具有支撑元件和传感器的测量布置的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有支撑元件和传感器的测量布置，这种测量布置被限定在权利要求I或2的前序部分中。
【背景技术】
[0002]在DE102011119472B3中公开了具有支撑元件和微机械传感器的发明领域的测量布置。该测量布置包括尤其在图1中的支撑元件与微机械传感器之间的连接，其中，连接通过焊接形成。此外，DE102011119472B3公开了:被称为芯片座的焊接连接还设有供应管线和排出管线。然而，焊接连接具有缺点:它们不足以耐某些流体。这尤其涉及可以通过金属络合侵袭金属焊接连接的含氯流体。
【发明内容】
[0003]因此，基于发明领域的DE102011119472B3的本发明的目的是提供在支撑元件与微机械传感器之间的替代连接。
[0004]本发明实现如权利要求1所限定的或替代地如权利要求2所限定的这个目的。
[0005]在第一变型中，本发明的测量布置包括:
[0006]a)具有纵向轴线A的支撑元件，其中，用于确定气态流体或液态流体的过程变量的传感器布置在支撑元件上，以及
[0007]b)传感器，
[0008]其中，所述传感器具有在传感器内从流体入口延伸到流体出口的流体管道，以及
[0009]其中，支撑元件具有至少一个流体管道，
[0010]其中，支撑元件具有用于将支撑元件的流体管道与传感器的流体管道机械连接的粘合层，该粘合层在支撑元件的表面的一部分上和传感器的表面的一部分上延伸，其中，粘合层包括至少一种氟化聚合物。
[0011 ]氟化聚合物使传感器能够替代地粘合到支撑元件。区别在于:除了别的之外，对大量流体的高化学耐性。氟化聚合物尤其是热塑性聚合物或热弹性聚合物。在这种情况下，粘合层优选地形成支撑元件与传感器之间的流体引导连接，使得流体可以从支撑元件的流体管道传输到传感器的流体管道。
[0012 ]在第二变型中，本发明的测量布置包括:
[0013]a)具有纵向轴线A的支撑元件，其中，用于确定气态流体或液态流体的过程变量的传感器布置在支撑元件上，以及
[0014]b)传感器，
[0015]其中，所述传感器具有在传感器内从流体入口延伸到流体出口的流体导管，以及
[0016]其中，支撑元件具有流体管道，以及
[0017]其中支撑元件具有在各种情况下将支撑元件的流体管道与传感器的流体管道连接的至少一个连接元件，该至少一个连接元件垂直于纵向轴线从支撑元件突出并且向内突出到传感器的流体管道中，并且其中，连接元件通过粘合层至少固定到传感器，以及
[0018]其中，粘合层包括氟化聚合物。
[0019]提供支撑元件与传感器的流体引导连接的本发明的测量布置具有与传统连接相比更明确的死体积(dead volume)。
[0020]在这种情况下，传感器通过热塑性聚合物的粘合层与相应的连接元件机械地连接。
[0021]本发明的有利实施例是从属权利要求的主题。
[0022]有利的是使连接元件与支撑元件形成一件。与支撑元件成一件的尤其优选的连接元件可以通过一次成形方法来制造，优选地通过冷变形，诸如例如压乳法，或诸如用于车辆构造的已知的机械加工法(例如，DE102006011021A1)。
[0023]替代地，连接元件可以有利地实施为布置在支撑元件的流体管道中的管状部件。在这种情况下，连接元件可以具有同样用于将连接元件与支撑元件机械地粘合的在流体管道出口处的所述聚合物材料的粘合层。以这样的方式，获得连接元件与支撑元件粘合的改进耐压性。因此，总之，传感器、连接元件与支撑元件之间的过渡优选地包括统一的粘合层。
[0024]在连接元件与支撑元件一体地实施为一件的情况下，则仅在传感器与连接元件之间需要粘合层。
[0025]热塑性聚合物优选地是具有至少一种多氟化成分的共聚物。共聚物尤其由三氟氯乙烯和乙烯组成并且尤其优选地，共聚物是1:1的三氟氯乙烯和乙烯共聚物。在这种情况下，共聚物可以是Solvay Solexis的Halar ECTFE(海拉尔三氟氯乙稀)产品。
