[go: up one dir, main page]

DE69212507T2 - Piezoresistiver Druckwandler mit leitender, elastomerer Abdichtung - Google Patents

Piezoresistiver Druckwandler mit leitender, elastomerer Abdichtung

Info

Publication number
DE69212507T2
DE69212507T2 DE1992612507 DE69212507T DE69212507T2 DE 69212507 T2 DE69212507 T2 DE 69212507T2 DE 1992612507 DE1992612507 DE 1992612507 DE 69212507 T DE69212507 T DE 69212507T DE 69212507 T2 DE69212507 T2 DE 69212507T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
housing
cavity
pressure
membrane
elastomeric seal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE1992612507
Other languages
English (en)
Other versions
DE69212507D1 (de
Inventor
Dean J Maurer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honeywell Inc
Original Assignee
Honeywell Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honeywell Inc filed Critical Honeywell Inc
Publication of DE69212507D1 publication Critical patent/DE69212507D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69212507T2 publication Critical patent/DE69212507T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/14Housings
    • G01L19/142Multiple part housings
    • G01L19/143Two part housings
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/0061Electrical connection means
    • G01L19/0084Electrical connection means to the outside of the housing
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/14Housings
    • G01L19/145Housings with stress relieving means
    • G01L19/146Housings with stress relieving means using flexible element between the transducer and the support
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/14Housings
    • G01L19/147Details about the mounting of the sensor to support or covering means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Child & Adolescent Psychology (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Description

    Hintergrund der Erfindung
  • Die hier offenbarte Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Halbleiterdruckfühler und insbesondere auf solche Geräte, welche ein piezoresistives, spannungsempfindliches Element aufweisen, das in einem preisgünstigen Gehäuse mit vorgeformten elastomeren Dichtungen untergebracht ist, von denen eine elektrisch leitend ist.
  • Es ist bekannt, piezoresistive, spannungsempfindliche Elemente so zusammenzubauen, daß sie einen Fluiddruck messen können. Um ein den Fluiddruck anzeigendes Ausgangssignal zu erzielen, muß ein solches spannungsempfindliches Element mit einer anderen Struktur in wenigstens zwei Beziehungen in Verbindung gebracht werden, welche wesentliche Auswirkungen auf das Ausgangssignal des Elements haben. Insbesondere muß das Element mechanisch gelagert werden, und eine fluiddichte Verbindung muß zwischen dem Element und der Trägerstruktur vorgesehen sein, damit der Fluiddruck eine Kraftdifferenz zwischen unterschiedlichen Teilen (üblicherweise gegenüberliegenden Seiten) des Elements erzeugen kann.
  • Ein Beispiel eines solchen Druckwandlers ist aus dem am 7.4.87 für M. Rosenberger erteilten US-Patent 4,656,454 ersichtlich. Der dortige Druckwandler hat ein dreiteiliges Gehäuse, welches eine spannungsempfindliche Membran sowie zwei elastomere Dichtungen einschließt. Die Membran wird zwischen den beiden elastomeren Dichtungen unter Spannung gehalten, und Öffnungen auf beiden Seiten des Wandlers erlauben eine Zufuhr des zu messenden Drucks in das Gehäuse. Piezowiderstände auf der Membran dienen der Feststellung von Druckänderungen. Elektrische Anschlüsse für die Membran erfolgen durch elektrische Verbindungsdrähte zu den leitfähigen Bereichen der Membran. Diese elektrischen Verbindungen sind außerdem mit elektrischen Einrichtungen verschweißt, welche Strom zur Außenseite des Gehäuses leiten. Nach der Herstellung der elektrischen Anschlüsse werden die drei Gehäuseteile mit Ultraschall verschweißt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine Druckwandlereinrichtung umfassend:
  • - eine Halbleitermembran mit einem Mittelteil und einer darauf gebildeten spannungsempfindlichen Vorrichtung und mit elektrisch leitenden Regionen, die sich von der spannungsempfindlichen Vorrichtung zum Randteil der Membran erstrecken;
  • - ein die Membran enthaltendes Gehäuse mit wenigstens einem Druckeinlaß, der mit der Membran kommuniziert und wobei das Gehäuse sich gegenüberstehende erste und zweite Innenflächen aufweist, welche zu beiden Seiten der Membran erste und zweite Sitzflächen für Dichtungen bilden;
  • - elektrische Anschlußleitungen, welche neben der ersten Sitzfläche liegen und sich vom Gehäuseinneren nach außen erstrecken;
  • - zwischen der Membran und den ersten bzw. zweiten Sitzflächen angeordnete erste und zweite elastomere Dichtungen solcher Gestalt, daß sie sich an einer den Mittelteil der Membran umgebenden Stelle von der Sitzfläche auf einer gesonderten internen Gehäusefläche zu einer Membranfläche erstrecken, wobei das Gehäuse die erste und die zweite Dichtung sowie die Membran zwischen den ersten und zweiten Sitzflächen festhält, um zu beiden Seiten der Membran eine druckfeste Abdichtung zwischen Gehäuse und Membran zu bilden.
