压力传感器系统的制作方法_3

文档序号:9278079阅读:来源:国知局
的视图的示意图;并且图3A到3F是按照另一种实施例的压力传感器系统的、不同的视图的示意图。
[0044]在所述实施例和附图中,相同的、同类的或者起相同作用的元件可以分别设有相同的附图标记。所示出的元件及其彼此间的大小比例不应该视为按照比例,更确切地说,各个元件、比如层、构件、结构元件和区域为了更好的可图示性起见并且/或者为了更好的理解起见而可能被夸大地示出。
【具体实施方式】
[0045]在图1中示出了按照一种实施例的压力传感器系统,该压力传感器系统具有压力传感器芯片1,该压力传感器芯片被安装在陶瓷的壳体2的安装接纳部20上。所述安装接纳部20通过所述壳体2的凹部在所述壳体2安装侧上构成。作为替代方案,所述安装接纳部20比如也可以不是构造为凹部而是构造为凸起。
[0046]此外,所述壳体2具有压力供给部22,通过该压力供给部可以将有待测量的压力输送给所述压力传感器芯片I。所述压力供给部22为此一直伸展到所述安装接纳部20。为了连接所压力传感器系统,可以如在图1中所示出的那样来设置压力接头21,该压力接头可以构造为圆柱状或者锥状并且比如可以具有螺纹、卡口式连接件的一部分或者齿部。
[0047]通过连接材料3来将所述压力传感器芯片I安装在所述陶瓷的壳体2的安装接纳部20上并且同时对所述压力传感器芯片I进行密封,从而将所述压力传感器芯片I直接安装在所述壳体2上。
[0048]所述压力传感器芯片I比如可以构造为基于硅的压力传感器芯片,比如也就是压阻的硅-压力传感器。此外,所述压力传感器芯片I也可以构造为电容的陶瓷-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。
[0049]所述壳体2三维地成形并且被整体地构造。特别地为了制造所述陶瓷的壳体2而制造一个坯体,该坯体已经具有最终的壳体2的形状,并且该坯体以这种形状按材料情况进行干燥并且/或者去黏合以及进行烧结。
[0050]如在总括的部分中所描述的那样,借助于陶瓷的浇注技术来制造所述壳体2,由此可以实现用于所述压力传感器芯片I的集成的安装接纳部20的、能够自由地设计的几何形状以及比如有针对性的结构。按照在图1中的图示的壳体2的形状应该纯示范性地来理解,并且可以具有比如为了接纳其他电子构件、电的触头、顶盖或者为了安装所述压力传感器系统而可以设置的、其他几何的特征和表面结构或者形状。
[0051]如果比如将莫来石用作用于所述陶瓷的壳体2的陶瓷材料,那么所述借助于浇注技术来制造的坯体可以按纯度并且按烧结添加剂份额比如在1500°C到1750°C的温度范围内在空气中进行烧结。
[0052]特别地所述陶瓷的壳体2具有一种陶瓷材料,该陶瓷材料则具有与所述压力传感器芯片I的热膨胀系数相匹配的热膨胀系数。这一点尤其意味着,所述压力传感器芯片I的和所述壳体2的热膨胀系数以小于30%、优选小于20%并且特别优选小于10%的幅度彼此偏离。尤其所述膨胀系数可以在大于或者等于_40°C并且小于或者等于150°C的温度范围内并且优选在大于或者等于_50°C并且小于或者等于200°C的温度范围内彼此相匹配。由此可以保证,对于所述压力传感器系统的典型的运行温度来说,所述压力传感器芯片I的和所述壳体2的热膨胀系数尽可能小地彼此偏离。
[0053]将莫来石也就是硅酸铝作为用于所述陶瓷的壳体2的陶瓷材料已经证实特别有利。作为替代方案,所述壳体2的陶瓷材料也可以具有氧化铝、氧化锆、氮化铝、碳化硅或者氮化硅或者由所提到的陶瓷材料中的一种或者多种所构成。通过合适地选择具有处于压力传感器芯片I的范围内、也就是比如处于可以用作传感器芯片I的基础的芯片材料的硅的范围内的热膨胀系数的陶瓷材料,可以有利地明显地降低或者甚至完全避免由热诱发的、可能导致压力信号歪曲的机械应力。与现有技术相比,所述壳体2代表着多个系统组件在一个唯一的构件中的统一,通过所述壳体的整体的构造可以明显地降低所述压力传感器系统的系统复杂性,这与现有技术相比节省了材料和成本。此外,即使对于较高的温度和极具腐蚀性的介质来说也可以实现很高的介质抵抗力(Medienresistenz)。
