专利名称：压力传感器的制作方法
压力传感器本发明涉及具有在权利要求1的前序部分中所指出的特征的压力传感器。所提及类型的传感器一般被用在在诸如汽车产业、家庭及家用电器产业、空调及水力卫生供暖产业的各种领域中用于检测流体(液态和气态物质)的压力的设备中。这些检测设备典型地包括壳体和压力传感器，所述壳体限定腔室，该腔室具有用于要经受压力测量的流体的入口，所述压力传感器以其隔膜部分向暴露于流体的方式被容纳在该腔室中。在至少部分地由电绝缘材料(例如陶瓷材料或至少部分地涂覆有绝缘层的金属材料) 形成的隔膜上至少部分地布置有或延伸有适于检测该同一隔膜的弯曲或形变的检测器元件；所述设备还通常在相对于流体入口的绝缘位置处包括印刷电路板，该印刷电路板至少部分地容纳在所述壳体的腔室中。在一些些解决方案中，传感器的主体通常在一个或多个部分中用电绝缘材料制成，其本身支撑电路布置，该电路布置被构造为处理指示隔膜的弯曲并且由此指示流体压力的信号。在大部分已知的解决方案中，这种电路布置包括通常用玻璃纤维制成的印刷电路板，在该印刷电路板上制作有电路图案，电路图案由用导电材料制成的多条迹线构成。在该板上安装有与上述迹线连接的各种电路部件，诸如电容器、电阻器、集成电路。该板与相应的部件一起以将与布置在隔膜上的检测元件信号通信的方式被安装在传感器的主体上， 所述检测元件例如由电阻电桥构成。本发明的主要目的在于提供一种相对于现有技术而言具有改进的结构和/或功能性的压力传感器，特别涉及上述电路布置的整体尺寸和制造成本的缩减、传感器的生产可靠性及其操作可靠性和准确性。通过压力传感器、通过用于制造压力传感器的方法以及并入了具有所附权利要求所指出的特征的压力传感器的设备而根据本发明实现了将在下文中说明的这些及其他目的，所述压力传感器、方法以及设备形成相对于本发明所提供的技术公开的主要部分。从随后的详细描述及从附图中将明了本发明的其他目的、特征以及优点，所述详细描述及附图完全是为了例示和非限制的目的而被提供的，在附图中-
图1是根据本发明的压力传感器的示意性透视图；-图2是根据本发明的压力传感器的示意性截面图；-图3是图2的传感器的放大细节图；-图4是根据本发明的压力传感器的局部和示意性的俯视图，其中为了表示更加清晰而去除了一些元件；-图5-8是根据本发明的压力传感器的部件在相应的生产工艺的各个步骤中的示意性俯视图；-图9是示出根据本发明的可能变体的压力传感器的示意性截面图，其类似于图2 的截面图。-图10和11是可用于制作根据本发明的其他可能变体的压力传感器的用电绝缘材料制成的主体的、以不同角度的示意性透视图。以下在本说明书中，诸如“上”和“下”的术语旨在作为简单的空间参考以便于对附图所示的细节进行描述。在图1和图2中用1整体指示根据本发明的压力传感器。在所例示的实施例中，传感器1具有优选地由电绝缘材料制成的主体2，所述材料诸如为陶瓷材料等，举例来说如氧化铝，这样的主体2优选地但非必要地为整体式并且大致具有圆柱形，其具有一些边界基准和定位座，其中之一用2a指示。在主体2中限定在图2中用3指示的盲腔或压力腔室， 通孔4或压力通道从该盲腔或压力腔室的底部开始延伸，这样的腔室和通道优选地但非必要地与主体2的轴线大体上同轴。通道4完全贯穿主体2，并且在主体本身的与腔室3在其上开口的端部(end)或端面(face)相反的端部或端面上开口。在主体2中还限定了其他通孔，其中一些用5指示，这些通孔在相对于腔室3和通道4的边缘位置处贯穿主体。优选地，至少这些孔5的内圆柱表面被用特别是金属的导电材料制成的薄层覆盖；在下文中，为了简单起见将孔5限定为敷金属孔。主体2在其上表面上支撑用6整体指示的电路布置或电路，其包括以本领域公知的方式想到的多个电路部件以及至少一个集成电路。电路6被构造为用于获得典型地与已知类型的压力传感器相关联的功能性，例如被预先布置用于处理(检测、放大、调节、处理) 如下文所述的那样被测量的表示压力的信号。