DE102019209393A1

DE102019209393A1 - Pressure sensor for pressure detection of fluid media and pressure sensor device with such a pressure sensor

Info

Publication number: DE102019209393A1
Application number: DE102019209393.0A
Authority: DE
Inventors: Masoud Habibi; Maria Halbig
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2020-06-25
Also published as: WO2020126196A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drucksensor (1) zur Druckerfassung fluider Medien, umfassend ein Gehäuse (10) mit einem ersten Druckanschluss (4), wobei der erste Druckanschluss (4) einen ersten Druckkanal (14) aufweist, der mit einem ersten Druck (P1) beaufschlagbar ist, und einem von dem ersten Druckanschluss (4) getrennten zweiten Druckanschluss (5), wobei der zweite Druckanschluss (5) einen zweiten Druckkanal (15) aufweist, der mit einem zweiten Druck (P2) beaufschlagbar ist, und eine erste Druckerfassungseinrichtung (41), die eingerichtet ist zur Erfassung des an dem ersten Druckanschluss (4) anliegenden ersten Drucks und zur Ausgabe eines den ersten Druck (P1) oder eine Druckdifferenz des ersten Drucks (P1) zu einem Referenzdruck (P3) repräsentierenden ersten elektrischen Signals (S1), und eine zweite Druckerfassungseinrichtung (42), die eingerichtet ist zur Erfassung des an dem zweiten Druckanschluss (5) anliegenden zweiten Drucks (P2) und zur Ausgabe eines den zweiten Druck (P2) oder eine Druckdifferenz des zweiten Drucks (P2) zu einem Referenzdruck (P3) repräsentierenden zweiten elektrischen Signals (S2). Es wird vorgeschlagen, dass der Drucksensor (1) zusätzlich eine dritte Druckerfassungseinrichtung (43), die eingerichtet ist zur Erfassung des an dem ersten Druckanschluss (4) anliegenden ersten Drucks (P1) und zur Ausgabe eines den ersten Druck (P1) oder eine Druckdifferenz des ersten Drucks (P1) zu einem Referenzdruck (P3) repräsentierenden dritten elektrischen Signals (S3), und eine vierte Druckerfassungseinrichtung (44), die eingerichtet ist zur Erfassung des an dem zweiten Druckanschluss (6) anliegenden zweiten Drucks (P2) und zur Ausgabe eines den zweiten Druck (P2) oder eine Druckdifferenz des zweiten Drucks (P2) zu einem Referenzdruck (P3) repräsentierenden vierten elektrischen Signals (S4) aufweist.The invention relates to a pressure sensor (1) for measuring the pressure of fluid media, comprising a housing (10) with a first pressure connection (4), the first pressure connection (4) having a first pressure channel (14) which is connected to a first pressure (P1). and a second pressure connection (5) separate from the first pressure connection (4), the second pressure connection (5) having a second pressure channel (15) which can be supplied with a second pressure (P2) and a first pressure detection device ( 41), which is set up to detect the first pressure present at the first pressure connection (4) and to output a first electrical signal (S1 representing the first pressure (P1) or a pressure difference of the first pressure (P1) to a reference pressure (P3) ), and a second pressure detection device (42), which is set up to detect the second pressure (P2) present at the second pressure connection (5) and to output a second pressure (P2) o the second electrical signal (S2) representing a pressure difference between the second pressure (P2) and a reference pressure (P3). It is proposed that the pressure sensor (1) additionally have a third pressure detection device (43), which is set up to detect the first pressure (P1) present at the first pressure connection (4) and to output the first pressure (P1) or a pressure difference the first pressure (P1) to a third pressure signal (S3) representing a reference pressure (P3), and a fourth pressure detection device (44) which is set up to detect the second pressure (P2) present at the second pressure connection (6) and to output it one has the fourth electrical signal (S4) representing the second pressure (P2) or a pressure difference between the second pressure (P2) and a reference pressure (P3).

Description

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind Drucksensoren zur Druckerfassung fluider Medien, also flüssiger oder gasförmiger Medien bekannt. Im Stand der Technik werden Absolutdrucksensoren verwandt, welche einen an einem Druckanschluss anliegenden Druck erfassen, oder Differenzdrucksensoren, welche eine Druckdifferenz von zwei Drücken erfassen. Dabei werden als Sensorelemente oft Halbleiterchips eingesetzt, die eine dünne Membran aufweisen, die auf ihrer einen Seite mit einer Wheatstone'schen Brückenschaltung versehen ist. Bei einer Druckbeaufschlagung der Membran wird diese ausgelenkt und die Wheatstone'schen Brückenschaltung erzeugt einen den Druck repräsentierendes Signal. Wird die Membran einseitig mit Druck beaufschlagt, so repräsentiert das Signal den Absolutdruck des an der Membran anliegenden Drucks. In diesem Fall kann die andere Seite der Membran mit einer Kappe oder ähnlichem dicht abgedeckt sein. Wird die Membran auf der einen Seite mit einem ersten Druck und auf der gegenüberliegenden Seite mit einem Referenzdruck beaufschlagt, so erzeugt die Brückenschaltung ein elektrisches Signal, dass eine Druckdifferenz des ersten Drucks zu einem Referenzdruck repräsentiert.Pressure sensors for pressure detection of fluid media, that is to say liquid or gaseous media, are known from the prior art. In the prior art, absolute pressure sensors are used which detect a pressure present at a pressure connection, or differential pressure sensors which detect a pressure difference of two pressures. Semiconductor chips are often used as sensor elements, which have a thin membrane, which is provided on one side with a Wheatstone bridge circuit. When the membrane is pressurized, it is deflected and the Wheatstone bridge circuit generates a signal representing the pressure. If pressure is applied to the membrane on one side, the signal represents the absolute pressure of the pressure applied to the membrane. In this case, the other side of the membrane can be tightly covered with a cap or the like. If a pressure is applied to the membrane on one side and a reference pressure is applied to the opposite side, the bridge circuit generates an electrical signal that represents a pressure difference between the first pressure and a reference pressure.

Darüber hinaus sind Drucksensoren beispielsweise aus der DE 42 27 893 A1 bekannt, die ein Gehäuse mit einem ersten Druckanschluss und einem zweiten Druckanschluss aufweisen. Der erste Druckanschluss weist einen ersten Druckkanal auf, der mit einem ersten Druck beaufschlagbar ist. Ein von dem ersten Druckanschluss getrennter zweiter Druckanschluss weist einen zweiten Druckkanal auf, der mit einem zweiten Druck beaufschlagbar ist. Der Drucksensor weist eine erste Druckerfassungseinrichtung auf, die eingerichtet ist zur Erfassung des an dem ersten Druckanschluss anliegenden ersten Drucks und zur Ausgabe eines den ersten Druck oder eine Druckdifferenz des ersten Drucks zu einem Referenzdruck repräsentierenden ersten elektrischen Signals, und eine zweite Druckerfassungseinrichtung, die eingerichtet ist zur Erfassung des an dem zweiten Druckanschluss anliegenden zweiten Drucks und zur Ausgabe eines den zweiten Druck oder eine Druckdifferenz des zweiten Drucks zu einem Referenzdruck repräsentierenden zweiten elektrischen Signals.In addition, pressure sensors are, for example, from the DE 42 27 893 A1 known that have a housing with a first pressure connection and a second pressure connection. The first pressure connection has a first pressure channel to which a first pressure can be applied. A second pressure connection that is separate from the first pressure connection has a second pressure channel that can be acted upon by a second pressure. The pressure sensor has a first pressure detection device which is set up to detect the first pressure present at the first pressure connection and to output a first electrical signal representing the first pressure or a pressure difference of the first pressure from a reference pressure, and a second pressure detection device which is set up for detecting the second pressure present at the second pressure connection and for outputting a second electrical signal representing the second pressure or a pressure difference of the second pressure relative to a reference pressure.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drucksensor zur Druckerfassung fluider Medien, umfassend ein Gehäuse mit einem ersten Druckanschluss, wobei der erste Druckanschluss einen ersten Druckkanal aufweist, der mit einem ersten Druck beaufschlagbar ist, und einem von dem ersten Druckanschluss getrennten zweiten Druckanschluss, wobei der zweite Druckanschluss einen zweiten Druckkanal aufweist, der mit einem zweiten Druck beaufschlagbar ist, und eine erste Druckerfassungseinrichtung, die eingerichtet ist zur Erfassung des an dem ersten Druckanschluss anliegenden ersten Drucks und zur Ausgabe eines den ersten Druck oder eine Druckdifferenz des ersten Drucks zu einem Referenzdruck repräsentierenden ersten elektrischen Signals, und eine zweite Druckerfassungseinrichtung, die eingerichtet ist zur Erfassung des an dem zweiten Druckanschluss anliegenden zweiten Drucks und zur Ausgabe eines den zweiten Druck oder eine Druckdifferenz des zweiten Drucks zu einem Referenzdruck repräsentierenden zweiten elektrischen Signals. Erfindungsgemäß umfasst der Drucksensor weiterhin eine dritte Druckerfassungseinrichtung, die eingerichtet ist zur Erfassung des an dem ersten Druckanschluss anliegenden ersten Drucks und zur Ausgabe eines den ersten Druck oder eine Druckdifferenz des ersten Drucks zu einem Referenzdruck repräsentierenden dritten elektrischen Signals, und eine vierte Druckerfassungseinrichtung, die eingerichtet ist zur Erfassung des an dem zweiten Druckanschluss anliegenden zweiten Drucks und zur Ausgabe eines den zweiten Druck oder eine Druckdifferenz des zweiten Drucks zu einem Referenzdruck repräsentierenden vierten elektrischen Signals.The invention relates to a pressure sensor for pressure detection of fluid media, comprising a housing with a first pressure connection, the first pressure connection having a first pressure channel which can be acted upon by a first pressure, and a second pressure connection separated from the first pressure connection, the second Pressure connection has a second pressure channel to which a second pressure can be applied, and a first one Pressure detection device that is configured to detect the first pressure present at the first pressure connection and to output a first electrical signal representing the first pressure or a pressure difference of the first pressure to a reference pressure, and a second pressure detection device that is configured to detect the pressure at the second Pressure connection present second pressure and for outputting a second electrical signal representing the second pressure or a pressure difference of the second pressure to a reference pressure. According to the invention, the pressure sensor further comprises a third pressure detection device which is set up to detect the first pressure present at the first pressure connection and to output a third electrical signal representing the first pressure or a pressure difference of the first pressure from a reference pressure, and a fourth pressure detection device which is set up is for detecting the second pressure present at the second pressure connection and for outputting a fourth electrical signal representing the second pressure or a pressure difference of the second pressure with respect to a reference pressure.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Bei manchen Anwendungen in der Automobilindustrie ist die Erfassung eines Differenzdrucks vor und hinter einem von einem Fluid durchströmten Bauteil äußerst wichtig. Dies gilt, ohne Beschränkung der Allgemeinheit insbesondere für die Erfassung des Drucks vor und hinter einem Partikelfilter im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine, beispielsweise eines Otto-Motors. Bei derartigen Drucksensoren ist es für den Betrieb des Filters wichtig die Drücke vor und hinter dem Partikelfilter zuverlässig zu erfassen. Dabei kann der Druck vor dem Filter und der Druck hinter dem Filter von zwei Sensorelementen getrennt erfasst werden und anschließend in einem Steuergerät eine Druckdifferenz aus den beiden Drücken berechnet werden, welche den Druckabfall über dem Partikelfilter charakterisiert. Falls eines der dabei verwandten Sensorelemente verunreinigt oder defekt ist, kann keine richtige Differenzdruckerfassung mehr erfolgen. Da eine fehlerhafte Messwertbildung nicht notwendiger Weise zu einem Totalausfall des Systems führt, kann es auch sein, dass der falsche Messwert im Steuergerät verwandt wird, der dort Folgefehler generiert. Aus diesem Grund ist eine Überwachung des Drucksensors erwünscht. Mittels des erfindungsgemäßen Drucksensors ist eine effiziente Überwachung der den ersten Druck und den zweiten Druck repräsentierenden elektrischen Signale möglich. Dies geschieht in einfacher Form durch eine redundante Messwerterfassung, bei der eine dritte Druckerfassungseinrichtung, die eingerichtet ist zur Erfassung des an dem ersten Druckanschluss anliegenden ersten Drucks und zur Ausgabe eines den ersten Druck repräsentierenden dritten elektrischen Signals, sowie eine vierte Druckerfassungseinrichtung, die eingerichtet ist zur Erfassung des an dem zweiten Druckanschluss anliegenden zweiten Drucks und zur Ausgabe eines den zweiten Druck repräsentierenden vierten elektrischen Signals, zusätzlich zu der ersten und zweiten Druckerfassungseinrichtung vorgesehen sind.In some applications in the automotive industry, the detection of a differential pressure upstream and downstream of a component through which a fluid flows is extremely important. This applies, without restricting generality, in particular to the detection of the pressure upstream and downstream of a particle filter in the exhaust line of an internal combustion engine, for example an Otto engine. With such pressure sensors, it is important for the operation of the filter to reliably detect the pressures in front of and behind the particle filter. The pressure in front of the filter and the pressure behind the filter can be recorded separately by two sensor elements and then a pressure difference can be calculated in a control unit from the two pressures, which characterizes the pressure drop across the particle filter. If one of the sensor elements used is contaminated or defective, correct differential pressure detection can no longer take place. Since an incorrect measurement value formation does not necessarily lead to a total failure of the system, it may also be that the wrong measurement value is used in the control unit, which generates subsequent errors there. For this reason, monitoring of the pressure sensor is desirable. The pressure sensor according to the invention enables efficient monitoring of the electrical signals representing the first pressure and the second pressure. This is done in a simple form by means of a redundant measured value acquisition, in which a third pressure acquisition device, which is set up to acquire the first pressure present at the first pressure connection and to output a third electrical signal representing the first pressure, and a fourth pressure acquisition device, which is set up to Detection of the second pressure present at the second pressure connection and for outputting a fourth electrical signal representing the second pressure are provided in addition to the first and second pressure detection devices.

