KR20130072262A

KR20130072262A - 접합 요소를 포함하는 감지 장치

Info

Publication number: KR20130072262A
Application number: KR1020137013017A
Authority: KR
Inventors: 브라이언 앨런 엥글; 크리스 대니얼 와그너; 매튜 잉코
Original assignee: 제너럴 일렉트릭 캄파니
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2011-11-22
Publication date: 2013-07-01
Also published as: CN103314284A; EP2643672B1; US8261618B2; JP2017072587A; JP2013543136A; EP2643672A1; WO2012071409A1; US20120125115A1; CN103314284B; KR101356297B1

Abstract

감지 장치, 기판, 및 접합 요소를 포함하는 감지 장치의 실시예가 제공되며, 각각은 자동차 연료와 같은 부식성 작동 유체를 이용하는 환경에 대해 선택된다. 접합 요소로 사용하기 위한 물질은 세라믹 및 글라스와 분자 결합을 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 감지 장치는 리셉터클 또는 공동을 포함하며, 그 안에 감지 요소 및 접합 요소가 위치한다. 이 구조는 공동의 주변 벽체와 감지 요소 각각과 접합 요소 사이의 접합 형성을 촉진시킨다. 이러한 접합은 인장 접합 영역과 전단 접합 영역으로 구성되며, 그 조합은 공동 내에 감지 요소를 고정시키는데 유용하다. 감지 장치는 자동차의 연료계에서 발견될 수 있는 유체 피팅과 같은 주변 장치에 감지 장치를 밀봉시키기 위해 기판에 환형 관계로 배치되는 O-링과 같은 시일을 더 포함할 수 있다.

Description

접합 요소를 포함하는 감지 장치{SENSING DEVICE COMPRISING A BONDING ELEMENT}

여기서 개시되는 대상은 일반적으로 센서에 관한 것이고, 특히, 자동차에 사용되는 연료, 냉각제, 오일 및 유압유와 같은 부식성 작동 유체의 성질을 측정하도록 구성되는 감지 장치의 실시예에 관한 것이다.

센서 조립체는 유체 피팅(fluid fitting)과 같이 다른 기능적 구성요소 내로 통합될 수 있는 개별 나사 하우징 또는 나사 인터페이스를 형성할 수 있는 나사 금속 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 이러한 센서 조립체는 작동 유체(예를 들어, 연료)의 하나 이상의 성질에 반응하는 감지 요소를 포함할 수 있다. 온도 센서, 압력 센서, 유동 센서 등이 모두, 센서 조립체의 일부분으로 통합될 수 있는 적절한 감지 요소들이다. 소정의 응용예에서는 이러한 센서 조립체들이, 센서 조립체가 통합되는 유체 피팅과 함께, 또는 이러한 유체 피팅에 추가하여, 각각, 특히, 작동 유체에 대한, 또는, 작동 유체를 이용하는 환경에 대한, 물리적 및 화학적 특성에 견딜 수 있도록 구성되어야 한다. 예시적인 환경은 연료, 냉각제, 윤활유, 유압 및 제동 시스템과 같은 시스템을 포함할 수 있고, 이 모두는 자동차에서 발견될 수 있다.

일부 센서가, 자동차 시스템의 작동 유체의 성질을 모니터링할 수 있는 센서와 같이, 이러한 환경에 사용하기 위한 피팅과 양립되지만, 이러한 센서들은 유사 용량성 성질을 갖는 반도체-기반 다이, 세라믹-기반 다이, 또는 다른 다이와 같은 반도체 소자를 통합하지 않는다. 이에 대한 한가지 이유는 센서의 부적절한 구성에 있다. 예를 들어, 많은 실리콘-기반 다이(가령, 압전 저항 압력 센서 다이)용의 회로가 실리콘 웨이퍼 상에서 제조된다. 이러한 웨이퍼들은 웨이퍼 후면에 접합되는 지지 구조를 요구할 수 있다. 이 구조는 실리콘 웨이퍼의 열팽창계수("CTE")와 유사한 열팽창계수를 갖는 물질(예를 들어, 글라스)로 구성될 수 있다. 웨이퍼를 추가적으로 처리하면, 실리콘/글라스 조립체를 포함하는 일반적으로 정육면체형의 감지 패키지를 도출할 수 있다. 센서를 형성하기 위해, 이러한 정육면체형 감지 패키지가, 일반적으로 선택되는 폴리머 열가소성 수지와 같은 보조 기판에 부착될 수 있는데, 이는 이러한 물질들이 작동 유체의 화학적 성질에 대해 내성을 갖기 때문이다.

기판에 웨이퍼/글라스 조립체의 글라스 부분을 접합하는데 에폭시가 통상적으로 사용된다. 그러나, 에폭시는 글라스와 플라스틱 기판 사이에서와 같이 표면 마이크로구조 상에 작용하는 경향이 있다. 이러한 작용은 기계적 접합을 형성하며, 이는 작동 유체에 노출될 때 분해될 수 있다. 예를 들어, 기계적 접합의 성질은 에폭시 내 탄화수소가 온도 및 화학적 공격에 반응하여 가교결합하고 재료 특성을 변화시킴에 따라 시간에 따라 변화할 수 있다. 더욱이, 글라스 및 플라스틱을 접합하는데 사용되는 에폭시 물질이 약 20ppm/℃ 내지 약 100ppm/℃ 사이의 열팽창계수를 갖기 때문에, 이러한 에폭시는 감지 패키지의 글라스 또는 실리콘보다 큰 속도로 팽창 및 수축한다. 이러한 속도는 주기적인 전단 피로를 야기할 수 있고, 따라서, 에폭시를, 온도 및/또는 높은 압력에서의 큰 편차를 나타내는 환경에 대해 불량한 접합 물질로 만든다.

이러한 피팅은 이러한 문제점들 중 일부를 극복하도록 구성된다. 이러한 센서는 스테인레스강 포일 상에 인쇄되는 세라믹 용량성 회로를 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 구조를 이용하는 피팅은 대형의 스테인레스강 하우징과, 유체-운반 파이프에 하우징을 고정하기 위한 연결 메커니즘(예를 들어, 나사 커넥터, 납땜 및 용접 조인트)을 종종 포함한다. 이러한 구조에 의해 결과적인 피팅이 크고 부해지며, 이러한 특성은 많은 자동차 시스템에서 문제를 일으키고 잘 맞지 않는다. 예를 들어, 자동차 구조의 공간 제약은 패키징 크기를 제한할 수 있고, 큰 피팅은 차량 구조 내의 구성요소 및 이들의 배치에 대한 값비싼 설계 변화를 수반할 수 있다.

따라서, 견고한 그리고 다양한 응용예용으로 설계 및 제조되는, 부식성 작동 유체에 견딜 수 있는 센서를 제공하는 것이 유리하다. 예를 들어, 개선된 정확도 및 신뢰도를 갖는, 그러나, 자동차 산업의 비용, 크기, 및 다른 설계 제한에 부합하는 피팅과 양립되는 방식으로 구성되는, 부식성 작동 유체의 성질을 측정하기 위한 센서를 제공하는 것이 유리하다.