  • Die Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß:
  • die erste elastomere Dichtung elektrisch leitfähig ist, um von den elektrisch leitenden Regionen auf der Membran Strom an die elektrischen Anschlußleitungen zu übertragen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Druckwandlereinrichtung zur Verfügung mit:
  • Bereitstellen eines ersten Gehäuseteils mit einem darin gebildeten Hohlraum sowie elektrischen Anschlußleitungen, um Strom von einer Wand des Hohlraums zur Außenseite des Gehäuseteils zu leiten;
  • Einlegen einer ersten elastomeren Dichtung in Berührung mit den elektrischen Anschlußleitungen in den Hohlraum des ersten Gehäuseteils, wobei die elastomere Dichtung gegenüberliegende Seiten aufweist, zwischen denen Strom fließen kann;
  • Einsetzen einer spannungsempfindlichen Halbleitereinrichtung in den Hohlraum benachbart zur ersten elastomeren Dichtung, wobei die spannungsempfindliche Einrichtung sich gegenüberstehende erste und zweite Seiten, einen mittleren Membranteil mit einem darauf gebildeten spannungsempfindlichen Element sowie auf ihrer ersten Seite gebildete elektrisch leitende Regionen aufweist, die sich vom spannungsempfindlichen Element zu einem Umfangsteil der Einrichtung erstrecken, so daß diese leitfähigen Regionen mit einer der sich gegenüberstehenden Seiten der ersten elastomeren Dichtung in Kontakt stehen;
  • Einlegen einer zweiten elastomeren Dichtung in den Hohlraum benachbart zur spannungsempfindlichen Einrichtung, wobei die zweite elastomere Dichtung sich gegenüberstehende Seiten hat, von denen eine mit der zweiten Seite der spannungsempfindlichen Einrichtung in Kontakt steht;
  • Bereitstellen eines zweiten Gehäuseteils mit einer Oberfläche, welche den Hohlraum schließt und mit derjenigen Seite der zweiten elastomeren Dichtung in Kontakt steht, welche der spannungsempfindlichen Einrichtung abgewandt ist; und
  • Verbinden der ersten und zweiten Gehäuseteile miteinander, so daß eine druckfeste Dichtung im Hohlraum zwischen den ersten und zweiten elastomeren Dichtungen und der spannungsempfindlichen Einrichtung entsteht.
  • Die Erfindung schafft einen preisgünstigen piezoresistiven Druckwandler unter Verwendung vorgeformter elastomerer Dichtungen. Der Wandler umfaßt hauptsächlich eine Halbleitermembran mit auf einem Zentralteil davon angeordneten piezoresistiven Vorrichtung sowie Leiterregionen, welche sich von der piezoresistiven Vorrichtung zu Randbereichen der Membran erstrecken. Diese ist in einem Gehäuse untergebracht, welches wenigstens einen Druckeinlaß sowie zwei einandergegenüberstehende Innenflächen zu beiden Seiten der Membran aufweist, welche als Sitz für die Abdichtungen dienen. Vorgeformte elastomere Dichtungen sind zwischen jedem Sitz und der benachbarten Seite der Membran angebracht. Die eine elastomere Dichtung ist elektrisch leitend und führt Strom vom Umfang der Membran an elektrische Zuleitungen, welche am Sitz der Dichtung vorgesehen sind. Diese elektrischen Anschlußleitungen leiten den Strom zur Außenseite des Gehäuses.
