專利名稱：用于壓差測量的傳感器系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于測量內(nèi)燃機的排氣管道中的壓力的傳感器系統(tǒng)，該傳感器系統(tǒng)包括電子模塊組件和用于容納電子模塊組件的殼體組件。
背景技術：
歐洲專利申請EP-A-I 521 952公開了一種壓力測量裝置。該裝置設有兩個殼體部件，其中一個可實現(xiàn)為蓋部件。提供其上定位(壓力)感測元件和其上還可以定位電子部件的單個載體。殼體內(nèi)部包括三個殼體空間，所述空間利用密封件彼此分離。第一和第三殼體空間分別與感測元件的前側和后側連通。第二空間容納從單個載體到與殼體成一體的連接件的接觸元件的焊線。歐洲專利申請EP-A-2 184 594公開了一種用于測量介質(zhì)中的壓力的壓力傳感 器，包括傳感器殼體和其上定位感測元件和電子部件的支撐構件。用類似凝膠的保護構件保護感測元件前側和后側免受環(huán)境(即介質(zhì))影響。利用附接到支撐構件的屏障，保護構件僅設置在感測元件周圍的區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明試圖提供一種改進的傳感器系統(tǒng)，特別適于例如排氣測量的汽車應用。根據(jù)本發(fā)明，提供一種上述前序部分限定的傳感器系統(tǒng)，其中電子模塊組件包括帶有感測元件的感測元件載體元件；承載電子部件的電子模塊載體元件，其中在電子模塊載體元件和感測元件載體元件之間提供電連接；和用于支撐感測元件載體元件和電子模塊載體元件的主載體元件。通過使用這三個主要元件，能夠?qū)崿F(xiàn)很有效的生產(chǎn)和組件，導致堅固和可靠的傳感器系統(tǒng)，特別地當感測元件是壓差傳感器時，因為傳感器系統(tǒng)允許有效和可靠地接近感測元件的前側和后側。在另外的實施例中，感測元件載體元件包括陶瓷基底，和/或電子模塊載體元件是印刷電路板。此外，感測元件載體元件和電子模塊載體元件可利用線焊連接。利用最有效的相關技術，能夠有效生產(chǎn)作為分離元件的這些元件。在實施例中，主載體元件支撐感測元件載體元件和電子模塊載體元件并使其相互定位。而且主載體元件可被布置以將電子模塊組件定位在殼體組件中。在實施例中，傳感器系統(tǒng)還包括附接到感測元件載體元件且圍繞感測元件的頂側的前側屏障，其中感測元件載體元件包括導電軌道，在由前側屏障限定的空間內(nèi)的導電軌道由金制成。這允許將貴重材料限制用于盡可能小的區(qū)域。而且，前側屏障可被用于容納保護構件，例如凝膠，從而在操作期間遮蔽感測元件與例如排氣隔離。此外，主載體元件被布置作為用于覆蓋感測元件的保護構件的后側屏障。在另一組實施例中，殼體組件包括在殼體組件的底側的高壓連接件和低壓連接件，其中電子模塊組件經(jīng)由前側屏障上的粘結劑連接到高壓連接件，經(jīng)由主載體元件上的粘結劑連接到低壓連接件。粘結劑可作為密封件且可被提供到前側屏障上和主載體元件上，該前側屏障被附接到感測元件載體元件且圍繞感測元件的頂側。從高壓連接件到感測元件的前側的高壓通道和從低壓連接件到感測元件的后側的低壓通道可設有內(nèi)圓角邊緣，以保證不限制接近感測元件，而沒有例如由于濕氣累積而導致的堵塞等風險。為了進一步加強該效果，可提供從高壓連接件到感測元件的前側的高壓通道和從低壓連接件到感測元件的后側的低壓通道，且該高壓通道和低壓通道包括朝殼體組件的底側傾斜的傾斜壁。為了允許在傳感器系統(tǒng)中形成的任何濕氣從傳感器系統(tǒng)排出，在進一步的實施例中，感測元件位于殼體組件的頂部，遠離高壓連接件和低壓通道連接件。而且，主載體元件可設有用于類似作用的傾斜壁。