일 실시예에서, 감지 장치는 감지 영역과, 상기 감지 영역에 배치되는 감지 요소와, 접합 요소를 포함한다. 일례로서, 접합 요소는 상기 감지 요소의 일 측부와 상기 접합 요소 사이에 분자 결합을 포함하는 제 1 접합 영역을 형성한다. 다른 예에서, 상기 접합 요소는 약 10ppm/℃보다 작은 열팽창계수를 갖는다.

다른 실시예에서, 작동 유체의 성질을 측정하기 위한 장치가 개시된다. 상기 장치는, 주변 벽체를 갖는 공동을 구비한 기판과, 상기 공동 내에 배치되는 접합부를 갖는 개별 감지 장치를 포함한다. 상기 장치는 상기 접합부와 상기 주변 벽체 사이에 배치되는 접합 요소를 또한 포함하고, 상기 접합 요소는 상기 접합부 및 상기 주변 벽체와 분자 결합을 형성한다. 일례로서, 상기 접합 요소는 약 10ppm/℃보다 작은 열팽창계수를 갖는다.

발명의 특징을 세부적으로 이해할 수 있도록, 발명의 상세한 설명이 소정의 실시예를 참조할 수 있으며, 소정의 실시예 중 일부는 첨부 도면에 도시된다. 그러나, 도면은 본 발명의 소정의 실시예만을 도시할 뿐이고, 따라서, 그 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안되며, 왜냐하면, 발명의 범위는 다른 동등한 효과의 실시예들을 포괄하기 때문이다. 도면은 반드시 축적에 맞게 그려진 것이 아니며, 발명의 소정의 실시예의 원리를 제시하는데 일반적으로 주안점을 둔다.

따라서, 발명의 추가적인 이해를 위해, 아래의 도면과 연계하여 다음의 상세한 설명을 참조할 수 있다.

도 1은 발명의 예시적인 실시예의 감지 장치를 도시하는 기능 블록도,
도 2는 발명의 다른 예시적인 실시예에서 감지 장치의 측면 사시도,
도 3은 도 2의 감지 장치의 측면 단면 조립도,
도 4는 발명의 또 다른 예시적인 실시예에서 구성되는 감지 장치의 측면 사시도,
도 5는 도 4의 감지 장치의 측면 단면 조립도,
도 6은 발명의 또 다른 예시적인 실시예에서 감지 장치를 조립하는 방법의 순서도,
도 7은 도 6의 방법과 함께 사용하기 위한 온도 프로파일도,
도 8은 발명의 예시적인 실시예에서 유체 피팅의 측면 단면도.

넓게 말해서, 유체의 성질을 측정하기 위한 감지 장치의 실시예가 아래에 설명된다. 이러한 감지 장치는 자동차 연료, 유압 유체, 윤활유, 냉각제, 냉매, 및 유사 부식성 물질과 같은 작동 유체와 함께 시스템에서 구현되기 때문에, 이러한 감지 장치는 이러한 감지 장치의 품질, 신뢰도, 및 호환성을 개선시킬 수 있는 개념 및 특징들을 포함한다. 아래 개시되는 개념들 중에서, 본 개시문의 감지 장치는 접합 요소를 이용하여 기판에 장치를 부착하기 위해 분해를 감소시키도록 구성된다. 일 실시예에서, 접합 요소, 장치, 및 기판은 접합 요소의 물질의 전단 및 인장 성질 모두를 활용하도록 구성된다.

특히, 아래 논의되는 하나 이상의 실시예와 관련하여, 발명자는 이러한 감지 장치의 효과를 개선시키는데 사용될 수 있는 구조 및 물질(및 관련 제조 프로세스)의 조합을 식별하였다. 위에서 논의한 마이크로구조 레벨에서의 기계적 접합을 이용하기보다, 분자 레벨에서의 접합을 촉진시키는 물질이 사용된다. 더욱이, 일 실시예에서, 감지 장치는 분자 결합의 전단 강도를 이용하도록 구성된다. 이러한 개념을 이용하는 감지 장치는 피팅 내에서와 같이 작동 유체의 압력을 유지할 수 있으면서도, 온도, 압력, 유량, 물성, 등과 같은 작동 유체의 소정의 성질을 측정하도록 또한 구성된다. 이러한 특징들은, 트랜스미션의 밸브체 내에서와 같이 극히 한정된 패키지 공간과, 그리고, 작동 유체와, 양립가능하도록 구성되는, 유체 피팅의 일부분으로 구현되기에 충분하게 컴팩트한 감지 장치를 제공하기에 효과적이다.

이러한 개념들 중 일부를 설명하기 위해, 감지 장치(10)의 예시적 실시예를 비교적 하이 레벨로 도시하는 도 1의 기능 블록도를 참조할 수 있다. 감지 장치(10)는 하측 또는 제 1 영역(14) 및 상측 또는 제 2 영역(16)을 포함할 수 있는 다층 구조(12)를 가질 수 있다. 제 1 영역(14) 및 제 2 영역(16)은 함께 기판(18)을 형성할 수 있고, 상기 기판(18)은 감지 요소(22)가 배치되는 감지 영역(20)을 가질 수 있다. 접합 요소(24)는 제 1 영역(14) 및 제 2 영역(16) 중 하나 이상에 감지 요소(22)를 접합하도록 배치될 수 있다. 일례로서, 접합 요소(24)는 전단 또는 제 1 접합 영역(26) 및 인장 또는 제 2 접합 영역(28)을 형성할 수 있다. 감지 요소(22)는 장치 레벨 구조(30)를 더 포함할 수 있고, 도 1에 도시되는 구조에서, 장치 레벨 구조(30)는 주층(32) 및 지지층(34)(이후 집합적으로 "감지 장치 층"이라 불림)을 포함할 수 있다. 일례로서, 주층(32) 및 지지층(34)은 양극 접합(anodic bonding)을 이용하여 함께 접합되고, 이러한 개념은 당 분야에 알려져 있고 따라서 여기서 세부적으로 논의하지 않는다.