用7指示上述电路部件中的一些，其被假定为是电阻器、电容器和二极管，而仅在图1中用8指示用于传感器1的外部电连接的端子或衬垫接触部。根据本发明的特征，在主体2的上表面上直接制作电路图案，所述电路图案包括图1未示出的用导电材料制成的多条迹线，其被丝网印刷亦或被直接沉积在主体2的所述上表面上；也可在主体2的表面上直接形成电路部件，举例来说诸如丝网印刷电阻器。由此，根据这样的特征，形成主体2的陶瓷材料被直接采用作为传感器1的电路6的衬底，而不需要如在根据传统技术的传感器中所典型出现的专用玻璃纤维印刷电路板，并且因此甚至无需将这样的板锚定到主体2上。以在主体2的上表面上使旨在用于如下文所述的那样安装集成电路或芯片的区域不被占据的方式来布置上述迹线。在图4中可观察到形成在主体2的上表面上的上述导电迹线和电阻器中的一些(其中未示出如下文所述的保护层)，它们分别用9和10指示。 部件7例如借助于焊接与迹线9连接，而上述芯片通过另一技术与相应的迹线9或部件7 连接，如下文所述。可从相应的迹线部分9直接获得端子8，或者如果将端子8构造为附加部分，则例如借助于焊接使它们与这样的迹线连接。根据优选的特征，迹线9和可能的丝网印刷电阻器10被用聚合材料制成的保护层覆盖，该保护层能够抗湿，用11指示该保护层。层11至少在一些电路部件7在导电迹线9 处的连接点上局部开口或具有窗口。层11还在上述芯片的安装区域处具有局部开口或窗口，仅在图1中用Ila指示。根据本发明的另一特征，属于电路6的上述芯片由所谓的“小片”构成，所述“小片”即为用典型地为硅的半导体材料制成的小块或板，该小片被直接接合(小片接合)到陶瓷主体2的上表面上，特别是被胶合到陶瓷主体2的上表面上。在图2-4中一般用15指示上述小片，在该小片中直接获得管理压力传感器的一般操作的集成电路的小型化电子电路。在图2-4所示的实例中，小片15被构造为具有四边形截面的用硅制成的单板或块，但鉴于小片15的形状可不同于所示的形状并且小片15可用多个相互联接的、用硅制成的部分或层制成，因此这样的解决方案不应被看作是限制性的。可通过产业中本身所已知的用于生产半导体芯片的技术来获得小片15。优选地，小片15不具有封装，并且因此不具有典型地从相对刚性的金属元素获得的、相应的突出连接引线，并且在小片15的上表面上直接布置接触部，在图4中用15a指示其中一些接触部，接触部以用沉积在小片上的导电材料制成的薄膜的形式，所述导电材料优选地但非必要地为贵重材料，举例来说诸如金或硅铝合金；可用于该目的的优选材料或合金可包括金、钼、硅、钯、铍、银、铝和铜。根据本发明的又一特征，借助于由用导电材料制成的细丝线构成的、增加的柔性接触元件获得小片15与所关心的导电迹线9和/或部件7的连接。在图4中用16指示所述丝线中的一些，所述丝线优选地但非必要地使用贵金属来制作，举例来说诸如金或1 %硅铝合金，并且所述丝线具有指示性地包括在大约5微米至100微米之间，优选地在大约25 微米与大约35微米之间的直径。可用于制作微丝16的优选材料或合金包括金、钼、硅、钯、 铍、银、铝和铜。禾Ij用诸如“丝线接合”的已知类型的工艺，并且特别是“楔焊”或“球焊”类型的工艺，例如借助于热压或超声接合或热超声接合，将微丝16接合亦或连接在小片15的接触部15a与电路6的所关心的迹线9和/或部件7之间；微丝16可具有不同的形状或截面，诸如圆形或四边形或大体上平坦的形状或截面，例如用导电材料制成的柔性微带。除了允许直接采用主体2的陶瓷材料作为甚至用于小片15的衬底以外，这样的特征还允许避免根据已知的表面安装技术而通常发生的从集成电路突出的引线在迹线9上的接合，这样的突出引线具有相对于微丝16而言比较大的截面和刚度。换句话说，根据本发明所使用的丝线接合工艺确定了在电路6上对高度柔性的连接元件(丝线16)所执行的最小尺寸的焊接点这允许小片的更简单并且更准确的定位，该小片例如可被确切地定位为与所述衬底接触，并且还允许缩减电路6的整体尺寸。