在進一步的實施例中，電子模塊組件進一步包括附接到感測元件載體元件且圍繞感測元件的頂側的前側屏障，所述前側屏障在前側屏障的底部設有密封邊緣和排水邊緣。同時，這允許適當?shù)乇Ｗo感測元件以抵抗汽車應用中遇到的苛刻環(huán)境。殼體組件包括殼體組件本體、第一蓋和第二蓋，第一蓋和第二蓋分別封閉殼體組 件本體的第一側和第二側。這允許利用例如公知的和成本節(jié)約的注射成型技術生產(chǎn)殼體組件本體，且通過增加其它元件和用第一蓋和第二蓋封閉殼體組件本體容易組裝傳感器系統(tǒng)。第一殼體蓋可設有當組裝時形成低壓通道的一部分的傾斜壁。


下面將參考附圖利用多個示范性實施例更詳細地討論本發(fā)明，在附圖中圖I示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的傳感器系統(tǒng)的部件的分解透視圖；圖2示出用于根據(jù)本發(fā)明的傳感器系統(tǒng)的實施例中的電子模塊組件的透視頂視圖；圖3示出圖2的電子模塊組件的透視底視圖；圖4示出用于圖2和3的電子模塊組件中的感測元件載體元件的透視圖；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的傳感器系統(tǒng)的剖面圖；和圖6示出根據(jù)本發(fā)明實施例的傳感器系統(tǒng)的一部分的側視圖。
具體實施例方式例如壓差傳感器的壓力傳感器廣泛用于很寬的應用范圍，例如汽車應用。本發(fā)明實施例涉及這種傳感器系統(tǒng)，且可以有利地用于內(nèi)燃機的排氣管道中的壓力測量。如圖I中根據(jù)本發(fā)明實施例的傳感器系統(tǒng)的部件的分解透視圖所示，傳感器系統(tǒng)I包括電子模塊組件(EMA)5和用于容納電子模塊組件5的殼體組件2 — 4。殼體組件包括殼體組件本體2、用于覆蓋殼體組件本體2的第一側的第一蓋3和用于覆蓋殼體組件本體2的第二側的第二蓋4。傳感器組件還設有高壓連接件19和低壓連接件20。傳感器I的各部件通過其間的密封件彼此附接，例如第一蓋3和殼體組件本體2之間的密封件21、殼體組件本體2和電子模塊組件5之間的密封件22、以及電子模塊組件5和第二蓋4之間的密封件23。此外，第二蓋4利用外密封件24附接到殼體組件本體2。利用帶有用第一蓋3和第二蓋4封閉的兩個相對開放表面的殼體組件本體2，允許有效地制造具有內(nèi)部部件的殼體組件本體。圖2和圖3示出電子模塊組件5在用于根據(jù)本發(fā)明的傳感器系統(tǒng)的實施例中時的頂視和底視透視圖。電子模塊組件5包括帶有感測元件10 (例如EMES壓力變送器)的感測元件載體元件8 (例如陶瓷板)。此外，提供電子模塊載體元件7來承載電子部件。電連接件7a被設置在電子模塊載體元件7和感測元件載體元件8之間。主載體元件6被設置用于支撐感測元件載體元件8和電子模塊載體元件7。在另外的實施例中，感測元件載體元件8包括陶瓷基底和/或電子模塊載體元件8是印刷電路板。主載體元件6、電子模塊載體元件 和感測元件載體元件8的組合一起形成EMA5,還允許將EMA處理為獨立單元,例如允許在生產(chǎn)中在EMA5的水平上校準。當試圖獲得更成本節(jié)約的傳感器時，通過多個元件組合代替保持現(xiàn)有技術的壓力傳感器的實際感測元件的單件支撐元件(例如見歐洲專利申請EP-A-2 184 594)似乎是違反直覺的。然而通過優(yōu)化EMA5的部件的材料選擇以使它們曝露的環(huán)境與本發(fā)明的設計匹配，與現(xiàn)有技術的壓力傳感器相比實現(xiàn)顯著的成本效益。例如，可制造盡可能小的感測元件載體元件8，以僅延伸到感測系統(tǒng)I的壓力腔室中所需的區(qū)域。感測元件的尺寸越小，導致生產(chǎn)成本越低。感測元件載體元件8設有開口 14，以允許使用不同的壓力感測元件10。