[发明专利]压力传感器

说明书

本发明涉及压力传感器。压力传感器(10)具有载体芯片(20)，载体芯片其内和/或者其上集成了至少一个传感器元件(30)，传感器元件的测量信号取决于载体芯片(20)中的机械应力。载体芯片(20)在其背面以平坦和材料锁定的形式连接到固体主体(50)，固体主体的弹性模量与载体芯片(20)的弹性模量不同。载体芯片(20)具有至少两个独立且纵向的凹槽(80a，80b)，在凹槽之间布置有传感器元件(30a，30b)。所述压力传感器具有偏压电路(40)并用于共轨喷射系统中。

本申请是申请日为2016年03月24日、申请号为201610326158.7、发明名称为“压力传感器”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年3月24日提交的德国专利申请No.102015104410.2“Drucksensor”的优先权和权益，其公开的内容在此通过引用全部并入本文。

技术领域

本发明涉及一种压力传感器，其具有固体主体和连接到固体主体的载体芯片，以及至少一个传感器元件。

背景技术

例如从德国专利申请No.DE 19963786A1已知压力传感器。该文件中公开的压力传感器具有矩形的半导体芯片，芯片整个背面通过阳极接合连接的方式连接到由硼硅酸盐玻璃制成的立方固体主体。半导体芯片和硼硅酸盐玻璃的材料具有不同的弹性模量。

从2013年4月Marc Baumann在Der Andere Verlag，ISBN 978-3-86247-354-0的学位论文“Robust Piezoresistive CMOS Sensor Microsystems”，这种压力传感器进一步被公开。

德国专利申请文件No.DE4137624进一步教导了在功率传感器中使用的硅芯片。该芯片具有在上面引入的两个凹槽，两个压阻元件布置在凹槽之间。

例如从德国专利文件No.DE19963786、美国专利申请No.US2006/0144153、美国专利No.5095762、国际专利申请No.WO 2009/028283A1、欧洲专利No.EP0548907B1、欧洲专利No.EP0793082B1、美国专利No.US7290453以及德国专利申请No.DE102013200106A1已知其它的压力传感器。

发明内容

在本文件中描述例如在机动车的共轨喷射系统中使用的压力传感器。该压力传感器包括固体主体和连接到固体主体的载体芯片。载体芯片的表面中存在至少两个凹槽并且在两个凹槽之间布置有传感器元件。所述两个凹槽互相独立并以纵向的方式构建。所述传感器元件具有连接到一个或数个传感器元件的至少一个偏压电路。一旦对所述压力传感器施加过压或真空，机械应力通过纵向凹槽集中到载体芯片内。该压力传感器因此更为灵敏。偏压电路还允许调整传感器元件的供给电压，例如为了补偿压力传感器中的温度变化。

在压力传感器的一个方面中，两个传感器元件互相平行布置。为了提供余度，在另一方面，传感器元件中的两个或更多个可以布置在两个纵向凹槽之间。另外，在载体芯片的表面中可以提供多于一对纵向凹槽。

传感器元件例如通过惠斯顿桥形成，其中惠斯顿桥的臂由电阻器或者由场效应晶体管形成。使用场效应晶体管减少传感器元件的温度灵敏度。

载体芯片具有与固体主体的弹性模量不同的弹性模量。由于这些不同的弹性模量，在载体芯片中产生机械应力。这些机械应力引起载体芯片表面中的压阻电阻器或者场效应晶体管的电阻变化，并因此提供压力的测量结果。

载体芯片的厚度越小，载体芯片就越灵敏，并且由此压力传感器由更薄的载体芯片形成。一方面载体芯片具有小于100μm的厚度，而另一方面具有小于50μm的厚度。