如所提及的那样，小片15未被设置有其自己的封装出于这样的原因，在本发明的优选实施例中，在小片15和相应的连接微丝16上以及在这样的微丝16与所关心的迹线9和/或部件7的接合区域上涂敷诸如树脂，特别是环氧树脂的保护性绝缘材料的堆体 (mass)，在图1-3中用17指示(同样地在图4中未示出保护17)，例如以液体形式浇注或推注(dose)所述材料并且进而使其变硬。除了保护小片15以外，堆体17还允许使小片15 进一步与主体2接合，从而固定小片15的位置。在可能的实施例中，单独借助于树脂粘合或单独借助于保护性堆体17使小片15与主体2直接接合。在本发明的有利的实施例中，根据本发明的压力传感器1被设置有温度检测器装置，其被构造为检测传感器本身的温度和/或传感器安装在其上的衬底的温度，这样的参数特别被在小片15中实现的控制逻辑用于补偿所进行的压力检测；温度检测还可被控制逻辑用于保护传感器1。在本发明的特别有利的实施例中，上述检测器装置包括直接在小片15中并入或获得的至少一个温度传感器。在图3中例示了这样的实施例，其中以用18指示的块示意性地表示上述温度传感器。以这样的方式，鉴于小片15实际上被安装为与主体2的提供电路 7的陶瓷支撑的表面直接接触，温度传感器18能够准确地检测传感器1的主体的温度。应观察到的是在已知压力传感器中通常所使用的带有封装和/或突出连接引线的典型的集成电路即使在通过表面安装器件或SMD技术被安装时，仍然保持为被相应的电路支撑稍微地抬高或隔开和/或封装的材料的一部分保持为被夹设在用半导体材料制成的元件与SMD 部件安装在其上的主体之间，继而引发微小的检测误差由此，本发明的上述优选特征确保了具有提高的准确性的温度检测。在可能的变体中，传感器1可以被设置有旨在检测环境温度和/或间接地检测待测量的流体的温度的若干温度检测器装置，例如有相应的温度传感器也安装在小片和/或电路中的不同位置上，诸如朝向环境(向上)的传感器和朝向衬底(向下)的传感器。特别地参考图2，在本发明的例示的优选实施例中，用20指示的隔膜主体与主体 2的下端相关联，为了简单起见在下文中将该隔膜主体限定为“隔膜”，其优选地由电绝缘材料制成，例如被用于制作主体2的相同的陶瓷材料。隔膜20被设置有能够生成表示隔膜本身的弯曲的信号的电检测器元件；可用于该目的的检测元件例如可选自电阻器元件、电容元件以及压阻元件。在隔膜20的主体上，并且特别地在其面向主体2的表面上获得导电迹线，以用于形成和/或连接上述检测元件，该检测元件被假设为由电阻电桥构成，这完全是为了例示的目的。例如，参考图8，用21指示的电阻器至少部分地在隔膜20的大体上中心的区域上或在经受弹性形变的区域上被定位或延伸，其在后者的安装条件下至少部分地面向腔室3 的内部。电阻器21被连接在用22指示的上述导电迹线的第一端部之间，而导电迹线的第二端部相反地处在隔膜20的边缘区域中，优选地处在经受弹性形变的区域中；如在下文中可观察到的那样，上述迹线22的第二端部被用于由电阻电桥21表示的检测装置与电路6的电连接，该电连接借助于敷金属孔5。在该实例中，迹线22的端部22a大体上被构造为形成在尺寸上测量为几百微米的衬垫，其指示性地包括在大约200X200微米至大约400X400 微米之间。根据本发明的优选特征，隔膜20以在主体2的下侧面上获得腔室3的气密封闭的方式被胶合到主体2上。以导电迹线22，并且更确切地为导电迹线22的连接端部22a被定位在敷金属孔5的下端处的方式，并且以由于诸如胶剂的导电材料的后续沉积而允许与覆盖孔本身的表面的导电材料的电连接的方式进行胶合。显然，在设计步骤中，为了该目的来选择迹线22的几何形状以及相应的端部22a的位置。