Die dritte Druckerfassungseinrichtung kann vorzugsweise gleichartig zu der ersten Druckerfassungseinrichtung aufgebaut sein, so dass eine gleichartige Druckwerterfassung erfolgt und bei korrekter Betriebsweise mit dem gleichen Messsignal gerechnet werden kann. Gleichartig bedeutet, dass die Messwertefassung mit gleichartigen elektrischen Bauelementen auf gleichartigen Strukturen erfolgen kann, wie noch an Beispielen erläutert wird. Entsprechend kann die vierte Druckerfassungseinrichtung gleichartig zu der zweiten Druckerfassungseinrichtung eingerichtet sein. Vorteilhaft können alle vier Druckerfassungseinrichtungen gleichartig eingerichtet sein.The third pressure detection device can preferably be constructed in the same way as the first pressure detection device, so that a similar pressure value detection takes place and, if the mode of operation is correct, the same measurement signal can be expected. The same means that the measurement can be recorded with the same electrical components on the same structures, as will be explained with examples. Accordingly, the fourth pressure detection device can be configured in the same way as the second pressure detection device. All four pressure detection devices can advantageously be set up identically.

Erfindungsgemäß wird also der erste Druck von zwei Druckerfassungseinrichtungen erfasst und der zweite Druck von ebenfalls zwei Druckerfassungseinrichtungen. Bei dem ersten Druck oder bei dem zweiten Druck kann es sich jeweils um einen Absolutdruck oder um einen Relativdruck handeln. Dieser Unterschied ist im Wesentlichen davon abhängig, ob eine Halbleiterbauelement mit einer Membran verwandt wird, die nur auf einer Seite mit dem zu messenden Druck beaufschlagt wird, oder die auf der ersten Seite mit dem zu messenden Druck und auf der Rückseite mit einem Referenzdruck beaufschlagt wird, bei dem es sich vorzugsweise auch um den Atmosphärendruck handeln kann. Erfassung eines Drucks bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Druck an der Druckerfassungseinrichtung zumindest auf einer Seite anliegt und das dort ausgegebene Signal von dem anliegenden Druckwert direkt abhängig ist.According to the invention, the first pressure is therefore detected by two pressure detection devices and the second pressure is also detected by two pressure detection devices. The first pressure or the second pressure can each be an absolute pressure or a relative pressure. This difference essentially depends on whether a semiconductor component with a membrane is used, which is only subjected to the pressure to be measured on one side, or which is subjected to the pressure to be measured on the first side and a reference pressure on the back , which can preferably also be atmospheric pressure. In this context, detection of a pressure means that the pressure is present on the pressure detection device on at least one side and the signal output there is directly dependent on the pressure value present.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den abhängigen Ansprüchen enthaltenen Merkmale ermöglicht.Advantageous refinements and developments of the invention are made possible by the features contained in the dependent claims.

Vorteilhaft kann der Drucksensor elektronische Signalaufbereitungsmittel aufweist, die eingerichtet sind, das den ersten Druck oder die Druckdifferenz des ersten Drucks zu dem Referenzdruck repräsentierende erste elektrische Signal und dritte elektrische Signal sowie das den zweiten Druck oder die Druckdifferenz des zweiten Drucks zu dem Referenzdruck repräsentierende zweite elektrische Signal und vierte elektrische Signal an einem elektrischen Anschluss des Drucksensors bereitzustellen. Das elektronische Signalaufbereitungsmittel kann beispielsweise als ASIC (anwendungsspezifischer integrierte Schaltkreis) ausgebildet sein. Das elektronische Signalaufbereitungsmittel kann das erste und dritte elektrische Signal gebündelt beispielsweise an einer SENT-Schnittstelle (SENT: Single Edge Nibble Transmission) des elektrischen Anschlusses des Drucksensors bereitstellen. Ebenso kann das zweite elektrische Signal und vierte elektrische Signal über einen weiteren ASIC an einer weiteren SENT-Schnittstelle bereitgestellt werden. In diesem Fall kann der Drucksensor über zwei Anschlussleitungen zur Übertragung der Signale an ein Steuergerät verfügen, wobei über die erste Leitung das erste und dritte elektrische Signal und über die zweite Leitung das zweite und vierte elektrische Signal übertragen werden können. Vorstellbar sind aber auch vier Leitungen oder bei entsprechender Ausgestaltung der elektronischen Signalaufbereitungsmittel eine einzige Leitung zur Übertragung der vier Signale.The pressure sensor can advantageously have electronic signal processing means which are set up to represent the first electrical signal and the third electrical signal representing the first pressure or the pressure difference of the first pressure relative to the reference pressure and the second electrical signal representing the second pressure or the pressure difference of the second pressure relative to the reference pressure Provide signal and fourth electrical signal at an electrical connection of the pressure sensor. The electronic signal processing means can be designed, for example, as an ASIC (application-specific integrated circuit). The electronic signal processing means can provide the first and third electrical signals bundled, for example, at a SENT interface (SENT: Single Edge Nibble Transmission) of the electrical connection of the pressure sensor. Likewise, the second electrical signal and fourth electrical signal can be provided via a further ASIC at a further SENT interface. In this case, the pressure sensor can have two connecting lines for transmitting the signals to a control unit, the first and third electrical signals being able to be transmitted via the first line and the second and fourth electrical signals being able to be transmitted via the second line. However, four lines are also conceivable, or a single line for transmitting the four signals if the electronic signal processing means are designed accordingly.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Drucksensormodul in dem Gehäuse verbaut ist, wobei das Drucksensormodul ein Trägersubstrat mit wenigstens einem darauf aufgebrachten Halbleiterbauelement mit wenigstens einer druckempfindlichen Membran aufweist. Derartige Drucksensormodule sind einfach und preiswert fertigbar und können in einfacher Weise in dem Gehäuse des Drucksensors verbaut werden. Insbesondere können die Drucksensormodule als Land-Grid-Array / Mold-Premold (LGA/MPM) oder ähnlich aufgebaut sein. Dabei ist das Trägersubstrat auf der einen Seite mit einem als Grid-Array ausgebildeten Anschlussraster und auf der anderen Seite mit einem Moldrahmen und einem Halbleiterbauelement als eigentlichem Drucksensorelement versehen. Das Halbleiterbauelement kann beispielswiese als Advanced Porous Silicon MEMS-Sensorelement (MEMS = Microelectromechanical systems) ausgestaltet sein.It is particularly advantageous if a pressure sensor module is installed in the housing, the pressure sensor module having a carrier substrate with at least one semiconductor component mounted thereon with at least one pressure-sensitive membrane. Such pressure sensor modules are simple and inexpensive to manufacture and can be installed in the housing of the pressure sensor in a simple manner. In particular, the pressure sensor modules can be constructed as a land grid array / mold premold (LGA / MPM) or similar. The carrier substrate is provided on one side with a connection grid designed as a grid array and on the other side with a mold frame and a semiconductor component as the actual pressure sensor element. The semiconductor component can, for example, be designed as an advanced porous silicone MEMS sensor element (MEMS = Microelectromechanical systems).

Vorteilhaft kann ein erstes Drucksensormodul in dem Gehäuse verbaut sein, wobei das erste Drucksensormodul ein erstes Trägersubstrat mit einem darauf aufgebrachten ersten Halbleiterbauelement mit wenigstens einer druckempfindlichen Membran und als Signalaufbereitungsmittel ein erstes integriertes elektronisches Schaltungsteil aufweist, wobei die erste Druckerfassungseinrichtung und die dritte Druckerfassungseinrichtung auf dem ersten Halbleiterbauelement angeordnet sind. Weiterhin kann ein zweites Drucksensormodul in dem Gehäuse verbaut sein, wobei das zweite Drucksensormodul ein zweites Trägersubstrat mit einem darauf aufgebrachten zweiten Halbleiterbauelement mit wenigstens einer druckempfindlichen Membran und als Signalaufbereitungsmittel ein zweites integriertes elektronisches Schaltungsteil aufweist,
wobei die zweite Druckerfassungseinrichtung und die vierte Druckerfassungseinrichtung auf dem zweiten Halbleiterbauelement angeordnet sind.A first pressure sensor module can advantageously be installed in the housing, the first pressure sensor module having a first carrier substrate with a first semiconductor component mounted thereon with at least one pressure-sensitive membrane and a first integrated electronic circuit part as signal conditioning means, the first pressure detection device and the third pressure detection device on the first Semiconductor component are arranged. Furthermore, a second pressure sensor module can be installed in the housing, the second pressure sensor module having a second carrier substrate with a second semiconductor component mounted thereon with at least one pressure-sensitive membrane and a second integrated electronic circuit part as signal conditioning means,
wherein the second pressure detection device and the fourth pressure detection device are arranged on the second semiconductor component.

Dabei ist es möglich das erste Drucksensormodul und das zweite Drucksensormodul in Form von räumlich getrennten Drucksensormodulen auszubilden, die als voneinander separate Teile in dem Gehäuse des Drucksensors verbaut werden können. In diesem Fall können beide Drucksensormodule gleich aufgebaut sein, wobei jedes Drucksensormodul zwei Druckerfassungseinrichtungen aufweist. Es ist aber alternativ auch möglich, dass das erste Drucksensormodul und das zweite Drucksensormodul ein gemeinsames Drucksensormodul bilden, das als einziges Drucksensormodul in dem Gehäuse verbaut ist, wobei das erste Trägersubstrat und das zweite Trägersubstrat durch ein gemeinsames Trägersubstrat des gemeinsamen Drucksensormoduls gebildet werden. In diesem Falls wird das erste Drucksensormodul durch eine Hälfte des gemeinsamen Drucksensormoduls und das andere Drucksensormodul durch die andere Hälfte des gemeinsamen Drucksensormoduls gebildet.It is possible to design the first pressure sensor module and the second pressure sensor module in the form of spatially separated pressure sensor modules, which can be installed as separate parts in the housing of the pressure sensor. In this case, both pressure sensor modules can be constructed identically, each pressure sensor module having two pressure detection devices. However, it is alternatively also possible for the first pressure sensor module and the second pressure sensor module to form a common pressure sensor module which is installed in the housing as the only pressure sensor module, the first carrier substrate and the second carrier substrate being formed by a common carrier substrate of the common pressure sensor module. In this case, the first pressure sensor module is formed by one half of the common pressure sensor module and the other pressure sensor module by the other half of the common pressure sensor module.

