[发明专利]具有半导体压力测量换能器的压力传感器

说明书

本发明涉及一种压力传感器，特别是一种具有半导体压力测量换能器的压力传感器。此类压力测量换能器包括测量薄膜和用于将测量薄膜的压力相关变形转换成电信号的电路。该电路能够包括例如具有至少两个电极的电容电路或(压电)电阻桥电路，其中，测量薄膜具有电极中的一个或桥电路的至少一个电阻器。

在过程测量技术中，通常经由压力传输装置为半导体压力测量换能器提供待测量的过程压力，因为可用半导体材料几乎不能直接耐受过程工业的变化的介质和过程条件。压力传输装置包括延伸通过第一开口与第二开口之间通常为金属的固体的液压路径；其中，第一开口被可与要测量的压力接触的隔离隔膜密封，以便将要测量的压力引入液压路径中；其中，液压路径在第二开口处向换能器室中开放。压力测量换能器被布置在换能器室中。换能器室由压力测量换能器的测量薄膜密封。液压路径包含用于压力传输的传输液体。此传输液体具有显著大于周围固体的热膨胀系数的热膨胀系数。这引起隔离隔膜的温度相关偏移并由于隔离隔膜的不可忽略的硬度而导致引入液压路径中的压力的讹误。因此，有利的是，最小化了液压路径和传输液体的体积，为此，例如填充元件被引入换能器室中以便填充换能器室的金属壁与半导体压力测量换能器之间的制造相关空的空间的液体的体积。尤其是当制造注入成型部分的形式的塑料时，能够根据需要准确地向要填充的空的空间的轮廓填充填充元件。具有用于填充换能器室壁的圆筒形侧表面与半导体换能器之间的中空空间的这样的填充元件的压力传感器由受让人以Cerabar M之名出售。

在换能器室以金属材料形成的情况下，Cerabar M额外地具有布置在换能器室中的由合成材料制成的绝缘体板。绝缘体板被支撑在换能器室壁的末端上的弹簧抵靠填充元件偏置，以便一方面使测量薄膜与金属壁绝缘，并且另一方面将填充元件和绝缘体板保持在适当位置。

填充元件、绝缘体板和弹簧的组装要求大量的手动劳动。另外，用填充元件不能直接限制弹簧占据且弹簧的工作冲程要求的体积。因此，这里存在关于传输液体的体积能够被最小化多少的极限。

因此，本发明的目的是提供一种克服了现有技术的上述缺点的压力传感器。

根据本发明，由如权利要求1限定的压力传感器来实现该目的。

本发明的压力传感器包括：

半导体压力测量换能器，所述半导体压力测量换能器具有测量薄膜和用于将测量薄膜的压力相关变形转换成电信号的电路：

压力传输装置，所述压力传输装置具有延伸通过第一开口与第二开口之间的固体的液压路径；其中，第一开口被可与要测量的压力接触的隔离隔膜密封，以便将要测量的压力引入液压路径中；其中，液压路径在第二开口处向换能器室中开放，压力测量换能器被布置在换能器室中且通过压力测量换能器的测量薄膜密封换能器室；其中，所述液压路径包含传输液体；

填充元件，其被布置在换能器室中，以便填充换能器室的金属壁与半导体压力测量换能器之间的空的空间；以及

绝缘体板，其被布置在换能器室中并且位于测量薄膜和与测量薄膜相对的换能器室的壁之间；

其特征在于绝缘体板附着于填充元件，或者实施为与填充元件成一体。

在本发明的进一步开发中，填充元件和换能器室的壁具有相互兼容的彼此啮合的固定装置，例如插头和孔、啮合凸缘和适于其的止动表面，以便以夹紧和/或形状互锁的方式将填充元件固定于换能器室的壁。填充元件能够同样地或补充地粘附于换能器室的壁。

在本发明的进一步开发中，填充元件和绝缘体具有相互互补的相互啮合的固定装置，例如插头和孔、啮合凸缘和适于其的止动表面，以便以夹紧和/或形状互锁的方式将绝缘体板固定于填充元件。绝缘体板能够同样地或补充地粘附或焊接到填充元件。尤其是超声波焊接适合于焊接塑料填充元件和绝缘体板。

在进一步开发中，绝缘体板具有足够平且光滑的区域，其适合于允许借助于吸引工具输送绝缘体板和在给定情况下连接到绝缘体板的填充元件。因此，能够例如借助于机器人自动地完成绝缘体板和填充元件的组装。

在本发明的进一步开发中，绝缘体板具有基本平的表面，其与基本上与之平行延伸的换能器室的壁的一部分相对，其中换能器室的壁的该部分与绝缘体板的表面之间的距离小于绝缘体板的表面的最长范围的20％，优选地小于10％，进一步优选地小于5％且特别优选地小于2.5％。

在进一步开发中，填充元件和换能器室的壁具有基本上圆筒形或截头圆锥体形状的轮廓，其中，在填充元件的表面与换能器室的壁之间留有环形间隙。环形间隙的体积小于包括绝缘体板的填充元件的体积的50％、优选地小于25％、进一步优选地小于20％且尤其优选地小于10％。