感測元件 10位于開口 14前方，同時提供足夠的密封以保證不從感測元件10的前側到后側泄漏。與主載體元件6組合，感測元件載體元件8中的開口 14允許具有一體的后側凝膠屏障，從而允許更大體積的凝膠施加到感測元件10的后側(用于保護抵抗排氣)。在進一步的實施例中，感測元件載體元件8設有附接到感測元件載體元件8且圍繞感測元件10的頂側的前側屏障9。這允許在感測元件10的頂部上提供凝膠或其它保護構件，保護感測元件不受環(huán)境(例如柴油機排氣)影響。此外，主載體元件6被布置作為用于在另一側覆蓋感測元件10的保護構件的后側屏障。如圖4的透視圖所示，感測元件載體元件8包括導電軌道17、18。在由前側屏障9限定的空間內(nèi)的導電軌道17由金制造，可以抵抗該空間中可能的侵略性環(huán)境。在前側屏障9外部延伸的另外軌道18可由低抵抗性的材料構成，例如AgPd。通過盡可能少地給軌道17(僅至少在前側屏障9內(nèi)的部分)采用昂貴的Au材料，能夠進一步降低成本。在圖2和圖3所示的實施例中，傳感器系統(tǒng)I所需的調(diào)節(jié)電子元件可利用標準制造技術容易集成到電子模塊載體元件(例如PCB)7上。在實施例中，感測元件載體元件8和電子模塊載體元件7利用線焊連接，即通過感測元件載體元件8和電子模塊載體元件7的每一個上設置的焊盤之間的線焊來設置電子連接件7a。該技術被廣泛地使用且可被很有效地應用。在進一步的實施例中，主載體元件6和殼體組件5由適于汽車應用的塑料材料制成。主載體元件6例如利用引導邊緣或其它延伸件支撐和相互地定位感測元件載體元件8和電子模塊載體元件7。此外，主載體元件6將電子模塊組件5定位在殼體組件2中。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的傳感器系統(tǒng)I的實施例的剖面圖。清楚地示出傳感器殼體包括三個部分，即傳感器殼體本體2、第一蓋3和第二蓋4。第一蓋3和第二蓋4封閉殼體組件本體2的相對開放空間。如圖5所示，各個部分設有舌槽部件，允許(利用密封件21-23，見上述圖I,和主載體元件6和傳感器殼體本體2之間的密封件31)各部件很好地密封。利用這種舌槽密封件，密封劑的位置和量可被更好地控制。作為這些舌槽密封件的支座和突起也有利地控制和最小化膠水厚度的變化，以為了帶有線焊互連件7a的電子模塊組件5的堅固性。而且，用于將第二蓋4附接到殼體組件本體2的環(huán)境密封件24被清楚地示出。在圖5中，第一蓋3被示出在適當位置，即與殼體組件本體2接觸，而沒有示出密封件21 (見圖I)。因而在具體實施例中，電子模塊組件5經(jīng)由前側屏障9 (密封件32和邊緣9)和主載體元件6 (密封件23、21和主載體元件6中的相關突起)上的粘結劑(或密封劑)連接到高壓連接件19和低壓連接件20。EMA5在圖5中以剖面圖示出，其中感測元件載體元件8被附接到主載體元件6，即，感測元件10位于開口 14的前面，因而與高壓腔(或通道25)和低壓腔(或通道)26連通。圖6示出根據(jù)本發(fā)明實施例的傳感器系統(tǒng)I的一部分的側視圖，且示出高壓腔25與高壓連接件19連通，低壓腔26與低壓連接件20連通(也見圖I)?，F(xiàn)有技術的壓力傳感器，特別在包含排氣的汽車應用中，趨向于對壓力傳感器內(nèi)部可能積累的冷凝流體敏感。這可能是導致傳感器組件I故障的原因，例如通過短路、腐蝕或堵塞(例如在某些條件下冰的積累)導致。根據(jù)本發(fā)明實施例，提供高度地消除這些問題 的多個技術特征。應該注意這里描述解決排流改進的特征涉及關于重力的特征，即傳感器系統(tǒng)I內(nèi)部積累的冷凝物在斷電之后僅在重力影響下能夠流出傳感器系統(tǒng)I。