Die Druckerfassungseinrichtungen können in unterschiedlicher Weise realisiert werden. Dabei ist es beispielsweise möglich die erste Druckerfassungseinrichtung und die dritte Druckerfassungseinrichtung auf dem ersten Halbleiterbauelement dadurch auszubilden, dass das erste Halbleiterbauelement eine einzige druckempfindliche Membran aufweist, auf der eine Wheatstone'sche Brückenschaltung angeordnet ist, wobei die erste Druckerfassungseinrichtung durch eine Halbbrücke der Wheatstone'schen Brückenschaltung gebildet wird und die dritte Druckerfassungseinrichtung durch die andere Halbbrücke der Wheatstone'sche Brückenschaltung gebildet wird. Alternativ ist es möglich, dass das das erste Halbleiterbauelement eine einzige druckempfindliche Membran aufweist und die erste Druckerfassungseinrichtung durch eine (vollständige) Wheatstone'sche Brückenschaltung auf dieser Membran gebildet wird und die dritte Druckerfassungseinrichtung durch eine weitere Wheatstone'sche Brückenschaltung auf dieser Membran gebildet wird. Weiterhin ist es auch möglich, dass das erste Halbleiterbauelement eine erste Membran und eine zweite Membran aufweist und dass die erste Druckerfassungseinrichtung durch eine Wheatstone'sche Brückenschaltung auf der ersten Membran und die dritte Druckerfassungseinrichtung durch eine Wheatstone'sche Brückenschaltung auf der zweiten Membran gebildet wird. In analoger Weise kann die zweite Druckerfassungseinrichtung und die vierte Druckerfassungseinrichtung auf dem zweiten Halbleiterbauelement ausgebildet sein.The pressure detection devices can be implemented in different ways. It is possible, for example, to design the first pressure detection device and the third pressure detection device on the first semiconductor component in that the first semiconductor component has a single pressure-sensitive membrane on which a Wheatstone bridge circuit is arranged, the first pressure detection device being formed by a half bridge of the Wheatstone Bridge circuit is formed and the third pressure detection device is formed by the other half bridge of the Wheatstone bridge circuit. Alternatively, it is possible that the first semiconductor component has a single pressure-sensitive membrane and the first pressure detection device is formed by a (complete) Wheatstone bridge circuit on this membrane and the third pressure detection device is formed by a further Wheatstone bridge circuit on this membrane. Furthermore, it is also possible for the first semiconductor component to have a first membrane and a second membrane and for the first pressure detection device to be formed by a Wheatstone bridge circuit on the first membrane and the third pressure detection device to be formed by a Wheatstone bridge circuit on the second membrane. In an analogous manner, the second pressure detection device and the fourth pressure detection device can be formed on the second semiconductor component.

Weiterhin kann das Gehäuse des Drucksensors einen dritten Druckanschluss aufweisen, wobei der dritte Druckanschluss einen Druckkanal aufweist, der mit einem Referenzdruck beaufschlagbar ist, bei dem sich insbesondere um Atmosphärendruck handelt. Das Gehäuse des Sensors kann dabei so aufgebaut sein, dass das erste Halbleiterbauelement auf einer ersten Seite des Drucksensors mit dem ersten Druck und das zweite Halbleiterbauelement auf dieser ersten Seite des Drucksensors mit dem zweiten Druck beaufschlagt wird, während das erste Halbleiterbauelement und das zweite Halbleiterbauelement auf einer von der ersten Seite abgewandten zweite Seite des Drucksensors mit dem Referenzdruck beaufschlagt werden. Vorteilhaft ermöglicht dies eine relativ einfach aufgebautes Gehäuse, bei dem der erste Druckanschluss und der zweite Druckanschluss parallel zueinander an einem Gehäuseboden ausgebildet werden können. Das erste Drucksensormodul und das zweite Drucksensormodul kann vorteilhaft von der zweiten Seite aus in den Gehäuseboden eingebaut werden. Der Gehäuseboden kann mit einem Gehäusedeckel verschlossen werden, in den beispielsweise der dritte Druckanschluss integriert sein kann.Furthermore, the housing of the pressure sensor can have a third pressure connection, the third pressure connection having a pressure channel to which a reference pressure can be applied, which is in particular atmospheric pressure. The housing of the sensor can be constructed such that the first pressure is applied to the first semiconductor component on a first side of the pressure sensor and the second pressure is applied to the second semiconductor component on this first side of the pressure sensor, while the first semiconductor component and the second semiconductor component the second side of the pressure sensor facing away from the first side can be subjected to the reference pressure. This advantageously enables a relatively simple housing, in which the first pressure connection and the second pressure connection can be formed parallel to one another on a housing base. The first pressure sensor module and the second pressure sensor module can advantageously be installed in the housing base from the second side. The housing base can be closed with a housing cover in which, for example, the third pressure connection can be integrated.

Das Gehäuse des Drucksensors kann beispielsweise ein Gehäusebodenteil aufweisen, an dem der erste Druckanschluss und der zweite Druckanschluss ausgebildet ist. Das Gehäusebodenteil kann auf einer einem Gehäusedeckel zugewandten zweiten Seite des Drucksensors eine Gehäuseaufnahme aufweisen, die mit dem Gehäusedeckel verschließbar ist. Vorteilhaft kann die Gehäuseaufnahme eine umlaufende Begrenzungswand aufweisen und durch eine Trennwand in einen ersten Druckraum und einen mit dem ersten Druckkanal verbundenen zweiten Druckraum, in dem der erste Druck herrscht, unterteilt sein. Ein gemeinsames Drucksensormodul kann in der Gehäuseaufnahme von der zweiten Seite aus eingesetzt sein, wobei das gemeinsame Trägersubstrat der zweiten Seite zugewandt ist und die beiden Halbleiterbauelemente davon abgewandt sind. Die Trennwand kann wenigstens teilweise auf dem Trägersubstrat angeordnet sein. Ein mit dem ersten Halbleiterbauelement versehener Abschnitt des gemeinsamen Drucksensormoduls kann sprungbrettartig in den zweiten Druckraum hineinragen, während der zweite Druckkanal derart in dem Gehäusebodenteil verlaufen kann, dass das das zweite Halbleiterbauelement auf der ersten Seite des Drucksensors mit dem zweiten Druck beaufschlagt wird. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Abstand des ersten Druckanschlusses und des zweiten Druckanschlusses nicht an das Ausmaß der Breite des gemeinsamen Drucksensormoduls angepasst werden muss. Während nur der zweite Druckkanal in dem Gehäusebodenteil unterhalb des zweiten Halbleiterbauelement auf der ersten Seite des Drucksensors verläuft, um das zweite Halbleiterbauelement mit dem zweiten Druck zu beaufschlagen, reicht es aus, dass der mit dem ersten Halbleiterbauelement versehener Abschnitt des gemeinsamen Drucksensormoduls sprungbrettartig in den zweiten Druckraum hineinragt. Dadurch kann der mit dem zweiten Druckraum verbundene erste Druckanschluss an dem Gehäusebodenteil weiter von dem zweiten Druckanschluss entfernt angeordnet sein. Der Abstand des ersten Druckanschlusses von dem zweiten Druckanschluss kann daher freier gestaltet und an das jeweilige Anforderungsprofil angepasst werden, da der Abstand nicht durch die Längsausdehnung des gemeinsamen Drucksensormoduls limitiert wird.The housing of the pressure sensor can, for example, have a housing base part on which the first pressure connection and the second pressure connection are formed. The housing base part can have a housing receptacle on a second side of the pressure sensor facing a housing cover, which can be closed with the housing cover. The housing receptacle can advantageously have a circumferential boundary wall and can be divided by a partition into a first pressure chamber and a second pressure chamber connected to the first pressure channel and in which the first pressure prevails. A common pressure sensor module can be inserted in the housing receptacle from the second side, the common carrier substrate facing the second side and the two semiconductor components facing away from it. The partition can be at least partially arranged on the carrier substrate. One with the first The semiconductor component-provided section of the common pressure sensor module can protrude like a springboard into the second pressure chamber, while the second pressure channel can run in the housing base part such that the second pressure is applied to the second semiconductor component on the first side of the pressure sensor. This embodiment has the advantage that the distance between the first pressure connection and the second pressure connection does not have to be adapted to the extent of the width of the common pressure sensor module. While only the second pressure channel in the housing base part runs below the second semiconductor component on the first side of the pressure sensor in order to apply the second pressure to the second semiconductor component, it is sufficient for the section of the common pressure sensor module provided with the first semiconductor component to springboard into the second Pressure room protrudes. As a result, the first pressure connection connected to the second pressure space on the housing base part can be arranged further away from the second pressure connection. The distance of the first pressure connection from the second pressure connection can therefore be designed more freely and adapted to the respective requirement profile, since the distance is not limited by the longitudinal extent of the common pressure sensor module.

Vorteilhaft ist weiterhin eine Kombination des vorgestellten Drucksensors mit einem elektronischen Steuergerät, wobei das elektronische Steuergerät ausgebildet ist, um das den ersten Druck oder die Druckdifferenz des ersten Drucks zu dem Referenzdruck repräsentierende erste und dritte elektrische Signal sowie das den zweiten Druck oder die Druckdifferenz des zweiten Drucks zu dem Referenzdruck repräsentierende zweite und vierte elektrische Signal von dem elektrischen Anschluss des Drucksensors zu empfangen, wobei das elektronische Steuergerät Differenzbildungsmittel aufweist, wobei die Differenzbildungsmittel ausgebildet sind, um ein erstes Differenzdrucksignal aus einer Differenz aus dem ersten oder dritten elektrischem Signal zu erzeugen und um ein zweites Differenzdrucksignal aus einer Differenz aus dem zweiten und vierten elektrischem Signal zu erzeugen. Das Steuergerät kann beispielsweise ein Motorsteuergerät eines Kraftfahrzeuges sein.Also advantageous is a combination of the pressure sensor presented with an electronic control unit, the electronic control unit being designed to transmit the first and third electrical signals representing the first pressure or the pressure difference of the first pressure relative to the reference pressure, and the second pressure or the pressure difference of the second Receiving pressure to the reference pressure representing the second and fourth electrical signal from the electrical connection of the pressure sensor, wherein the electronic control device has differential forming means, the differential forming means being designed to generate a first differential pressure signal from a difference from the first or third electrical signal and around generate a second differential pressure signal from a difference between the second and fourth electrical signals. The control unit can be, for example, an engine control unit of a motor vehicle.