감지 요소(22)는 실리콘 다이 또는 유사 반도체-기반 장치 회로로 적어도 부분적으로 구성되는 개별 감지 장치의 한 종류일 수 있다. 이 회로는 작동 유체의 하나 이상의 성질을 측정하기 위해 설계된 기능을 가질 수 있다. 반도체 소자로 이용하기 위해 일반적으로 인지되는 물질에 추가하여, 본 응용예의 감지 장치층은 세라믹, 글라스, 실리콘 카바이드 및 갈륨 아시나이드와 같은 반도체 물질, 그리고, 작동 유체와 접촉하게 될 때 실질적으로 분해되지 않는 다른 물질을 포함한, 그러나, 이에 제한되지 않는, 다른 물질을 또한 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 제 1 영역(14) 및 제 2 영역(16)을 포함한, 기판(18), 감지 요소(22), 및 접합 요소(24) 중 하나 이상에 대한 물질은, 감지 장치(10)의 다양한 물질, 층, 및 구성요소들 사이에서와 같이 열팽창 및 수축의 차이를 감소시키도록 선택된다. 발명자는, 작동 유체와 모두 양립되면서 물질의 열팽창계수("CTE")에 의해 측정되는 것과 같은 실질적으로 일관된 열 성질을 또한 가질 수 있는 물질을 선택함으로써, 감지 요소(22)에 대한 내력 및 외력(예를 들어, 응력 및 응력변형)이 감소함을 발견하였다. 이는 실리콘 다이의 예에서 서로 다른 비율의 열팽창 및/또는 수축에 의해 야기되는 응력 제거가, 실리콘 다이의 정확도를 감소시킴으로써와 같이, 감지 장치(10)의 성능을 저하시킬 수 있고, 감지 장치(10)를 (그리고 감지 장치(10)가 구현되고 있는 임의의 대응 장치를) 궁극적으로 누설 및 다른 돌발 고장(catastrophic failure)에 빠질 수 있게 한다.

감지 장치(10)의 하나의 비-제한적 예에 사용될 수 있는 물질의 성질은 아래 표 1에 도시된다.

성 질	기판(18)	접합 요소(24)	주층 (32)	지지층(34)
영률, Gpa	300	62.08	112.4	62.75
포아송비	0.22	0.25	0.28	0.2
열팽창계수	6.4	7.7	2.49	3.25
밀도, g/cc	3.8	7.6	2.329	2.23
열전도율, W/m-K	25	해당없음	124	해당없음
휨 강도, Mpa	320	해당없음	해당없음	해당없음

기판(18)은 단일체로서 형성될 수 있고, 예를 들어, 제 1 영역(14) 및 제 2 영역(16)(집합적으로 "기판 영역")이 동일 물질로 일체형으로 제조된다. 일례로서, 물질은 감지 요소(22)를 수용하기 위한 감지 영역(20)을 준비하도록 식각될 있다. 다른 실시예에서 각각의 감지 영역은 동일한 또는 서로 다른 물질 및 구조로 개별적으로 형성될 수 있다. 도 1에 도시되지 않지만, 개별적으로 제조될 때, 접합 물질 또는 층이 감지 장치(10) 내로 포함되어 기판 영역을 함께 고정시킬 수 있다. 일례로서, 이러한 접합 물질은 접합 요소(24)와 동일 물질일 수 있다.

다음에 도 2 및 도 3을 참조하면, 감지 장치(10)(도 1)와 연계하여 앞서 식별된 개념 중 하나 이상이 감지 장치(100)의 다른 예시적 실시예에서 구현된다. 감지 장치(100)는 주변 공동 벽체(106) 및 바닥 공동 표면(108)을 갖는 리셉터클 또는 공동(104)이 발견되는 감지 영역(102)을 포함할 수 있다. 공동(104)은 주층(114) 및 지지층(116)을 갖는 개별 감지 장치(112)와 같이, 감지 요소(110)의 적어도 일부분을 수용하기 위한 크기 및 구조를 가질 수 있다. 일례로서, 개별 감지 장치(112)는 상부(118), 하부(120) 및 측부(122)를 포함할 수 있다. 감지 장치(100)는 공동(104) 내에 개별 감지 장치(112)를 고정하는데 사용되는 물질로 구성되는 접합 요소(124)를 또한 포함할 수 있다. 일례로서, 접합 요소(124)는 개별 감지 장치(112)의 측부(122)와 주변 공동 벽체(106) 사이에서와 같은 곳에 전단 또는 제 1 접합 영역(126)과, 개별 감지 장치(112)의 바닥 공동 표면(108)과 하부(120) 사이에 인장 또는 제 2 접합 영역(128)을 형성할 수 있다.

감지 장치(100)는 하우징(132) 형태로 기판(130)을 또한 포함할 수 있다. 하우징(132)은 관통하여 연장되는 유체 통로(136)를 갖는 기다란 본체(134)를 가질 수 있다. 기다란 본체(134)는 하체부(138) 및 상체부(140)로 구성될 수 있고, 이들은 일 구조에서 통합되거나 및/또는 공동(104)을 형성할 수 있다. 상체부(140)는 예를 들어, 유체 피팅 내에, 장착될 때 감지 장치(100)의 운동(예를 들어, 회전)을 방지할 수 있는 탭 또는 플랫(flat)과 같은 색인 특징부(indexing feature)(142)를 또한 포함할 수 있다. 감지 장치(100)의 추가적인 보유는 유체 피팅 상에 하나 이상의 상보 특징부를 결합시키도록 구성될 수 있는, 수직 제한 표면(144)을 이용하여 촉진된다. 일 실시예에서 감지 장치(100)는, 본 예에서, 기다란 본체(134)의 주변부 주위로 실질적으로 환형으로 연장되는, 도 2 및 도 3에 도시되는 축방향 O-링 시일과 같은 시일(146)을 또한 포함할 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 일 실시예에서, 접합 요소(124)는 증착 또는 다른 제조 프로세스(스크린 인쇄)에 의해서와 같이, 공동(104) 내에 배치된다. 이러한 방식으로 접합 요소(124)를 증착시키면, 주변 공동 벽체(106)와 개별 감지 장치(112)의 측부(112) 중 하나 이상에 인접하여 접합 요소(124)가 배치된다. 일 실시예에서, 이러한 배치는 제 1 접합 영역(126)의 형성을 촉진시켜서, 접합 요소(124)와 각각의 측부(122) 및 주변 공동 벽체(106) 사이에 분자 결합이 형성된다. 다른 실시예도 마찬가지로 구성되어, 접합 요소(124)의 물질이 개별 감지 장치(112)의 하부(120)의 아래에서 발견된다. 이러한 아래의 물질은, 공동(104)의 하부(120) 각각과 접합 요소(124) 사이에서 분자 결합이 형성되는 제 2 접합 영역(128)의 형성을 촉진시키도록 제공된다. 그러나 일 실시예에서, 하부 물질은 제 1 접합 영역(126)만이 존재하는 감지 장치(100)의 구조 대신에 생략될 수 있다. 제 2 접합 영역(128)의 예시적 표현이 도 3에 가장 잘 도시된다.