該特征也可單獨應用，即傳感器系統(tǒng)I可具有現(xiàn)在權利要求8-15中所描述的特征。在斷電后傳感器系統(tǒng)允許流體快速流出傳感器系統(tǒng)的能力對于避免在寒冷條件下(例如由于冰堵塞壓力管和腔25、26造成)傳感器(壓力)信號損失是重要的。此外，提高了傳感器系統(tǒng)I抵抗酸性排氣環(huán)境的堅固性。當內(nèi)燃機斷電后排氣冷凝物中的水分蒸發(fā)時，PH值快速下降到極低值。傳感器系統(tǒng)I的自排流甚至在此會發(fā)生之前照管冷凝物的去除。在實施例中，殼體組件包括在殼體組件本體2的底側的高壓連接件19和低壓連接件20，高壓連接件19和低壓連接件20具有足夠大的內(nèi)徑，例如最少5mm。同樣在殼體組件(殼體組件本體2、第一蓋3和第二蓋4)內(nèi)部，高壓通道和低壓通道(分別結束高壓腔25和低壓腔26或是其一部分)也盡可能得寬，例如具有例如5mm的最小橫截面尺寸。在具體實施例中，殼體組件2-4當組裝好時在感測元件10的前、后側提供至少5mm的空隙。在進一步的實施例中，從高壓連接件19到感測元件10的前側的高壓腔25和從低壓連接件20到感測元件10的后側的低壓腔26設有內(nèi)圓角邊緣，即具有至少Imm半徑的曲率。在殼體組件本體2內(nèi)部的高壓腔25和低壓腔26中也可設有傾斜壁27-29，具有朝殼體組件本體2的底側的傾斜。傾斜壁27、28在高壓腔25中，傾斜壁29是圓角的，傾斜壁30(作為第二蓋4的一部分)是低壓腔26的一部分。即使在另外的實施例中，主載體元件6也設有作為低壓腔26的一部分的傾斜壁12 (見圖3)，從而朝低壓連接件20有效確定冷凝物的路線。這些特征分離或組合提供有效的路徑，用于冷凝物經(jīng)由連接件19、20離開傳感器系統(tǒng)1，有效防止傳感器系統(tǒng)I內(nèi)部積累冷凝物。而且，不存在可能導致冷凝物堆積和長時期停留的尖銳邊緣空間或小通道。在圖1-6中示出的實施例中，此外，感測元件10定位在殼體組件本體2的頂部，遠離高壓連接件19和低壓連接件20。這有效地幫助保持任何濕氣或冷凝物遠離感測元件10的敏感表面。如圖5中的剖面圖所示,EMA5進一步包括附接到感測元件載體元件8且圍繞感測元件10的頂側的前側屏障9。前側屏障9在前側屏障9的底部設有密封邊緣11 (也見圖2)和排水邊緣11a，即前側屏障9是非對稱的。這導致在高壓腔25中從殼體組件本體2朝感測元件載體元件8的具有寬度dl的朝上邊緣(再次增加了對在感測元件10的敏感表面附近積累濕氣/冷凝物的抵抗性)和用于冷凝物朝高壓連接件19的方便路徑。上面已參考附圖中示出的多個示范性實施例描述了本發(fā)明實施例?？梢詫σ恍┎考蛟M行變化或替代，也包含在如所附權利要求中限定的保護范圍中?！?br> 權利要求
1.一種用于測量內(nèi)燃機排氣管道中的壓力的傳感器系統(tǒng)，所述傳感器系統(tǒng)包括電子模塊組件(5)和用于容納所述電子模塊組件(5)的殼體組件(2 - 4)，其中所述電子模塊組件(5)包括 一帶有感測元件(IO )的感測元件載體元件(8 ), 一承載電子部件的電子模塊載體元件(7)，其中在所述電子模塊載體元件(7)和所述感測元件載體元件(8)之間提供電連接；和 一用于支撐所述感測元件載體元件(8)和所述電子模塊載體元件(7)的主載體元件(6)。
2.根據(jù)權利要求I的傳感器系統(tǒng)，其中所述感測元件載體元件(8)包括陶瓷基底。
3.根據(jù)權利要求I或2的傳感器系統(tǒng)，其中所述電子模塊載體元件(7)是印刷電路板。
4.根據(jù)權利要求I一 3任一項的傳感器系統(tǒng)，其中所述感測元件載體元件(8)和電子模塊載體元件(7 )利用線焊(7a)連接。
