[发明专利]感测流体介质压力的压力传感器和其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于感测测量室中的流体介质的压力的压力传感器和一种用于制造该压力传感器的方法。

背景技术

由现有技术已知用于感测流体介质、例如气体和液体的压力的不同的装置和方法。压力这样的测量参数是在气体和液体中出现的、全面作用的、没有指向的力作用。为了测量压力，存在动态地和静态地起作用的测量值接收器或传感器。动态地起作用的压力传感器仅用于测量气态或液态介质中的压力波动。压力测量可以例如直接地、经由膜片变形或通过力传感器实现。尤其为了测量非常高的压力原则上可能的是，将电阻暴露给介质，因为许多已知的电阻显示出压力相关性。然而在此，对同时的电阻与温度的相关性的抑制和电接头从压力介质中压力密封的穿出表现为困难的。

因此，一个广泛传播的压力感测方法为了获取信号首先使用薄的膜片作为机械的中间级，该膜片在一侧暴露给压力并且在该压力的影响下弯曲。该膜片可以在宽的界限内根据厚度和直径适配于相应的压力范围。小的压力测量范围导致相对大的膜片，该膜片具有可以处于0.1mm至1mm范围内的弯曲。然而，高的压力要求有小直径的较厚的膜片，这些膜片大部分仅仅弯曲几微米。例如在Konrad Reif(编者)：Sensoren im Kraftfahrzeug，2010第一版，第80-82页和第134-136中描述了这种压力传感器。

为了将压力传感器安装在测量室中或安装在该测量室上，该压力传感器通常具有压力接头。压力接头可以例如实施为螺纹接头并且被旋入到测量室的壁中。真正的测量值接收器或真正的传感器元件要么直接地要么间接地通过中间载体布置在支座上。支座与压力接头要么整体地或一件式地构造，例如在DE 10 2009 054 689 A1中所描述的那样，要么支座和压力接头是单独的构件，所述构件借助于焊接持久地相互连接，例如在DE 10 2011 088 044 A1中所描述的那样。

尽管由现有技术已知的压力传感器有大量优点，这些压力传感器仍包含改进潜力。因而在之前所提到的现有技术中，传感器元件借助于薄层技术或者作为玻璃粘接的硅应变片制造在衬底或载体上。在此，衬底或载体包括膜片。由于所利用的半导体技术，用于产生传感器元件的电阻的薄层可以仅施加在小的片粒形的衬底或载体上。然后，这些片粒被焊接到具有输入通道的压力接头上。由于焊缝，不能将该传感器用于例如3000巴的高压应用，因为焊缝会破裂。

发明内容

因此，提出一种压力传感器和一种用于制造该压力传感器的方法，它们至少在很大程度上避免已知压力传感器的缺点并且尤其能够实现即使针对最高压力应用也具有高信号精度的传感器。本发明原则上适用于感测任何使用地点上的压力，尤其是在机动车中待测量的压力、尤其是例如在共轨中存在的高压和最高压的范围内的压力。

所提出的压力传感器用于感测测量室中的流体介质的压力。该压力原则上可以作为绝对压力和/或也作为压力差来感测。此外，可以在相应地集成对应构件的情况下确定流体介质的一个或多个另外的物理和/或化学特性，例如包括温度、另一压力、流动特性或一个或多个其他特性。

测量室原则上可以是任意的室，在该室中静止地或流动地接收流体介质、即气体和/或液体。测量室尤其可以是燃料系统的一部分。因此，压力传感器可以尤其使用或构型用于感测燃料压力。

压力传感器具有压力接头，借助于该压力接头能够将压力传感器安装在测量室上或安装在该测量室中。在压力接头中构造有输入通道。压力接头可以例如构造为压力接管。压力接管在本发明的范围内应理解为具有至少一个孔的附件或管件，流体介质穿过该孔可以导引至传感器元件，该孔例如是柱状接管中的柱状孔。压力接管可以构造为耐压的接管，以便例如不由于在燃料管路中出现的高压而受损。

压力接头可以尤其借助于一个或多个连接元件、例如借助于至少一个外螺纹固定在测量室的壁中，该外螺纹啮合到测量室的壁的内螺纹中。然而替代地或附加地，其他固定方案原则上也是可能的。所述固定可以尤其密封压力地和/或密封介质地进行。

此外，压力传感器具有用于感测流体介质的压力的传感器元件。传感器元件布置在衬底上。衬底包括膜片。在本发明的范围内，膜片应理解为薄的材料层。膜片具有以下特性：在负载下变形、尤其弯曲，仅接收拉力并且可以将该拉力转递到该膜片的边缘上。这样的膜片具有100μm至300μm、例如200μm的厚度。