如可观察到的那样，敷金属孔5的上端继而以使并入在隔膜20上的检测器部分与电路6电连接或信号通信的方式与位于主体2的上表面上的、属于电路6的导电迹线9中的一些电连接。在附图所示的本发明的实施例中，传感器1被设置用于相对压力的检测，即传感器1被构造为用于测量相对于环境压力被施加于隔膜20的压力；出于这样的目的，通道4 在主体2的上端面处开口。然而，通过例如借助于锡滴简单地在上端处使通道4封闭，附图所示的相同的传感器结构也可用于获得绝对压力传感器。在这第二种情况下，在内部腔室 3和通道4中可存在两种条件在生产步骤中按照本身已知的方式产生的真空，或预先定义的压力，诸如在生产期间存在的环境压力，即在使通道4闭塞时存在的环境压力，这将传感器限定为“密封压力计传感器(seal gauge sensor)”。压力传感器1的一般操作根据已知方法发生，并且因此在本文中将不再详细描述。通常，在实际使用中，一般可将传感器1安装在诸如在汽车产业、家庭及家用电器产业、空调及水力卫生供暖产业中用于检测流体(液态和气态物质)的压力的设备中。这样的设备具有限定入口的壳体，该入口接收待经受压力检测的流体，传感器1被安装在壳体中使得隔膜20被暴露于流体。由于经受测量的流体的压力而产生的隔膜20的机械形变改变来自电阻电桥21的输出中的电阻值。电路6借助于敷金属孔5检测来自电阻电桥的输出信号，并且根据本身已知的方法对该信号进行处理(可能的放大和/或调节和/或处理)，进而借助于图1的端子8使该信号对于外部可用，端子8可能地连接至与上述壳体相关联的合适的电连接器。如所提及的那样，电路6被构造为获得典型地与已知类型的压力传感器相关联的
功能性。如先前所概述的那样，根据本发明的优选特征，传感器1进一步被设置有温度检
测器装置，该温度传感器装置优选地被并入小片15中，这允许对所执行的温度检测进行补 m
te ο根据可能的变体，所述传感器可被设置有其他温度传感器装置，其例如被安装在隔膜和/或电阻传感器电桥附近，与电路6和/或小片15连接。小片15提供数字处理器，诸如微处理器或微控制器电路，该数字处理器可设置有或具有与其相关联的电子存储装置，优选地为非易失和/或电子可重写类型的电子存储装置，举例来说诸如EEPROM或闪存类型，这样的存储装置MEM适于即使在没有电力供应的情况下也可永久存储信息。传感器1的控制部分6、15被构造为检测并且调节电阻电桥的信号，借助于三个端子8生成在输出处被放大的比率计量信号(ratiometric signal)，该信号优选地在0. 5V与 4. 5V之间可变。控制部分6、15还被构造为用于控制和调节诸如传感器18的可能的温度检测器装置的信号。实现电阻电桥和/或温度检测器装置的信号的调节的电路部分可例如包括放大器级或分压器。优选地可通过使诸如电阻值的至少一个外部参数变化来校准或调节放大器级。可借助于校准电路部分来获得外部参数的这样的变化，所述校准电路部分出于该目的可包括数字电位计。小片15还优选地被构造为用于通过在需要时执行相应的调节电路部分的自动校准而周期性地检测传感器的准确性程度，诸如电桥和温度传感器装置的准确性。同样出于这样的目的，电路6可附加地被设置有用于例如为由小片15控制的、所设置的每个传感器补偿可能的漂移或“偏移”的功能性。此外，优选地，控制部分6、15还被构造为获得-并入的ESD保护(针对电磁干扰的保护/屏蔽)；-针对过电压的保护和/或针对极性反转的保护；-校准和自校准功能，举例来说诸如在生产步骤期间的校准或编程或在周期性测试和自动校准期间的自校准，或老化检测，即由于历经时间而对压力检测的修正；-关于编程或记忆或读取参数或者数据或程序指令的功能，诸如参数或指令的传输或写入和/或数据接收或读取，这优选地在组装控制部分6、15之后执行，特别地借助于端子8，该端子8也被用作压力传感器1所生成的测量信号的输出。此外，仍优选地，控制部分6、15实现诊断或自诊断功能、状态或故障信号生成功能，自发地或甚至在询问之后执行。