[发明专利]传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明一般而言涉及下述类型的传感器，具有：

- 结构，其包括支撑体；

- 电路装置，其包括电路部件，在其中包括用于生成表示要被检测的量的电信号的检测装置；以及

- 至少一个电路支撑件，其被固定到所述支撑体上并且具有表面，多个前述的电路部件（在其中包括导电路径）被形成在所述表面上。

已经特别关于压力传感器开发了本发明（其在任何情况下可以被应用于各种类型的传感器），在其中薄膜经受弹性变形，随正被测量的流体的压力而变化，并且所述电路部件包括用于生成表示前述薄膜的变形的电信号的检测装置。

背景技术

所涉及的类型的传感器被使用在用于在各种领域中检测流体（液体和气体）的压力的设备中。这些检测设备典型地包括限定具有用于流体（该流体的压力要被测量）的入口的腔室的壳体，以及被容纳在所述腔室中的压力传感器。

在第一类型的解决方案中，所述传感器具有主体，其具有限定要被暴露于所述流体的薄膜的结构功能。在所述薄膜（其至少部分地由电绝缘材料（例如，陶瓷材料或至少部分地被绝缘层覆盖的金属材料）制成）上，所述检测装置（被配置用于检测所述薄膜自身的弯曲或弹性变形）被至少部分地设置或延伸。所述检测装置典型地由电阻元件、电容元件或压电-电阻元件构成，例如，电阻器桥。

所述传感器一般也包括电路，至少部分地被容纳在所述设备的所述壳体的所述腔室中，在相对于用于所述流体的所述入口绝缘的位置处。在一些情况下，所述传感器的所述主体（其在一个或多个部分中由电绝缘材料制成）自身支撑所述电路装置，被配置用于处理指示所述薄膜的弯曲并因此指示所述流体的压力的信号。此电路装置典型地由印刷电路板（该印刷电路板由玻璃增强的塑料制成）组成，在其上形成电路图案，包括多个由导电材料制成的路径。在所述印刷电路板上可以安装或形成被连接到前述路径的各种电路部件，诸如电容器、电阻器、集成电路。所述印刷电路板被固定在距所述薄膜一定距离处设置的位置上，并且被连接以便处理在所述薄膜变形时随之生成的信号。在一些情况下，当所述传感器的所述主体由电绝缘材料制成时，所述装置的电路部件（诸如所述连接路径和所述检测装置）经由丝网印的沉积而被直接形成在所述传感器的所述主体的一个面上。在金属主体的情况下，前述的面将至少部分地被一层绝缘材料覆盖，在获得所述电路和所述检测装置所必需的所述材料的沉积之前，所述绝缘材料自身可以经由丝网印而被沉积。

在第二类型的已知的解决方案中，所述传感器包括半导体材料（典型地是硅）的芯片或裸片，其限定所述检测薄膜并且在其中直接限定小型化的电子电路。在这些解决方案中，将所述薄膜的功能和所述检测装置的功能集成在一个并且相同的部件中，即所述裸片。所述传感器包括主体或基底，被提供有贯通的开口。将所述开口的一端设计为被设置与流体电路相通信，所述流体（其压力将被测量）位于所述流体电路中，而在所述开口的相对端处，所述裸片以密封的方式被安装以致它的薄膜将实质上面向所述开口的所述端。同样在这些解决方案中，由玻璃增强的塑料制成的印刷电路板（在其中形成电路装置，所述电路装置包括被连接到所述裸片的导电路径）可以被固定在所述主体或基底上。

当所述基底由绝缘材料（例如陶瓷材料）制成时，前述电路装置可以经由丝网印而被直接形成在其上。在导电基底的情况下，在所述电路装置的部件和所述基底之间必须提供至少一个绝缘层，其也可以经由丝网印而被沉积。

在其中电路板被固定或被从外部连接到所述传感器的支撑体的解决方案通常呈现如下优势：使得更大的区域可用于布置必需的电路元件，但是呈现如下缺点：需要额外的基底、不得不将其连接到所述传感器、以及通常具有更大的总高度。同样地，在其中所述电路装置的许多部件（诸如导电路径、连接触点、检测元件）经由材料的沉积而被直接形成在所述支撑体上的解决方案呈现某些缺点。

丝网印的沉积假定预布置多个丝网或掩膜，每个限定所述电路的各个部分的布局，诸如所述路径、所述电阻器、用于所述传感器的外部连接的触点、可能的绝缘层等等。每当每次同时地丝网印有限数量的支撑件（常常甚至仅一个支撑件）时，每个掩膜将被使用，以在低的产品成品率的情况下获得在所述各个传感器上的沉积的良好质量。在每个沉积之后，并且在下一个沉积之前，所述支撑体必须另外经受干燥来消除在油墨中使用的溶剂并且导致所沉积的材料的固结。

US 5.142.915 A公开了用于制造力传感器元件的方法，其中未燃烧的陶瓷带在已经被层压在层状基底上之后被点燃，并且其后在所述燃烧的带上形成导体和电阻器的系统，其随后被点燃。