压力传感器系统的制作方法
【技术领域】
[0001]介绍了一种具有压力传感器芯片的压力传感器系统。
【背景技术】
[0002]对压力传感器在腐蚀性的介质中的耐久性、使用温度及耐用性方面的要求持续上升，这特别要求有抵抗力的传感器系统尽可能地与集成的传感器信号处理装置相结合。同时需要的是，这样的系统能够通过成本低廉的加工来制成并且具有降低了的系统复杂性。
[0003]为了在应用情况中容易地安装、为了获得足够的机械稳定性并且为了防止真正的压力传感器元件受到外部的影响并且为了避免由于腐蚀性的介质引起的腐蚀，通常将压力传感器元件安装在壳体中，所述壳体比如由塑料或者由塑料、陶瓷、玻璃和/或金属的复合材料构成。为进行电的连接，钎焊接点、插塞接点和/或馈电线(LeitungszufUhrungen)被集成在壳体中。在使用熔焊、钎焊、密封件、浇注材料和/或胶粘剂的情况下对这样的系统进行合适的密封。
[0004]根据现有技术，压力传感器元件与所述壳体的输送压力的部件的压力密封的连接主要通过密封圈或者有机的胶粘剂、比如聚氨酯树脂、硅树脂(Silikone)、环氧树脂或者由这些材料构成的混合物来进行。
[0005]具有塑料壳体或者金属壳体的传感器系统由于在腐蚀性的介质中的腐蚀现象而只能有限制地使用。尤其系统组件之间的、有机的粘合连接在耐久性方面是薄弱环节。除此以外，塑料壳体与备选的接合技术、比如熔焊和钎焊连接不相容。因此，现有技术中的大多数传感器系统由材料组合所构成，所述材料组合又要求附加的连接并且使所述系统变得非常复杂。
【发明内容】
[0006]特定的实施方式的至少一项任务是，介绍一种具有处于壳体中的压力传感器芯片的压力传感器系统。
[0007]该任务通过按独立权利要求的主题得到解决。所述主题的有利的实施方式和改进方案在从属权利要求中得到说明，并且此外可以从以下说明和附图中得知。
[0008]按照至少一种实施方式，提供了一种压力传感器系统、尤其是陶瓷的、被封装的压力传感器系统。
[0009]按照至少一种实施方式，压力传感器系统具有压力传感器芯片，所述压力传感器芯片被安装在陶瓷的壳体的安装接纳部上。所述壳体由陶瓷材料制成，所述陶瓷材料三维地成形并且被整体地构造。特别地所述陶瓷的壳体还具有压力供给部(Druckzufilhrung)，该压力供给部通往所述压力传感器芯片并且就这样将所述压力传感器芯片与有待测量的压力联系起来。
[0010]“三维地成形”在这里并且在下面意味着，所述壳体不是通过平坦的陶瓷的基座构成，也就是说比如不是通过构造为陶瓷板的形式的陶瓷基片来构成，而是在安装侧上具有非平坦的三维的表面形状(Oberf ljichentopographie)，其中在所述安装侧上安装了所述传感器芯片。特别地，陶瓷本体在一侧上-在这一侧上施加了所述压力传感器芯片_、也就是说在具有所述安装接纳部的一侧上具有三维的表面结构，在所述三维的表面结构中比如所述安装接纳部构造为安装面中的凸起或者凹部。“被整体地构造”在这里并且在下面意味着，所述壳体不是由多个预制的陶瓷件的复合体制成，而是通过一个单个的、一体地构造的陶瓷本体来构成，该陶瓷本体以其三维的形状与对所述压力传感器系统的要求相匹配。这尤其也可能意味着，所述壳体不仅设有用于所述压力传感器芯片的安装接纳部并且设有压力供给部，而且也设有一个或者多个另外的、用于另外的压力传感器芯片和/或用于其他的电子构件、比如信号处理芯片的安装接纳部并且/或者设有机械的固定件、比如构造为定位凸耳(Rastnasen)或者固定结构的形式的凸起或者凹部。
[0011]特别地，所述壳体是所述压力传感器系统的一种构件，在该构件上面安装了所述压力传感器芯片以及必要时另外的电子的组件、比如信号处理电子装置。“安装”在这里并且在下面意味着，所述压力传感器芯片以及必要时另外的电子的组件直接地、也就是说相应地借助于连接材料被固定在所述壳体的、相应地为此设置的安装接纳部上。此外，所述壳体可以是唯一的构件并且尤其是所述压力传感器系统的、唯一的陶瓷的构件，在该构件上安装或者施加了所述电子的和电气的组件、也就是比如芯片、开关电路和电的接头。