  • Das Gehäuse kann aus zwei Teilen miteinander gegenüberstehenden Innenflächen bestehen, welche als Sitze für die Dichtungen dienen und die Dichtungen und die Membran beim Zusammenbau zusammendrücken. Der erste Gehäuseteil ist mit einem inneren Hohlraum vorgesehen, welcher die Dichtungen und die Membran aufnimmt und ausrichtet. Der zweite Teil kann mit einem Vorsprung versehen sein, der in den Hohlraum des ersten Teils eingesetzt wird und die beiden elastomeren Dichtungen und die Membran zusammendrückt, um eine druckdichte Abdichtung zu gewährleisten. Der Vorsprung sorgt auch für eine ordnungsgemäße Ausrichtung der beiden Teile während des Zusammenbaus, und diese beiden Gehäuseteile können mit einer Verbindungsvorrichtung versehen sein, mittels der sie beim Zusammenbau zusammenschnappen.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung umfaßt zunächst die Herstellung einer Halbleitermembran mit einer auf ihrem Mittelteil gebildeten, piezoresistiven spannungsempfindlichen Einrichtung und mit einem Umfangsteil, bis zu dem sich elektrisch leitende Bereiche erstrecken. Ferner wird ein zweiteiliges Gehäuse mit wenigstens einem Druckeinlaß hergestellt. Das zweiteilige Gehäuse hat einen ersten Teil, der einen inneren Hohlraum aufweist, in welchem die Membran sowie die beiden elastomeren Dichtungen angeordnet werden, sowie einen zweiten Teil, der den Hohlraum abschließt. Gemäß dem Verfahren werden die vorgeformten elastomeren Dichtungen im Innenraum zu beiden Seiten der Membran angeordnet. Eine elastomere Dichtung, welche elektrisch leitend ist, wird zwischen der Membran und den elektrischen Leitungen angebracht, so daß ihr Leiterbereich sowohl mit den leitenden Bereichen am Umfang der Membran als auch mit den elektrischen Anschlußleitungen in elektrischem Kontakt steht. Die beiden Gehäuseteile werden so aneinander befestigt, daß sie einen Druck auf die beiden Dichtungen ausüben und eine druckdichte Abdichtung längs der Membran erzeugen.
  • Die Erfindung führt zu einem neuen Aufbau eines piezoresistiven Druckwandlers unter Verwendung eines kostengünstigen Gehäuses und vorgeformter elastomerer Dichtungen, wodurch dieser Aufbau den Zusammenbau vereinfacht, indem er es überflüssig macht, elektrische Anschlüsse anzulöten oder Gehäuseteile mit Ultraschall zusammenzuschweißen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Figur 1 zeigt eine Explosionsdarstellung eines piezoresistiven Druckwandlers gemäß der Erfindung;
  • Figur 2 ist ein Querschnitt durch den Wandler gemäß Figur 1;
  • Figur 3 ist eine Draufsicht sowie eine seitliche Ansicht der ersten elastomeren Dichtung und zeigt insbesondere ihre leitenden Bereiche;
  • Figur 4 ist eine Draufsicht, ein Querschnitt sowie eine Ansicht von unten auf die Halbleitermembran und zeigt insbesondere die leitenden Bereiche auf der Oberfläche;
  • Figur 5 ist eine Draufsicht auf das erste Teil 12 des Wandlers und zeigt den Verlauf der elektrischen Anschlüsse;
  • Figur 6 ist ein Teilschnitt einer anderen Ausführungsform des Wandlers.
  • Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
  • In den Figuren 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 10 allgemein einen piezoresistiven Druckwandler entsprechend der Erfindung für das Messen eines Fluiddrucks. Wie die Figuren 1 und 2 zeigen, umfaßt der Wandler 10 ein Gehäuse bestehend aus einem ersten Teil 12 sowie einem zweiten Teil 20. Der erste Gehäuseteil 12 ist mit einem Hohlraum 14 versehen, der sich teilweise durch das Gehäuse hindurch erstreckt. Ein Druckeinlaß 17 hat einen kleineren Querschnitt als der Hohlraum 14 und beginnt an einer Außenfläche des ersten Gehäuseteils 12 und erstreckt sich in den Hohlraum 14. Elektrische Anschlußleitungen sind ebenfalls im ersten Teil 12 vorgesehen. Die äußeren und inneren Enden der Leitungen sind mit 18a bzw. 18b bezeichnet. Die Leitungen erstrecken sich von der Außenseite des ersten Teils 12 in den Hohlraum 14. Das Bezugszeichen 16 bezeichnet an der Außenseite des ersten Teils 12 befindliche Nasen. Diese werden beim Zusammenbau des Wandlers beim Zusammenfügen des ersten und zweiten Teils durch Schnappverbindung benutzt. Diese Schnappverbindung wird später im einzelnen beschrieben.
  • Das zweite Teil 20 ist als Gießkörper mit einem Druckeinlaß 24 versehen, der sich von einem zum anderen Ende erstreckt. Eine Rohrverbindung 22 paßt in einen Teil eines Rohranschlusses, welcher den zu messenden Druck führt. Bei einer alternativen Ausführungsform des Wandlers kann der Rohranschluß am ersten Teil und nicht am zweiten Teil oder statt dessen sowohl am ersten als auch zweiten Teil vorgesehen sein. Ein Vorsprung 28 ist so bemessen, daß er in den Hohlraum 14 des ersten Teils 12 paßt. Die Bügel 26 werden dazu benutzt, die ersten und zweiten Teile zusammenzuschnappen. Dies wird später noch im einzelnen beschrieben.
