KR20180018414A - 압력 측정 셀 및 측정 구조물의 제공 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 검출할 압력(P)의 작용 하에 변형되는 측정 다이어프램(52.1)을 형성하는 캐리어(52)를 구비한 압력 측정 셀(50)에 관한 것이며, 상기 캐리어(52) 상에 측정 구조물(55)이 제공되고, 상기 측정 구조물(55)은 상기 측정 다이어프램(52.1)의 변형을 검출하여 검출된 압력(P)을 나타내는 적어도 하나의 전기 출력 신호를 생성한다. 본 발명은 또한 측정 구조물(55)의 제공 방법, 측정 유닛, 및 상기 압력 측정 셀(50)을 구비한 압력 센서 유닛에 관한 것이다. 이 경우, 상기 측정 구조물(55)은 캐리어(52) 상에 인쇄된다.

Description

압력 측정 셀 및 측정 구조물의 제공 방법{PRESSURE MEASURING CELL AND METHOD FOR APPLYING A MEASURING STRUCTURE}
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 압력 측정 셀 또는 측정 구조물의 제공 방법에 관한 것이다. 본 발명의 대상은 또한 측정 유닛, 및 상기 압력 측정 셀을 구비한 압력 센서 유닛이다.
종래 기술에는 압력 측정을 위해 다수의 컴포넌트로 제조된 압력 센서 유닛이 개시되어 있다. 압력을 전기 신호로 변환하는 것은 소위 압력 측정 셀에 의해 수행된다. 이 압력 측정 셀 상에 다양한 박막 공정에 의해 측정 브리지, 바람직하게는 휘트스톤 브리지가 제공된다. 상기 박막 공정은 매우 복잡하고 많은 비용을 필요로 하고, 박막들이 함유 물, 오염 또는 결함 없이 제조되기 위해 클린룸에서 실시되어야 한다. 박막 공정을 위해, 압력 측정 셀의 표면이 적어도 연삭되어야 한다.
DE 10 2014 221 365 A1에는 압력 측정 셀로서 구현된 측정 요소, 회전 대칭의 센서 캐리어 및 회로 캐리어를 포함하는 센서 유닛 및 대응하는 센서 유닛용 예비 장착 어셈블리가 개시되어 있다. 측정 요소는 센서 캐리어에 연결되며, 회로 캐리어는 내부 인터페이스를 포함하고, 상기 내부 인터페이스는 측정 요소의 적어도 하나의 전기 출력 신호를 탭 한다. 회로 캐리어의 베이스 바디는 내부 접합 구조를 갖는 중공 실린더로서 구현되고, 상기 내부 접합 구조는 측정 요소의 외부 윤곽에 매칭되며 측정 요소를 둘러싼다. 또한, 회로 캐리어의 베이스 바디는 클립 연결부를 통해 센서 캐리어에 기계적으로 연결된다.
본 발명의 과제는 간단하고 경제적인 압력 센서를 제조하는 것이다.
독립 청구항 제 1 항의 특징들을 포함하는 압력 측정 셀 및 독립 청구항 제 6 항의 특징들을 포함하는 측정 구조물의 제공 방법은, 복잡한 압력 측정 셀 대신 간단하고 경제적으로 제조되는 압력 측정 셀을 사용하는 간단하고 경제적인 압력 센서가 제조될 수 있다는 장점을 갖는다. 비싸고 복잡한 박막 공정을 거의 모든 표면 상에 저항 트랙의 간단한 인쇄로 대체함으로써, 압력 측정 셀의 구조를 코팅해야 할 때 큰 차이가 있을 수 있다. 또한, 측정 구조물은 바람직한 방식으로 캐리어의 편평하지 않은 표면 영역 상에도 인쇄될 수 있다. 이로 인해 예를 들어 유압 및/또는 전기 연결 구조가 압력 측정 셀의 구조 내에 통합될 수 있어서, 압력 측정 셀과 회로 캐리어의 분리가 생략될 수 있다. 또한, 다수의 컴포넌트가 통합되어 하나의 부품 또는 예비 장착 어셈블리를 형성할 수 있다. 바람직한 방식으로, 압력이 측정되어야 하는 유체 블록 상에 직접 측정 구조물을 제공하는 것도 가능하다. 인쇄 공정을 위해 클린룸 조건이 필요하지 않기 때문에, 압력 측정 셀, 및 상기 압력 측정 셀을 구비한 상응하는 측정 유닛 또는 압력 센서 유닛용 제조 비용이 더 줄어들 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 측정 다이어프램을 형성하는 캐리어를 구비한 압력 측정 셀을 제공한다. 측정 다이어프램은 검출해야 할 압력의 작용 하에 변형된다. 또한, 캐리어 상에는 측정 구조물이 제공되고, 상기 측정 구조물은 측정 다이어프램의 변형을 검출하며 검출된 압력을 나타내는 적어도 하나의 전기 출력 신호를 생성한다. 이 경우, 측정 구조물은 캐리어 상에 인쇄된다.
또한, 압력 측정 셀의 캐리어 상에 측정 구조물을 제공하는 방법이 제안된다. 이 경우, 캐리어의 표면은 세척되고 측정 구조물은 캐리어의 표면상에 인쇄된다.
바람직하게는 비접촉식 인쇄 시스템 또는 인쇄 공정, 예를 들면 측정 구조물을 캐리어 상에 인쇄하기 위해 잉크 방울을 캐리어 표면으로 쏘는 잉크 젯 시스템 또는 잉크 젯 공정이 사용된다. 정상적인 인쇄 잉크 대신에, 미리 정해진 비저항 또는 전도도를 갖는 도전성 물질, 예를 들면 금속 입자 및/또는 탄소 입자를 함유하는 잉크(아세톤/에탄올)가 사용된다. 상기 인쇄 공정에 의해, 상응하는 구조를 갖는 측정 구조물들이 인쇄될 수 있고, 상기 측정 구조물들은 함유된 도전성 물질에 의해 소정 표면 저항을 갖는다.