Das Steuergerät kann weiterhin vorteilhaft Vergleichsmittel aufweisen, wobei die Vergleichsmittel ausgebildet sind, um das erste Differenzdrucksignal oder das zweite Differenzdrucksignal zu vergleichen, wobei in Abhängigkeit von dem Vergleich das erste Differenzdrucksignal oder das zweite Differenzdrucksignal oder das erste Differenzdrucksignal und das zweite Differenzdrucksignal beide als gültig angesehen werden. Der Vergleich kann beispielsweise anhand einer Plausibilisierung vorgenommen werden. Dabei kann beispielsweise aus einem fehlenden Differenzdrucksignal oder einer starken Abweichung eines Differenzdrucksignals gegenüber Vorwerten oder aus einem Vergleich des Differenzdrucksignals mit einem erwarteten Wert oder zeitlichen Verlauf dieses Wertes auf einen Fehler geschlossen werden. Auch aus einem Vergleich des ersten Differenzdrucksignals mit dem zweiten Differenzdrucksignal kann auf ein fehlerhaftes Differenzdrucksignal geschlossen werden, falls beispielsweise eines der beiden Differenzdrucksignale in einer für sich allein als fehlerhaft erkennbaren Weise von dem anderen Differenzdrucksignal abweicht. Dies soll insgesamt aber nicht ausschließen, dass das Steuergerät gegebenenfalls auch unter Berücksichtigung anderer Überwachungsmittel einen Fehler sowohl des ersten Differenzdrucksignals als auch des zweiten Differenzdrucksignals erkennt.The control unit can furthermore advantageously have comparison means, the comparison means being designed to compare the first differential pressure signal or the second differential pressure signal, the first differential pressure signal or the second differential pressure signal or the first differential pressure signal and the second differential pressure signal both being regarded as valid depending on the comparison become. The comparison can be carried out, for example, on the basis of a plausibility check. In this case, an error can be inferred, for example, from a missing differential pressure signal or a large deviation of a differential pressure signal from previous values or from a comparison of the differential pressure signal with an expected value or the time profile of this value. A faulty differential pressure signal can also be inferred from a comparison of the first differential pressure signal with the second differential pressure signal if, for example, one of the two differential pressure signals deviates from the other differential pressure signal in a manner that can be recognized as faulty. Overall, however, this should not preclude the control unit from recognizing an error in both the first differential pressure signal and the second differential pressure signal, also taking other monitoring means into account.

Weiterhin können Auswahlmittel vorgesehen sein, welche das als gültig erkannte erste Differenzdrucksignal oder das als gültig erkannte zweite Differenzdrucksignal oder einen aus dem als gültig erkannten ersten Differenzdrucksignal und zweiten Differenzdrucksignal berechneten Wert, insbesondere einen Mittelwert, für die weiteren Berechnung des Steuergerätes bereitstellen. Da der erste Druck und der zweite Druck jeweils redundant an das Steuergerät übertragen wird, können dort immer zwei gleichartige Differenzdrucksignale aus einer Differenz des ersten Drucks und des zweiten Drucks berechnet werden. Das heißt, im Steuergerät können zwei Differenzdrucksignale redundant berechnet werden. Das Steuergerät kann bei einem erkannten Fehler auf den jeweils anderen Signalwert zurückgreifen.Furthermore, selection means can be provided which provide the first differential pressure signal recognized as valid or the second differential pressure signal recognized as valid or a value calculated from the first differential pressure signal and second differential pressure signal recognized as valid, in particular an average value, for the further calculation of the control device. Since the first pressure and the second pressure are each transmitted redundantly to the control device, two identical differential pressure signals can always be calculated there from a difference between the first pressure and the second pressure. This means that two differential pressure signals can be calculated redundantly in the control unit. If a fault is detected, the control unit can use the other signal value.

FigurenlisteFigure list

Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Drucksensors,
2a eine Ausführungsform eines in dem Drucksensor verbauten Drucksensormoduls,
2b eine weitere Ausführungsform eines in dem Drucksensor verbauten Drucksensormoduls,
3 eine schematische Ansicht auf zwei nebeneinander angeordnete Drucksensormodule,
4 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform von zwei nebeneinander angeordneten Drucksensormodulen,
5 Ausführungsformen für die erste, zweite, dritte und vierte Druckerfassungseinrichtung,
6 zweite Ausführungsformen für die erste, zweite, dritte und vierte Druckerfassungseinrichtung,
7 dritte Ausführungsformen für die erste, zweite, dritte und vierte Druckerfassungseinrichtung,
8 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Drucksensors,
9 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines das erste und das zweite Drucksensormodul bildenden gemeinsamen Drucksensormoduls,
10. eine schematische Darstellung einer Drucksensoreinrichtung mit einem Drucksensor und mit einem elektronischen Steuergerät
11 eine weiterer Ausführungsform eines in dem Drucksensor verbauten Drucksensormoduls,
12 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drucksensors.

Show it:

1 2 shows a perspective view of a first exemplary embodiment of a pressure sensor according to the invention,
2a one embodiment of a pressure sensor module installed in the pressure sensor,
2 B another embodiment of a pressure sensor module installed in the pressure sensor,
3rd 2 shows a schematic view of two pressure sensor modules arranged side by side,
4th 1 shows a schematic view of a further embodiment of two pressure sensor modules arranged side by side,
5 Embodiments for the first, second, third and fourth pressure detection device,
6 second embodiments for the first, second, third and fourth pressure detection device,
7 third embodiments for the first, second, third and fourth pressure detection device,
8th 2 shows a perspective view of a further exemplary embodiment of a pressure sensor according to the invention,
9 2 shows a schematic view of an embodiment of a common pressure sensor module forming the first and the second pressure sensor module,
10 . a schematic representation of a pressure sensor device with a pressure sensor and with an electronic control unit
11 another embodiment of a pressure sensor module installed in the pressure sensor,
12th a plan view of another embodiment of a pressure sensor according to the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt einen Drucksensor 1 zur Druckerfassung fluider Medien. Der Drucksensor 1 weist eine Gehäuse 10 auf, das ein Gehäusebodenteil 2 und einen auf das Gehäusebodenteil 2 aufsetzbaren Gehäusedeckel 3 umfassen kann. An dem Gehäusebodenteil 2 ist eine elektrischer Anschluss 7 vorgesehen, der beispielsweise als Stecker ausgebildet ist. Das Gehäusebodenteil 2 weist weiterhin einen ersten Druckanschluss 4 und einen zweiten Druckanschluss 5 auf. Der erste Druckanschluss 4 weist einen ersten Druckkanal 14 und der zweite Druckanschluss 5 einen zweiten Druckkanal 15 auf. Der erste Druckkanal und der zweite Druckkanal können jeweils in einem von zwei Druckräumen an einer ersten Seite 11 des Gehäuses 10 enden. Jeder dieser beiden Druckräume kann von einem eigenen Drucksensormodul 20 abgedeckt werden. Eine Ausführungsform des Drucksensormoduls 20 ist in 2a beispielhaft erläutert. Ein Drucksensormodul 20 weist beispielsweise ein Trägersubstrat 201 auf. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Leiterplatte handeln, die mit einem Land-Grid-Array mit Anschlussflächen 211 auf der Unterseite versehen ist. Auf der von den Anschlüssen 211 abgewandten Seite ist das Trägersubstrat mit passiven elektrischen Bauelementen 203 und einem ASIC 204 versehen, der mittels eines Kleberauftrags 205 auf das Trägersubstrat 201 aufgebracht ist. Weiterhin weist das Drucksensormodul 20 einen Moldrahmen 202 aus einer Moldmasse auf, welcher die passiven elektrischen Bauelemente 203 und den ASIC 205 abdeckt und ein Podest bildet, auf dem ein Halbleiterbauelement 210 mittels eines weiteren Kleberauftrags 206 aufgeklebt ist. Bei dem Halbleiterbauelement 210 handelt es sich um ein Drucksensorelement, das wenigstens eine druckempfindlichen Membran 220 aufweist. Das Drucksensorelement kann beispielsweise auch ein poröses Siliziumsubstrat umfassen. Das Halbleiterbauelement 210 ist mittels Bonddrahtverbindungen 207 mit dem Trägersubstrat 201 elektrisch kontaktiert. Die Bonddrahtverbindungen 207 sind durch eine Aussparung des Moldrahmens 202 geführt, die von einer Passivierungsschicht 208 abgedeckt ist. Das Halbleiterbauelement 210 ist wiederum in einer Absenkung des Moldrahmens 202 angeordnet, die mittels eines Gels 209 abgedeckt ist. Die in 2a dargestellte Ausführungsform erlaubt eine Absolutdruckmessung eines über das Gel 209 auf das Halbleiterbauelement 210 einwirkenden Drucks. 1 shows a pressure sensor 1 for pressure detection of fluid media. The pressure sensor 1 has a housing 10 on that is a case bottom part 2nd and one on the bottom part of the case 2nd attachable housing cover 3rd may include. On the bottom part of the housing 2nd is an electrical connection 7 provided, which is designed for example as a plug. The case bottom part 2nd also has a first pressure connection 4th and a second pressure connection 5 on. The first pressure connection 4th has a first pressure channel 14 and the second pressure port 5 a second pressure channel 15 on. The first pressure channel and the second pressure channel can each be in one of two pressure spaces on a first side 11 of the housing 10 end up. Each of these two pressure rooms can have its own pressure sensor module 20 be covered. An embodiment of the pressure sensor module 20 is in 2a exemplified. A pressure sensor module 20 has, for example, a carrier substrate 201 on. This can be, for example, a printed circuit board with a land grid array with connection areas 211 is provided on the bottom. On the of the connectors 211 the opposite side is the carrier substrate with passive electrical components 203 and an ASIC 204 provided by means of an adhesive application 205 on the carrier substrate 201 is applied. Furthermore, the pressure sensor module 20 a mold frame 202 from a molding compound on which the passive electrical components 203 and the ASIC 205 covers and forms a pedestal on which a semiconductor device 210 by means of another adhesive application 206 is glued on. In the semiconductor device 210 it is a pressure sensor element that has at least one pressure-sensitive membrane 220 having. The pressure sensor element can, for example, also comprise a porous silicon substrate. The semiconductor device 210 is by means of bond wire connections 207 with the carrier substrate 201 electrically contacted. The bond wire connections 207 are through a recess in the mold frame 202 led by a passivation layer 208 is covered. The semiconductor device 210 is in turn in a lowering of the mold frame 202 arranged by means of a gel 209 is covered. In the 2a The embodiment shown allows an absolute pressure measurement of a gel 209 on the semiconductor device 210 acting pressure.

Ein erstes Drucksensormodul 21 kann in dem in 1 dargestellten Gehäuse 10 so verbaut werden, dass eine mit einem ersten Halbleiterbauelement 210a versehen Seite des Trägersubstrats 201a einer ersten Seite 11 des Drucksensors 1 derart zugewandt ist, dass das erste Halbleiterbauelement 210a an der ersten Seite 11 mit einem an dem ersten Druckanschluss 4 anliegenden ersten Druck P1 beaufschlagt wird, während die mit den Anschlussflächen 211 versehen Seite des Trägersubstrats 201a an einer zweiten Seite 12 des Gehäuses 10 freiliegt. Auf das Trägersubstrat 201a kann ein weiterer Gelauftrag 25 aufgebracht sein.A first pressure sensor module 21st can in the 1 illustrated housing 10 be installed in such a way that one with a first semiconductor component 210a provided side of the carrier substrate 201a a first page 11 of the pressure sensor 1 faces such that the first semiconductor component 210a on the first page 11 with one at the first pressure port 4th pending first print P1 is applied while the with the connection surfaces 211 provided side of the carrier substrate 201a on a second side 12th of the housing 10 exposed. On the carrier substrate 201a can be another gel application 25th be upset.

Ein zweites Drucksensormodule 22 kann in dem Gehäuse 10 der 1 so verbaut werden, dass eine mit einem zweiten Halbleiterbauelement 210b versehen Seite des Trägersubstrats 201b einer ersten Seite 11 des Drucksensors 1 derart zugewandt ist, dass das zweite Halbleiterbauelement 210b an der ersten Seite 11 mit einem an dem zweiten Druckanschluss 5 anliegenden zweiten Druck P2 beaufschlagt wird. während die mit den Anschlussflächen 211 versehen Seite des Trägersubstrats 201b an einer zweiten Seite 12 des Gehäuses 10 freiliegt. Auf das Trägersubstrat 201b kann ein weiterer Gelauftrag 24 aufgebracht sein.A second pressure sensor module 22 can in the housing 10 of the 1 be installed in such a way that one with a second semiconductor component 210b provided side of the carrier substrate 201b a first page 11 of the pressure sensor 1 faces such that the second semiconductor component 210b on the first page 11 with one at the second pressure port 5 applied second pressure P2 is applied. while the one with the pads 211 provided side of the carrier substrate 201b on a second side 12th of the housing 10 exposed. On the carrier substrate 201b can be another gel application 24th be upset.