以下是用于制作传感器1的优选方法。借助于导电材料的沉积在隔膜20的陶瓷主体上形成导电迹线22，所述导电材料举例来说诸如是银-钯合金，所述沉积优选地通过丝网印刷技术来实现；在图5中示意性地示出了这样的步骤的结果。在沉积所述材料之后紧跟着是以取决于所用材料的合适温度和时间对图5的半成品的干燥和烘烤。然后，如图6所图示的那样，以获得检测元件或电阻电桥的方式在隔膜20上沉积旨在形成电阻器21的材料，该材料例如为优选地经丝网印刷的IOk电阻膏。同样在这种情况下，在沉积所述材料之后紧跟着是以合适的温度和时间对图6的半成品的干燥和烘烤。然后，优选地借助于丝网印刷以覆盖检测元件或电阻电桥的方式在隔膜20上沉积特别是玻璃的一层保护材料；在图7中以23指示这样的用玻璃制成的保护层。同样在这种情况下，在沉积所述材料之后紧跟着是以合适的温度和时间对图7的半成品的干燥和烘烤。然后，在隔膜20上沉积在图8中以24指示的一层粘合剂材料或胶，在这种情况下同样优选地借助于丝网印刷。可用的粘合剂也可例如是低熔化温度或中等熔化温度的玻璃膏或热固性树脂。如可观察到的那样，粘合剂层24以既不覆盖隔膜20的中心区域也不覆盖围绕迹线22的连接端部22a的一些局部区域24a的方式被构造，在隔膜20的中心区域中存在被玻璃层23覆盖的检测部分。同样在这种情况下，在沉积粘合剂层之后紧跟着是对图8的半成品的干燥和烘烤。关于在主体2上所设置的电路部分6的获得，工艺的第一步骤优选地是对孔5敷金属；如所提及的那样，出于这样的目的在孔5的表面上通过本身已知的方法沉积用金属或其他导电材料制成的层。优选地以这样的方式进行这种沉积即使得部分金属或导电材料在对应的端部突出到孔5之外，例如部分地在主体2的下表面和上表面上。在沉积所述材料之后紧跟着是以合适的温度和时间对半成品的干燥和烘烤。然后，借助于导电材料的沉积在主体2的上端面上形成导电迹线9，所述导电材料举例来说诸如是银_钯合金，所述沉积优选地通过丝网印刷技术来实现；然后，紧跟着是相应的干燥和烘烤步骤。可能地，可以与孔5的导电材料电接触或与这样的材料的突出到孔本身之外的部分电接触的方式来沉积迹线9 ；可替换地，可通过沉积附加的导电材料使迹线9的端部与敷金属孔5接触，如在下文中所解释的那样。优选地借助于丝网印刷在将借助于微丝16(图3和图4)与小片15连接的迹线9 的端部上沉积形成微丝16的相同材料或与形成微丝的材料相容的材料的薄层。同样在这种情况下，在所述材料的沉积之后紧跟着是相应的干燥和烘烤步骤。然后，紧跟着是旨在获得图4的可能的电阻器10的材料仍然在主体2的上表面上的沉积。正被讨论的材料例如可以是电阻膏，其借助于丝网印刷被沉积；显然，以使所获得的电阻器10与相应的导电迹线9电接触的方式来沉积这样的材料。同样在这种情况下，在沉积材料之后紧跟着是以合适的温度和时间对半成品的干燥和烘烤。然后，借助于丝网印刷在主体2的与电路6相反的端面上沉积一层粘合剂或胶，随后是干燥和烘烤步骤。粘合剂优选地是与被用于制作在隔膜20上所设置的层24 (图8)的粘合剂相同的类型。如可表明的那样，粘合剂材料的沉积受限于主体2的上述下端面的边缘区域，即这样的端面的界定图2的腔室3的开口的区域。然后，将传感器1的两个主体部分2和20彼此接合。出于这样的目的，在存在于主体2的下端面上的粘合剂层上布置隔膜20的粘合剂层24。如先前所提及的那样，该相对定位使得隔膜的迹线22的连接端部22a(参见图8)在主体2的下表面上与孔5的导电材料重叠并且接触。优选地通过将导电膏或环氧胶推注到孔5中来确保电接触的确定性，所述导电膏或环氧胶填充孔本身与相应的连接端部或衬垫22a之间的空隙，从而确保接触。