예를 들면 다수의 노즐을 갖는 노즐 플레이트를 사용하며 높은 빈도로 연속적으로 잉크 방울을 인쇄될 표면의 방향으로 분무하는 연속 잉크 젯 공정이 사용될 수 있다. 잉크 방울들은 노즐 플레이트로부터 배출 시 정전기적으로 하전되고 상이한 전류의 인가에 의해 편향된다. 이 편향에 의해, 인쇄될 표면상에 소정 측정 구조물이 형성된다. 사용되지 않은 또는 편향되지 않은 방울들은 다시 모여서 잉크 회로로 반송된다. 또한, 연속하는 에어로졸 제트 공정이 사용되며, 이 공정에서는 도전성 물질을 갖는 잉크 방울들이 초음파 또는 공기 난류에 의해 분무된다. 대안으로서, 미리 정해진 크기를 갖는 방울들을 생성하여 개별적으로 인쇄될 표면의 방향으로 분무하는 드롭-온-디멘드(Drop-on-Demand) 공정이 사용된다. 드롭-온-디멘드 공정에서, 도전성 물질을 갖는 잉크는 인쇄 헤드 내의 탱크 내에 있다. 탱크 내에는 저압이 형성되므로, 잉크가 저절로 헤드 하부에서 노즐로부터 배출되지 않는다. 압력은 노즐 내에 항상 잉크 방울이 있도록 조절된다. 적합한 수단에 의해 노즐 챔버가 줄어들고, 도전성 물질을 갖는 방울이 노즐로부터 인쇄될 표면상으로 분무되므로, 소정 측정 구조물이 형성된다. 이 시스템의 장점은 방울 크기가 제어될 수 있다는 것이다. 또한, 연속 잉크 젯 공정에서보다 높은 점성을 갖는 용매 기반 잉크가 사용될 수 있다.
또한, 압력 센서 유닛용 예비 장착 어셈블리로서 형성된, 상기 압력 측정 셀, 센서 캐리어 및 회로 캐리어를 포함하는 측정 유닛이 제안된다. 압력 측정 셀은 검출된 압력을 나타내는 적어도 하나의 전기 출력 신호를 생성하고, 적어도 하나의 제 1 접촉점을 포함하며, 상기 접촉점을 통해 상기 적어도 하나의 전기 출력 신호가 탭 될 수 있다. 압력 측정 셀은 측정될 매체와 압력 측정 셀 사이의 유체 연결을 형성하는 센서 캐리어에 기계적으로 연결된다. 회로 캐리어는 센서 캐리어에 기계적으로 연결되고, 압력 측정 셀의 적어도 하나의 제 1 접촉점은 회로 캐리어의 적어도 하나의 제 2 접촉점에 전기적으로 연결되며, 상기 제 2 접촉점은 인쇄 회로 기판 상에 배치된 전자 회로의 제 3 접촉점에 연결될 수 있다.
바람직하게는 압력 측정 셀이 보호 슬리브를 갖는 압력 센서 유닛 내에 사용될 수 있고, 상기 보호 슬리브 내에는 압력 측정 셀, 회로 캐리어, 및 접속 및 회로 장치가 배치되고, 상기 접속 및 회로 장치는 회로 캐리어의 표면에 대해 수직으로 배치되며 적어도 하나의 전자 및/또는 전기 부품을 갖는 전자 회로를 지지하는 인쇄 회로 기판, 및 외부 윤곽을 갖는 베이스 바디를 포함하며 보호 슬리브를 폐쇄하는 지지 유닛을 포함한다. 압력 측정 셀은 센서 캐리어에 연결되고, 상기 센서 캐리어는 보호 슬리브용 연결 영역을 갖는 고정 플랜지를 포함한다. 회로 캐리어의 베이스 바디는 센서 캐리어에 기계적으로 연결되며 내부 인터페이스를 포함한다. 상기 내부 인터페이스는 압력 측정 셀의 적어도 하나의 전기 출력 신호를 탭 하여 전자 회로에 인가한다. 지지 유닛의 베이스 바디는 적어도 하나의 전기 접촉점을 갖는 외부 인터페이스를 형성하고, 상기 접촉점을 통해 전자 회로의 적어도 하나의 출력 신호가 탭 될 수 있다. 적어도 하나의 접촉점은 전기 연결부를 통해 인쇄 회로 기판의 대응 접촉점에 전기적으로 연결된다.
종속 청구항들에 제시된 조치에 의해, 청구항 제 1 항에 제시된 압력 측정 셀, 청구항 제 6 항에 제시된 측정 구조물의 제공 방법, 청구항 제 10 항에 제시된 측정 유닛 및 청구항 제 19 항에 제시된 압력 센서 유닛의 바람직한 개선이 가능하다.
측정 구조물과 캐리어의 표면 사이에 절연 층이 제공될 수 있는 것이 특히 바람직하다. 절연 층에 의해 바람직하게는 측정 구조물의 부품들 사이의 의도 하지 않은 단락이 방지될 수 있고, 측정 구조물의 인쇄가 용이해질 수 있다. 또한, 측정 구조물의 부품들을 오염 및 습기로부터 보호하는 보호층이 측정 구조물 상에 제공되므로, 단락 및 전기 화학적 부식이 바람직하게 방지될 수 있다.
압력 측정 셀의 바람직한 실시 예에서, 측정 구조물은 측정 브리지 및 적어도 하나의 제 1 접촉점을 포함할 수 있고, 상기 접촉점을 통해 적어도 하나의 전기 출력 신호가 탭 될 수 있다. 측정 브리지는 다수의 저항 트랙들 및 라인 트랙들을 포함할 수 있고, 상기 라인 트랙들은 저항 트랙들 및/또는 적어도 하나의 제 1 접촉점을 회로 방식으로 서로 연결할 수 있다. 측정 브리지는 바람직하게는 휘트스톤 브리지로서 구현되고, 상기 휘트스톤 브리지의 개별 저항들은 구불구불하게 형성될 수 있다.