Die Anschlussflächen 211 des Trägersubstrats 201a und des Trägersubstrats 201b können über nicht dargestellte Bonddrahtverbindungen oder in anderer Weise mit Anschlussflächen von Stanzgitterteilen, die in dem Gehäuseboden 2 vergossen und mit dem elektrischen Anschluss 7 verbundenen sind, kontaktiert werden. Anschließend kann der Gelauftrag 24 und 25 erfolgen und der Gehäusedeckel 3 auf den Gehäuseboden 2 aufgebracht werden.The connection areas 211 of the carrier substrate 201a and the carrier substrate 201b can via bonding wire connections, not shown, or in any other way with connection surfaces of leadframe parts which are in the housing base 2nd potted and with the electrical connection 7 are connected. Then the gel application 24th and 25th and the housing cover 3rd on the case back 2nd be applied.

3 zeigt eine schematische Ansicht auf eine Ausführungsform von zwei nebeneinander angeordnete Drucksensormodule 21 und 22. Die Blickrichtung in 3 ist dabei von der Seite 11, an welcher der erste Druck P1 beziehungswiese der zweite Druck P2 auf die Drucksensormodule 21, 22 einwirkt, wobei das Gel 209 der besseren Übersicht halber weggelassen wurde. In 3 ist erkennbar, dass das Halbleiterbauelement 201a des ersten Drucksensormoduls 21 beispielsweise eine einzige Membran 221 aufweisen kann. Entsprechend weist das zweite Drucksensormodul 22 eine einzige Membran 222 auf. 3rd shows a schematic view of an embodiment of two pressure sensor modules arranged side by side 21st and 22 . The direction of view in 3rd is from the side 11 on which the first print P1 or the second pressure P2 on the pressure sensor modules 21st , 22 acts, the gel 209 has been omitted for the sake of clarity. In 3rd it can be seen that the semiconductor component 201a of the first pressure sensor module 21st for example a single membrane 221 can have. The second pressure sensor module accordingly 22 a single membrane 222 on.

In 6 ist eine schematische Draufsicht auf die Membranen 221 und 222 der beiden in dem Gehäuse 10 nebeneinanderliegend verbauten Drucksensormodule 21 und 22 dargestellt. Wie in 6 dargestellt ist, kann die druckempfindliche Membran 221 des ersten Halbleiterbauelements 210a eine erste Druckerfassungseinrichtung 41 in Form einer Wheatstone'sche Brückenschaltung auf dieser Membran 221 aufweisen. Die Wheatstone'schen Brückenschaltungen mit ihren jeweils vier Widerständen ist in 6 dargestellt und beispielsweise zwischen einen Versorgungsspannungsanschluss VDD und Masse GND geschaltet. Der Signalabgriff erfolgt in an sich bekannter Weise jeweils zwischen zwei Widerständen der Brücke und liefert ein den jeweiligen Druck repräsentierendes elektrisches Signal. Außerdem ist eine weitere Wheatstone'sche Brückenschaltung auf der gleichen Membran 221 des ersten Halbleiterbauelements 201a angeordnet, die eine dritte Druckerfassungseinrichtung 43 bildet. Die einzige druckempfindliche Membran 222 des zweiten Halbleiterbauelements 210b weist in 6 eine zweite Druckerfassungseinrichtung 42 ebenfalls in Form einer Wheatstone'sche Brückenschaltung auf dieser Membran 222 auf. Außerdem ist eine weitere Wheatstone'sche Brückenschaltung auf der Membran 222 des zweiten Halbleiterbauelements 201b angeordnet, die eine vierte Druckerfassungseinrichtung 44 bildet.In 6 is a schematic top view of the membranes 221 and 222 of the two in the case 10 side-by-side pressure sensor modules 21st and 22 shown. As in 6 is shown, the pressure sensitive membrane 221 of the first semiconductor component 210a a first pressure detection device 41 in the form of a Wheatstone bridge on this membrane 221 exhibit. The Wheatstone Bridge circuits with their four resistors are in 6 shown and for example between a supply voltage connection VDD and mass GND switched. The signal is picked up in a manner known per se between two resistors of the bridge and supplies an electrical signal representing the respective pressure. There is also another Wheatstone bridge on the same membrane 221 of the first semiconductor component 201a arranged, the third pressure detection device 43 forms. The only pressure sensitive membrane 222 of the second semiconductor component 210b points in 6 a second pressure detection device 42 also in the form of a Wheatstone bridge on this membrane 222 on. There is also another Wheatstone bridge on the membrane 222 of the second semiconductor component 201b arranged, the fourth pressure detection device 44 forms.

Die erste Druckerfassungseinrichtung 41 liefert ein den ersten Druck P1 repräsentierendes erstes elektrisches Signal S1. Die dritte Druckerfassungseinrichtung 43 lieft ein den ersten Druck P1 repräsentierendes drittes elektrisches Signal S1. Wenn die erste und dritte Druckerfassungseinrichtung korrekt arbeiten, sind die elektrischen Signale S1 und S3 weitgehend gleich. Die zweite Druckerfassungseinrichtung 42 liefert ein den zweiten Druck P2 repräsentierendes zweites elektrisches Signal S2. Die vierte Druckerfassungseinrichtung 44 lieft ein den zweiten Druck P2 repräsentierendes viertes elektrisches Signal S4. Wenn die zweite und vierte Druckerfassungseinrichtung korrekt arbeiten, sind die elektrischen Signale S2 und S4 weitgehend gleich.The first pressure detection device 41 delivers the first print P1 representing the first electrical signal S1 . The third pressure detection device 43 runs in the first pressure P1 representing third electrical signal S1 . If the first and third pressure detectors are working correctly, the electrical signals are S1 and S3 largely the same. The second pressure detection device 42 provides the second print P2 representing the second electrical signal S2 . The fourth pressure detection device 44 runs in the second pressure P2 representing fourth electrical signal S4 . If the second and fourth pressure detectors are working correctly, the electrical signals are S2 and S4 largely the same.

Die in 3 dargestellte Ausführungsform von zwei nebeneinander angeordnete Drucksensormodulen 21 und 22 mit jeweils nur einer Membran kann beispielsweise auch mit der in 5 dargestellten Anordnung von vier Druckerfassungseinrichtungen in Form von jeweils zwei Halbbrücken kombiniert werden. Wie in 5 dargestellt ist, kann die druckempfindliche Membran 221 des ersten Halbleiterbauelements 210a eine erste Druckerfassungseinrichtung 41 in Form einer Wheatstone'sche Halbbrückenschaltung auf dieser Membran 221 aufweisen, welche die oberen beiden Widerstände der Wheatstone'sche Brückenschaltung umfasst. Der Signalabgriff erfolgt an einem Ende der Brückenschaltung. Dieser Signalabgriff kann mit einem Spannungsteiler auf dem Trägersubstrat 201a des Drucksensormoduls 21 oder einer konstanten Referenzspannung kombiniert werden, um ein den ersten Druck P1 repräsentierendes erstes elektrisches Signal S1 zu erhalten. Die weitere Wheatstone'sche Halbbrückenschaltung auf der Membran 221 bildet eine dritte Druckerfassungseinrichtung 43. Auch dieser Signalabgriff kann mit einem Spannungsteiler auf dem Trägersubstrat 201a des Drucksensormoduls 21 oder einer konstanten Referenzspannung kombiniert werden, um ein den ersten Druck P1 repräsentierendes drittes elektrisches Signal S3 zu erhalten. Weiterhin ist eine weitere Wheatstone'sche Brückenschaltung auf der Membran 222 des Halbleiterbauelements 201b des zweiten Drucksensormoduls 22 angeordnet. Auch diese Wheatstone'sche Brückenschaltung ist entsprechend der auf der Membran 221 angeordneten Brückenschaltung in zwei Halbbrückenschaltungen unterteilt, welche in gleicher Weise wie bei dem ersten Drucksensormodul 21 jeweils ein den zweiten Druck repräsentierendes zweites elektrische Signal S2 und ein den zweiten Druck repräsentierendes viertes elektrisches Signal S4 liefern.In the 3rd illustrated embodiment of two pressure sensor modules arranged side by side 21st and 22 with only one membrane each, for example, with the in 5 shown arrangement of four pressure detection devices can be combined in the form of two half bridges. As in 5 is shown, the pressure sensitive membrane 221 of the first semiconductor component 210a a first pressure detection device 41 in the form of a Wheatstone half-bridge circuit on this membrane 221 have, which comprises the top two resistors of the Wheatstone bridge circuit. The signal is picked up at one end of the bridge circuit. This signal tap can be made with a voltage divider on the carrier substrate 201a of the pressure sensor module 21st or a constant reference voltage can be combined to create the first pressure P1 representing the first electrical signal S1 to obtain. The further Wheatstone half-bridge circuit on the membrane 221 forms a third pressure detection device 43 . This signal tap can also be made with a voltage divider on the carrier substrate 201a of the pressure sensor module 21st or a constant reference voltage can be combined to create the first pressure P1 representing third electrical signal S3 to obtain. There is also another Wheatstone bridge on the membrane 222 of the semiconductor device 201b of the second pressure sensor module 22 arranged. This Wheatstone bridge circuit also corresponds to that on the membrane 221 arranged bridge circuit divided into two half-bridge circuits, which in the same way as in the first pressure sensor module 21st in each case a second electrical signal representing the second pressure S2 and a fourth electrical signal representing the second pressure S4 deliver.