제 1 접합 영역(126)의 형성은 개별 감지 장치(112)의 측부(122) 및 주변 공동 벽체(106)의 다양한 부분을 포함할 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 공동(104)은 대부분의, 또는 모든 개별 감지 장치(112)가 공동(104) 내부에 안착되도록 충분한 깊이를 가질 수 있다. 접합 요소(124)는 개별 감지 장치(112) 주위의 영역에서 충전하는데 사용될 수 있고, 주변 공동 벽체(106)의 부분들과 측부(122)의 부분들을 포함하는 접합부를 형성한다. 하나의 비-제한적 예에서, 접합부는 개별 감지 장치(112)의 측부(122)의 적어도 50%를 포함한다. 다른 예에서, 접합부는 개별 감지 장치(112)의 측부의 약 25% 내지 약 75%를 포함한다. 또 다른 예에서, 접합부는 제 1 접합 영역(126) 내와 주위의 접합의 전단 강도가 개별 감지 장치(112) 상에 충돌하는 작동 유체의 압력에 적어도 견딜 수 있도록 구성된다. 감지 장치(100)의 실시예는 접합부가 측부(122)의 다양한 부분을 덮도록 구성될 수 있다. 일례로서, 접합부는 제 1 측부의 제 1 퍼센티지와 제 2 측부의 제 2 퍼센티지를 포함할 수 있다. 감지 장치(100)의 구조는 제 1 퍼센티지가 제 2 퍼센티지와 다르도록 구성될 수 있고, 그리고 또한, 제 1 퍼센티지가 제 2 퍼센티지와 동일 또는 유사하도록 구성될 수 있다.

주층(114) 및 지지층(116)은 각각 실리콘 및 글라스(예를 들어, PYREX)를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 지지층(116)은 개별 감지 장치(112)의 주층(114) 또는 다른 부분에 사용되는 실리콘 및/또는 반도체 물질과 유사한 성질을 갖는 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 주층(114) 및 지지층(116)의 구조는 비-제한적이지만, 개별 감지 장치(112)를 위한 일 타입의 장치 구조를 예시하기 위해 제공된다. 더 많은 층 또는 더 적은 층들이, 개별 감지 장치(112)의 일부분으로 포함되는 다른 구성요소, 장치, 및 요소들과 함께 존재할 수 있다. 예를 들어, 개별 감지 장치(112)는 실리콘 및/또는 실리콘계 물질을 제외하고 구성될 수 있다.

예를 들어, 감지 장치(100)의 실시예는 개별 감지 장치(112)의 다양한 구조 중 하나 이상에서 예시될 수 있는 다양한 기능을 가질 수 있다. 이러한 구조는 많은 것들 중에서도, 반도체-칩 기반 장치, 시스템-온-칩 기반 장치, 및 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 기반 장치를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일례로서, 개별 감지 장치(112)는 작동 유체의 압력에 반응하는 압전 저항 반도체 다이를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 개별 감지 장치(112)는 Backside Absolute Pressure("BAPS") 센서 다이를 포함할 수 있고, 그 예가 미국, 캘리포니아, Fremont에 소재한 General Electric 사에 의해 제공될 수 있다.

하우징(132)의 형상이 곡선 윤곽을 갖는 기다란 형태로 도시되지만, 이러한 형상은 본 개시문의 범위 및 사상을 제한하지 않는다. 감지 장치(100)의 다른 실시예의 하우징(132)은 다양한 구조의 볼륨을 형성하는 형상을 가질 수 있다. 이러한 형상은 설계 선호도에 기초하여 선택될 수 있고, 일례로서, 형상이 아래의 유체 피팅(574)(도 8)과 같이, 특정 응용예와 양립되기 때문에, 하우징(132)의 형상이 선택된다.

하우징(132)에 사용하기 위해 다양한 물질이 고려되며, 비-제한적인 목록을 이용하여, 이러한 물질은 세라믹(예를 들어, 알루미나), 뮬라이트, 글라스, 반도체 물질, 및 이들의 조성물, 조합물 및 파생물을 포함할 수 있다. 일례로서, 알루미나는 적어도 상체부(140)를 형성하는데 사용되어, 접합 요소(124) 및/또는 개별 감지 장치(112)가 알루미나와 접촉하도록 배치된다.

하우징(132)의 물질 및 조성은 예를 들어, 물질의 열 성질, 예를 들어, CTE에 기초하여 또한 선택될 수 있다. 하우징(132)의 일부분으로 사용하기 적합한 예시적 물질은 약 10ppm/℃보다 낮은 CTE를 가질 수 있고, 하나의 특정 구조는 CTE가 약 4ppm/℃ 내지 약 7ppm/℃ 사이인 물질을 이용한다. 하우징(132)에 사용하기 위한 물질의 다른 예에서 물질 선택은 감지 요소(110)의 일반적 특성 및/또는 감지 요소의 구성에 사용되는 물질의 종류에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 이는 하우징(132)에 사용되는 물질의 CTE가 감지 요소(110)의 약 300%보다 작고 및/또는 접합 요소(124)의 약 50% 이내에 있는, 감지 장치(100)의 실시예에서 특히 잘 나타난다.

물질은 단일의 압출부 또는 성형부에서 발견되듯이 기다란 본체(134)를 단일체로서 형성할 수 있도록 마찬가지로 선택될 수 있다. 이러한 물질은 기다란 본체(134)가 상체부(140) 및 하체부(138)처럼 개별적으로 제조될 수 있는 요소들로 형성되도록, 또한 선택될 수 있다. 이러한 개별 요소들은 접합제(예를 들어, 접착제)을 도포함으로써, 용접에 의해, 또는, 이러한 부분들을 함께 고정하기 위해 다른 적절한 기술을 이용함으로써, 함께 조립될 수 있다. 일례로서, 요소들을 함께 고정시키는데 사용되는 기술은, 여기서 논의되는 물질의 CTE, 작동 유체, 및 감지 장치(100)의 다른 특징들과 양립되어야 한다.

접합 요소(124)는 반도체 및 반도체-관련 장치를 예를 들어, 인쇄 회로 보드에 부착 및 고정하는 데 유용할 수 있는, 땜납, 땜납 글라스, 땜납 페이스트, 또는 유사 조성 물질일 수 있다. 접합 요소에 사용하기에 적절한 물질은, 글라스 및 다른 실리콘계 물질을 포함할 수 있고, 감지 장치(100)의 일 특정 실시예에서, 알루미나 및 글라스(예를 들어, PYREX) 모두에 부착될 수 있는 글라스 물질이 사용된다. 글라스 물질과 같은 접합 요소(124)의 일례는 다른 것들 중에서도, 알루미늄, 구리, 금, 인바(invar), 코바(kovar), 니켈, 스테인레스강, 텅스텐, 보로실리케이트, 쿼츠, 실리카, 소다 라임, 갈륨 아시나이드, 인듐 포스파이드, 실리콘 카바이드, 알루미늄 나이트라이드, 보론 나이트라이드, 사파이어 중 하나 이상과 또한 양립될 수 있다.

시일(146)은 끼워맞춤을 개선시키고, 2개의 대향 표면들을 함께 밀봉시키며, 적어도 하나의 예에서 주변 환경으로부터 볼륨을 반구형으로 밀봉시키는 데 사용될 수 있고, 이는 아래 논의되는 유체 피팅(574)(도 8)에 기다란 본체(134)가 고정되는 구현예에서 발견될 수 있다. 일 실시예에서 시일(146)은, 예를 들어, 하우징(132)의 기다란 본체(134)의 적어도 일부분 주위로 연장되는, 예를 들어, O-링, 환형 시일, 또는 다른 밀봉 장치일 수 있다. 시일(146)이 탄성중합체, 금속, 또는 복합 물질로 구성될 수 있지만, 시일로 사용되는 정확한 물질은 작동 유체의 성질 및 특성, 예를 들어, 온도 및 압력에 기초하여 선택될 수 있다. 마찬가지로, 시일(146) 및 기다란 본체(134)의 구조는 기다란 본체(134)와 유체 피팅의 대응하는 부분 사이의 끼워맞춤(fit)의 성능을 최적화시키기 위해, 아래 논의되는 유체 피팅의 다른 구성요소들 중 하나 이상과 연계하여, 및/또는 개별적으로 선택될 수 있다.

