[发明专利]用于感测流体介质压力的传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于感测流体介质压力的传感器。

背景技术

在技术的不同领域中、例如自然科学和医疗技术，必须感测流体介质的一个或多个特性。这些特性中的一个特性是流体介质的压力，即气体和/或液体的压力。

一个重要的例子是感测在汽车领域中的流体介质压力，但本发明不局限到该发明上。这种压力传感器例如由Konrad Reif(编者)：汽车中的传感器(Sensoren im Kraftfahrzeug)，2010年第一版，134到136页公知。

用于汽车应用的压力传感器基于所谓的硅传感技术，即基于具有可变形的膜片的、作为传感器元件的硅芯片的应用，其中，膜片的变形程度是用于压力的计量标准。在此，基本上公知了具有集成的模拟分析电路的传感器元件。此外公知，单独地设置真正的传感器元件和控制和/或分析电路。

DE 199 29 028A1描述了具有传感器元件的压力传感器，在该传感器元件的背面布置罩，其中，在罩的内侧和传感器元件的上侧之间形成空腔，该空腔作为用于测量压力的参考腔使用。而传感器元件借助于键合线与单独设置的传导栅的接触区段电连接。

尽管有通过上述压力传感器引起的改进，但始终存在优化可能性。因此，在具有集成的模拟分析电路的传感器元件中虽然能够使安装空间最小化，但模拟电路必须适配于每个传感器元件变型。压力信号的数字分析和输出是不可能的。在单独设置传感器元件和分析电路的情况下，能够对于不同的传感器元件使用不同的分析电路。因此，开发和生产可以相互分离地进行。数字和模拟分析电路原则上是可能的。但需要例如在电路板上用于分析电路的附加的安装空间。此外，必须将分析电路的电输出端和输入端与传感器元件连接。在具有在其上安装的罩的传感器元件中产生了附加的用于制造的费用。

发明内容

与此对应地，提出一种用于感测流体介质压力的传感器，该传感器至少很大程度上避免了公知的传感器的缺点，并且尤其能够在小安装空间的情况下以紧凑的方式并且以成本低的方式制造该传感器。

根据本发明的用于感测流体介质压力的传感器包括用于感测流体介质压力的传感器元件、用于把流体介质输送至传感器元件的输入通道和用于处理传感器元件信号的控制和/或分析电路。在此，控制和/或分析电路在传感器元件上布置。换言之，提出一种压力传感器的传感器元件和控制和/或分析电路的堆叠形结构。通过传感器元件和控制和/或分析电路的这种垂直布置节省了在电路载体上的安装空间。由此可以尤其实现在旋入式传感器中的更小的扳手宽度。

控制和/或分析电路可以直接布置在传感器元件上。换言之，除了用于连接所提到的构件的连接器件、例如粘接材料之外(该连接器件对于将控制和/或分析电路固定在传感器元件上是必需的)，在控制和/或分析电路和传感器元件之间不存在其他的压力传感器构件。这使必需的安装空间进一步最小化。

控制和/或分析电路可以这样布置在传感器元件上，使得控制和/或分析电路与传感器元件包围一空腔。这可以例如由此实现，控制和/或分析电路在面向传感器元件的正面上具有凹部，其中，凹部由传感器元件封闭以便形成空腔。因此，该空腔形成参考体积。如果该参考体积被构造成处于负压下构造的，则能够以简单的方式实现用于感测流体介质的绝对压力的压力传感器。相应地，利用本发明能够通过传感器元件和控制和/或分析电路的堆叠在一定程度上实现单独的绝对压力传感器而不需要额外费用。

优选地，控制和/或分析电路布置在传感器元件的背离输入通道的背面上。这使得堆叠形结构是清楚的。

传感器元件和控制和/或分析电路能够沿纵向延伸方向布置。控制和/或分析电路的垂直于该纵向延伸方向的横截面可以小于传感器元件的垂直于该纵向延伸方向的横截面。由此，得到用于电构件的位置，这些电构件对于控制和/或分析电路与传感器元件的电连接是必需的。因此，例如可以在传感器元件的背面布置至少一个连接触点。控制和/或分析电路可以例如与传感器元件通过使用键合线来电连接，控制和/或分析电路借助于该键合线与连接触点电连接。关于纵向延伸方向而言，连接触点位于控制和/或分析电路旁边，从而位于上述空腔的外部。

在此，传感器元件可以是硅芯片。这种硅芯片通常这样构造，使得在它的背面上、即表面之一上，设置测量电桥，该测量电桥例如可以以惠斯登电桥(Wheatstone-Brücke)的形式由压阻式阻抗元件构建。为压力感测所必需的膜片可以通过对背离阻抗元件的正面进行蚀刻来制造。