然后，紧跟着是烘烤步骤，该烘烤步骤被需要以获得上述两个粘合剂层之间的粘合，而由此获得这两部分之间完全密封的粘合，并且可能地获得导电材料的至少部分熔化以获得或改进电连接；继该烘烤步骤之后优选地为按照本身已知的方式所执行的密封性测试ο如果需要，可在相应的界面区域中借助于导电膏或胶的局部沉积使敷金属孔5的上端与相应的迹线9电接触；当这个步骤被设置时，同样继该步骤之后为干燥和烘烤操作。 可替换地，可设置先前沉积的导电材料的至少部分的单独回流，特别是在主体与隔膜之间的区域中。由此通过本身已知的方法平衡或校准在隔膜20上所设置的检测元件，即电阻电桥。然后，紧跟着是旨在提供图1-3的保护层11的聚合材料的沉积，该沉积优选地借助于丝网印刷来实现，继该沉积之后为相关的干燥和烘烤。如先前所概述的那样，以使电路 6的部件7将在其中与导电迹线9连接的区域暴露的方式来沉积层11。此外，以借助于窗口 Ila也使主体2的上表面的、小片15将在其中被胶合的区域直接暴露的方式沉积层11 ； 显然，迹线9的将与微丝16连接的端部也在这样的区域中被暴露。在这点上，优选地借助于SMD技术在主体2的上部安装电路6的部件7。如可表明的那样，在这样的步骤中，用于连接正被讨论的部件7的引线与相应的迹线9电连接。然后，紧跟着是回流焊接。在这样的步骤之后，特别地借助于胶合在未被迹线9或电路6的其他部件占据并且保护层11使其暴露的专用区域处将小片15接合到主体2的上表面上。该步骤包括合适的导电粘合剂或胶在小片15的下端面和主体2的表面上的对应定位区域中的至少一个上的沉积。优选地，这种导电粘合剂具有良好的热传导特性，特别是为了便于小片15内部的温度传感器18对温度的测量和/或确保良好的热耗散的目的。在胶合小片15之后，紧跟着是根据本身已知的技术在小片15的相应的接触部15a 与正被讨论的导电迹线9的端部之间的电连接或丝线接合的步骤，即微丝16的连接。在这点上，图1-3的绝缘保护17被沉积在小片15和相应的连接微丝16上以及被沉积在这样的微丝16与所关心的迹线9和/或部件7的接合区域上，绝缘保护17如所提及的那样例如由树脂的堆体构成，优选地是环氧树脂。然后，紧跟着是聚合这样的材料的步马聚ο假如传感器2为绝对型，则通道4的上端必须被气密地封闭由此，在这样的情况下，优选地借助于丝网印刷或焊接在真空环境下沉积微量的例如为锡的合适材料以封闭上述端部。然后，紧跟着是对于传感器1的连接为其使用所需要的、图1的连接端子或丝线8 与电路6的所关心的迹线9的焊接。然后，以电子方式校准传感器以及特别是校准小片15。 出于这样的目的，应观察到的是检测元件或电阻电桥或相应的控制电路优选地为数字校准类型。
本领域的技术人员将明了为了例示的目的所描述的传感器可经受许多变化而不背离所附权利要求所限定的本发明的范围。参考压力传感器描述了本发明，其中隔膜20被构造为附加部分，其特别地被胶合到其他基底上，即主体2上。然而，即使在具有不带孔4的基底2的压力传感器的情况下也可应用本发明的基本概念，其专门地具有“密封压力计”构造或具有整体地限定相应的隔膜的整体式主体。图9示出了上述第一类型传感器的实例，其中用2'整体指示不带通孔的上述主体或基底。这样的传感器1可被用在中压和高压的情况下，由于更加坚固的结构而提供更大的安全性。相反地在图10和11中示意性地示出了具有整体式主体的传感器的实例，其中用 2"整体指示这样的主体。在所示的实例中，整体式主体2"大致为圆柱形并且具有一些边界基准或定位座，其至少部分地用诸如陶瓷材料的电绝缘材料制成，并且具有大体上为圆形的盲腔3'，该盲腔在一端处被主体本身的隔膜部分20'封闭。在这样的实施例中，在隔膜部分20'处，特别地在其上表面的中心区域处设置适于生成表示隔膜部分本身的弯曲的信号的检测器部件以及具有先前以6指示的电路的特征的电路。这样的电路可能地可以整体或部分地形成在主体2'的上表面的边缘区域中，即形成在主体2'的上端面的围绕隔膜部分20'的环形区域中。在另一可能的变体中，根据本发明的传感器的温度检测器装置可包括温度传感器，该温度传感器被安装在隔膜20上，面向腔室3并且借助于在概念上与先前以22和5指示的部分相似的相关导电迹线和敷金属孔与包括小片15的电路6信号通信。尽管丝网印刷是优选技术，但可借助于不同于丝网印刷的技术在传感器主体上获得迹线9和/或可能的电阻器10 ；例如，用于传感器的迹线和/或电阻器的可替换的技术可选自平版印刷、光刻、喷涂导电材料、表面敷金属、电镀等等。