다음에 도 4 및 도 5를 참조하면, 감지 장치(200)의 다른 예가 도시된다. 감지 장치(200)는 위 감지 장치(100)와 연계하여 논의되는 특징들과 또한 유사한 특징을 갖는다. 따라서, 유사한 도면 부호를 이용하여 이와 같이 유사한 특징부를 식별하며, 다만 도면부호가 100만큼 증가한다(예를 들어, 100이 도 4 및 도 5에서 200이 된다). 예를 들어, 일 실시예에서, 감지 장치(200)는 감지 영역(202), 주변 공동 벽체(206)를 갖는 공동(204), 그리고, 주층(214) 및 지지층(216)을 갖는 개별 감지 장치(212)를 포함한다. 접합 요소(224)는 공동(204) 내에 배치되고, 따라서, 전단 또는 제 1 접합 영역(226) 및 인장 또는 제 2 접합 영역(228)을 형성한다. 감지 장치(200)는 기다란 하우징(234) 및 유체 통로(236), 하측부(238) 및 상측부(240)를 갖는 하우징(232) 형태의 기판(230)을 또한 포함한다. 색인 특징부(242)가 제공되어 감지 장치(240)의 회전을 방지하거나 감소시킨다. 다른 실시예(예를 들어, 도 2 및 도 3의 감지 장치(100))와 연계하여 논의 및 고려되는 다른 특징들이 양립가능하지만, 실시예의 하나 이상의 개념을 명확히 하거나 설명하기 위해 필요하지 않다면, 이러한 유사 특징들에 대한 긍정적 언급이 아래에서 제공되지 않는다.

감지 장치(200)의 다른 특징들 중 일부를 돌아보면, 일 실시예에서, 기판(230)은 상측 하우징(248) 및 하측 하우징(250)을 포함할 수 있다. 내측 시일(252)이 제공되어 상측 하우징(248) 및 하측 하우징(250)을 밀봉한다. 하측 하우징(250)은 상측 하우징(248) 및 하측 하우징(250)을 함께 고정시키도록 구성되는 제한 요소(restraining element)(258)와, 외측 결합 표면(256)을 갖는 결합 특징부(254)를 가질 수 있다. 제한 요소(258)는 개별적으로 형성되고 하측 하우징(250)에 용접 또는 접착될 수 있으며, 또는, 다른 예에서, 제한 요소(258)가 하측 하우징(250)과 단일체로서 형성될 수 있다. 외측 결합 표면(256)은 색인 특징부(예를 들어, 탭, 또는 플랫)(242)의 일부분을 형성할 수 있고, 일 실시예에서, 외측 결합 표면(256)은 색인 특징부(242)에 추가하여, 또는 이에 대한 대안으로서, 예를 들어 유체 피팅 상에 대응하는 특징부와 결합하도록 구성되는 스레드 및 유사 패스너(fasteners)를 포함할 수 있다.

도 5에 가장 잘 도시되는 바와 같이, 일 실시예에서 유체 통로(236)는 상측 하우징(248)의 일부분인 상측 유체 통로(260)와, 하측 하우징(250)의 하측 유체 통로(262)를 포함할 수 있다. 아래 예시적 구현에와 연계하여 더욱 상세하게 논의되는 바와 같이, 상측 유체 통로(260) 및 하측 유체 통로(262)의 조합은 개별 감지 장치(212)의 적어도 일부분을 작동 유체(예를 들어, 연료, 유압 유체, 윤활유, 또는 냉각제)에 노출시킨다. 일례로서, 개별 감지 장치(212)의 하부 표면은 작동 유체의 성질에 반응한다.

하측 하우징(250)은 요홈(264) 및 그루브(266)를 갖도록 구성될 수 있다. 요홈(264)은 상측 하우징(248)을 수용하기 위한 크기 및 구조를 갖는다. 이 구조에 의해, 도 4 및 도 5에 도시되는 바와 같이 상측 하우징(248)이 하측 하우징(250) 내로 들어갈 수 있다. 요홈 형성은 상측 하우징(248)의 주변부 위에서 제한 요소(258)를 중첩시키고, 따라서, 상측 하우징(248)이 하측 하우징(250)으로부터 탈출하는 것을 방지할 수 있다. 요홈(264)은 기밀성 및/또는 반구형 시일을 형성하도록 내측 시일(252)을 완전히 또는 부분적으로 압축하도록, 내측 시일(252)과 결합하기 위한 크기 및 구조를 가질 수 있다. 더욱이, 하체부(238)의 하측부에 인접하는 것으로 도시되지만, 그루브(266)의 위치는 유체 피팅 내 감지 장치(200)의 구현예와 연계하여 변할 수 있다. 그루브(266)는 하측 하우징(250)의 외측 주변부 전부 도는 일부분 주위에 환형으로 연장될 수 있다. 일례로서, 그루브(266)의 크기는 시일(246)을 이용한 수용 및 밀봉과 양립가능하다.

일 실시예에서, 정렬 특징부(268)가 제공되어, 감지 장치(200)의 조립 중과 같이 상측 하우징(248) 및 하측 하우징(250)을 유용하게 정렬시킨다. 정렬 특징부(268)는, 예를 들어, 상측 하우징(248) 상의 정렬 연장부(270)와, 하측 하우징(250) 상의 정렬 인터페이스(272)와 같이, 상측 하우징(248) 및 하측 하우징(250) 각각 상에 하나 이상의 특징부를 포함할 수 있다. 일례로서, 후자, 즉, 정렬 인터페이스(272)는 정렬 연장부(27)를 등록시키기 위한 크기 및 구조를 가질 수 있고, 따라서, 내측 시일(252)의 최적 정합 및 압축을 일 구조에서 제공한다.

상측 하우징(248)은 상측 표면(가령, 수직 제한 표면(144)(도 2 및 도 3))을 노출시키도록 상체부(240)에 일반적으로 위치할 수 있다. 이 위치는 마찬가지로 공동(204)을 노출시키고, 본 예에서, 이는 상측 하우징(248) 내에 포함된다. 일례로서, 공동(204)은 거기에 접합 요소(224)를 수용하도록 노출되고, 그 위에 개별 감지 장치(212)가 배치된다. 상측 하우징(248)은 앞서 논의한 접합 요소(224)(예를 들어, 글라스 물질)의 물질과 양립되는 물질로 대체로 구성될 수 있다. 일례로서, 상측 하우징(248)은 알루미나 및/또는 다른 물질 파생물 및 세라믹-계 물질의 조성물을 포함한다.

