[发明专利]压力测量装置

说明书

描述了一种可成本有效地生产的压力测量装置，该压力测量装置包括载架(1)、布置在载架(1)上的支撑体(3)、布置在支撑体(3)上的压力传感器(5)、第一接合部(17)以及第二接合部(19)，该第一接合部(17)包含接合材料并连接支撑体(3)与压力传感器(5)，该第二接合部(19)包含接合材料并连接支撑体(3)与载架(1)，其中压力传感器被保护以免受热机械应力，其中支撑体(3)在其面向压力传感器(5)的端面侧上具有第一沟槽(21)，该第一沟槽(21)以这样的方式设计，即，使得第一沟槽(21)在外部完全包围支撑体(3)的面向压力传感器(5)的接合表面(23)，支撑体(3)的接合表面(23)和第一接合部(17)的基部表面基本上等大，或者纯粹小于压力传感器(5)的面向第一接合部(17)的基部表面。第一沟槽(21)的宽度(b)大于或等于150μm至1mm的最小宽度，并且第一沟槽(21)的深度(t)大于或等于0.3mm至2mm的最小深度。

技术领域

本发明涉及一种压力测量装置，该压力测量装置包括：载架；支撑体，该支撑体被布置在载架上；压力传感器，该压力传感器被布置在支撑体上；第一接合部，该第一接合部包括连接支撑体与压力传感器的接合材料；以及第二接合部，该第二接合部包括连接支撑体和载架的接合材料。

背景技术

压力测量装置用于计量记录压力，特别是绝对压力、相对压力和压力差，并用于工业测量技术中。

在压力测量技术中，经常使用所谓的半导体压力传感器。在现有技术中，半导体传感器通常使用硅来产生，例如通过应用绝缘体上硅(SOI)技术。它们被实现为例如压力传感器芯片，该压力传感器芯片通常包括平台和布置在该平台上的测量膜。

这些压力传感器非常灵敏，并且因此通常被部署在金属壳体中，并经由充满压力传递流体的插入式压力传递装置而被供应待测量的压力。壳体和压力传感器由具有非常不同的热膨胀系数的材料制成。由于传感器安装所需的壳体和压力传感器之间的机械连接，导致可能发生热机械应力，这种热机械应力影响测量膜的传递行为，从而伴随的是降低可达到的测量精度及测量的可再现性。对于测量结果的温度相关的滞后尤其如此。

为了减少作用在压力传感器上的温度相关的应力，DE102007052364A1描述了将压力传感器片布置在陶瓷中间层上，该陶瓷中间层具有与压力传感器的半导体材料的热膨胀系数相适应的热膨胀系数。中间层经由基于弹性粘合剂的粘性结合部而被直接粘附到壳体的金属载架。作为载架的材料给定的是可伐合金(Kovar)。可伐合金的热膨胀系数为6ppm/K，与更常见且成本效益明显更高的壳体材料(诸如，例如热膨胀系数为16ppm/K的不锈刚)相比，可伐合金的热膨胀系数明显更接近于应用于压力传感器的硅的2.6ppm/K的热膨胀系数。

在所述压力测量装置的情况下，陶瓷中间层具有占地面积，该占地面积大于布置在其上的压力传感器的占地面积。其结果是，尽管中间层的热膨胀系数比较好地适应，但是在压力传感器的整个基部区域上，热机械应力确实作用在压力传感器上。

作为对此的替代方案，在现有技术中已知一些方法，在这些方法中，通过将压力传感器布置在基座(pedestal)的自由端上来实现减少作用在压力传感器上的温度相关的应力，该基座的占地面积明显小于安装在其上的压力传感器的占地面积。

因此，例如在DE102014119396A1中描述了一种压力测量装置，该压力测量装置包括载架、布置在该载架上的基座、布置在该基座上的压力传感器、连接基座与压力传感器的第一粘性结合部和连接基座与载架的第二粘性结合部。在该压力测量装置的情况下，基座被实现为单独的杆状部件或管状部件，该基座的占地面积小于安装在其上的压力传感器的占地面积，并且该基座被粘附在设置在载架中的凹部中。

然而，杆状基座或管状基座的占地面积越小，则越难以将粘合剂以足够精确的计量引入到对应的小凹部中。此外，杆状基座或管状基座的精确定向在插入到凹部中以及在执行粘性结合期间这两者的情况下都需要更加小心，因为基座的占地面积与其长度相比更小。