측정 구조물의 제공 방법의 바람직한 실시 예에서, 절연 층 및/또는 보호층은 대기 플라즈마 공정에 의해 제공될 수 있다. 이러한 플라즈마 공정은 바람직하게는 연속 장착 공정 내로 통합될 수 있는데, 그 이유는 환경 조건에 대한 특별한 요구가 주어지지 않기 때문이다.
측정 유닛의 바람직한 실시 예에서, 캐리어는 예를 들어 딥 디로잉 슬리브로서 또는 원판으로서 또는 유체 블록의 섹션으로서 구현될 수 있다. 센서 캐리어는 예를 들어 축 방향 내부 보어, 링형 고정 플랜지 및 적어도 하나의 연결 영역을 포함하는 선삭 부품으로서 구현될 수 있고, 내부 보어의 제 1 단부에는 측정 연결부가 형성되고, 내부 보어의 제 2 단부는 압력 측정 셀의 측정 다이어프램에 의해 밀봉된다. 또한, 딥 드로잉 슬리브 및/또는 원판으로서 구현된 캐리어는 센서 캐리어에 유체 밀봉 방식으로 연결될 수 있다.
측정 유닛의 다른 바람직한 실시 예에서, 원판으로서 구현된 캐리어는 센서 캐리어 상에 성형되고, 하나의 단계에서 센서 캐리어와 함께 제조된다.
측정 유닛의 다른 바람직한 실시 예에서, 유체 블록은 센서 캐리어를 형성할 수 있고, 압력 측정 셀의 측정 다이어프램에 의해 유체 밀봉 방식으로 밀봉되는 보어를 포함할 수 있다. 이 실시 예에서, 측정 구조물은 압력이 측정되어야 하는 유체 블록의 표면 상에 직접 인쇄될 수 있다.
측정 유닛의 다른 바람직한 실시 예에서, 외부 접합 구조로서 회로 캐리어의 베이스 바디 상에, 인쇄 회로 기판의 대응 가이드 레그를 수용하기 위한 2개의 리세스가 형성되고, 상기 리세스의 에지에는 각각 2개의 도전성 영역이 배치될 수 있고, 상기 영역들은 상기 리세스 내로 연장하며 각각 제 2 접촉점을 형성할 수 있다. 회로 캐리어의 베이스 바디는 예를 들어 내부 접합 구조를 갖는 중공 실린더로서 구현될 수 있고, 상기 내부 접합 구조는 압력 측정 셀의 외부 윤곽에 매칭되며 압력 측정 셀을 둘러싼다. 이 경우, 각각의 리세스의 2개의 도전성 영역들은 추가로 각각 바닥면을 형성할 수 있고, 상기 바닥면은 각각 본딩 와이어를 통해 압력 측정 셀의 대응하는 제 1 접촉점에 전기적으로 연결될 수 있다. 대안으로서, 원판으로서 또는 유체 블록의 섹션으로서 구현된, 압력 측정 셀의 캐리어는 회로 캐리어의 베이스 바디를 형성할 수 있다. 이 경우, 압력 측정 셀의 제 1 접촉점은 간단히 라인 트랙을 통해 회로 캐리어의 대응하는 제 2 접촉점에 연결될 수 있다. 이로 인해, 센서 캐리어, 압력 측정 셀 및 회로 캐리어가 하나의 부품으로서 구현될 수 있다.
다른 양상에서, 압력 센서 유닛은 압력 측정 셀, 센서 캐리어 및 회로 캐리어를 포함하는 측정 유닛을 구비한다. 이로 인해, 인쇄 회로 기판의 베이스 바디는 기계적 접합 구조를 통해 회로 캐리어에 결합될 수 있고, 상기 접합 구조는 인쇄 회로 기판의 베이스 바디 상에 리세스를 형성하고, 상기 리세스는 2개의 대향하는 측면 상에서 각각 가이드 레그에 의해 한정되며, 상기 가이드 레그는 접촉 상태에서 적어도 부분적으로 회로 캐리어의 외부 접합 구조의 대응하는 리세스 내로 삽입된다.
본 발명의 실시 예들은 도면에 도시되어 있으며 이하에서 상세히 설명된다. 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 또는 유사한 기능을 하는 컴포넌트 또는 요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 압력 측정 셀의 제 1 실시 예를 갖는 본 발명에 따른 압력 센서 유닛의 제 1 실시 예의 부분 사시도.
도 2는 도 1의 압력 측정 셀의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 압력 측정 셀의 제 2 실시 예를 갖는 본 발명에 따른 압력 센서 유닛의 제 2 실시 예의 부분 사시도.
도 4는 도 3의 압력 측정 셀을 갖는 측정 유닛의 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 압력 측정 셀의 제 3 실시 예를 갖고 보호 슬리브를 갖지 않는 본 발명에 따른 압력 센서 유닛의 제 3 실시 예의 부분 사시도.
도 6은 도 5의 압력 센서 유닛의 하부 부분의 사시도.
도 7은 도 5 및 도 6의 압력 측정 셀을 갖는 측정 유닛의 사시도.
도 8은 측정 다이어프램의 영역에서 본 발명에 따른 압력 측정 셀의 일 실시 예의 단면도.
도 1 내지 도 8에 나타나는 바와 같이, 압력 측정 셀(50, 50A, 50B, 50C)의 도시된 실시 예는 각각 측정 다이어프램(52.1)을 형성하는 캐리어(52, 52A, 52B, 52C)를 포함한다. 측정 다이어프램(52.1)은 검출될 압력(P)의 작용 하에 변형된다. 캐리어(52) 상에는 측정 구조물(55)이 제공되고, 상기 측정 구조물(55)은 측정 다이어프램(52.1)의 변형을 검출하며 검출된 압력(P)을 나타내는 적어도 하나의 전기 출력 신호를 생성한다. 이 경우, 측정 구조물(55)은 캐리어(52) 상에 인쇄된다.