여기서 고려되는 타입의 감지 장치를 구성하는데 사용될 수 있는 프로세스의 더욱 특정한 예를 위해, 도 6의 순서도를 이제 참조할 수 있다. 본 도면에서, 예를 들어, 접합 요소(예를 들어, 접합 요소(24, 124, 224))를 이용하여 감지 요소(예를 들어, 감지 요소(22, 110))를 기판(예를 들어, 기판(18, 130, 230))에 부착하기 위한 방법(300)이 도시된다. 도 6에 도시되는 그리고 아래에서 논의되는 방법(300)의 실시예에서, 기판은 알루미나를 포함하고 감지 요소는 실리콘 및 PYREX 또는 유사 글라스 기판을 포함하며, 이러한 감지 요소는 세라믹 및 글라스와 모두 양립가능한, 10ppm/℃ 미만의 CTE를 갖는, 접합 물질을 이용하여 알루미나 상에 장착된다. 그러나 이 방법(300)이 특정 프로세스 파라미터 및 물질과 연계하여 논의되지만, 이 방법(300)은 하나의 예시적인 방법에 불과하고 본 개시문의 범위 및 내용을 제한해서는 안된다.

도 6의 순서도에서 설명되는 단계들을 이제 살펴보면, 방법(300)은, 일 형태에서, 예를 들어, 아래 논의되는 유체 피팅(574)(도 8)에 사용되는 하나 이상의 기능 감지 장치를 방법(300)의 종료시 생성하는, 복수의 단계(302-310)를 포함할 수 있다. 방법(300)은 감지 장치를 조립하는 단계(302)를 포함할 수 있고, 방법(300)의 일 실시예에서, 단계(302)는 기판 및 감지 장치 중 하나 이상에 접합 요소(예를 들어, 글라스 물질)를 도포하는 단계(304)와, 감지 요소(예를 들어, 개별 감지 장치(112, 212))를 기판에 장착하는 단계(306)를 포함할 수 있다. 단계(304) 및 단계(306) 각각은 반도체 및 관련 인쇄 회로 보드 조립체용으로 설계 및 명시된 하나 이상의 로봇 및/또는 자동화 장비를 구현함으로써, 또는 수동으로, 실행될 수 있다.

방법(300)은, 예를 들어, 조립된 감지 장치를 오븐, 가마에 배치함으로써, 또는, 조립된 감지 장치에 단순히 열을 가함으로써, 조립된 감지 장치를 건조시키는 단계(308)를 또한 포함할 수 있다. 방법(300)은 조립된 감지 장치를 연소(burning out) 및 글레이징(glazing)하는 단계(310)를 더 포함할 수 있다. 단계(308, 310) 각각의 공정 시간 및 온도는 변할 수 있고, 특정 공정 제어는 감지 요소, 기판, 그리고 접합층 사이에 우수한 분자 결합을 제공하는 방식으로 구축된다.

방법(300)의 일 실시예는 도 7에 도시되는 온도 프로파일과 같은 온도 프로파일(400)을 구현할 수 있다. 온도 프로파일(400)은 위 방법(300)에서 사용하기 위한 하나 이상의 파라미터의 사이클링 특징을 도시한다. 온도 및 압력의 조합이 가마 또는 오븐에서 사용되어 접합 구조물 내의 보이드 제거와 글라스 물질로의 적절한 유동을 제공할 수 있다. 이러한 파라미터는 잔류 응력 효과를 제거하는 접합층, 기판, 그리고 감지 요소 사이에 접합을 제공하도록 선택될 수 있다. 일례로서, 파라미터는 방법(300)으로부터 도출되는 감지 장치가 25℃에서 적어도 3000psig의 최소 파열 압력을 나타내도록 선택된다.

방법(300)의 실시예에 따라 접합될 때, 잔류 응력이 최소화될 수 있고 다이가 140℃의 정규 작동 온도보다 실질적으로 높은 온도에서 알루미나 또는 글라스 기판에 대해 효과적으로 고정되거나 "동결"된다. 일례로서, 조립체의 온도 및 압력 범위에 대해 보정이 수행될 때, 결과적인 정확도는 온도 범위에 걸쳐 풀 스케일 압력의 1%보다 우수할 수 있고, 제품의 유효 수명 전체에 걸쳐 일관되고 매우 안정되게 유지된다. 발명자는 이러한 프로세스가, 시간, 온도, 압력, 및 매체 노출에 대해 자체적으로 계속 응력 제거되는 에폭시 접합과는 다른 것을 발견하였다. 이러한 성질들 중 어느 것도 에폭시-접합 물질의 장기 드리프트(long-term drift)로 귀결될 수 있다.

마찬가지로, 방법(300)의 실시예에 따라 제조되는 장치는 장치의 기능을 부여하지 않으면서 풀-스케일 압력의 약 10배까지의 천이와 같은 극단 압력 천이에 노출될 수 있다. 이러한 장치는 기능 부여없이 약 140℃보다 큰 온도 천이를 또한 견딜 수 있다. 일례로서, 방법(300)의 실시예를 이용하여 제조되는 장치의 파열 테스트는 접합 물질의 강도를 보유하면서, 실리콘 또는 글라스 기판 내에서 모계 물질의 3000psig 위에서 파열로 귀결될 수 있다.

위 논의에 비추어, 위에서 도 1-7과 연계하여 논의한 감지 장치(10, 100, 200)와 같은, 감지 장치의 실시예의 예시적인 구현예가 도 8을 참조하여 아래에 제공된다. 비-제한적인 예로서, 이러한 구현예는 유체 피팅(574)을 포함하고, 본 예의 유체 피팅(574)은 가압 환경에서 유체-운반 튜빙용으로 적응된 특징부를 갖는다. 유체 피팅(574)의 다른 예는 다양한 다른 구조를 또한 포함할 수 있어서, 감지 장치(예를 들어, 감지 장치(10, 100, 200))들 중 하나 이상을 이용하여 대응하는 작동 유체의 성질을 특정 및 특성화시킬 수 있다. 일 구현예에서, 유체 피팅(574)은 자동차의 연료, 냉각제, 냉매, 윤활유, 또는 유압 유체와 같은 거친 부식성 유체와 양립될 수 있다. 다른 구현예에서, 앞서 논의한 복수의 감지 장치는 유체 피팅의 하우징과 같은 하우징 내에 함께 구성될 수 있어서, 크기가 종래의 감지 기술을 이용하여 하우징의 크기와 비교적 동일하다. 본 개시문의 복수의 감지 장치의 이러한 구조는 작동 유체의 성질의 서로 다른(예를 들어, 압력 측정 및 온도 측정) 또는 복수의(예를 들어, 2회 이상의 압력 측정) 샘플링을 가능하게 한다.