  • Die den ersten Druckeinlaß 17 im Hohlraum 14 umgebende Fläche ist als Sitz für eine elastomere Dichtung gestaltet. Die erste elastomere Dichtung 30 paßt in den Hohlraum 14 und wird auf diesem Sitz angeordnet. Die den zweiten Druckeinlaß 24 umgebende Fläche auf dem Vorsprung 28 ist ebenfalls als Sitz für eine elastomere Dichtung gestaltet. Die zweite elastomere Dichtung 32 paßt in den Hohlraum 14 und ist auf diesem Sitz angeordnet. Jede der beiden elastomeren Dichtungen hat gegenüberliegende Seiten, welche ein Zusammendrücken zwischen zwei Teilen des Wandlers 10 ermöglichen und eine druckdichte Abdichtung gewährleisten.
  • Die erste elastomere Dichtung 30 ist zwischen ihren einander gegenüberliegenden Seiten stromleitend. Wie Figur 3 zeigt, ist der mit dem Zeichen 31 versehene Bereich auf der ersten elastomeren Dichtung 30 so ausgebildet, daß er stromleitend ist. Dieser stromleitende Bereich 31 besteht aus aufeinanderfolgenden Schichten von Silikongummi und silberhaltigem Silikongummi. Da die nicht-leitenden Schichten des Silikongummi als Isolator für die silberhaltigen Silikongummistreifen wirken, wird Strom nur zwischen den gegenüberliegenden Seiten der ersten elastomeren Dichtung 30 übertragen. Die abwechselnden Schichten von Silikongummi und silberhaltigen Schichten sind als "Standard Silver Stax" bekannt und werden von der Firma Elastomeric Technology, Inc. hergestellt.
  • In Figur 4 bezeichnet das Bezugszeichen 34 einen quadratischen Halbleiterbaustein, beispielsweise aus Silizium, mit einem quadratischen Bereich verringerter Dicke, der eine zentrale Membran 42 bildet. Um diese Membran herum ist ein verdickter Bereich 40 vorhanden. Der Baustein 34 ist zwecks Anbringung einer Anordnung von Piezowiderständen und anderen Leiterbereichen entsprechend dotiert. Die Piezowiderstände bilden ein spannungsempfindliches Element, welches auf radiale und Längsspannung anspricht. Die Piezowiderstände bilden eine Wheatstone'sche Brückenschaltung. Die schraffierten Bereiche in Figur 4 geben das dotierte Muster in der Oberfläche des Bausteins 34 wieder. Die elektrische Verbindung mit der externen Schaltung wird durch elektrisch leitende Bereiche hergestellt, die an den mit 38 bezeichneten Stellen an die Oberfläche reichen. Die Leiterbereiche 38 kommen in Kontakt mit dem leitenden Bereich 31 der ersten elastomeren Sicherung, sobald der Wandler zusammengebaut ist.
  • In Figur 5 erstrecken sich die elektrischen Leitungen 18a und 18b von der Außenseite des ersten Teils 12 in den Hohlraum 14 hinein. Das erste Teil ist um die elektrischen Leitungen herumgegossen. Die Leitungen 18b enden an den Ecken des Hohlraums 14 auf der Oberfläche, welche zuvor als Sitz für die erste elastomere Dichtung 30 bezeichnet wurde. Die elektrischen Leitungen 18a stellen den Kontakt zu einer externen Meßvorrichtung her.
  • Beim Zusammenbau wird die erste elastomere Dichtung 30 in den Hohlraum 14 so eingelegt, daß ihre Leiterbereiche 38 an den elektrischen Leitungen 18b anliegen. Der Baustein 34 wird sodann in den Hohlraum eingesetzt, so daß die Leiterbereiche 38 die Leiterbereiche 31 der ersten elastomeren Dichtung 30 berühren. Als nächstes wird die zweite elastomere Dichtung 32 im Hohlraum 14 derart angeordnet, daß eine der gegenüberliegenden Seiten der zweiten elastomeren Dichtung mit derjenigen Seite des Bausteins 34 in Kontakt kommt, welche der ersten Dichtung 30 gegenüberliegt. Schließlich wird der Vorsprung 28 des zweiten Gehäuseteils in den Hohlraum des ersten Teils 12 eingesetzt und liegt an der zweiten Dichtung 32 an. Dieser Vorsprung richtet beim Zusammenbau das erste Teil 12 und das zweite Teil 20 zueinander aus. Die ersten und zweiten Teile werden dann aneinander gebracht, und der Druck, den der Vorsprung 28 auf die beiden Dichtungen und den Baustein ausübt, erzeugt eine druckdichte Abdichtung längs der Membran 42.