权利要求
1.一种压力传感器，其具有带有隔膜(20 ;20')的传感器主体(2，20;2' ；2")，所述传感器主体(2，20 ;2' ；2")和所述隔膜(20;20')至少部分地由特别是陶瓷材料的电绝缘材料形成并且限定腔体(3 ;3')，所述隔膜(20;20')至少部分地面向所述腔体 (3 ；3')并且在其上具有被构造为用于检测所述隔膜(20 ；20')的弯曲或形变的检测元件(21，22)的至少部分，其中所述传感器主体(2，20 ；2' ；2")支撑电路布置(6)，所述电路布置(6)与所述检测元件(21，22)信号通信并且包括其中之一为集成电路(15)的多个电路部件(7，10，15)，所述电路布置(6)被预先布置为用于处理由所述检测元件(21，22)生成的信号，其特征在于_所述集成电路由用半导体材料制成的小片(15)构成；_所述电路布置(6)包括电路图案，所述电路图案包括用直接沉积在用电绝缘材料制成的所述传感器主体(2，20;2' ；2")的第一表面上的导电材料制成的多条迹线(9)，所述迹线(9)被组织成使得所述第一表面的区域直接暴露以用于所述小片(15)的机械接合，特别是通过胶合或树脂粘合的机械接合；-所述小片(15)在所述区域处，即在未被所述迹线(9)占据的区域处与所述第一表面直接接合；-通过丝线接合，即借助于用导电材料制成的细柔性连接丝线(16)使所述小片(15)与相应的所述迹线(9)连接。
2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述丝线是厚度或直径包括在大约5微米与 100微米之间，特别是在大约25微米至大约35微米之间的柔性微丝(16)，并且所述丝线优选地由选自金、钼、硅、钯、铍、银、铝和铜的材料或者由包括或基于选自金、钼、硅、钯、铍、 银、铝和铜的材料的合金形成。
3.根据权利要求1或2所述的传感器，其还包括温度检测器装置(18)，所述温度检测器装置(18)特别地连接至或包括在或集成到所述用半导体材料制成的元件或小片(15) 中。
4.根据权利要求1或2所述的传感器，其中所述由半导体材料制成的元件或小片(15) 和对应的所述丝线(16)以及所述丝线(16)与相应的所述迹线(9)的连接区域的至少部分被涂覆以保护性绝缘材料的堆体(17)，所述材料诸如为树脂，特别是环氧树脂。
5.根据权利要求1所述的传感器，其中所述迹线(9)被涂覆以特别是聚合材料的保护层(11)，所述保护层(11)至少在所述电路部件(7)中的至少一些与相应的所述导电迹线 (9)的连接区域处局部开口，即具有窗口，所述保护层(11)还在所述定位区域处具有局部开口或窗口(11a)。
6.根据权利要求1所述的传感器，其中在所述半导体材料的元件或小片(15)的至少一个端面或侧面上设置接触部(15a)，所述接触部(15a)由用导电材料制成的薄膜构成以用于所述丝线(16)的连接。
7.根据权利要求1所述的传感器，其中所述电路部件(7-10，15)包括一个或多个电阻器(10)，所述电阻器(10)优选地由直接沉积在所述第一表面上的电阻材料形成。
8.根据权利要求5和7所述的传感器，其中所述电阻器(10)被至少部分地涂覆以所述保护层(11)。
