[发明专利]用于检测测量室中流体介质的压力的压力传感器布置组件

说明书

背景技术

现有技术中公开了用于检测流体介质（例如气体和液体）的压力的不同的装置和方法。测量参量压力为气体和液体中出现的、普遍作用的、没有指向的力作用。为了测量压力，存在动态和静态作用的测量值接收器或传感器。动态作用的压力传感器仅用于测量气态的或者液态的介质中的压力波动。压力测量能够直接地、通过膜片变形或者通过力传感器进行。

尤其为了测量非常高的压力足够的是，简单地使介质遭受电阻，因为所有已知的电阻或多或少显著地与压力相关。但是在此，电阻与温度的同时相关性的抑制和从压力介质出来的电接头的压力密封的实施是困难的。

因此，为了获取信号，最流行的压力检测方法首先使用薄的膜片作为机械的中间级，该中间级在一侧遭受压力并且在压力的影响下或多或少挠曲。这种方法能够在宽的界限中根据厚度和直径与各个压力区域相适配。小的压力测量范围导致了具有挠曲的、相对较大的膜片，所述挠曲可以处于0.1毫米至1毫米之间的范围内。但是，高的压力要求具有小直径的较厚膜片，所述膜片大多仅挠曲几微米。这种压力传感器例如在Konrad Reif（出版）：Sensoren im Kraftfahrzeug（机动车中的传感器），1.Auflage（第一版），2010，80-82页和134-136页中描述。

尤其公开了微机械的半导体压力传感器，所述半导体压力传感器具有由半导体基底构成的框架和布置在该框架上的膜片。在此，在所述膜片上安装了不同的压阻的测量电阻，这些测量电阻在膜片或电阻变形时改变其电阻。在此，压阻的测量电阻通常布置在膜片的、背向被压力加载的介质的侧上，例如可以从DE10 2007 052 364A1或DE10 2004 006 199A1中获悉。

DE10 2004 006 199A1描述了一种压力传感器布置组件，该压力传感器布置组件包括具有膜片的微机械传感器芯片作为传感器元件，其中，该膜片覆盖了芯片背侧中的孔洞。传感器芯片通过由含钠的玻璃制成的中间承载件安装在金属的壳体底座上。通过在壳体底座中的压力供给（所述压力供给也通过所述玻璃承载件延伸并且通向传感器芯片的孔洞中）给膜片加载以待测量的压力。

DE10 2007 052 364A1描述一种压力传感器布置组件，其具有至少一个作为传感器元件的传感器芯片，该传感器芯片通过至少一个中间承载件安装在壳体底座上，其中，传感器芯片的半导体材料和壳体底座的材料具有不同的热膨胀系数。实现了至少一个以陶瓷承载件形式的中间承载件，其热膨胀系数与传感器芯片的半导体材料的热膨胀系数相适配。

也公开了压力传感器，其中，传感器元件接收在测量单元中。测量单元具有配备内部油池的分离膜片。在测量期间，被压力加载的介质产生压力，该压力通过分离膜片和内部的油池传递到传感器元件上。

DE101 28 010A1描述了一种压力传感器布置组件，其中，测量接收器作为传感器元件集成在承载件中并且与分析处理电路无接触地能量地连接。尤其描述的是，测量接收器能够处于机动车的轮胎中并且分析处理电路能够处于机动车的内室中。测量接收器和分析处理电路相应地布置在不同的、空间上分开的构件上。

尽管现有技术中公开的压力传感器布置组件有很多优点，但是这种压力传感器布置组件还有改进潜力。因此，例如使用硅-微机械机构用于传感器元件和通过油池的保护相对费事并且具有限制传感器装置的稳固性的缺点。此外，在另外的策略中力求获得，在硅-微机械机构中将压力施加到膜片背侧上、也就是膜片的背向被压力加载的介质的区域上。但是，由于通常的玻璃底座的强度的原因通过破裂压力形成限制，从而压力传感器布置组件不再适用于100bar以上的压力。在膜片非常薄的情况下，具有金属膜片的压力传感器本身具有高的准确性要求。这种薄的膜片在该构型中是非常费事，并且在连接过程或安装过程中可能形成预夹紧，从而不再可能进行准确地压力测量。这同样适用于陶瓷膜片体。在该陶瓷膜片体中尤其存在相对于待测量的介质的密封性在使用寿命期间的问题，从而该陶瓷膜片体的使用范围限制在大约200bar。尤其在确定在大于200bar的范围内的高压时，由于所需要的材料强度的原因，膜片仅仅存在非常小的变形，从而也相应地给出仅很小的信号。因此，这些很小的信号必须被放大。因此，在材料制作中的不准确性造成了测量偏差，并且也相应地增强或放大测量偏差，从而可以使得随压力增加的压力确定变得更不准确。也就是说，在高压应用时，对于测量需要实现传感器元件上合适的层结构以及非常高的几何公差需求。附加地，这些电信号非常小，从而对于处理和发出信号来说需要大地电加强所述信号。这种加强对于使用信号和干扰参量同样进行。