5.根據(jù)權利要求I一 4任一項的傳感器系統(tǒng)，其中所述主載體元件(6)支撐所述感測元件載體元件(8)和所述電子模塊載體元件(7)并使所述感測元件載體元件(8)和所述電子模塊載體元件(7)相互定位。
6.根據(jù)權利要求I一 5任一項的傳感器系統(tǒng)，還包括附接到所述感測元件載體元件(8)且圍繞所述感測元件(10)的頂側的前側屏障(9)， 其中所述感測元件載體元件(8)包括導電軌道(17，18)，在由所述前側屏障(9)限定的空間內(nèi)的導電軌道(17)由金制成。
7.根據(jù)權利要求I一 6任一項的傳感器系統(tǒng)，其中所述主載體元件(6)被布置為用于保護構件的后側屏障，所述保護構件覆蓋所述感測元件(10)。
8.根據(jù)權利要求I一 7任一項的傳感器系統(tǒng)，其中所述殼體組件(2 - 4)包括在所述殼體組件(2 - 4)的底側的高壓連接件(19)和低壓連接件(20)， 其中所述電子模塊組件(5)經(jīng)由附接到所述感測元件載體元件(8)的前側屏障(9)上的粘結劑連接到所述高壓連接件(19)和經(jīng)由所述主載體元件(6)上的粘結劑連接到所述低壓連接件(20)。
9.根據(jù)權利要求8的傳感器系統(tǒng)，其中從所述高壓連接件(19)到所述感測元件(10)的前側的高壓通道(25)和從所述低壓連接件(20)到所述感測元件(10)的后側的低壓通道(26)設有內(nèi)圓角邊緣。
10.根據(jù)權利要求8或9的傳感器系統(tǒng)，其中設置從所述高壓連接件(19)到所述感測元件(10)的前側的高壓通道(25)和從所述低壓連接件(20)到所述感測元件(10)的后側的低壓通道(26)，所述高壓通道和所述低壓通道包括朝所述殼體組件(2 - 4)的底側傾斜的傾斜壁(27 — 29)。
11.根據(jù)權利要求8、9或10的傳感器系統(tǒng)，其中所述感測元件(10)位于所述殼體組件(2 - 4)的頂部，遠離所述高壓連接件(19)和所述低壓連接件(20)。
12.根據(jù)權利要求8- 11任一項的傳感器系統(tǒng)，其中所述主載體元件設有傾斜壁。
13.根據(jù)權利要求8— 12任一項的傳感器系統(tǒng)，其中所述電子模塊組件(5)進一步包括附接到所述感測元件載體元件(8)且圍繞所述感測元件(10)的頂側的前側屏障(9)，所述前側屏障(9 )在所述前側屏障(9 )的底部設有密封邊緣(11)和排水邊緣(11a)。
14.根據(jù)權利要求I一 13任一項的傳感器系統(tǒng),其中所述殼體組件(2 — 4)包括殼體組件本體(2)、第一蓋(3)和第二蓋(4)，所述第一蓋(3)和第二蓋(4)分別封閉所述殼體組件本體(2)的第一側和第二側。
15.根據(jù)權利要求14的傳感器系統(tǒng)，其中所述第一殼體蓋(3)設有當組裝好時形成所述低壓通道(26)的一部分的傾斜壁(30)。
全文摘要
一種用于測量內(nèi)燃機排氣管道中的壓力的傳感器系統(tǒng)，所述傳感器系統(tǒng)(1)包括電子模塊組件(5)和用于容納所述電子模塊組件(5)的殼體組件(2－4)，其中所述電子模塊組件(5)包括帶有感測元件(10)的感測元件載體元件(8)，承載電子部件的電子模塊載體元件(7)，其中在所述電子模塊載體元件(7)和所述感測元件載體元件(8)之間提供電連接；和用于支撐所述感測元件載體元件(8)和所述電子模塊載體元件(7)的主載體元件(6)。
文檔編號G01L9/00GK102914403SQ20121027166
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月1日 優(yōu)先權日2011年8月1日
發(fā)明者E·E·克羅門霍克, F·G·D·莫辛克, A·G·范德博斯, D·J·迪葆拉 申請人:森薩塔科技公司