[0012]所述陶瓷的壳体形成用于所述压力传感器芯片的陶瓷的包装或陶瓷的封装结构，使得这里所描述的压力传感器系统尤其也能够在高的使用温度下并且在有特别腐蚀性的介质和气体中可使用。
[0013]借助于下面更加详细地描述的、用于制造所述壳体的、陶瓷的浇注技术(Spritzgusstechnologie)，也可以精确地并且能够再现地以高的机械强度来制造非常复杂的、与客户所特有的要求相匹配的、陶瓷的壳体结构形式。所述壳体以其三维的形状被整体地构造，由此还可以降低所述压力传感器系统的复杂性。由于所述壳体的整体的构造、特别地也由于将多个在现有技术中通常必须被合并成一个复合体的系统组件统一在一个唯一的构件中而降低了系统复杂性，这一点也额外地节约了材料及成本。
[0014]按照另一种实施方式，所述壳体的陶瓷材料具有一热膨胀系数，该热膨胀系数在大于或者等于_40°C并且小于或者等于150°C的温度范围内以小于30%的幅度偏离所述压力传感器芯片的热膨胀系数。换句话说，所述陶瓷的壳体的热膨胀系数与所述压力传感器芯片的热膨胀系数相匹配。特别地，所述壳体的及所述压力传感器芯片的热膨胀系数也可以在大于或者等于-50°C并且小于或者等于200°C的温度范围内彼此相匹配并且以小于30%的幅度彼此偏离。所述壳体的与所述压力传感器芯片的热膨胀系数之间的差别越小，在所述压力传感器系统中在所述压力传感器芯片与所述陶瓷的壳体之间所出现的热机械的应力就可以越小。因此可以特别有利的是，在所提到的温度范围之一中所述热膨胀系数以小于20%的幅度并且优选以小于10%的幅度彼此偏离。
[0015]这里所描述的压力传感器系统的突出之处由此尤其在于，所述壳体的热膨胀系数与所述压力传感器芯片的热膨胀系数相匹配。通过合适地选择用于形成包装的壳体的、陶瓷的材料，可以降低所述压力传感器芯片与所述壳体之间的、由于温度变化而出现的热机械的应力。
[0016]按照另一种实施方式，所述压力传感器芯片构造为压阻的硅-压力传感器、电容的陶瓷-压力传感器、建立在金属的或者陶瓷的弯曲板的基础上的压阻的基于厚层或者薄层的压力传感器或者构造为感应的压力传感器。特别地，所述压力传感器芯片可以是基于娃的压力传感器芯片。
[0017]通过合适地选择所述壳体的、具有处于所述压力传感器芯片的材料的范围内也就是比如硅的范围内的热膨胀系数的、陶瓷的材料，可以有利地显著地降低或者甚至完全避免由热诱发的、可能导致压力传感器信号歪曲的机械应力。
[0018]按照另一种实施方式，所述陶瓷材料具有莫来石(Mullit)、也就是硅酸铝(Aluminiumsilikat)o此外也可能的是，所述壳体的陶瓷材料具有氧化销、氧化错、氮化销、碳化硅或者氮化硅。所述陶瓷的壳体也可以具有所提到的材料的组合。此外，所述陶瓷的壳体也可以由所提到的陶瓷材料中的一种或者多种来构成。这里所描述的压力传感器系统的优点在于壳体的整体的结构，所述壳体具有如前面所提到的那样的合适的陶瓷材料。由此与现有技术相比，能够实现明显得到改进的介质耐抗性(Medienbestjindigkeit)。
[0019]按照另一种实施方式，在所述壳体的另一安装接纳部上安装了信号处理芯片。所述陶瓷的壳体的每个安装接纳部都可以构造为加深的结构，或者作为替代方案也可以构造为升高的结构。所述信号处理芯片尤其可以被设置并且被如此构造用于探测所述压力传感器芯片的电信号并且进一步对其进行处理，从而通过所述压力传感器系统的电的接头可以输出压力测量信号。所述信号处理芯片比如可以以单个的芯片的形式或者也可以以多个比如采用厚层技术来安装的、电子的组件的形式构造为集成开关电路。所述压力传感器芯片与所述信号处理芯片之间的电的连接可以通过处于所述壳体上面和/或里面的印制导线并且/或者通过压接引线连接部来产生。
[0020]按照另一种实施方式，所述壳体具有压力接头，其中所述压力供给部从所述压力接头一直伸展到所述压力传感器芯片。所述压力接头可以构造为圆柱状或者锥状，并且此外设有螺纹、卡