[0026]除了共聚物外，粘合层可以包含保证期限、塑性的其它物质，诸如抗氧化剂和紫外线稳定剂的物质，这些物质进一步提高了粘合层抵抗环境影响的长期持久性。此外，在给定情况下，可以添加导电材料以使传感器与支撑元件之间能有电气连续性。
[0027]此外或替代地，也可以向塑料添加提高导热性的导热材料以提高支撑元件与传感器之间的热传递。
[0028]此外或替代地，磁性物质也可以添加到塑料以提供传感器和支撑元件之间的磁连续性。对应磁性物质可以包括例如磁铁颗粒。
[0029]然而，在优选实施例中，粘合层包含至少80wt-%，优选地大于90wt_%的共聚物化合物，其中，在这个数据的情况下，没有考虑可能填充物的重量分数。
[0030]除了聚合物外，粘合层还可以补充地包括所述填充物质，例如作为颗粒填充物质，即诸如碳酸钙或烟灰的物质。这些可以添加直到聚合物可以容纳它们的程度。
[0031]此外，支撑元件可以具有将流体从支撑元件传输到传感器中的连接元件，其中，连接元件至少在其周界上的某些区域中具有粘合层。这意味着，在这种情况下，粘合层起到将连接元件与传感器机械地粘合的作用。同时，粘合层可以密封连接元件与传感器之间的过渡。连接元件可以由耐腐蚀金属、优选地钢，尤其是不锈钢制成。在这种情况下，型号PH 17-4的不锈钢是尤其优选的。这种材料在一方面耐腐蚀，而在另一方面具有匹配于传感器材料的热膨胀系数。
[0032]理想地，支撑元件材料的热膨胀系数有利地是传感器材料的热膨胀系数的不到7倍，优选地不到5倍。对可选连接元件来说保持一样。
[0033]用于额外稳定的其它材料粘合连接有利地布置在传感器与支撑元件之间。这些也通过氟化聚合物实施。替代地，焊接连接也施加在非流体接触位置。
[0034]就使用连接元件代替通过粘合层的传感器与支撑元件之间的直接粘合来说，这种连接元件可以有利地通过一次成形方法由支撑元件形成。
[0035]替代地，连接元件也可以实施为布置在支撑元件的流体管道中的管状部件。当传感器与支撑元件之间的分离应可变地取决于测量布置的尺寸设置来实施时，这是尤其有利的。
[0036]有利的是使支撑元件的流体管道衬有氟化聚合物。因此，不仅传感器的过渡区域，而且支撑元件的材料整体上通过聚合物层防止与介质直接接触。
[0037]在连接元件的应用可选的情况下，粘合层可以设置要么仅在传感器与连接元件之间要么在传感器、连接元件和支撑元件之间，并且关于其机械强度，可以通过焊接连接补充地加强。
[0038]尤其有利的是，当上述材料粘合连接尽可能均匀地分布在传感器与支撑元件之间的区域中时。因此，当面向支撑元件的传感器表面可分成至少三个大小相等的传感器部分时，其中，三个传感器部分的至少两个在各种情况下具有材料粘合连接中的至少一种，是有利的。
【附图说明】
[0039]现在将基于附图更详细地解释本发明，其附图如下所示:
[0040]图1是第一测量布置的支撑元件的剖视图；
[0041 ]图2是测量布置的示意剖视图；
[0042]图3是测量布置的示意透视剖视图；
[0043]图4是具有氟化聚合物粘合层的测量布置的支撑元件的示意图。
[0044]图5是第二测量布置的示意图；以及
[0045]图6是第三测量布置的示意布置。
【具体实施方式】
[0046]图1-6所示的测量布置优选地应用于过程和自动化技术的测量装置中。
[0047]本发明涉及传感器与支撑元件的粘合。在实施例的下列示例中，传感器是微机械传感器。然而，本发明不限于微机械传感器。
[0048]优选传感器的基底区域可以优选地对应于晶片的区域。在这种情况下，基底区域是在其上传感器可以与支撑元件连接的区域。
[0049]特别优选地，传感器的至少一个边长小于或等于10cm。尤其特别优选地，传感器的所有边长都小于或等于1cm0
[0050]图1示出了传感器的实施例的示例，例如，采用用于在微机械构造(MEMS-微型机电系统)中的科里奥利质量流量测量装置的传感器的形式。
[0051]图1示出了具有纵向轴线A的对应支撑元件14，其中，微机械传感器可以布置在支撑元件14上