  • Beim Zusammenbau des Wandlers 10 schnappen die ersten und zweiten Teile zusammen. Die Bügel 26 gleiten über die Nasen 16 und schnappen in Position. Dieses Zusammenschnappen hält die ersten und zweiten Teile zusammen und bewirkt, daß der Vorsprung 28 einen ausreichenden Druck auf die beiden elastomeren Dichtungen und den Baustein ausübt, um eine druckdichte Abdichtung des Hohlraums 14 zu gewährleisten. Dieses Zusammenschnappen erleichtert auch den Zusammenbau und das Auseinandernehmen des Wandlers 10.
  • Um ein elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen, welches genau den dem Wandler 10 zugeführten Druck abbildet, ist es wichtig, daß die von den Dichtungen 30 und 32 auf den Baustein 34 ausgeübte Vorspannung konstant bleibt. Um eine gleichbleibende Leistungsfähigkeit der hergestellten Wandler zu gewährleisten, ist es ferner wichtig, daß von Wandler zu Wandler die gleiche Vorspannung gegeben ist. Die Gehäuseteile 12 und 20 enthalten mehrere nachfolgend beschriebene Merkmale, die eine sich nicht ändernde und konsistente Vorspannung auf den Übertragerbaustein sicherstellen.
  • Die Höhe der Vorspannung wird bei zusammengebautem Gehäuse bestimmt durch den Abstand zwischen den Sitzen 50 und 51 sowie die Dicke der Dichtungen 30 und 32 und der Membran 34. Die Abmessungen der Dichtungen und der Membran sind klein und lassen sich mit engen Toleranzen einhalten. Die Abmessungen des Hohlraums 14 und des Vorsprungs 28 sind ebenfalls gering und können leicht mit engen Toleranzen eingehalten werden. Der Abstand zwischen den Sitzen 50 und 51 wird durch die Anschlagflächen 52 und 53 an den Gehäusestücken 12 bzw. 20 bestimmt. Diese Anschlagflächen sind auch so gestaltet, daß sie relativ klein sind und die Einhaltung enger Toleranzen erleichtern. Die Hauptforderung bleibt somit, daß die beiden Gehäuseteile so aneinander gehalten werden, daß die Anschlagflächen 52 und 53 miteinander in festem Kontakt und nach dem Zusammenbauen nicht relativ zueinander beweglich sind. Diese Funktion wird durch die Nasen und Bügel wie folgt erzielt.
  • Die Bügel 26 sind mit dem Rest des Gehäuseteils 20 durch horizontale Teile des Gehäuseteils verbunden, welche einen relativ geringen Querschnitt haben. Diese sind mit dem Bezugszeichen 55 versehen. Hierdurch entsteht eine begrenzte Elastizität sowie eine Vorspannung der eingebuchteten Teile 26a der Bügel nach oben gegen die Horizontalflächen der Nasen 16, sobald die Gehäuseteile zusammengebaut sind. Während des Zusammenbaus wird das Gehäuseteil 20 durch eine nach unten gerichtete Kraft auf das Gehäuseteil 12 gedrückt, wobei die Bügel von den Gehäusequerschnitten 55 nach außen gedrückt werden. Dies bewirkt eine geringfügige Biegung, jener Querschnitte, wenn die Gehäuseteile zusammengedrückt werden. Die eingebuchteten Teile 26a der Bügel schnappen über die Nasen 16. Wird der Zusammenbaudruck weggenommen, so hält die Elastizität der Querschnitte 55 die Anschlagflächen 52 und 53 der Gehäuseteile fest aneinander.
  • Figur 6 zeigt Abwandlungen, welche für die Messung von Absolutdruck erforderlich sind. Die mit den Ausführungsformen nach den Figuren 1 und 2 übereinstimmenden Teile sind in Figur 6 mit dem gleichen Bezugszeichen und einem Doppelapostroph versehen. Die Ausführungsform nach Figur 6 unterscheidet sich von derjenigen nach den Figuren 1 und 2 in erster Linie dadurch, daß eine Silizium- oder Glas-Deckplatte 46 auf diejenige Seite des Bausteins 34' aufgeklebt ist, welche der Membran 42' gegenüberliegt. Der Zwischenraum innerhalb der Kanten des Bausteins wird evakuuiert, um ein Bezugsvakuum bereitzustellen.
  • Die einzige verbleibende Differenz besteht in geringfügigen Änderungen von Teilen, Abmessungen und/oder Abständen, um die Dicke der Platte 46 aufzunehmen.