4 zeigt eine schematische Ansicht auf eine weiteren Ausführungsform von zwei nebeneinander angeordnete Drucksensormodule 21 und 22. In 4 ist erkennbar, dass das Halbleiterbauelement 201a des ersten Drucksensormoduls 21 beispielsweise zwei Membranen 221 und 223 aufweisen kann. Entsprechend weist das zweite Drucksensormodul 22 zwei Membran 222 und 224 auf. Die beiden Membranen 221 und 223 einerseits und 222 und 224 andererseits können jeweils direkt benachbart zueinander auf dem jeweiligen Halbleiterbauelement angeordnet sein oder auch voneinander durch einen Abstand räumlich getrennt, wie dies in 4 dargestellt ist. In 7 ist eine schematische Draufsicht auf die vier Membranen 221, 223 und 222, 224 der beiden in dem Gehäuse 10 nebeneinanderliegend verbauten Drucksensormodule 21 und 22 dargestellt. Wie in 7 dargestellt ist, kann die druckempfindliche Membran 221 des ersten Halbleiterbauelements 210a eine erste Druckerfassungseinrichtung 41 in Form einer Wheatstone'sche Brückenschaltung auf dieser Membran 221 aufweisen. Die weitere druckempfindliche Membran 223 des ersten Halbleiterbauelements 210a kann eine dritte Druckerfassungseinrichtung 43 in Form einer Wheatstone'sche Brückenschaltung aufweisen. Entsprechend kann die druckempfindliche Membran 222 des zweiten Halbleiterbauelements 210b eine zweite Druckerfassungseinrichtung 42 in Form einer Wheatstone'sche Brückenschaltung aufweisen. Die weitere druckempfindliche Membran 224 des zweiten Halbleiterbauelements 210b kann eine vierte Druckerfassungseinrichtung 44 in Form einer Wheatstone'sche Brückenschaltung aufweisen. Auch hier liefert die erste Druckerfassungseinrichtung 41 ein den ersten Druck P1 repräsentierendes erstes elektrisches Signal S1 und die dritte Druckerfassungseinrichtung 43 ein den ersten Druck P1 repräsentierendes drittes elektrisches Signal S3. Die zweite Druckerfassungseinrichtung 42 liefert wieder ein den zweiten Druck P2 repräsentierendes zweites elektrisches Signal S2 und die vierte Druckerfassungseinrichtung 44 ein den zweiten Druck P2 repräsentierendes viertes elektrisches Signal S4. 4th shows a schematic view of a further embodiment of two pressure sensor modules arranged side by side 21st and 22 . In 4th it can be seen that the semiconductor component 201a of the first pressure sensor module 21st for example two membranes 221 and 223 can have. The second pressure sensor module accordingly 22 two membrane 222 and 224 on. The two membranes 221 and 223 on the one hand and 222 and 224 on the other hand, each can be arranged directly adjacent to one another on the respective semiconductor component or can be spatially separated from one another by a distance, as shown in FIG 4th is shown. In 7 is a schematic top view of the four membranes 221 , 223 and 222 , 224 of the two in the case 10 side-by-side pressure sensor modules 21st and 22 shown. As in 7 is shown, the pressure sensitive membrane 221 of the first semiconductor component 210a a first pressure detection device 41 in the form of a Wheatstone bridge on this membrane 221 exhibit. The other pressure sensitive membrane 223 of the first semiconductor component 210a can a third pressure detection device 43 have in the form of a Wheatstone bridge circuit. Accordingly, the pressure sensitive membrane 222 of the second semiconductor component 210b a second pressure detection device 42 have in the form of a Wheatstone bridge circuit. The other pressure sensitive membrane 224 of the second semiconductor component 210b can a fourth pressure detection device 44 have in the form of a Wheatstone bridge circuit. The first pressure detection device also delivers here 41 a the first print P1 representing the first electrical signal S1 and the third pressure detection device 43 a the first print P1 representing third electrical signal S3 . The second pressure detection device 42 returns the second print P2 representing the second electrical signal S2 and the fourth pressure detection device 44 one the second pressure P2 representing fourth electrical signal S4 .

In allen bisher dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Drucksensormodule 21 und 22 als Absolutdrucksensoren ausgebildet. Es ist aber auch möglich das erste Drucksensormodul 21 und das zweite Drucksensormodul 22 als Referenzdrucksensoren auszubilden. In diesem Fall kann das Gehäuse 10 einen dritten Druckanschluss 6 aufweisen, wobei der dritte Druckanschluss 6 einen Druckkanal 16 aufweist, der mit einem Referenzdruck P3 beaufschlagbar ist. Das erste Halbleiterbauelement 210a des ersten Drucksensormoduls 21 wird dann auf einer ersten Seite 11 des Drucksensors 1 mit dem ersten Druck P1 und das zweite Halbleiterbauelement 210b auf der ersten Seite 11 des Drucksensors 1 mit dem zweiten Druck P2 beaufschlagt, während das erste Halbleiterbauelement 210a und das zweite Halbleiterbauelement 210b auf einer von der ersten Seite 11 abgewandten zweite Seite 12 des Drucksensors 1 mit dem Referenzdruck P3 beaufschlagt werden. In diesem Fall weisen die Drucksensormodule 21 und 22 einen Durchbruch in dem Trägersubstraten 201a und 201b auf. Die Funktionsweise wird anhand eines anderen Ausführungsbeispiels, dass in den 2b, 8 und 9 gezeigt ist, näher erläutert.The pressure sensor modules are in all of the exemplary embodiments shown so far 21st and 22 designed as absolute pressure sensors. But it is also possible to use the first pressure sensor module 21st and the second pressure sensor module 22 to be trained as reference pressure sensors. In this case, the housing 10 a third pressure port 6 have, the third pressure connection 6 a pressure channel 16 with a reference pressure P3 is acted upon. The first semiconductor device 210a of the first pressure sensor module 21st will then be on a first page 11 of the pressure sensor 1 with the first print P1 and the second semiconductor device 210b on the first page 11 of the pressure sensor 1 with the second print P2 acted upon while the first semiconductor device 210a and the second semiconductor device 210b on one of the first page 11 second side facing away 12th of the pressure sensor 1 with the reference pressure P3 be charged. In this case, the pressure sensor modules 21st and 22 a breakthrough in the carrier substrate 201a and 201b on. The mode of operation is based on another embodiment that in the 2 B , 8th and 9 is shown, explained in more detail.

8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Drucksensors 1, bei dem das erste Drucksensormodul 21 und das zweite Drucksensormodul 22 ein gemeinsames Drucksensormodul 23 bilden, das als einziges Drucksensormodul in dem Gehäuse 10 verbaut ist. Dieses gemeinsame Drucksensormodul 23 ist in 2b dargestellt. Wie zu erkennen ist, wird das erste Trägersubstrat 201a und das zweite Trägersubstrat 201b durch ein gemeinsames Trägersubstrat 201c des gemeinsamen Drucksensormoduls 23 gebildet. Das erste Halbleiterbauelement 210a und das zweite Halbleiterbauelement 210b sind beide auf diesem gemeinsamen Trägersubstrat 201c angeordnet. 9 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines das erste und das zweite Drucksensormodul bildenden gemeinsamen Drucksensormoduls 23. Im Prinzip entspricht die linke Hälfte des gemeinsamen Drucksensormoduls 23 dem ersten Drucksensormodul 21 der 4 und die rechte Hälfte des gemeinsamen Drucksensormoduls 23 dem zweiten Drucksensormodul 22 der 4 bis auf folgende Unterschiede. Bei dem gemeinsamen Drucksensormodul 23 der 2b sind die Signalaufbereitungsmittel durch einen ersten ASIC 204a und einen zweiten ASIC 204b gebildet, die nebeneinanderliegend auf dem gemeinsamen Trägersubstrat 201c angeordnet sind. Die beiden ASICs 204a und 204b können nach dem Master-Slave-Prinzip geschaltet sein. Weiterhin sind die beiden Halbleiterbauelement 210a und 210b in diesem Ausführungsbeispiel als Differenzdrucksensoren ausgelegt, bei denen der erste Druck P1 und der zweite Druck P2 über die erste Seite 11 auf das jeweilige Halbleiterbauelement 210a, 210b einwirken, während der dritte Druck P3 als Referenzdruck über die von der ersten Seite 11 abgewandte zweite Seite 12 zugeleitet wird. Zu diesem Zweck ist dem gemeinsamen Trägersubstrat 201c jeweils ein Durchbruch 213a, 213b ausgebildet, über den der dritte Druck P3 auf die Rückseite der Membran des jeweiligen Halbleiterbauelementes 210a, 210b einwirkt. Auf dieser Rückseite kann eine Gelkappe 214a, 214b auf die Membran des jeweiligen Halbleiterbauelementes 210a, 210b aufgetragen sein. Die Brückenschaltungen können wie beispielsweise in 7 dargestellt erfolgen. Jede Druckerfassungseinrichtung 41 bis 44 kann also durch eine eigene voll Wheatstone'sche Brückenschaltung auf einer eigenen Membran angeordnet sein, wobei die beiden Halbleiterbauelement 210a und 210b jeweils zwei Membranen 221, 223 und 222, 224 aufweisen. Aber auch die Ausführungsformen der 5 bis 6 sind bei dem gemeinsamen Drucksensormodul 23 einsetzbar. 8th shows a perspective view of another embodiment of a pressure sensor according to the invention 1 , where the first pressure sensor module 21st and the second pressure sensor module 22 a common pressure sensor module 23 form that as the only pressure sensor module in the housing 10 is installed. This common pressure sensor module 23 is in 2 B shown. As can be seen, the first carrier substrate 201a and the second carrier substrate 201b through a common carrier substrate 201c the common pressure sensor module 23 educated. The first semiconductor device 210a and the second semiconductor device 210b are both on this common carrier substrate 201c arranged. 9 shows a schematic view of an embodiment of a common pressure sensor module forming the first and the second pressure sensor module 23 . In principle, the left half corresponds to the common pressure sensor module 23 the first pressure sensor module 21st of the 4th and the right half of the common pressure sensor module 23 the second pressure sensor module 22 of the 4th except for the following differences. With the common pressure sensor module 23 of the 2 B are the signal conditioning means by a first ASIC 204a and a second ASIC 204b formed side by side on the common carrier substrate 201c are arranged. The two ASICs 204a and 204b can be switched according to the master-slave principle. Furthermore, the two semiconductor devices 210a and 210b designed in this embodiment as differential pressure sensors, in which the first pressure P1 and the second print P2 over the first page 11 on the respective semiconductor component 210a , 210b act during the third pressure P3 as a reference print over that from the first page 11 second side facing away 12th is forwarded. For this purpose is the common carrier substrate 201c one breakthrough each 213a , 213b trained over which the third pressure P3 on the back of the membrane of the respective semiconductor component 210a , 210b acts. On this back can be a gel cap 214a , 214b on the membrane of the respective semiconductor component 210a , 210b be applied. The bridge circuits can, for example, in 7 shown. Any pressure sensing device 41 to 44 can therefore be arranged on its own membrane by its own fully Wheatstone bridge circuit, the two semiconductor components 210a and 210b two membranes each 221 , 223 and 222 , 224 exhibit. But also the embodiments of the 5 to 6 are with the common pressure sensor module 23 applicable.

In 2b und 7 erfasst die erste Druckerfassungseinrichtung 41 den an dem ersten Druckanschluss 4 anliegenden ersten Druck P1 und gibt ein die Druckdifferenz des ersten Drucks P1 zu dem Referenzdruck P3 repräsentierendes erstes elektrisches Signal S1 aus. Die zweite Druckerfassungseinrichtung 42 erfasst den an dem zweiten Druckanschluss 5 anliegenden zweiten Druck P2 und gibt ein die Druckdifferenz des zweiten Drucks P2 zu dem Referenzdruck P3 repräsentierendes zweites elektrisches Signal S2 aus. Weiterhin erfasst die dritte Druckerfassungseinrichtung 43 den an dem ersten Druckanschluss 4 anliegenden ersten Drucks P1 und gibt ein die Druckdifferenz des ersten Drucks P1 zu dem Referenzdruck P3 repräsentierendes drittes elektrisches Signals S3 aus. Die vierte Druckerfassungseinrichtung 44 erfasst den an dem zweiten Druckanschluss 5 anliegenden zweiten Druck P2 und gibt ein die Druckdifferenz des zweiten Drucks P2 zu dem Referenzdruck P3 repräsentierendes viertes elektrisches Signal S4 aus.In 2 B and 7 detects the first pressure detection device 41 the one at the first pressure connection 4th pending first print P1 and enters the pressure difference of the first pressure P1 to the reference print P3 representing the first electrical signal S1 out. The second pressure detection device 42 detects that at the second pressure connection 5 applied second pressure P2 and enters the pressure difference of the second pressure P2 to the reference print P3 representing the second electrical signal S2 out. The third pressure detection device also detects 43 the one at the first pressure connection 4th applied first pressure P1 and enters the pressure difference of the first pressure P1 to the reference print P3 representing third electrical signal S3 out. The fourth pressure detection device 44 detects that at the second pressure connection 5 applied second pressure P2 and enters the pressure difference of the second pressure P2 to the reference print P3 representing fourth electrical signal S4 out.

