[发明专利]气密玻璃密封传感器

说明书

本文所公开的技术包括用于包含有车用流体的流体压力测量的系统及方法。压力传感器包括用于压力测量的微机电系统(MEMS)传感器。MEMS传感器被附连到玻璃管，其被压缩地密封到可附连到包含有流体的箱的压力端口的安装框架上。本文所公开的技术在管子与安装框架之间提供气密密封件，以及在MEMS传感器和压力传感器之间提供刚性密封件，同时使来自于MEMS传感器的热膨胀应力解耦。利用这种解耦技术，可改进压力感测的可靠性和准确性，这是因为热膨胀应力被从MEMS传感器解耦。这种技术提供了一种精确、耐用且成本高效的压力传感器。

相关申请

本申请与和本申请同日提交的(代理人案号为SEN12-21(42844))名称为“压力传感器，，的美国专利申请相关。该专利申请的全部教导和内容通过引用整体合并于此。

技术领域

本公开涉及压力传感器装置，且具体地涉及识别液体压力的变化的装置。

背景技术

压力传感器典型地测量诸如气体或液体的流体的绝对或相对压力。流体的测量使得能够精确控制和监测各种装置和系统。存在利用多个可获得的测量压力的作用机制中的任意一个的多种压力传感器装置。例如，给定的传感器装置可利用压电、压阻、光学、电磁及其它技术用于测量压力。某些压力传感器被以非常小的尺寸制造。例如，微机电系统(MEMS)现在被用作压力传感器。MEMS传感器的主要功能为，基于绝对或差分压力输入，连同提供电基信号，将压力信号转换成电输出信号。这种相对较小的压力传感器在尺寸和重量被重点考虑的系统中使用。

传统的中压压力传感器采用了利用强力且稳定的环氧树脂或共晶粘合来粘结到MEMS芯片上的金属合金底座。这种金属合金的使用是昂贵的，且可能危害精度，这是因为在金属合金材料与MEMS芯片之间的热膨胀值的系数存在显著的差异。传统的MEMS芯片也可利用在晶片制造过程期间附连到MEMS芯片的集成玻璃底座来加工。这种集成的玻璃底座(也称作熔融玻璃底座)比较昂贵，且MEMS芯片通常利用阳极粘合技术来粘结到玻璃底座上，且底座通过粘合或共晶金属粘合粘结到压力端口安装框架上。

在传统的装置中，抗化学腐蚀的环氧树脂或共晶粘合必须为传动应用提供机械粘合的强度及足够的密封。当组件和胶粘剂与诸如燃料、传动液和油的粗糙媒质相接触时，很难提供成本高效、化学上稳健的且机械上牢固的解决方案。

由于MEMS装置相对于传统压力感测技术的较小的空间占用，在压力感测技术中使用MEMS技术可以是有利的。这样，MEMS装置适用于具有尺寸限制的领域，诸如包括具有对较小传感器的需求增加的双离合传动(DCT)系统的汽车传动装置。然而，MEMS压力感测装置的挑战是产生成本高效的且稳健的细件或封装件。传统的MEMS压力传感器可能较昂贵，并损失精度，或者甚至在包括高温、热膨胀及化学劣变的特定操作条件下失效。例如，由于部件的数量及类型，以及为了改善粘合性能使用诸如黄金的贵金属粘合，传统的MEMS压力传感器是昂贵的。MEMS感测组件应与感测媒介(诸如流体压力或油压)相化学密封。而且，由于传统的组件由不同的材料制成，热膨胀系数(CTE)存在不匹配。这种不匹配的结果会导致，由于热应力的累积和/或将过量的膨胀应力施加到MEMS感测部件，热的条件可能损坏化学密封。

采用MEMS压力感测部件的一个挑战为，确定如何将MEMS芯片附连到衬底，以导致足够牢固的连接(物理附着)，同时使得能够进行精确的压力读取。当组件的热膨胀系数不匹配时，牢固的机械连接和良好的精度可能相冲突。采用牢固的连接，总是存在可能是不期望的相应水平的应力。例如，在相对较高或较低温度处的温度变化可能引起MEMS芯片附连粘合上的应力。刚性连接将这些应力转移到芯片，其影响了压力测量的精度。

发明内容