도 1 내지 도 8에 나타나는 바와 같이, 압력 측정 셀(50, 50A, 50B, 50C)의 도시된 실시 예에서 측정 구조물(55)과 캐리어(52)의 표면 사이에 절연 층(54)이 제공된다. 또한, 측정 구조물(55)을 오염 및 습기로부터 보호하기 위해 보호 층(57)이 측정 구조물(55) 상에 제공된다.
특히 도 2, 도 4 및 도 7에 나타나는 바와 같이, 측정 구조물(55)은 도시된 실시 예에서 측정 브리지(56) 및 4개의 제 1 접촉점(56.3)을 포함하고, 상기 접촉점들을 통해 적어도 하나의 전기 출력 신호가 탭(tap) 될 수 있다. 측정 브리지(56)는 구불 구불하게 형성된 4개의 저항 트랙(56.1)을 갖는 휘트스톤 브리지로서 구현된다. 또한, 측정 구조물(55)은 다수의 라인 트랙(56.2)을 포함하고, 상기 라인 트랙들(56.2)은 저항 트랙들(56.1) 및/또는 제 1 접촉점들(56.3)을 회로 방식으로 서로 연결하므로, 휘트스톤 브리지의 기능이 실현된다.
압력 측정 셀(50)의 캐리어(52) 상에 측정 구조물(55)을 제공하는 방법의 제 1 단계에서, 캐리어(52)의 표면이 세척된다. 그리고 나서, 측정 구조물(55)이 캐리어(52)의 표면상에 인쇄된다. 특히 도 8에 나타나는 바와 같이, 본 발명에 따른 압력 측정 셀(50, 50A, 50B, 50C)의 도시된 실시 예에서, 측정 구조물(55)의 인쇄 전에 절연 층(54)이 캐리어(52)의 세척된 표면상에 제공된다. 또한, 도시된 실시 예에서, 인쇄된 측정 구조물(55) 상에 보호층(57)이 제공된다. 바람직하게는 절연 층(54) 및/또는 보호층(57)이 대기 플라즈마 공정에 의해 제공된다.
도 1 내지 도 8에 나타나는 바와 같이, 압력 센서 유닛(1, 1A, 1B, 1C)은 도시된 실시 예에서 각각 보호 슬리브(20)를 포함하고, 상기 보호 슬리브 내에는 압력 측정 셀(50, 50A, 50B, 50C), 회로 캐리어(60, 60A, 60B, 60C) 및 접속 및 회로 장치(3)가 배치되며, 상기 접속 및 회로 장치(3)는 회로 캐리어(60, 60A, 60B, 60C)의 표면에 대해 수직으로 배치된 인쇄 회로 기판(40), 및 지지 유닛(30)을 포함하고, 상기 인쇄 회로 기판(40)은 적어도 하나의 전자 및/또는 전기 부품(44.1, 44.2)을 갖는 전자 회로(44)를 지지한다. 지지 유닛(30)은 외부 윤곽(37)을 갖는 베이스 바디(32)를 포함하고 보호 슬리브(20)를 폐쇄한다. 압력 측정 셀(50, 50A, 50B, 50C)은 센서 캐리어(10, 10A, 10B, 10C)에 연결되고, 상기 센서 캐리어(10, 10A, 10B, 10C)는 보호 슬리브(20)용 연결 영역(16)을 갖는 고정 플랜지(12)를 포함한다. 회로 캐리어(60, 60A, 60B, 60C)의 베이스 바디(62, 62A, 62B, 62C)는 센서 캐리어(10, 10A, 10B, 10C)에 기계적으로 연결되며, 내부 인터페이스(24A, 24B, 24C)를 포함한다. 상기 내부 인터페이스(24A, 24B, 24C)는 압력 측정 셀(50, 50A, 50B, 50C)의 적어도 하나의 전기 출력 신호를 탭하여 전기 회로(44)에 인가한다. 지지 유닛(30)의 베이스 바디(32)는 적어도 하나의 전기 접촉점(34)을 갖는 외부 인터페이스(26)를 형성하고, 상기 전기 접촉점(34)을 통해 전자 회로(44)의 적어도 하나의 출력 신호가 탭 될 수 있다. 적어도 하나의 접촉점(34)은 전기 연결부를 통해 인쇄회로 기판(40)의 대응 접촉점에 연결된다.
도 1 내지 도 7에 나타나는 바와 같이, 측정 유닛(9, 9A, 9B, 9C)은 도시된 실시 예에서 각각 하나의 압력 측정 셀(50, 50A, 50B, 50C), 센서 캐리어(10, 10A, 10B, 10C) 및 회로 캐리어(60, 60A, 60B, 60C)를 포함하고, 상기 회로 캐리어(60, 60A, 60B, 60C)는 압력 센서 유닛(1)용 예비 장착 어셈블리를 형성한다. 압력 측정 셀(50, 50A, 50B, 50C)은 검출된 압력(P)을 나타내는 적어도 하나의 전기 출력 신호를 생성하고, 적어도 하나의 제 1 접촉점(65.3)을 포함하며, 상기 접촉점을 통해 적어도 하나의 전기 출력 신호가 탭 될 수 있다. 압력 측정 셀(50, 50A, 50B, 50C)은 센서 캐리어(10)에 기계적으로 연결되고, 상기 센서 캐리어(10)는 측정될 매체와 압력 측정 셀(50, 50A, 50B, 50C) 사이의 유체 연결부를 형성한다. 회로 캐리어(60, 60A, 60B, 60C)는 센서 캐리어(10, 10A, 10B, 10C)에 기계적으로 연결되고, 압력 측정 셀(50, 50A, 50B, 50C)의 적어도 하나의 제 1 접촉점(56.3)은 회로 캐리어(60)의 적어도 하나의 제 2 접촉점(66A, 66B, 66C)에 전기적으로 연결되며, 상기 제 2 접촉점(66A, 66B, 66C)은 접촉 상태에서 인쇄 회로 기판(40) 상에 배치된 전자 회로(44)의 제 3 접촉점(46)에 연결된다.
