[发明专利]包括键合元件的感测装置

说明书

技术领域

本文公开的主题大体涉及传感器，并且更特别地，涉及构造成测量腐蚀性工作流体(诸如机动车中使用的燃料、冷却剂、油和液压流体)的属性的感测装置的实施例。

背景技术

传感器组件可包括可形成分立式带螺纹壳体或带螺纹接口的带螺纹金属或塑料，带螺纹壳体或带螺纹接口可集成到其它功能构件中，诸如流体配件。这些传感器组件可集成响应于工作流体(例如燃料)的一个或多个属性的感测元件。温度传感器、压力传感器、流量传感器等全部都是可集成为传感器组件的一部分的适当的感测元件。某些应用可能需要这些传感器组件以及或另外还有传感器组件集成在其中的流体配件构造成使得它们各自可经受住工作流体和/或利用该工作流体的环境特有的物理和化学特性。示例性环境可包括诸如燃料、冷却剂、润滑油、液压和制动系统的系统，它们全部都可出现在汽车中。

虽然一些传感器与这些环境中使用的配件相容，诸如可监测汽车系统中的工作流体的属性的传感器，但这些传感器中没几个集成半导体装置，诸如基于半导体的芯片(die)、基于陶瓷的芯片，或者具有类似的电容属性的其它芯片。一个原因是传感器的结构不足。例如，用于许多基于硅的芯片(例如，压阻性压力传感器芯片)的电路制造在硅晶片上。这些晶片可能需要键合到晶片的背面上的支承性结构。这个结构可由具有与硅晶片的热膨胀系数(“CTE”)类似的CTE的材料(例如玻璃)构造而成。对晶片的进一步处理可导致大体立方形的感测套件，其包括硅/玻璃组件。为了形成传感器，这些立方形感测套件可附连到辅助基底上，诸如聚合物热塑性塑料，一般选择聚合物热塑性塑料是因为这些材料能够抵抗工作流体的化学属性。

典型地使用环氧树脂来将晶片/玻璃组件的玻璃部分键合到基底上。但是，环氧树脂易于在玻璃和塑料基底之间的表面微结构上起作用。这个作用会形成机械结合，当暴露于工作流体时，机械结合可退化。例如，机械结合的属性可随着时间的推移而改变，因为环氧树脂中的烃会交联且响应于温度和化学侵蚀而改变它们的材料特性。此外，因为用来把玻璃和塑料键合在一起的环氧树脂材料具有大约20 ppm/℃至大约100 ppm/℃的CTE，所以这些环氧树脂会以大于感测套件的玻璃或硅晶片的速率膨胀和收缩。这个速率可引起循环剪切疲劳，从而使得对于展现大的温度偏差和/或高压的环境使环氧树脂变成键合不良的材料。

存在构造成克服这些问题中的一些的配件。这样的传感器可集成印刷在不锈钢箔片上的陶瓷电容电路。但是，利用这个构造的配件常常包括大的不锈钢壳体和连接机构(例如，带螺纹连接器、钎焊和焊接接头)，以将壳体固定到流体传送管上。这个构造使产生的配件有大且笨重们的特性，这是成问题的，而且不适用于许多汽车系统。例如，汽车结构中的空间约束可限制套件大小，使得大型配件可能必须对构件和它们在运载工具结构内的布局进行昂贵的设计改变。

因此，提供可经受住腐蚀性工作流体但针对稳定可靠和不同的应用而设计和制造的传感器将是有利的。例如，提供用于以改进的精度和可靠性测量腐蚀性工作流体的属性但以与满足汽车行业的成本、大小和其它设计约束的配件相容的方式构造的传感器将是有利的。

发明内容

在一个实施例中，一种感测装置包括感测区、设置在感测区中的感测元件，以及键合元件。在一个示例中，键合元件形成第一键合区域，第一键合区域包括在键合元件和感测元件的侧部之间的分子键。在另一个示例中，键合元件具有小于大约10 ppm/℃的热膨胀系数。

在另一个实施例中，一种用于测量工作流体的属性的装置。该装置包括基底和分立式感测装置，基底具有腔体，腔体具有周缘壁，而分立式感测装置具有设置在腔体中的键合部分。装置还包括设置在键合部分和周缘壁之间的键合元件，键合元件与键合部分和周缘壁形成分子键。在一个示例中，键合元件具有小于大约10 ppm/℃的热膨胀系数。

附图说明

为了获得可详细地理解本发明的特征的方式，可通过参照某些实施例来获得本发明的详细描述，在图中示出了一些实施例。但要注意的是，图仅示出本发明的某些实施例，而且因此图不应认为是限制本发明的范围，因为本发明的范围包含其它同样有效的实施例。图未必按比例绘制，重点大体放在示出本发明的某些实施例的原理上。

因而，为了进一步理解本发明，可参照与图结合起来阅读的以下详细描述，其中：

图1是示出本发明的示例性实施例中的感测装置的功能框图。

图2是本发明的另一个示例性实施例中的感测装置的透视侧视图。

图3是图2的感测装置的侧视横截面组装图。