  • Entsprechend der vorangehenden Beschreibung wurde eine neuartige, kostengünstige und sehr vielseitige Gestaltung eines piezoresistiven Druckwandlers vorgeschlagen. Zwei spezielle Ausführungsformen wurden zur Erläuterung dargestellt und beschrieben. Im Rahmen der Betrachtung und Lehre des Anmelders sind eine Anzahl von Variationen und Modifikationen für den Fachmann offensichtlich. Es ist nicht beabsichtigt, daß der Schutz auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt wird, sondern er wird bestimmt durch die nachfolgenden Ansprüche.

Claims (14)

1. Druckwandlereinrichtung umfassend:
- eine Halbleitermembran (34) mit einem Mittelteil und einer darauf gebildeten spannungsempfindlichen Vorrichtung und mit elektrisch leitenden Regionen, die sich von der spannungsempfindlichen Vorrichtung zum Randteil der Membran erstrecken;
- ein die Membran enthaltendes Gehäuse (12, 20) mit wenigstens einem Druckeinlaß (17, 24), der mit der Membran kommuniziert und wobei das Gehäuse sich gegenüberstehende erste und zweite Innenflächen aufweist, welche zu beiden Seiten der Membran erste und zweite Sitzflächen für Dichtungen bilden;
- elektrische Anschlußleitungen, welche neben der ersten Sitzfläche liegen und sich vom Gehäuseinneren nach außen erstrecken;
- zwischen der Membran und den ersten bzw. zweiten Sitzflächen angeordnete erste und zweite elastomere Dichtungen (30, 32) solcher Gestalt, daß sie sich an einer den Mittelteil der Membran umgebenden Stelle von der Sitzfläche auf einer gesonderten internen Gehäusefläche zu einer Membranfläche erstrecken, wobei das Gehäuse die erste und die zweite Dichtung sowie die Membran zwischen den ersten und zweiten Sitzflächen festhält, um zu beiden Seiten der Membran eine druckfeste Abdichtung zwischen Gehäuse und Membran zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die erste elastomere Dichtung elektrisch leitfähig ist, um von den elektrisch leitenden Regionen auf der Membran Strom an die elektrischen Anschlußleitungen zu übertragen.
2. Wandlereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein erstes und ein zweites Teil (12, 20) umfaßt;
das erste Teil mit einem Hohlraum (14) ausgestattet ist;
das zweite Teil mit einem internen Vorsprung versehen ist, welcher in den Hohlraum des ersten Teils eingeschoben werden kann; und
die Membran (34) im Hohlraum des ersten Teils zwischen der ersten und der zweiten Dichtung angeordnet ist.
3. Wandlereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste elastomere Dichtung (30) sich gegenüberstehende erste und zweite Seiten hat, zwischen denen diese Dichtung stromleitend ist;
die erste elastomere Dichtung in einem Hohlraum eines Gehäuseteils (12) derart angeordnet ist, daß die erste der sich gegenüberliegenden Seiten gegenüber dem den Druckeinlaß umgebenden Gehäuse abgedichtet ist; und
die erste gegenüberliegende Seite in elektrischem Kontakt mit den elektrischen Anschlußleitungen steht.
4. Wandlereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teil (20) mit einem vorstehenden Ansatz (28) versehen ist, der beim Zusammenbau in den Hohlraum des ersten Teils (12) eingesetzt wird.
5. Wandlereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Gehäuseteile (12, 20) beim Zusammenbau mit einer Schnappverbindung aneinander befestigbar sind.
6. Wandlereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Gehäuseteile (12, 20) mit Querstegen (26) und Nasen (16) versehen sind, welche zusammenwirken und das Zusammenschnappen der Teile ermöglichen.
7. Wandlereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der interne Vorsprung des zweiten Gehäuseteils (20) eine vorgegebene Länge aufweist, um einen Druck auf die ersten und zweiten elastomeren Dichtungen (30, 32) sowie die Membran (34) auszuüben und eine druckfeste Abdichtung zu bilden.
8. Wandlereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das erste Gehäuseteil (12) einen Druckeingang (17) aufweist, dem ein zu messender Druck zugeführt wird; und
eine erste Kammer im Hohlraum des ersten Gehäuseteils gebildet ist, welche mit dem Druckeinlaß im ersten Gehäuseteil kommuniziert und vom Mittelteil der Membran, der ersten elastomeren Dichtung sowie dem ersten Gehäuseteil begrenzt wird.
9. Wandlereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (34) eine umlaufende, einen Raum teilweise umschließende Verdickung sowie eine offene Seite aufweist, die sich zum zweiten Gehäuseteil hin erstreckt;
eine Glasplatte über die Öffnung eingepaßt ist, um den Raum abzuschließen; und der Raum innerhalb der Verdickung evakuiert und diese gegenüber der Platte abgedichtet wird, um einen Absolutdruckfühler zu bilden.
10. Wandlereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
das zweite Gehäuseteil (20) einen Druckeinlaß (24) aufweist, welcher mit einer zweiten Kammer kommuniziert, die durch den Mittelteil der Membran (34), die zweite elastomere Dichtung sowie das zweite Gehäuseteil begrenzt wird, und wobei die Wandlereinrichtung eine Druckdifferenz zwischen den Druckeinlässen im ersten und zweiten Gehäuseteil mißt.
11. Verfahren zum Herstellen einer Druckwandlereinrichtung mit:
Bereitstellen eines ersten Gehäuseteils (12) mit einem darin gebildeten Hohlraum sowie elektrischen Anschlußleitungen, um Strom von einer Wand des Hohlraums zur Außenseite des Gehäuseteils zu leiten;
Einlegen einer ersten elastomeren Dichtung (30) in Berührung mit den elektrischen Anschlußleitungen in den Hohlraum des ersten Gehäuseteils, wobei die elastomere Dichtung gegenüberliegende Seiten aufweist, zwischen denen Strom fließen kann;
Einsetzen einer spannungsempfindlichen Halbleitereinrichtung (34) in den Hohlraum benachbart zur ersten elastomeren Dichtung, wobei die spannungsempfindliche Einrichtung sich gegenüberstehende erste und zweite Seiten, einen mittleren Membranteil mit einem darauf gebildeten spannungsempfindlichen Element sowie auf ihrer ersten Seite gebildete elektrisch leitende Regionen aufweist, die sich vom spannungsempfindlichen Element zu einem Umfangsteil der Einrichtung erstrecken, so daß diese leitfähigen Regionen mit einer der sich gegenüberstehenden Seiten der ersten elastomeren Dichtung in Kontakt stehen;
Einlegen einer zweiten elastomeren Dichtung (32) in den Hohlraum benachbart zur spannungsempfindlichen Einrichtung, wobei die zweite elastomere Dichtung sich gegenüberstehende Seiten hat, von denen eine mit der zweiten Seite der spannungsempfindlichen Einrichtung in Kontakt steht;
Bereitstellen eines zweiten Gehäuseteils (20) mit einer Oberfläche, welche den Hohlraum schließt und mit derjenigen Seiten der zweiten elastomeren Dichtung in Kontakt steht, welche der spannungsempfindlichen Einrichtung abgewandt ist; und Verbinden der ersten und zweiten Gehäuseteile miteinander, so daß eine druckfeste Dichtung im Hohlraum zwischen den ersten und zweiten elastomeren Dichtungen und der spannungsempfindlichen Einrichtung entsteht.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gehäuseteile so gestaltet sind, daß sie beim Zusammenbau zusammenschnappen.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gehäuseteile mit Nasen (16) und Querstegen (26) versehen sind, die beim Zusammenbau zusammenschnappen.
14. Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gehäuseteil einen internen Vorsprung aufweist; und
dieser interne Vorsprung des zweiten Teils in den Hohlraum des ersten Teils einsetzbar ist und die ersten und zweiten elastomeren Dichtungen gegen die Membran drückt, um eine druckfeste Abdichtung zu erzielen.