[0054]由于所述压力传感器芯片I的与所述壳体2的热膨胀系数彼此相匹配,可以特别优选使用刚性的连接材料3、比如环氧树脂胶粘剂、玻璃焊料或者金属的焊料。特别有利的是,借助于玻璃焊料或者金属的焊料将所述压力传感器芯片I与所述陶瓷的壳体2连接起来。与聚合物相比,这样的连接材料没有对于这些材料来说典型的老化状态,由此可以避免压力信号的变化和机械的连接的变化。因为所述压力传感器芯片I的与所述壳体2的热膨胀系数彼此相匹配,所以尽管在所述压力传感器芯片I与所述壳体2之间通过所述连接材料3进行了固定的直接的连接也可以避免在所述传感器芯片I中构成可能对所述压力信号产生影响的、由热诱发的应力。
[0055]借助于所述陶瓷的浇注技术,可以实现非常精确地构成所述壳体尺寸。由此可以在没有附加的系统元件的情况下容易地并且标准化地安装所述压力传感器芯片1,而同时可以实现较小的热应力、很高的机械耐用性及化学耐用性以及极限的长期稳定性。
[0056]在以下附图中示出了用于压力传感器系统的另外的实施例,这些实施例示出了按照在图1中的实施例的、压力传感器系统的改进方案和改动方案。下面的描述因此主要局限于与至此所描述的实施例的区别。
[0057]结合图2A到2G示出了用于压力传感器系统的另一种实施例的不同的视图,所述压力传感器系统作为处于所述壳体2上的压力传感器芯片I的补充而在所述陶瓷的壳体2的另一安装接纳部20上具有信号处理芯片7,其中用于压力传感器芯片I及信号处理芯片7的安装接纳部20分别通过凹部来构成。作为替代方案,所述压力传感器系统也可以具有多个压力传感器芯片I和/或信号处理芯片7。所述压力传感器芯片I和所述信号处理芯片7分别借助于在以下附图中为一目了然起见而未示出的连接材料如结合图1并且在总括的部分中所描述的那样被直接安装在所述壳体2上。
[0058]此外,结合图2A到2G所示出的压力传感器系统具有电的接头4、聚合物浇注件5以及顶盖6。
[0059]图2A和2B从上侧面和下侧面示出了在借助于所述顶盖6封闭的状态中的压力传感器系统,而图2C则示出了所述压力传感器系统的剖面图。在图2D和2E中,为了更好的说明起见在顶盖6打开的情况下示出了所述压力传感器系统,其中在图2E中所述聚合物浇注件5额外地被提起来。图2F示出了被这样打开的压力传感器系统的详细视图,而在图2G中则示出了所述压力传感器系统的分解图。
[0060]作为电的接头4,所述压力传感器系统具有布线基座41、印制导线42、焊料连接部43及压接引线44的部件。通过所述电的接头4,所述压力传感器芯片I可以与所述信号处理芯片7导电地连接,并且此外可以提供所述压力传感器系统的外部的电的接头。
[0061]所述印制导线42比如可以借助于金属化方法、比如厚层-或薄层技术被施加在所述陶瓷的壳体2上。所述壳体2的安装侧有利地为此至少部分地构成为平坦平面的结构,从而可以借助于成本低廉的丝网印刷技术或者溅射技术来使所述印制导线42沉积。作为替代方案,对于所述壳体2的相应的表面形状来说,也可以比如借助于柔性印刷或者滴涂来三维地构成印制导线。
[0062]借助于所述压接引线44,所述压力传感器芯片I和所述信号处理芯片7在电方面被连接到印制导线42上。为了外部接触所述压力传感器系统而设置了所述布线基座41,所述布线基座的部件借助于焊料连接部43被钎焊在所述印制导线42的相应的接触位置上,并且所述布线基座从借助于顶盖6封闭的壳体2中伸出来,从而可以通过对于所述布线基座41的焊封在电方面连接所述压力传感器系统。所述布线基座41比如可以是刚性的或者柔韧的印刷电路板、冲压格栅、也就是所谓的引线框(Leadframe)或者是至少部分地用塑料来包裹的冲压格栅。
[0063]借助于钎焊、比如软钎焊、硬钎焊、玻璃钎焊或者活性钎焊可以将所述布线基座41固定在所述印制导线42上并且此外比如也固定在所述壳体2的部件上,作为上述钎焊方法的替代方案,也可以借助于粘贴来固定所述布线基座41。此外,所述布线基座41在所述陶瓷的壳体2处可以借助于啮合、
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