도 1, 도 3 및 도 5에 나타나는 바와 같이, 인쇄 회로 기판(40)의 베이스 바디(41)는 기계적 접합 구조(42)를 통해 회로 캐리어(60, 60A, 60B, 60C)에 결합되고, 상기 접합 구조(42)는 인쇄 회로 기판(40)의 베이스 바디(41) 상에 리세스(42.1)를 형성하며, 상기 리세스(42.1)는 2개의 대향 측면 상에서 각각 가이드 레그(42.2)에 의해 한정된다. 가이드 레그(42.2)는 접촉 상태에서 적어도 부분적으로 회로 캐리어(60, 60A, 60B, 60C)의 외부 접합 구조(64A, 64B, 64C)의 대응 리세스 내로 삽입된다. 도 1, 도 3 및 도 5에 나타나는 바와 같이, 인쇄 회로 기판(40)은 가이드 레그(42.2)의 영역에 접촉 면을 포함하고, 상기 접촉 면은 제 3 접촉점(46)을 형성하며 도체 트랙(42.3)을 통해 전자 회로(44)에 연결된다. 제 3 접촉점(46)은 대응하는 제 2 접촉점(66A, 66B, 66C) 또는 회로 캐리어(60, 60A, 60B, 60C)의 베이스 바디(62, 62A, 62B, 62C) 상의 외부 접합 구조(64A, 64B, 64C)의 영역 내의 접촉 면과 함께 내부 전기 인터페이스(24A, 24B, 24C)를 형성한다. 인쇄 회로 기판(40)은 회로 캐리어(60, 60A, 60B, 60C)의 베이스 바디(62, 62A, 62B, 62C) 상의 외부 접합 구조(64A, 64B, 64C)의 리세스 또는 수용 포켓 내로 삽입되고, 경우에 따라 유지 접착제 및 도전 접착제(7)로 거기에 고정됨으로써, 회로 캐리어(60, 60A, 60B, 60C)와 인쇄 회로 기판(40) 사이의 도전 연결이 보장되고, 인쇄 회로 기판(40)이 고정된다. 유지 접착제는 예를 들어 회로 캐리어(60, 60A, 60B, 60C)의 리세스 또는 수용 포켓의 기본 면에 제공되고, 도전 접착제는 예를 들어 인쇄 회로 기판(40)의 접촉면(46) 상에 제공된다. 대안으로서, 제 2 접촉점들(66A, 66B, 66C)은 회로 캐리어(60, 60A, 60B, 60C)의 베이스 바디(62, 62A, 62B, 62C) 상에 스프링 탄성 접촉 요소들로서 구현될 수 있고, 상기 접촉 요소들은 인쇄 회로 기판(40)의 삽입 방향에 대해 수직인 힘을 인쇄 회로 기판(40)의 접촉면(46)에 가하며, 동시에 외부 접합 구조(64A, 64B, 64C)의 리세스 또는 수용 포켓 내로 삽입된 인쇄 회로 기판(40)을 고정하므로, 상기 지점 상의 유지 접착제 및 도전 접착제(7)가 생략될 수 있다. 다른 단부에서 인쇄 회로 기판(40)의 베이스 캐리어(42)는 상세히 도시되지 않은 접촉점들을 포함하고, 상기 접촉점들은 지지 유닛(30)의 베이스 바디(32)의 대응 접촉점들과 접촉된다. 지지 유닛(30)의 베이스 바디(32)는 2개의 셸 절반(32.1, 32.2)을 포함하고, 상기 셸 전반들(32.1, 32.2)은 도시된 실시 예에서 각각 플라스틱 사출 성형 부품으로서 구현되고, 상기 부품 내로, 외부 인터페이스(26)의 접촉점(34) 그리고 관통 연결부 및 대응 접촉점을 형성하는 리드 프레임이 매립된다.
도 1 및 도 2에 나타나는 바와 같이, 압력 측정 셀(50A)의 캐리어(52)는 도시된 실시 예에서 딥 드로잉 슬리브(52A)로서 구현되고, 상기 슬리브 상에 측정 구조물(55)이 인쇄된다. 센서 캐리어(10A)는 축 방향 내부 보어, 링형 고정 플랜지(12) 및 적어도 하나의 연결 영역(16)을 갖는 선삭 부품으로서 구현된다. 내부 보어의 제 1 단부 상에서 고정 플랜지(12) 아래에 측정 연결부(18)가 셀프-클린치-연결부로서 형성되고, 도 1 및 도 2에 상세히 도시되지 않은 유체 블록으로 프레스되거나 상기 유체 블록에 연결될 수 있다. 내부 보어의 제 2 단부는 압력 측정 셀(50A)의 측정 다이어프램(52.1)에 의해 밀봉된다. 딥 드로잉 슬리브(52A)는 바람직하게는 용접 결합에 의해 센서 캐리어(10A)에 유체 밀봉 방식으로 연결된다.
