[发明专利]陶瓷压力传感器

说明书

本发明提供了一种陶瓷压力传感器(1)，该陶瓷压力传感器包括陶瓷体(2)和由该陶瓷体(2)支撑的电子电路(3a,3b,3c)，该陶瓷体(2)包括由陶瓷材料制成的柔性膜(4)，该柔性膜能够由于要感测的压力而变形，以及由陶瓷材料制成的刚性支撑件(5)，该刚性支撑件用于支撑该柔性膜(4)，该电子电路(3a,3b,3c)被配置为根据该柔性膜(4)的该变形而生成电信号，还设置了由陶瓷材料制成的保护元件(6)，该保护元件永久性地接合到该陶瓷体(2)，该保护元件(6)与该陶瓷体一起界定用于容纳该电子电路(3a,3b,3c)的至少一部分的容纳室(7)，该容纳室(7)具有用于将该电子电路(3a,3b,3c)的该部分与该容纳室(7)的外部连接起来的电连接装置(8)。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷压力传感器。

背景技术

在诸如工业、医疗、汽车、民用和航空的各种应用领域中，使用整合到换能器中的陶瓷压力传感器来测量液态或气态流体的压力是已知的。

陶瓷传感器既具有机械强度，又能够在侵蚀性环境下操作，并且具有可靠性和稳定的性能。

陶瓷膜是化学惰性的，不需要任何类型的分隔物，并且可以与大多数流体(甚至一些侵蚀性最强的流体)直接接触。

长期稳定性以及在压力和温度两方面的宽操作范围是有利于陶瓷压力传感器具有多功能性和可靠性的其他重要因素。

这些方面以及在所有类型的应用中的整合简便性使得压阻和电容陶瓷传感器均相对于其他技术解决方案更令人关注且更具优势，这都是因为它们的性价比出色并且应用范围广泛。

具有陶瓷膜的压阻传感器通常由氧化铝等制成，并且可以有两种类型：平面传感器，其中膜固定在仍然由陶瓷制成的不同机械支撑件上；或者单片传感器，其包括单个陶瓷元件，其中一个或多个较薄部件充当敏感元件，并且一个或多个较厚部件充当机械支撑件。敏感元件通常称为“膜”。

膜由于压力而弯曲，并且可以通过通常布置在惠斯通电桥中的压阻元件的电阻变化来检测这种弯曲。由压阻材料制成的电阻器的定位方式使得，在膜弯曲时，两个电阻器(属于电桥的相对两侧)伸长，从而导致电阻增加，同时其他两个电阻器被压缩，从而导致电阻降低。电桥不平衡，并且输出电压与引起变形的压力差成比例。

在电容式而不是压电式传感器中，通过由于电容器板(一个板印在膜上，另一个板印在机械支撑件上)的相对位移而引起的电容器容量变化来检测压力信号。将这种变化与另一个电容器进行比较，该另一个电容器的板则是固定的。

对于所有陶瓷压力传感器，在一些情况下，支撑件的腔体处有一个孔：如果该孔打开，则系统将用作相对或差动传感器，而如果该孔闭合并且腔体密封，则系统将用作绝对传感器。

平面压阻传感器通常通过以下方式制成：将膜上的该电阻电桥通过丝网印刷而印刷在与流体接触的一侧相对的一侧上，并将该膜连接到通常通过模制或激光切割平片而获得的机械支撑件上。为了保证膜的变形空间充足并且为了限定其移动空间，支撑件设置有中央凹陷部和孔，所述中央凹陷部通常为圆形，置于膜的可变形区域处，压阻元件置于该可变形区域处，而孔置于所述腔的外部，导电材料沉积在所述孔的壁上，并且在机械连接(例如通过焊接或利用导电树脂粘合)后，所述孔电连接到膜上的迹线。生产电容传感器遵循相同的过程。

单片传感器比平面传感器更容易制造，因为它们不需要膜与支撑件之间的电连接和机械连接，但通常仅用作相对传感器而不是绝对传感器。

应当注意，电容传感器不能以这种方式制造，因为必须具有两个彼此面对且非常靠近的壁，如在对其操作原理的描述中所解释的。

已知的陶瓷压力传感器通常使用厚膜技术制成，该技术允许将导电油墨、压阻油墨或其他类型的油墨印刷在诸如陶瓷的材料上。

从许多角度来看，使用陶瓷材料具有很大的优势。