감지 장치는 작동 유체의 온도 및 압력과 같은 성질을 측정하도록 구성될 수 있고, 유체 피팅(574)은 작동 유체가 유동하는 유체 피팅(574)의 일부분 내에서와 같이 유체 피팅(574)의 일부분 상에 축적될 수 있는 전자를 방전하도록 구성될 수 있다. 이러한 특성은 크기, 중량, 및 비용과 같은 소정의 파라미터를 감소시킬 수 있는, 전도성 및 비-전도성 폴리머와 같은 물질로 유체 피팅을 구성할 수 있게 하기 때문에, 유체 피팅(574)과 같은 유체 피팅에 유익하다. 마찬가지로, 이러한 물질은 ESD 및 ESD-관련 문제로부터 유체 피팅(및 관련된 전기적 구성요소)를 보호하는데 유용한 다른 물질, 구성요소, 등을 포함할 수 있다. 이러한 특징 및 다른 특징의 추가적인 세부사항은 아래 설명되는 그리고 도 8에서 제시되는 유체 피팅(574)의 예와 연계하여 논의된다.

도 8을 참조하면, 비-제한적인 예로서, 주층(514) 및 지지층(516)을 갖는 개별 감지 장치(512)가 위치하는 공동(504)을 포함할 수 있는 감지 장치(500)가 도시된다. 개별 감지 장치(512)의 둘레로 공동(504) 내에 접합 요소(524)가 배치된다. 감지 장치는 유체 통로(5436)가 연장되는 기다란 본체(534)를 갖는 하우징(532)을 또한 포함한다. 하우징(532)은 수직 제한 표면(544) 및 시일(546)을 갖도록 형성되고, 후자, 즉, 시일(546)은 일례로 하우징(532) 주위에 환형으로 배치된다.

감지 장치(500)는 자동차 차량에서 발견될만한 유체 피팅(574)의 일부분으로 일반적으로 포함될 수 있고, 일 특정 응용예에서, 유체 피팅(574)은 연료계 내 연료의 압력을 측정하도록 구성될 수 있다. 일례로서, 유체 피팅(574)은 입력측(578), 출력측(580), 및 입력측(578)과 출력측(580) 사이에서 연료와 같은 작동 유체를 유동시키는 유체 통로(582)를 갖는 피팅 본체(576)를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 유체 피팅(574)은 감지 장치(500)를 수용하도록 구성되는 개구부(584)를 포함한다. 개구부(584)는 감지 장치(500)에 대해 상보형인 형상 및 특징부를 가질 수 있다. 이러한 특징부는 작동 유체의 고압 유동을 위해 유체 피팅(574)을 밀봉(예를 들어, 반구형으로 밀봉)하도록, 시일(546)과의 결합과 같이, 감지 장치(500)를 결합시키기 위한 크기를 가질 수 있다. 유체 피팅(574)은, 수직 제한 표면(544)과 같은 감지 장치(500)의 부분들을 결합시킬 수 있는, 제한 장치(586)를 또한 포함할 수 있다. 이러한 결합은 감지 장치(500)가 피팅 본체(576)로부터 움직이는 것을 방지할 수 있다. 제한 장치(586)의 예는 피팅 본체(576)의 일부분으로, 피팅 본체(576)에 부착되는 하나 이상의 개별 조각으로, 그리고, 일례에서, 피팅 본체(576) 및 감지 장치(500) 중 적어도 하나에 연결되는 장치 또는 구조로, 구성될 수 있다. 일례로서, 나사가 예를 들어, 개구부(584) 내에 사용하기 위해 또한 고려된다. 감지 장치(500) 상에 상보형 나사 특징부와 연계하여 이러한 나사를 이용하면, 감지 장치(500) 및 피팅 본체(576)를 고정 및 결합시킬 수 있다.

감지 장치(500)는 유체 통로(536)를 통해 피팅 통로(582)와 연통한다. 이러한 구조에서는 유체가 감지 장치(500)와 상호작용할 수 있다. 이러한 상호작용은, 예를 들어, 온도, 압력, 유량, 화학 물질, 및 여기서 개시 및 고려되는 타입의 연료 및 다른 유체와 일관된 다른 성질과 같은, 그러나, 이에 제한되지 않는, 유체에 관한 데이터 및 정보를 수집할 수 있게 한다.

유체 피팅(574)의 유체 본체(576)는 단일의 압출된 플라스틱부에서 발견되듯이 단일체로서, 개별적으로 형성되고 함께 조립되는 요소로, 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 피팅 본체(576)는 전도성 물질을 포함할 수 있는 일 요소와, 비-전도성 물질을 포함할 수 있는 일 요소와 같이, 서로 다른 물질로 구성되는 요소들을 포함할 수 있다.

피팅 본체(576) 및/또는 각각의 요소는 전도성 및 비-전도성 폴리머, 금속(예를 들어, 스테인레스강), 및 이들의 합성물 및 임의의 조합과 같은 전도성 및 비-전도성 물질로 형성될 수 있다. 요소들은 부식성 환경에서 부식에 저항하는 물리적 및/또는 화학적 성질을 갖는 물질의 경우에서처럼, 유체와의, 그리고, 유체 매체와의 양립성 때문에 선택될 수 있는 물질로 코팅될 수 있다. 유체 피팅(574)의 요소들을 제조하기 위해 구현되는 제조 프로세스들은 유체 피팅(574)의 다양한 요소 및 구성요소를 형성하기에 적절한, 주조, 몰딩, 압출, 기계가공(가령, 선회, 및 절삭) 및 기타 기술을 포함하며, 그 중 일부는 여기서 개시 및 설명된다. 이러한 프로세스 및 이러한 프로세스에 의해 이용되는 물질이 자동차 분야의 당 업자에게 일반적으로 잘 알려져 있기 때문에, 여기서 고려되는 유체 피팅의 개념 및 실시예를 설명하는데 추가적인 세부사항이 필요하지 않는 한, 여기서 이러한 세부사항이 제공되지 않을 것이다.

피팅 본체(576)의 구조가 복수의 요소들을 포함할 때, 다양한 요소들을 함께 연결하는 데 사용되는 연결 특징부들을 피팅 본체(576)가 포함할 수 있음을 또한 고려한다. 이는 나사, 접착제, 용접, 등과 같은 기계적 패스너를 포함할 수 있다. 이러한 연결 특징부는 예를 들어, 자동차 차량에서 발견될 수 있는 고온(예를 들어, 약 140℃ 이상) 및 고압(예를 들어, 약 500psi 이상)과 양립할 수 있는 접착제 및 용접물용 물질을 선택함으로써, 특정 응용예와 마찬가지로 양립하도록 선택될 수 있다.