DE1992612507 1991-01-28 1992-01-27 Piezoresistiver Druckwandler mit leitender, elastomerer Abdichtung Expired - Lifetime DE69212507T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US64656891A 1991-01-28 1991-01-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69212507D1 DE69212507D1 (de) 1996-09-05
DE69212507T2 true DE69212507T2 (de) 1997-02-06

Family

ID=24593555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1992612507 Expired - Lifetime DE69212507T2 (de) 1991-01-28 1992-01-27 Piezoresistiver Druckwandler mit leitender, elastomerer Abdichtung

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0497534B1 (de)
JP (1) JP2800083B2 (de)
CA (1) CA2058916C (de)
DE (1) DE69212507T2 (de)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3394835B2 (ja) * 1995-03-20 2003-04-07 株式会社キャットアイ 部品取付装置
DE19626081A1 (de) * 1996-06-28 1998-01-02 Siemens Ag Halbleiter-Bauelement
DE19703206C2 (de) 1997-01-29 2002-01-24 Infineon Technologies Ag Drucksensor-Bauteil mit Schlauchanschluß
DE19707503B4 (de) 1997-02-25 2007-01-04 Infineon Technologies Ag Drucksensor-Bauelement und Verfahren zur Herstellung
DE19844461A1 (de) 1998-09-28 2000-03-30 Siemens Ag Hanhabungs- und Montageschutz
DE29903716U1 (de) * 1999-03-02 1999-06-02 Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V., 78052 Villingen-Schwenningen Mikroventilanordnung
DE19909069C2 (de) * 1999-03-02 2001-08-30 Hahn Schickard Ges Mikroventilanordnung
DE20115733U1 (de) 2001-09-25 2001-12-20 FESTO AG & Co., 73734 Esslingen Ventileinrichtung
DE102004032984A1 (de) * 2004-07-08 2006-01-26 Robert Bosch Gmbh Bauraumoptimierte Sensoranbindung
JP5010395B2 (ja) * 2007-08-24 2012-08-29 パナソニック株式会社 圧力センサ
DE102015219070A1 (de) * 2015-10-02 2017-04-06 Robert Bosch Gmbh Sensorvorrichtung zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines fluiden Mediums
JP6756245B2 (ja) * 2016-11-18 2020-09-16 日本電産トーソク株式会社 油圧センサ取付構造

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4426406A (en) * 1981-02-11 1984-01-17 Brooks Mark A Method of fabricating a pressure sensor
JPS597234A (ja) * 1982-07-05 1984-01-14 Aisin Seiki Co Ltd 圧力センサ
US4505157A (en) * 1983-08-05 1985-03-19 Transamerica Delaval Inc. Transducers with quick dome connect systems
FI75426C (fi) * 1984-10-11 1988-06-09 Vaisala Oy Absoluttryckgivare.
DE3563479D1 (en) * 1985-01-28 1988-07-28 Kristal Instr Ag Method for manufacturing a measuring transducer for measuring mechanical quantities
US4656454A (en) * 1985-04-24 1987-04-07 Honeywell Inc. Piezoresistive pressure transducer with elastomeric seals
JPS62235536A (ja) * 1986-03-14 1987-10-15 Aisin Seiki Co Ltd 圧力センサ
JPS62174249U (de) * 1986-04-24 1987-11-05
US4823603A (en) * 1988-05-03 1989-04-25 Vacuum General, Inc. Capacitance manometer having stress relief for fixed electrode

Also Published As

Publication number Publication date
JP2800083B2 (ja) 1998-09-21
JPH0621482A (ja) 1994-01-28
EP0497534A3 (en) 1993-08-18
CA2058916A1 (en) 1992-07-29
DE69212507D1 (de) 1996-09-05
CA2058916C (en) 2000-03-21
EP0497534A2 (de) 1992-08-05
EP0497534B1 (de) 1996-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2237535C2 (de) Druckwandler
DE68909894T2 (de) Druckmessfühler mit flexibler gedruckter Schaltung.
DE69424557T2 (de) Druckwandler mit aufgehangter membran
DE68925432T2 (de) Blutdruckumwandler im Kapselgehäuse
DE102007033040B4 (de) Drucksensor und Verfahren zur Herstellung desselben
DE69210041T2 (de) Entwurf von piezoresistivem drucksensor aus silizium
DE4133009C2 (de) Kapazitiver Drucksensor und Herstellungsverfahren hierzu
EP0842406B1 (de) Druckmessvorrichtung
DE69212507T2 (de) Piezoresistiver Druckwandler mit leitender, elastomerer Abdichtung
DE2919418C2 (de)
DE69209519T2 (de) Druckwandler mit Verstärker
DE69126501T2 (de) Kraftdetektor und Beschleunigungsdetektor
DE69423004T2 (de) Abgeschirmter kapazitiver geber
DE8407322U1 (de) Piezoresestive druckmesszelle
DE69211504T2 (de) Halbleiter-Druckwandler mit zwei Membranen
DE2709945A1 (de) Kapazitiver druckwandler und verfahren zu dessen herstellung
WO1998034089A1 (de) Drucksensor-bauteil mit schlauchanschluss
DE69012748T2 (de) Wandler mit einer membran und eine vielzahl von fühlelementen.
DE2718873A1 (de) Druckaufnehmer
DE102007035812A1 (de) Drucksensor, Befestigungsstruktur des Gleichen und Herstellungsverfahren des Gleichen
EP1382952B1 (de) Mikromechanischer Druckgeber mit Sensor an Trennmembran des Gehäuses
EP0215140B1 (de) Drucksensor
DE4133008C2 (de) Kapazitive Drucksensoren und Herstellungsverfahren hierzu
DE19754613A1 (de) Drucksensor vom Dehnungsmesser-Typ
DE4206675C2 (de) Verfahren zum Herstellen von Druckdifferenz-Sensoren

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition