses (1) angeordnet ist, wobei die Metallmembran (2) deformierbar ist, wenn sie einem Druck von der Außenseite des Drucksensors unterworfen wird;
• - ein hermetisch abgeschlossenes nicht kompressibles Medium (3), das mit der Innenfläche des Körpergehäuses (1) in Verbindung steht;
• - ein Abdichtungselement (4), das mit der Metallmembran (2) zusammenwirkt, um das Innere des Körpergehäuses (1) hermetisch abzuschließen;
• - einen Sockel (5), der auf dem Abdichtungselement (4) angeordnet ist;
• - eine Halbleiter-Druckerfassungseinheit (6), die auf dem Sockel (5) angeordnet ist und eine Halbleitermembran (6a) zum Empfangen von Druck durch das nicht kompressible Medium (3) besitzt, wenn sich die Metallmembran (2) deformiert und zum Deformieren entsprechend des empfangenen Druckes, wobei die Halbleiter-Druckerfassungseinheit (6) auch über einen Dehnungsmesser (11) zur Ausgabe eines elektrischen Signals verfügt, das solch eine Deformation der Halbleitermembran (6a) anzeigt;
• - elektrische Leitungen (8) zum Übertragen eines elektrischen Signals von der Halbleiter- Druckerfassungseinheit (6);
• - Anschlüsse (9), die mit den elektrischen Leitungen (8) verbunden sind, um das elektrische Signal zur Außenseite des Körpergehäuses (1) des Sensors zu leiten;
• - ein elektrisch isolierendes Material (10), das die elektrischen Leitungen (8) selbst, die Verbindungsstellen zwischen den elektrischen Leitungen (8) und der Halbleiter- Druckerfassungseinheit (6) und die Verbindungsstellen zwischen den elektrischen Leitungen (8) und den Zuleitungen (9) bedeckt; und
• - ein elektrisch isolierendes Distanzstück (12), das zwischen dem elektrisch isolierenden Material (10) und dem Abdichtungselement (4) vorgesehen ist.

2. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzstück (12) aus einem elektrisch isolierenden Material mit einem linearen Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten nahe demjenigen der Halbleiter-Druckerfassungseinheit (6) hergestellt ist.