In 10 ist eine Drucksensoreinrichtung mit einem Drucksensor 1 und einem elektronischen Steuergerät 300 schematisch dargestellt. Der Drucksensor 1 kann durch jedes der in den 1 bis 9 und 12 dargestellten Ausführungsbeispiele realisiert sein. Der Drucksensor 1 wird beispielsweise eingesetzt, um in einem Abgasstrang 400 einer Brennkraftmaschine einen ersten Druck P1 vor einem Partikelfilter 401 und einen zweiten Druck P2 hinter dem Partikelfilter 401 und vor einem Schalldämpfer 402 zu erfassen. Dies geschieht wie in den 1 bis 9 und 12 gezeigt. Der Drucksensor 1 liefert erste bis vierte Signale S1 bis S4 an ein elektronisches Steuergerät 300. Dabei können beispielsweise das erste elektrische Signal S1 und das dritte elektrische Signal S3 über eine erste SENT-Schnittstelle 301 an das Steuergerät 300 und das zweite elektrische Signal S2 und das vierte elektrische Signal S4 über eine zweite SENT-Schnittstelle 302 an das Steuergerät 300 übertragen werden. Im Steuergerät 300 wird das erste elektrische Signal S1 und das dritte elektrische Signal S3 einem ersten Wandler 303 zugeführt. Das zweite elektrische Signal S2 und das vierte elektrische Signal S4 werden einem zweiten Wandler 304 zugeführt. Das elektronische Steuergerät 300 weist Differenzbildungsmittel 305 auf, wobei die Differenzbildungsmittel 305 ausgebildet sind, um ein erstes Differenzdrucksignal S5 aus einer Differenz des von dem ersten Wandler 303 empfangenden ersten elektrischen Signals S1 und des von dem zweiten Wandler 304 empfangenen zweiten elektrischen Signals S2 zu erzeugen.In 10 is a pressure sensor device with a pressure sensor 1 and an electronic control unit 300 shown schematically. The pressure sensor 1 can by any of those in the 1 to 9 and 12th illustrated embodiments can be realized. The pressure sensor 1 is used, for example, in an exhaust system 400 an internal combustion engine a first pressure P1 in front of a particle filter 401 and a second print P2 behind the particle filter 401 and in front of a silencer 402 capture. This happens as in the 1 to 9 and 12th shown. The pressure sensor 1 delivers first to fourth signals S1 to S4 to an electronic control unit 300 . For example, the first electrical signal S1 and the third electrical signal S3 via a first SENT interface 301 to the control unit 300 and the second electrical signal S2 and the fourth electrical signal S4 via a second SENT interface 302 to the control unit 300 be transmitted. In the control unit 300 becomes the first electrical signal S1 and the third electrical signal S3 a first converter 303 fed. The second electrical signal S2 and the fourth electrical signal S4 become a second converter 304 fed. The electronic control unit 300 has difference-forming agents 305 on, the difference-forming means 305 are formed to a first differential pressure signal S5 from a difference of that of the first converter 303 receiving the first electrical signal S1 and that of the second converter 304 received second electrical signal S2 to create.

Weiterhin bildet das Differenzdruckmittel 305 ein zweites Differenzdrucksignal S6 aus einer Differenz des von dem ersten Wandler 303 empfangenden dritten elektrischen Signal S3 und des von dem zweiten Wandler 304 empfangenen vierten elektrischen Signals S4.The differential pressure medium also forms 305 a second differential pressure signal S6 from a difference of that of the first converter 303 receiving third electrical signal S3 and that of the second converter 304 received fourth electrical signal S4 .

Das erste Differenzdrucksignal S5 repräsentiert also die Druckdifferenz zwischen dem an dem ersten Druckanschluss 4 anliegendem ersten Druck P1 und dem an dem zweiten Druckanschluss 5 anliegenden zweiten Druck P2, wobei der erste Druck P1 und der zweite Druck P2 jeweils ein absoluter Druck oder ein Relativdruck sein können.The first differential pressure signal S5 thus represents the pressure difference between that at the first pressure connection 4th applied first pressure P1 and that at the second pressure connection 5 applied second pressure P2 , the first print P1 and the second print P2 can each be an absolute pressure or a relative pressure.

Entsprechend repräsentiert das zweite Differenzdrucksignal S6 die gleiche Druckdifferenz zwischen dem an dem ersten Druckanschluss 4 anliegendem ersten Druck P1 und dem an dem zweiten Druckanschluss 5 anliegenden zweiten Druck P2. Das heißt die Information über die Druckdifferenz zwischen dem an dem ersten Druckanschluss 4 anliegendem ersten Druck P1 und dem an dem zweiten Druckanschluss 5 anliegenden zweiten Druck P2 kann in dem Steuergerät redundant vorliegen.The second differential pressure signal represents accordingly S6 the same pressure difference between that at the first pressure port 4th applied first pressure P1 and that at the second pressure connection 5 applied second pressure P2 . This means the information about the pressure difference between that at the first pressure connection 4th applied first pressure P1 and that at the second pressure connection 5 applied second pressure P2 can be redundant in the control unit.

Das Steuergerät 300 kann weiterhin Vergleichsmittel 306 aufweisen, wobei die Vergleichsmittel 306 ausgebildet sind, um das erste Differenzdrucksignal S5 und das zweite Differenzdrucksignal S6 zu vergleichen beziehungsweise einer Plausibilisierung zu unterziehen, wobei in Abhängigkeit von dem Vergleich das erste Differenzdrucksignal S5 oder das zweite Differenzdrucksignal S6 oder das erste Differenzdrucksignal S5 und das zweite Differenzdrucksignal S6 beide als gültig angesehen werden. Als ungültig angesehene Werte können verworfen werden. Weiterhin kann das Steuergerät Auswahlmittel 307 aufweisen, welche das als gültig erkannte erste Differenzdrucksignal S5 oder das als gültig erkannte zweite Differenzdrucksignal S6 oder einen aus dem als gültig erkannten ersten Differenzdrucksignal S5 und zweiten Differenzdrucksignal S6 berechneten Wert, der insbesondere ein Mittelwert sein kann, für die weitere Verwendung in einem Steuerprogramm des Steuergerätes (300), beispielsweise zur Ansteuerung einer Brennkraftmaschine, bereitstellen. Dieser Wert stellt die zuverlässig gemessene Druckdifferenz dar, welche in dem Steuergerät beispielsweise für die Ansteuerung einer Brennkraftmaschine verwandt werden kann.The control unit 300 can continue to be a means of comparison 306 have, the comparison means 306 are formed to the first differential pressure signal S5 and the second differential pressure signal S6 to be compared or subjected to a plausibility check, the first differential pressure signal depending on the comparison S5 or the second differential pressure signal S6 or the first differential pressure signal S5 and the second differential pressure signal S6 both are considered valid. Values considered invalid can be discarded. Furthermore, the control device can select means 307 which have the first differential pressure signal recognized as valid S5 or the second differential pressure signal recognized as valid S6 or one from the first differential pressure signal recognized as valid S5 and second differential pressure signal S6 calculated value, which can in particular be an average value, for further use in a control program of the control unit ( 300 ), for example to control an internal combustion engine. This value represents the reliably measured pressure difference, which can be used in the control unit, for example, to control an internal combustion engine.

12 zeigt eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drucksensors 1, bei dem das erste Drucksensormodul 21 und das zweite Drucksensormodul 22 ein gemeinsames Drucksensormodul 23 bilden, das als einziges Drucksensormodul in dem Gehäuse 10 verbaut ist. Dieses gemeinsame Drucksensormodul 23 ist in 11 dargestellt. Wie zu erkennen ist, sind das erste Halbleiterbauelement 210a und das zweite Halbleiterbauelement 210b beide auf einem gemeinsamen Trägersubstrat 201c angeordnet. Bei dem gemeinsamen Drucksensormodul 23 sind die Signalaufbereitungsmittel durch einen ersten ASIC 204a und einen zweiten ASIC 204b gebildet, die auf dem gemeinsamen Trägersubstrat 201c angeordnet sind. Weiterhin sind die beiden Halbleiterbauelement 210a und 210b in diesem Ausführungsbeispiel als Absolutdrucksensoren ausgelegt, bei denen der erste Druck P1 und der zweite Druck P2 über die erste Seite 11 auf das jeweilige Halbleiterbauelement 210a, 210b einwirkt. Im Unterschied zu der Ausführungsform von 2b sind keine Durchbrüche in dem Trägersubstrat 201c ausgebildet. Die Brückenschaltungen können hier wiederum wie beispielswiese in 7 dargestellt erfolgen. Aber auch die Ausführungsformen der 5 bis 6 sind bei dem gemeinsamen Drucksensormodul 23 einsetzbar. 12th shows a plan view of a further embodiment of a pressure sensor according to the invention 1 , where the first pressure sensor module 21st and the second pressure sensor module 22 a common pressure sensor module 23 form that as the only pressure sensor module in the housing 10 is installed. This common pressure sensor module 23 is in 11 shown. As can be seen, are the first semiconductor device 210a and the second semiconductor device 210b both on a common carrier substrate 201c arranged. With the common pressure sensor module 23 are the signal conditioning means by a first ASIC 204a and a second ASIC 204b formed on the common carrier substrate 201c are arranged. Furthermore, the two semiconductor devices 210a and 210b designed in this embodiment as absolute pressure sensors, in which the first pressure P1 and the second print P2 over the first page 11 on the respective semiconductor component 210a , 210b acts. In contrast to the embodiment of 2 B are no breakthroughs in the carrier substrate 201c educated. The bridge circuits can in turn, for example, in 7 shown. But also the embodiments of the 5 to 6 are with the common pressure sensor module 23 applicable.

Das Gehäuse des Drucksensors 1 in 122 weist ein Gehäusebodenteil 2 auf, an dem der erste Druckanschluss 4 und der zweite Druckanschluss 5 ausgebildet sind. Die Blickrichtung in 12 ist auf die zweite Seite 11 gerichtet. Das Gehäusebodenteil 2 kann auf einer einem nicht dargestellten Gehäusedeckel 3 zugewandten zweiten Seite 12 des Drucksensors 1 eine Gehäuseaufnahme 150 aufweisen, die ähnlich wie in 1 und 8 mit dem Gehäusedeckel 3 verschließbar ist. Vorteilhaft kann die Gehäuseaufnahme 150 eine umlaufende Begrenzungswand 31 aufweisen. Auf oder neben der Begrenzungswand 31 kann eine umlaufende Dichtung 52 aufgetragen sein. Ein die umlaufende Dichtung 52 brückenartig durchgreifender Abschnitt bildet beispielsweise eine Trennwand 52b aus, durch den in der Gehäuseaufnahme 150 bei aufgesetztem Gehäusedeckel ein erster Druckraum 35 von einem zweiten Druckraum 34 getrennt wird. Die Dichtung 52 mit der Trennwand 52b kann beispielsweise durch einen Dichtkleber gebildet werden. In dem ersten Druckraum 35 sind die Anschlussflächen 211c des gemeinsamen Trägersubstrats 201c beispielsweise über Bonddrahtverbindungen mit Enden 17a von Kontaktelementen 17 des elektrischen Anschlusses 7 kontaktiert. Der zweite Druckraum 34 kann wie dargestellt mit dem ersten Druckkanal 14 verbunden sein. Die Trennwand 52b kann wenigstens teilweise auf dem gemeinsamen Trägersubstrat 201c angeordnet sein.The housing of the pressure sensor 1 in 122 has a housing bottom part 2nd on which the first pressure connection 4th and the second pressure port 5 are trained. The direction of view in 12th is on the second page 11 directed. The case bottom part 2nd can on a housing cover, not shown 3rd facing second side 12th of the pressure sensor 1 a housing receptacle 150 have similar to that in 1 and 8th with the housing cover 3rd is lockable. The housing receptacle can be advantageous 150 a circumferential boundary wall 31 exhibit. On or next to the boundary wall 31 can be a circumferential seal 52 be applied. A seal all round 52 A section that extends through in a bridge-like manner, for example 52b from through the in the housing receptacle 150 a first pressure chamber when the housing cover is attached 35 from a second pressure room 34 is separated. The seal 52 with the partition 52b can be formed, for example, by a sealing adhesive. In the first pressure room 35 are the connection areas 211c of the common carrier substrate 201c for example via bond wire connections with ends 17a of contact elements 17th the electrical connection 7 contacted. The second pressure room 34 can as shown with the first pressure channel 14 be connected. The partition 52b can be at least partially on the common carrier substrate 201c be arranged.

