[发明专利]用于测量多个被测对象的组合传感器系统

说明书

技术领域

实施例一般地涉及传感器方法和系统。实施例另外涉及用于将多个传感器制造和封装在单一的封装内的方法和系统。实施例也涉及组合传感器。

背景技术

已实施和使用了许多过程和设备来同时测量多于一个被测对象。基于流量或压力换能器的微型MEMS（微机电系统）可以用于测量流量或压力且具有可靠的精确性。这样的基于MEMS的传感器已例如实施在多种独立的感测设备内，例如实施在医疗应用中，它们中的一些使用基于硅的热质量流量或压阻感测技术来测量大范围内的流量和压力。其他多种感测实施例如包括仪器和环境应用。

　MEMS涉及在通用的硅基片上通过使用微制造技术来整合微机械元件、传感器促动器和电子部件。虽然电子器件可以使用集成电路（IC）过程次序（例如，CMOS、Bipolar或BICMOS过程）制造，但微机械部件可以利用兼容的“微加工”过程制造，该微加工过程选择性地蚀刻去硅晶片的部分或添加新的结构层以形成机械和机电设备。

现有技术的换能器的大多数带有已标定或未标定的模拟输出或作为带有小信号输出的换能器而销售，前述的任一情况可能要求由最终使用者在其系统内进行调节和标定。进一步地，由使用者调节的模拟信号必须通过模数转换器，以使输出信号可以被系统处理，该系统可能是基于微控制器的系统。最通常的被测对象是流量、压力、温度和湿度，且来自原始换能器的输出信号典型地是非线性的且作为温度的函数变化。

在一些发送应用中，优选的是将信号调节/信号放大能力整合到传感器内。被认为的是目前没有传感器可有效地且精确地测量多个被测对象。因此，为克服前述缺点，希望的是提供合适的封装方法和/或系统以测量多个被测对象。进一步被认为的是，如果实施这样的传感器，则作为结果的传感器设计可以有助于降低安装和开发成本，同时消除次级操作和缩短设计周期时间。

发明内容

提供了如下总结以便于理解所披露的实施例的独特的新颖的特征的一些，且如下总结不意图于是完全描述。可以通过把完整的说明书、权利要求书、附图和摘要作为整体来获得对实施例的多种方面的完全理解。

因此，本发明的一个方面是提供改进的传感器方法和系统。

本发明的另一个方面是提供用于用来测量多个被测对象的组合传感器的封装。

本发明的另一个方面是提供设计用于测量多个被测对象的组合压力传感器系统的方法。

现在可以如在此所描述而实现前述方面和其他目的和优点。用于测量多个被测对象的组合传感器系统包括流量传感器、压力传感器和湿度传感器。压力传感器和湿度传感器可以具有独立的到介质的通路且对供给电压比率测量，而流量传感器对通向流动路径的开口敏感。组合传感器利用弹性体密封件，其中至少一个密封件是电传导密封件。特定用途集成电路（ASIC）一般地与组合传感器关联，其中ASIC可以放置在构成图案的电传导基片上，例如放置在印刷电路板或基于厚膜的陶瓷上，或引线框上，用于信号调节，以检测流量、压力、湿度或温度。可以布置换能器以优化组合传感器系统的精确性和/或响应时间或对介质的最优通路。

用于测量多个被测对象的组合传感器系统的几何形状包括了包括压阻材料的压力换能硅芯片。MEMS（微机电系统）感测膜一般地与压阻材料关联，其中当压力施加到感测膜上时，感测膜偏转。阻抗电路一般地在感测膜上嵌有一个或多个压阻元件，待检测的压力施加到压阻元件上。到压阻元件的电连接制成为放置在硅芯片的前侧或背侧上的电触点。硅芯片位于传导弹性体密封件和非传导弹性体压力密封件的构成图案的夹层组合之间，从而电连接到硅芯片的表面上的各电触点。非传导弹性体压力密封件在硅芯片的相对面上实现了机械密封。

组合传感器系统也可以包括其他基于硅的换能器，基于硅的换能器可以包括湿度传感器。换能器的此实施例可以以类似以上所述的压力换能硅芯片的方式安装。

传导弹性体密封件和非传导弹性体压力密封件的构成图案的夹层组合可以用于提供从与硅压阻材料关联的阻抗电路到连接到ASIC的构成图案的电传导基片或引线框的电接触。这一般地包括压力换能器的非放大惠斯通电桥输出或放大的电桥输出响应。非传导弹性体压力密封件可以放置在硅芯片的非传导区域上。在每个弹性体密封件上的非传导压力密封件也将提供液体密封，从而允许非常高湿度的介质或液体介质。

附图说明