도 1에 나타나는 바와 같이, 회로 캐리어(60A)의 베이스 바디(62A)는 도시된 제 1 실시 예에서 내부 접합 구조(65A)를 갖는 중공 실린더로서 구현되고, 상기 내부 접합 구조는 압력 측정 셀(50A)의 외부 윤곽에 매칭되며 압력 측정 셀(50A)을 둘러싼다. 회로 캐리어(60A)의 베이스 바디(62A)는 클립 연결부를 통해 센서 캐리어(10A)에 기계적으로 연결된다. 클립 연결부를 형성하기 위해, 센서 캐리어(10A)는 제 1 클립 구조로서 수용 홈(17)을 포함하고, 상기 수용 홈(17)은 센서 캐리어(10A)의 고정 플랜지(12) 내로 삽입된다. 회로 캐리어(10A)의 베이스 바디(62A)는 대응하는 제 2 클립 구조로서 노우즈를 갖는 다수의 탄성 록킹 암(62.1)을 포함하고, 상기 노우즈들은 회로 캐리어(10A)의 부착 시 센서 캐리어(10A)의 수용 홈(17) 내로 록킹 방식으로 삽입되어 플랜지 표면(14)에 접촉한다. 클립 연결부의 형성 및 정렬 후에, 센서 캐리어(10A)는 유지 접착제(5)에 의해 비틀리지 않으며, 상기 유지 접착제는 록킹 암들(62.1) 중 하나와 플랜지 표면(14) 사이의 지지점 상에 제공된다. 인쇄 회로 기판(40)의 대응하는 가이드 레그(42.2)를 수용하기 위한 2개의 수용 포켓이 외부 접합 구조(64A)로서 회로 캐리어(60A)의 베이스 바디(62A) 상에 형성된다. 수용 포켓의 에지 상에 각각 2개의 도전성 영역이 배치되고, 상기 영역들은 수용 포켓 내로 연장하며 각각 제 2 접촉점(66A)을 형성한다. 추가로, 각각의 수용 포켓의 2개의 도전성 영역들은 각각 본딩 면(68A)을 형성하고, 상기 본딩 면(68A)은 각각 본딩 와이어(58)를 통해 압력 측정 셀(50A)의 대응하는 제 1 접촉점(56.1)에 전기적으로 연결된다. 도 1에 나타나는 바와 같이, 고정 플랜지(12)는 스텝으로서 형성된 연결 영역(16)을 포함하고, 상기 연결 영역 상에 보호 슬리브(20)가 끼워진다. 추가로 또는 대안으로서, 보호 슬리브(20)가 연결 영역(16)에 용접될 수 있다.
도 3 및 도 4에 나타나는 바와 같이, 압력 측정 셀(50B)의 캐리어(52)는 도시된 실시 예에서 금속 원판(52B)으로서 구현되고, 상기 금속 원판 상에 측정 구조물(55)이 인쇄된다. 센서 캐리어(10B)는 제 1 실시 예와 유사하게, 축 방향 내부 보어, 링형 고정 플랜지(12) 및 적어도 하나의 연결 영역(16)을 갖는 선삭 부품으로서 구현된다. 내부 보어의 제 1 단부 상에서 고정 플랜지(12) 하부에 측정 연결부(18)가 셀프 클린치 연결부로서 형성되고, 제 1 실시 예와 유사하게 도 3 및 도 4에 상세히 도시되지 않은 유체 블록으로 프레스되거나 상기 유체 블록에 연결될 수 있다. 내부 보어의 제 2 단부는 압력 측정 셀(50B)의 측정 다이어프램에 의해 밀봉된다. 도시된 실시 예에서, 금속 원판(52B)은 하나의 단계에서 센서 캐리어(10B)와 함께 제조되므로, 금속 원판(52)은 센서 캐리어(10b)에 유체 밀봉 방식으로 연결된다.
도 3 및 도 4에 나타나는 바와 같이, 금속 원판(52B)으로서 구현된, 압력 측정 셀(50B)의 캐리어(52)는 도시된 제 2 실시 예에서 추가로 회로 캐리어(60B)의 베이스 바디(62B)를 형성한다. 이로 인해, 장착 단계들이 절감될 수 있다. 회로 캐리어(60B)의 베이스 바디(62B) 상에 또는 금속 원판(52)으로서 구현된, 압력 측정 셀(50B)의 캐리어(52) 상에, 외부 접합 구조(64B)로서, 인쇄 회로 기판(40)의 대응하는 가이드 레그(42.2)를 수용하기 위한 2개의 리세스가 형성된다. 리세스의 에지에는 각각 2개의 도전성 영역이 배치되고, 상기 영역들은 리세스 내로 연장하며 각각 제 2 접촉점(66B)을 형성한다. 추가로, 회로 캐리어(60B)의 제 2 접촉점들(66B)은 라인 트랙(56.2)을 통해 압력 측정 셀(50B)의 대응하는 제 1 접촉점들(56.1)에 전기적으로 연결된다. 삽입된 접촉 상태에서, 인쇄 회로 기판(40)의 가이드 레그들(42.2)은 플랜지 표면(14) 상에 지지된다. 도 3에 나타나는 바와 같이, 고정 플랜지(12)는 제 1 실시 예와 유사하게 스텝으로서 형성된 연결 영역(16)을 포함하고, 상기 연결 영역(16) 상으로 보호 슬리브(20)가 끼워진다. 추가로 또는 대안으로서, 보호 슬리브(20)가 연결 영역(16)과 용접될 수 있다.
도 5 내지 도 7에 나타나는 바와 같이, 압력 측정 셀(50C)의 캐리어(52)는 도시된 실시 예에서 유체 블록(8)의 섹션(52C)으로서 구현되고, 상기 섹션(52C) 상에 측정 구조물(55)이 인쇄된다. 또한, 유체 블록(8)의 섹션(52c)은 센서 캐리어(10C)를 형성하며 유체 채널(8.1)을 포함하고, 상기 유체 채널은 압력 측정 셀(50C)의 측정 다이어프램(52.1)에 의해 유체 밀봉 방식으로 밀봉된다.