Ein mit dem ersten Halbleiterbauelement 210a versehener Abschnitt des gemeinsamen Drucksensormoduls 23 ragt sprungbrettartig in den zweiten Druckraum 34 hinein. Dadurch wird das erste Halbleiterbauelement 210a derart in den zweiten Druckraum 34 angeordnet, dass es mit der mit dem Gel 209a bedeckten Seite der ersten Seite 11 des Drucksensor 1 zugewandt ist. Der in dem zweiten Druckraum 34 herrschende erste Druck P1 umgibt daher diesen Abschnitt des Drucksensormoduls 23 auf fünf Seiten. Wie weiterhin in 13 erkennbar ist, mündet der zweite Druckkanal 15 auf der ersten Seite 11 des Drucksensors 1 in dem Gehäuseboden 2 in einem kleinen dritten Druckraum 36 direkt unterhalb des Drucksensormoduls 23. Dadurch wird das zweite Halbleiterbauelement 210b auf der ersten Seite 11 des Drucksensors mit dem zweiten Druck P2 beaufschlagt wird. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Abstand des ersten Druckanschlusses 4 und des zweiten Druckanschlusses 5 nicht an das Ausmaß der Breite des gemeinsamen Drucksensormoduls 23 angepasst werden muss. Während nur der zweite Druckkanal in dem Gehäusebodenteil unterhalb des zweiten Halbleiterbauelements auf der ersten Seite des Drucksensors verläuft, reicht es aus, dass der mit dem ersten Halbleiterbauelement versehener Abschnitt des gemeinsamen Drucksensormoduls 23 sprungbrettartig in den zweiten Druckraum 34 hineinragt. Dadurch kann der erste Druckanschluss 4 an dem Gehäusebodenteil 2 weiter von dem zweiten Druckanschluss 5 entfernt angeordnet sein.One with the first semiconductor device 210a provided section of the common pressure sensor module 23 protrudes like a springboard into the second pressure chamber 34 inside. This makes the first semiconductor device 210a such in the second pressure chamber 34 arranged that it with that with the gel 209a covered side of the first page 11 the pressure sensor 1 is facing. The one in the second pressure room 34 prevailing first pressure P1 therefore surrounds this section of the pressure sensor module 23 on five pages. As continues in 13 is recognizable, the second pressure channel opens 15 on the first page 11 of the pressure sensor 1 in the case back 2nd in a small third pressure room 36 directly below the pressure sensor module 23 . This makes the second semiconductor device 210b on the first page 11 of the pressure sensor with the second pressure P2 is applied. This embodiment has the advantage that the distance between the first pressure connection 4th and the second pressure connection 5 not to the extent of the width of the common pressure sensor module 23 needs to be adjusted. While only the second pressure channel in the housing base part runs below the second semiconductor component on the first side of the pressure sensor, it is sufficient that the section of the common pressure sensor module provided with the first semiconductor component 23 like a springboard into the second pressure chamber 34 protrudes. This allows the first pressure connection 4th on the housing base part 2nd further from the second pressure connection 5 be located away.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 4227893 A1 [0002]

Claims

Pressure sensor (1) for pressure detection of fluid media, comprising a housing (10) with a first pressure connection (4), the first pressure connection (4) having a first pressure channel (14) which can be acted upon by a first pressure (P1), and a second pressure connection (5) separate from the first pressure connection (4), the second pressure connection (5) having a second pressure channel (15) to which a second pressure (P2) can be applied, and a first pressure detection device (41) which is set up for detecting the first pressure present at the first pressure connection (4) and for outputting a first electrical signal (S1) representing the first pressure (P1) or a pressure difference of the first pressure (P1) to a reference pressure (P3), and a second pressure detection device (42), which is set up to detect the second pressure (P2) applied to the second pressure port (5) and to output a second pressure (P2) or a pressure difference of the z wide pressure (P2) to a reference pressure (P3) representing a second electrical signal (S2), characterized by a third pressure detection device (43) which is set up to detect the first pressure (P1) present at the first pressure connection (4) and to output it a third electrical signal (S3) representing the first pressure (P1) or a pressure difference of the first pressure (P1) from a reference pressure (P3), and a fourth pressure detection device (44) which is set up to detect the pressure at the second pressure connection (6 ) applied second pressure (P2) and for outputting a fourth electrical signal (S4) representing the second pressure (P2) or a pressure difference of the second pressure (P2) to a reference pressure (P3).

Pressure sensor after Claim 1 characterized in that the pressure sensor (1) has electronic signal processing means (204) which are set up to represent the first electrical signal (S1) representing the first pressure (P1) or the pressure difference of the first pressure (P1) from the reference pressure (P3). and third electrical signal (S3) and the second electrical signal (S2) and fourth electrical signal (S4) representing the second pressure (P2) or the pressure difference of the second pressure (P2) from the reference pressure (P3) at an electrical connection (7 ) to provide the pressure sensor (1).

Pressure sensor after Claim 1 or 2nd , characterized in that at least one pressure sensor module (20) is installed in the housing (10), the pressure sensor module (20) having a carrier substrate (201) with at least one semiconductor component (210) mounted thereon with at least one pressure-sensitive membrane (220).

Pressure sensor after Claim 3 , characterized in that a first pressure sensor module (21) is installed in the housing (10), the first pressure sensor module (21) - a first carrier substrate (201a) with a first semiconductor component (210a) mounted thereon with at least one pressure-sensitive membrane (221 , 223) and a first integrated electronic circuit part (204a) as signal conditioning means, - the first pressure detection device (41) and the third pressure detection device (43) being arranged on the first semiconductor component (210a), and in that a second pressure sensor module (22) in The housing (10) is installed, the second pressure sensor module (22) - a second carrier substrate (201b) with a second semiconductor component (210b) mounted thereon with at least one pressure sensitive membrane (222, 224) and a second integrated electronic circuit part () as signal conditioning means. 204b), - wherein the second pressure detection device (42) and the fourth pressure detection device (44) are arranged on the second semiconductor component (210b).

Pressure sensor after Claim 4 , characterized in that the first pressure sensor module (21) and the second pressure sensor module (22) form separate pressure sensor modules which are installed as separate parts in the housing (10) of the pressure sensor (1).

Pressure sensor after Claim 4 , characterized in that the first pressure sensor module (21) and the second pressure sensor module (22) form a common pressure sensor module (23) which is installed as the only pressure sensor module in the housing (10), the first carrier substrate (201a) and the second carrier substrate (201b) are formed by a common carrier substrate (201c) of the common pressure sensor module (23).

Pressure sensor according to one of the Claims 4 to 6 , characterized in that the first pressure detection device (41) and the third pressure detection device (43) on the first semiconductor component (210a) are formed as follows: - the first semiconductor component (210a) comprises a single pressure-sensitive membrane (221) on which a Wheatstone 'bridge circuit is arranged, wherein the first pressure detection device (41) is formed by a half bridge of the Wheatstone bridge circuit and the third pressure detection device (43) is formed by the other half bridge of the Wheatstone bridge circuit, or - the first semiconductor component (210a) comprises a single pressure sensitive membrane (221) and the first pressure detection device (41) is formed by a Wheatstone bridge circuit on this membrane (221) and the third pressure detection device (43) is formed by a further Wheatstone bridge circuit on this membrane (221), or - the first semiconductor component (210a ) comprises a first membrane (221) and a second membrane (223) and the first pressure detection device (41) is formed by a Wheatstone bridge circuit on the first membrane (221) and the third pressure detection device (43) is formed by a Wheatstone Bridge circuit formed on the second membrane (223).

Pressure sensor according to one of the Claims 4 to 7 , characterized in that the second pressure detection device (42) and the fourth pressure detection device (44) on the second semiconductor component (210b) are formed as follows: - the second semiconductor component (120b) comprises a single pressure-sensitive membrane (222) on which a Wheatstone is arranged, the second pressure detection device (42) is formed by a half bridge of the Wheatstone bridge circuit and the fourth pressure detection device (44) is formed by the other half bridge of the Wheatstone bridge circuit, or - the second semiconductor component (120b) comprises a single pressure-sensitive membrane (222) and the second pressure detection device (42) is formed by a Wheatstone bridge circuit on this membrane (222) and the fourth pressure detection device (44) is formed by another Wheatstone bridge circuit on this membrane (222) formed, or - the second semiconductor element (120b) comprises a first membrane (222) and a second membrane (224) and the second pressure detection device (42) is formed by a Wheatstone bridge circuit on the first membrane (222) and the second pressure detection device (44) is formed by a Wheatstone bridge circuit formed on the second membrane (224).

Pressure sensor according to one of the Claims 4 to 8th , characterized in that the housing has a third pressure connection (6), the third pressure connection (6) having a pressure channel (16) to which a reference pressure (P3) can be applied, - the first semiconductor component (210a) being connected to a first The first pressure (P1) is applied to the side (11) of the pressure sensor (1) - and the second pressure (P2) is applied to the second semiconductor component (210b) on the first side (11) of the pressure sensor (1) - and wherein the first semiconductor component (210a) and the second semiconductor component (210b) are acted upon by the reference pressure (P3) on a second side (12) of the pressure sensor (1) facing away from the first side (11).

Pressure sensor after Claim 6 , characterized in that the housing (10) has a housing base part (2) on which the first pressure connection (4) and the second pressure connection (5) are formed, that the housing base part (2) on a second housing cover (3) facing Side (12) of the pressure sensor (1) has a housing receptacle (150) that can be closed with the housing cover (3), and that the housing receptacle (150) has a circumferential boundary wall (31) and into a first by a partition wall (52b) Pressure chamber (35) and a second pressure chamber (34), which is connected to the first pressure channel (14) and in which the first pressure (P1) prevails, the common pressure sensor module (23) being inserted into the housing receptacle (150), the common carrier substrate (201c) faces the second side (12), the partition (52b) is at least partially arranged on the carrier substrate (201c), a section of the common pressure sensor module (210a) provided with the first semiconductor component (210a) 23) extends like a springboard into the second pressure chamber (34) and the second pressure channel (15) is guided in the housing base part (2) such that the second semiconductor component (210b) on the first side (11) of the pressure sensor (1) with the second pressure (P2) is applied.

Pressure sensor device with a pressure sensor according to one of the Claims 2 to 10 and with an electronic control device (300), the electronic control device (300) being designed to generate the first electrical signal (S1) and third electrical signal (S3) representing the first pressure or the pressure difference of the first pressure from the reference pressure, as well as the receive the second pressure or the pressure difference of the second pressure from the second electrical signal (S2) and fourth electrical signal (S4) representing the reference pressure from the electrical connection (1) of the pressure sensor (1), wherein the electronic control unit (300) difference forming means (305 ), the difference forming means (305) being designed to generate a first differential pressure signal (S5) from a difference from the first or third electrical signal and to generate a second differential pressure signal (S6) from a difference from the second and fourth electrical signals .

Pressure sensor device after Claim 11 , characterized in that - the control device (300) has comparison means (306), the comparison means (306) being designed to compare the first differential pressure signal (S5) or the second differential pressure signal (S6), the function of which depends on the comparison first differential pressure signal (S5) or the second Differential pressure signal (S6) or the first differential pressure signal (S5) and the second differential pressure signal (S6) are both considered to be valid - and selection means (307) are provided which are the first differential pressure signal (S5) recognized as valid or the second differential pressure signal recognized as valid (S6) or a value calculated from the first differential pressure signal (S5) and second differential pressure signal (S6) recognized as valid, in particular an average value, for further use in a control program of the control unit (300), for example for controlling an internal combustion engine.