입력측(572) 및 출력측(574) 각각은 연료 라인과 같은 튜빙을 피팅 본체(576)와 연결하도록 구성될 수 있다. 이러한 연결은 나사 패스너, 호스 클램프, 바베드(barbed) 및 유사 형상의 장치와 같은 기계적 인터페이스의 이용을 포함할 수 있다. 이러한 인터페이스 각각은 피팅에 연료 라인을 고정시키기 위해 연료 라인의 일부분과 결합될 수 있고, 연료 라인으로부터 유체 피팅(574)의 피팅 통로(582) 내로 연료를 이동시킬 수 있다. 이러한 인터페이스는 다양한 라인 내에 압력을 보유하도록 마찬가지로 구성되고, 또한, 자동차 차량에 의해 요구되는 압력 및/또는 온도와 같은 연료의 전체 성질을 유지하도록 구성된다.

앞서 논의한 바와 같이, 감지 장치(500)로 사용되는 타입의 센서 장치는 많은 다른 것들 중에서도, 온도, 압력, 유체 성질(예를 들어, 유량), 유체 화학적 성질(예를 들어, 점도, 전도도, 오염도, 및 화학적 조성)을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 성질을 감지하도록 구성될 수 있다. 이러한 센서들은 데이터를 수집할 수 있고, 이 후 데이터는 처리되고, 유체 피팅(574)으로부터 이송되며, 그렇지 않을 경우, 예를 들어, 자동차 차량의 성능 및 시스템 최적화를 위해, 조작된다.

유체 피팅(574)의 예는 여기서 설명되는 성질과 같이, 유체의 성질을 모니터링하기 위해 개별적으로 또는 다른 전기 회로와 연계하여 작동하도록 각각 구성되는 전기 회로들의 하나 이상의 그룹을 또한 포함할 수 있다. 감지 장치의 실시예를 구현하는데 사용되는 전기 회로는, 저항기, 커패시터, 트랜지스터, 전송 라인, 및 스위치를 포함하는, 그러나, 이에 제한되지 않는, 다양한 전기 요소를 상호연결하는 방식으로 구성될 수 있다. 이들은 하이-레벨 로직 함수, 알고리즘, 및 프로세스 펌웨어 및 소프트웨어 명령어를 실행하는 다른 회로(및/또는 장치)와 또한 통신할 수 있다. 이러한 타입의 예시적인 회로는 필드 프로그래머블 게이트 어레이("FPGA"), 및 주문형 집적 회로("ASIC")를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 모든 이러한 요소, 회로, 및 장치들이 전기 분야에서 통상의 지식을 갖는 당 업자에 의해 일반적으로 이해되는 방식으로 개별적으로 기능하지만, 여기서 개시 및 설명되는 감지 장치들의 일부 실시예를 일반적으로 제공하는 기능 그룹 및 회로 내로 조합 및 통합이 또한 이루어진다.

여기서 언급되는 수치 값 및 그외 다른 값들은 본 개시문의 논의에 의해 내재적으로 도출되거나 명확히 언급되는지 여부에 관계없이, "약"이라는 용어에 의해 수정된다. 여기서 사용되는 바와 같이, "약"이라는 용어는 이와 같이 수정된 수치 값을 포함하는, 그리고 이러한 수치 값에 이르는 허용공차 및 값들을 포함하도록, 그러나 이에 제한되지 않도록, 수정된 값들의 수치 경계를 규정한다. 즉, 수치 값들은 명시적으로 언급되는 실제 값과, 개시문에서 표시되거나 및/또는 설명되는 실제 값의 소수, 분수, 또는 다른 배수이거나 일 수 있는 다른 값들을 포함할 수 있다.

이러한 서면의 설명은 예를 이용하여, 최적 모드를 포함한 발명을 개시하고, 또한, 임의의 장치 또는 시스템의 제조 및 이용과 임의의 채택된 방법의 수행을 포함한, 발명을 당 업자로 하여금 실시할 수 있게 한다. 발명의 특허가능한 범위는 청구항에 의해 규정되고, 당 업자에게 나타나는 다른 예를 포함할 수 있다. 이러한 다른 예는 청구항의 글자 그대로의 언어와 다르지 않은 구조적 요소들을 가질 경우, 또는, 청구항의 글자 그대로의 언어와 실질적 차이가 없는 동등한 구조적 요소들을 포함할 경우, 청구항의 범위 내에 있다고 간주된다.

Claims

감지 장치에 있어서,
감지 영역과,
상기 감지 영역에 배치되는 감지 요소와,
접합 요소를 포함하며,
상기 접합 요소는 상기 감지 요소의 일 측부와 상기 접합 요소 사이에 분자 결합(molecular bond)을 포함하는 제 1 접합 영역을 형성하고,
상기 접합 요소는 약 10ppm/℃보다 작은 열팽창계수를 갖는
감지 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 접합 요소는 상기 감지 요소의 상기 측부의 적어도 약 50%를 덮는
감지 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 접합 요소는 실리콘계 물질을 포함하는
감지 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 접합 요소는 알루미나 및 글라스와 분자 결합을 형성하는
감지 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 감지 영역 내에 리셉터클(receptacle)을 더 포함하고,
상기 감지 요소는 상기 리셉터클 내에 위치하는
감지 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 리셉터클은 상기 감지 요소의 둘레로 벽체를 포함하고, 상기 접합 요소는 상기 접합 요소와 상기 벽체 사이에 분자 결합을 형성하는
감지 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 감지 요소의 하부와 분자 결합을 형성하는 제 2 접합 영역을 더 포함하는
감지 장치.
제 1 항에 있어서,
기다란 원통체와,
상기 기다란 원통체 주위에 환형으로 배치되는 시일을 더 포함하며,
상기 감지 영역은 상기 기다린 원통체 내로 통합되는
감지 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 감지 요소는 작동 유체의 압력에 반응하는 압전 저항 반도체 다이(piezo-resistive semiconductor die)를 포함하는
감지 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 감지 요소는 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치를 포함하는
감지 장치.
작동 유체의 성질을 측정하기 위한 장치에 있어서,
주변 벽체를 갖는 공동을 구비한 기판과,
상기 공동 내에 배치되는 접합부를 갖는 개별 감지 장치와,
상기 접합부와 상기 주변 벽체 사이에 배치되며, 상기 접합부 및 상기 주변 벽체와 분자 결합을 형성하는 접합 요소를 포함하고,
상기 접합 요소는 약 10ppm/℃보다 작은 열팽창계수를 갖는
측정 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 접합 요소는 글라스를 포함하는
측정 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 개별 감지 장치는 압력을 측정하도록 구성되는
측정 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 공동은 바닥벽을 갖고, 상기 접합 요소는 상기 바닥벽과 분자 결합을 형성하는
측정 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 접합부는 상기 개별 감지 장치의 일 측부의 적어도 50%를 포함하는
측정 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 접합부는 상기 개별 감지 장치의 총 외부 표면적의 적어도 약 30%를 포함하는
측정 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 기판은 기다란 원통체를 형성하는
측정 장치.
제 17 항에 있어서,
상기 기다란 원통체 상에 환형으로 배치되는 시일을 더 포함하는
측정 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 기판은 알루미나, 글라스, 세라믹, 및 이들의 조합물이나 파생물 중 하나 이상을 포함하는
측정 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 주변 벽체는 상기 기판과 일체로 형성되는
측정 장치.