9.根据上述权利要求中的一个或多个所述的传感器，其中所述传感器主体(2，20;2'；20)包括支撑所述电路布置(6)的第一主体部分(2 ；2')以及限定所述隔膜的第二主体部分(20)，所述第一和第二主体部分(2，20 ；2' ；20)特别地借助于粘合剂材料相互固定或接合，并且其中-所述第一主体部分(2 ;2')限定在所述第一主体部分(2 ;2')的第一端面上开口的盲腔(3)；_所述电路布置(6)处在所述第一主体部分(2 ；2')的与所述第一端面相反的第二端面上；并且-所述第二主体部分(20)通过胶合被固定在所述第一端面上以便形成所述腔体(3)的底部。
10.根据权利要求9所述的传感器，其中在所述第一主体部分(2;2')中设置在所述第一端面与第二端面之间延伸的通孔(5)，并且其中-所述通孔(5)的至少一个内表面被涂覆以用导电材料制成的层以用于使所述检测元件(22，21)与所述电路布置(6)连接，和/或-所述通孔(15)被至少部分地填充诸如导电膏或导电胶的导电材料，特别是用于使所述通孔与存在于所述隔膜(20)上的电气部件或元件(21，22)连接。
11.根据权利要求9所述的传感器，其中所述第一主体部分(2)具有从所述腔体(3)的底部和所述第二端面延伸的贯通开口(4)，并且其中_如果所述压力传感器(1)是相对压力传感器，则所述贯通开口(4)在于所述第二端面上开口的对应端部处开口 ；并且_如果所述压力传感器(1)是绝对压力传感器，则所述贯通开口(4)在于所述第二端面上开口的对应端部处封闭。
12.根据权利要求1所述的传感器，其中所述电路布置(6)被预先布置为用于执行选自 ESD保护、过电压保护、极性反转保护、老化检测、自动校准、数字校准、数据或参数编程的一个或多个功能，其中特别是所述电路布置(6)和/或所述集成电路或小片(15)被构造为在所述传感器主体(2)上的相关组装之后被编程或校准，这优选地借助于进而被用作由所述传感器 (1)生成的测量信号的输出的相同的端子(8)。
13.根据权利要求1所述的传感器，其中所述电路布置(6)被构造为具有比率计量信号输出，即具有取决于供应电压的输出电压，所述比率计量信号输出优选地在0. 5V与4. 5V 之间可变。
14.一种用于制造根据权利要求1至13中的一项或多项所述的压力传感器的工艺，所述工艺包括以下步骤-在所述第一表面(9)上获得所述迹线(9)，以便使所述传感器主体(2，20 ；2')的定位区域直接暴露；-至少在所述迹线(9)的必须与所述小片(15)连接的端部区域上沉积一层构成所述丝线(16)的相同材料或与形成所述丝线的材料相容的材料；-特别地通过胶合将所述小片(15)接合在所述第一表面的所述定位区域中；-通过丝线接合使所述小片(15)与相应的所述迹线(9)连接；-对所述小片(15)和对应的所述丝线(16)以及所述丝线(16)与相应的所述迹线(9)的连接区域涂覆所述用保护性绝缘材料制成的堆体(17)。
15. 一种压力检测设备，所述设备包括根据权利要求1至13中的一项或多项所述的压力传感器。
全文摘要
一种压力传感器(1)，其具有传感器主体(2，20)，所述传感器主体(2，20)至少部分地由特别是陶瓷材料的电绝缘材料形成并且限定腔体(3)，隔膜(20)面向所述腔体(3)并且设置有被构造为用于检测所述隔膜(20)的弯曲的电检测器元件。所述传感器主体(2，20)支撑电路布置(6)，所述电路布置(6)包括其中之一为集成电路(15)的多个电路部件(7，15)并且用于处理由所述检测元件生成的信号。所述电路布置(6)包括用直接沉积在用电绝缘材料制成的所述传感器主体(2，20)的表面上的导电材料制成的迹线，所述集成电路由用半导体材料制成的小片(15)构成，所述小片(15)被直接接合到所述传感器主体的表面上，并且借助于丝线接合，即借助于用导电材料制成的细连接丝线(16)将所述小片(15)连接至相应的迹线(9)。
文档编号G01L9/00GK102460101SQ201080022596
公开日2012年5月16日 申请日期2010年5月20日 优先权日2009年5月20日
发明者L·萨尔马索 申请人:微型金属薄膜电阻器有限公司