도 5 내지 도 7에 나타나는 바와 같이, 유체 블록(8)의 섹션(52C)으로서 구현된 압력 측정 셀(50C)의 캐리어(52)는 도시된 제 3 실시 예에서 추가로 회로 캐리어(60C)의 베이스 바디(62C)를 형성한다. 회로 캐리어(60C)의 베이스 바디(62C) 상에 또는 유체 블록(8)의 섹션(52C)으로서 구현된 압력 측정 셀(50C)의 캐리어(52) 상에, 외부 접합 구조(64C)로서, 유체 블록(8) 내로 인쇄 회로 기판(40)의 대응하는 가이드 레그(42.2)를 수용하기 위한 2개의 수용 포켓이 형성된다. 수용 포켓의 에지 상에 각각 2개의 도전성 영역이 배치되고, 상기 영역들은 리세스 내로 연장하며 각각 제 2 접촉점(66C)을 형성한다. 추가로, 회로 캐리어(60C)의 2개의 접촉점(66C)은 라인 트랙(56.2)을 통해 압력 측정 셀(50C)의 대응하는 제 1 접촉점(56.1)에 전기적으로 연결된다. 삽입된 접촉 상태에서, 인쇄 회로 기판(40)의 가이드 레그(42.2)가 수용 포켓의 바닥에 지지된다. 또한, 유체 블록(8)의 섹션(52C)으로서 구현된 압력 측정 셀(50C)의 캐리어(52)는 상세히 도시되지 않은 연결 영역을 포함하고, 상기 연결 영역 상으로 보호 슬리브(20)가 끼워진다. 추가로 또는 대안으로서, 보호 슬리브(20)는 상기 연결 영역과 용접될 수 있다.
9 측정 유닛
10 센서 캐리어
12 고정 플랜지
16 연결 영역
18 측정 연결부
24 내부 인터페이스
26 외부 인터페이스
30 지지 유닛
32 베이스 바디
40 인쇄 회로 기판
44 전자 회로
46 제 3 접촉점
50 압력 측정 셀
52 캐리어
52A 딥 드로잉 슬리브
52B 원판
52.1 측정 다이어프램
54 절연층
55 측정 구조물
56 측정 브리지
56.1 저항 트랙
56.3 제 1 접촉점
57 보호 층
60 회로 캐리어
62 베이스 바디
64 외부 접합 구조
65A 내부 접합 구조
66 제 2 접촉점

Claims (20)

  1. 검출할 압력(P)의 작용 하에 변형되는 측정 다이어프램(52.1)을 형성하는 캐리어(52)를 구비한 압력 측정 셀(50)로서, 상기 캐리어(52) 상에 측정 구조물(55)이 제공되고, 상기 측정 구조물은 상기 측정 다이어프램(52.1)의 변형을 검출하며 검출된 압력(P)을 나타내는 적어도 하나의 전기 출력 신호를 생성하는, 상기 압력 측정 셀에 있어서,
    상기 측정 구조물(55)은 상기 캐리어(52) 상에 인쇄되는 것을 특징으로 하는 압력 측정 셀.
  2. 제 1 항에 있어서, 절연 층(54)이 상기 측정 구조물(55)과 상기 캐리어(52)의 표면 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 압력 측정 셀.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 보호층(57)이 상기 측정 구조물(55) 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 압력 측정 셀.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 구조물(55)은 측정 브리지(56) 및 적어도 하나의 제 1 접촉점(56.3)을 포함하고, 상기 제 1 접촉점(56.3)을 통해 상기 적어도 하나의 전기 출력 신호가 탭 될 수 있는 것을 특징으로 하는 압력 측정 셀.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 측정 브리지(57)는 다수의 저항 트랙(56.1) 및 라인 트랙들(56.2)을 포함하고, 상기 라인 트랙들(56.2)은 상기 저항 트랙들(56.1) 및/또는 상기 적어도 하나의 제 1 접촉점(56.3)을 회로 방식으로 서로 연결하는 것을 특징으로 하는 압력 측정 셀.
  6. 압력 측정 셀(50)의 캐리어(52) 상에 측정 구조물(55)을 제공하는 방법으로서, 상기 캐리어(52)의 표면이 세척되는, 상기 측정 구조물의 제공 방법에 있어서,
    상기 측정 구조물(55)은 상기 캐리어(52)의 표면 상에 인쇄되는 것을 특징으로 하는 측정 구조물의 제공 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 측정 구조물(55)의 인쇄 전에 절연 층(54)이 상기 캐리어(52)의 세척된 표면 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 측정 구조물의 제공 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 보호 층(57)이 인쇄된 측정 구조물(55) 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 측정 구조물의 제공 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 절연 층(54) 및/또는 상기 보호층(57)은 대기 플라즈마 공정에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 측정 구조물의 제공 방법.
  10. 압력 측정 셀(50), 센서 캐리어(10) 및 회로 캐리어(60)를 포함하는 측정 유닛(9)으로서, 상기 압력 측정 셀(50)은 검출된 압력(P)을 나타내는 적어도 하나의 전기 출력 신호를 생성하고, 적어도 하나의 제 1 접촉점(65.3)을 포함하며, 상기 제 1 접촉점(65.3)을 통해 상기 적어도 하나의 전기 출력 신호가 탭 될 수 있고, 상기 압력 측정 셀(50)은 상기 센서 캐리어(10)에 기계적으로 연결되며, 상기 센서 캐리어(10)는 측정될 매체와 상기 압력 측정 셀(50) 사이의 유체 연결을 형성하고, 상기 회로 캐리어(60)는 상기 센서 캐리어(10)에 기계적으로 연결되며, 상기 압력 측정 셀(50)의 상기 적어도 하나의 제 1 접촉점(56.3)은 상기 회로 캐리어(60)의 적어도 하나의 제 2 접촉점(66A, 66B, 66C)에 전기적으로 연결되고, 상기 제 2 접촉점(66A, 66B, 66C)은 인쇄 회로 기판(40) 상에 배치된 전자 회로(44)의 제 3 접촉점(46)에 연결될 수 있는, 상기 측정 유닛에 있어서,
    상기 측정 유닛(9)은 압력 센서 유닛(1)용 예비 장착 어셈블리를 형성하고, 상기 압력 측정 셀(50)은 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따라 구현되는 것을 특징으로 하는 측정 유닛.
  11. 제 10 항에 있어서, 캐리어(52)는 딥 드로잉 슬리브(52A)로서 또는 원판(52B)으로서 또는 유체 블록(8)의 섹션(52C)으로서 구현되는 것을 특징으로 하는 측정 유닛.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 센서 캐리어(10A, 10B)는 축 방향 내부 보어, 링형 고정 플랜지(12) 및 적어도 하나의 연결 영역(16)을 포함하는 선삭 부품으로서 구현되고, 상기 내부 보어의 제 1 단부에는 측정 연결부(18)가 형성되고, 상기 내부 보어의 제 2 단부는 압력 측정 셀(50A, 50B)의 측정 다이어프램(52.1)에 의해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 측정 유닛.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 딥 드로잉 슬리브(52A) 및/또는 상기 원판(52B)은 상기 센서 캐리어(10A, 10B)에 유체 밀봉 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 측정 유닛.
  14. 제 13 항에 있어서, 원판(52B)으로서 구현된 상기 캐리어(52)는 상기 센서 캐리어(10B)에 성형되는 것을 특징으로 하는 측정 유닛.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 유체 블록(8)은 센서 캐리어(10C)를 형성하며 유체 채널(8.1)을 포함하고, 상기 유체 채널은 상기 압력 측정 셀(50)의 측정 다이어프램(52.1)에 의해 유체 밀봉 방식으로 밀봉되는 것을 특징으로 하는 측정 유닛.
  16. 제 10 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 외부 접합 구조(64)로서 상기 회로 캐리어(60)의 베이스 바디(62) 상에, 인쇄 회로 기판(40)의 대응하는 가이드 레그(42.4)를 수용하는 2개의 리세스가 형성되고, 상기 리세스의 에지에는 각각 2개의 도전성 영역이 배치되며, 상기 도전성 영역들은 상기 리세스 내로 연장하고 각각 제 2 접촉점(66)을 형성하는 것을 특징으로 하는 측정 유닛.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 회로 캐리어(60A)의 상기 베이스 바디(62A)는 내부 접합 구조(65A)를 갖는 중공 실린더로서 구현되고, 상기 내부 접합 구조는 압력 측정 셀(50A)의 외부 윤곽에 매칭되며 상기 압력 측정 셀(50A)을 둘러싸고, 각각의 리세스의 2개의 도전성 영역은 추가로 각각 하나의 바닥면(68A)을 형성하고, 상기 바닥면(68A)은 각각 본딩 와이어(58)를 통해 상기 압력 측정 셀(50)의 대응하는 제 1 접촉점(56.1)에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 측정 유닛.
  18. 제 16 항에 있어서, 원판(52B)으로서 또는 유체 블록(8)의 섹션(52C)으로서 구현된, 상기 압력 측정 셀(50)의 캐리어(52)는 회로 캐리어(60B, 60C)의 베이스 바디(62B, 62C)를 형성하고, 압력 측정 셀(50B, 50C)의 상기 제 1 접촉점(56.1)은 라인 트랙(56.2)을 통해 상기 회로 캐리어(60B, 60C)의 대응하는 제 2 접촉점(66B, 66C)에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 측정 유닛.
  19. 보호 슬리브(20)를 구비한 압력 센서 유닛(1)으로서, 상기 보호 슬리브(20) 내에는 압력 측정 셀(50), 회로 캐리어(60), 및 접속 및 회로 장치(3)가 배치되고, 상기 접속 및 회로 장치(3)는 상기 회로 캐리어(60)의 표면에 대해 수직으로 배치되며 적어도 하나의 전자 및/또는 전기 부품(44.1, 44.2)을 갖는 전자 회로(44)를 지지하는 인쇄 회로 기판(40), 및 외부 윤곽(37)을 갖는 베이스 바디(32)를 포함하며 상기 보호 슬리브(20)를 폐쇄하는 지지 유닛(30)을 포함하고, 상기 압력 측정 셀(50)은 센서 캐리어(10)에 연결되고, 상기 센서 캐리어(10)는 상기 보호 슬리브(20)용 연결 영역(16)을 갖는 고정 플랜지(12)를 포함하며, 상기 회로 캐리어(60)의 베이스 바디(62)는 상기 센서 캐리어(10)에 기계적으로 연결되며 내부 인터페이스(24)를 포함하고, 상기 내부 인터페이스(24)는 상기 압력 측정 셀(50)의 적어도 하나의 전기 출력 신호를 탭하여 전자 회로(44)에 인가하고, 상기 지지 유닛(30)의 상기 베이스 바디(32)는 적어도 하나의 전기 접촉점(34)을 갖는 외부 인터페이스(26)를 형성하며, 상기 접촉점을 통해 상기 전자 회로(44)의 적어도 하나의 출력 신호가 탭 될 수 있고, 상기 적어도 하나의 접촉점(34)은 전기 연결부를 통해 상기 인쇄 회로 기판(40)의 대응하는 접촉점에 전기적으로 연결되는, 상기 압력 센서 유닛에 있어서,
    상기 압력 측정 셀(50)은 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 센서 유닛.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 압력 측정 셀(50), 상기 센서 캐리어(10) 및 상기 회로 캐리어(60)는 제 10 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 측정 유닛(9)을 형성하고, 상기 인쇄 회로 기판(40)의 베이스 바디(41)는 기계적 접합 구조(42)를 통해 상기 회로 캐리어(60)에 결합되고, 상기 접합 구조(42)는 상기 인쇄 회로 기판(40)의 상기 베이스 바디(41) 상에 리세스(42.1)를 형성하고, 상기 리세스(42.1)는 2개의 대향 측면 상에서 각각 가이드 레그(42.2)에 의해 한정되고, 상기 가이드 레그(42.2)는 접촉 상태에서 상기 회로 캐리어(60)의 외부 접합 구조(64)의 대응하는 리세스 내로 적어도 부분적으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 압력 센서 유닛.
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