(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体媒体の圧力を検出する装置（１４６）であって、
前記装置（１４６）は、
少なくとも２つの圧力供給部（１６８，１６９）を有する少なくとも１つのハウジング（１４８）と、
前記ハウジング（１４８）内に収容された少なくとも１つのセンサモジュール（１１０）と、を含み、
前記センサモジュール（１１０）は、
少なくとも１つの支持体要素（１１２）であって、前記支持体要素（１１２）は、少なくとも１つの基板（１１４）と少なくとも１つの成形マス（１１６）とを有し、前記支持体要素（１１２）はさらに少なくとも１つの貫通開口部（１２０）を有し、該貫通開口部（１２０）は、前記支持体要素（１１２）を完全に貫通している、少なくとも１つの支持体要素（１１２）と、
圧力を検出する少なくとも１つの圧力センサ素子（１２８）であって、前記圧力センサ素子（１２８）は、少なくとも１つのダイヤフラムを含み、前記圧力センサ素子（１２８）は前記貫通開口部（１２０）を覆う、少なくとも１つの圧力センサ素子（１２８）と、
少なくとも１つの制御および評価ユニット（１３４）であって、前記制御および評価ユニット（１３４）は、少なくとも部分的に前記成形マス（１１６）によって取り囲まれている、少なくとも１つの制御および評価ユニット（１３４）と、を含む、装置（１４６）。
【請求項２】
前記成形マス（１１６）は、前記圧力センサ素子（１２８）の前記ダイヤフラム（１３０）が少なくとも部分的に当該成形マス（１１６）によって覆われないように構成されている、請求項１記載の装置（１４６）。
【請求項３】
前記圧力センサ素子（１２８）は、完全にまたは部分的に第１の保護材料（１３２）によって覆われており、該第１の保護材料（１３２）は、外的影響からの前記圧力センサ素子（１２８）の保護を提供するように構成されている、請求項１または２記載の装置（１４６）。
【請求項４】
前記ハウジング（１４８）は、少なくとも１つの第１のハウジング部分（１５０）と少なくとも１つの第２のハウジング部分（１５２）とを含み、前記第１のハウジング部分（１５０）および前記第２のハウジング部分（１５２）は、素材結合的に相互に結合されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置（１４６）。
【請求項５】
前記装置（１４６）はさらに少なくとも１つのシール材料（１５８）を含み、該シール材料（１５８）は、前記第１のハウジング部分（１５０）および前記第２のハウジング部分（１５２）を相互に結合させ、かつ前記センサモジュール（１１０）を前記ハウジング（１４８）に結合させるように構成されている、請求項４記載の装置（１４６）。
【請求項６】
前記ハウジング（１４８）は、前記センサモジュール（１１０）を収容する少なくとも１つの収容部（１６０）を含み、前記センサモジュール（１１０）は、前記シール材料（１５８）を用いて前記収容部（１６０）に固定されている、請求項５記載の装置（１４６）。
【請求項７】
前記ハウジング（１４８）は、少なくとも１つの圧力空間（１６４）と少なくとも１つの回路空間（１６６）とを取り囲み、前記圧力空間（１６４）は前記回路空間（１６６）に対してシールされており、前記回路空間（１６６）内に少なくとも１つの電気部品が収容されており、前記センサモジュール（１１０）は、一部は前記圧力空間（１６４）内に、一部は前記回路空間（１６６）内に配置され、前記ハウジング（１４８）に対してシールされている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置（１４６）。
【請求項８】
前記装置（１４６）はさらに少なくとも１つの電気的接続部（１７０）を含み、前記センサモジュール（１１０）は、少なくとも１つの導電性接着剤（１７２）によって、前記電気的接続部（１７０）と電気的に接続されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置（１４６）。
【請求項９】
前記導電性接着剤（１７２）は、前記電気的接続部（１７０）との直接的な電気的接触接続を形成するように構成されている、請求項８記載の装置（１４６）。
【請求項１０】
前記圧力センサ素子（１２８）は、上面（１７４）と下面（１７６）とを有しており、前記ダイヤフラム（１３０）は、前記上面（１７４）に存在し、前記下面（１７６）は、前記基板（１１４）に面しており、前記センサモジュール（１１０）は、前記上面（１７４）が前記第１のハウジング部分（１５０）に面するように前記ハウジング（１４８）内に収容されている、請求項４または５または６記載の装置（１４６）。
【請求項１１】
前記第１のハウジング部分（１５０）内に、第１の圧力通路（１７８）と第２の圧力通路（１８０）とが形成されており、前記第１の圧力通路（１７８）は、第１の圧力供給部（１６８）に接続され、前記第２の圧力通路（１８０）は、第２の圧力供給部（１６９）に接続されており、前記第１の圧力通路（１７８）は、前記圧力センサ素子（１２８）に前記下面（１７６）から第１の圧力（ｐ１）が印加可能に形成され、前記第２の圧力通路（１８０）は、前記圧力センサ素子（１２８）に前記上面（１７４）から第２の圧力（ｐ２）が印加可能に形成されている、請求項１０記載の装置（１４６）。
【請求項１２】
前記第１の圧力通路（１７８）は、１つの底面区間（１８２）と２つの脚部区間（１８４）とによって実質的にＵ字形状に形成されており、前記第２の圧力通路（１８０）は、前記２つの脚部区間（１８４）の間を貫通して延在している、請求項１１記載の装置（１４６）。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれか１項記載の装置（１４６）を製造する方法であって、
ａ）ハウジング（１４８）の第１のハウジング部分（１５０）を提供するステップと、
ｂ）センサモジュール（１１０）を前記第１のハウジング部分（１５０）に挿入するステップと、
ｃ）前記ハウジング（１４８）の第２のハウジング部分（１５２）を被着させるステップと、を含む方法。
【請求項１４】
前記ステップｂ）は、前記センサモジュール（１１０）を前記第１のハウジング部分（１５０）と形状結合的に結合させるステップを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記ステップｂ）は、少なくとも１つのシール材料（１５８）を前記第１のハウジング部分（１５０）と前記センサモジュール（１１０）との間に挿入するステップを含む、請求項１３または１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体媒体の圧力を検出する装置ならびに該装置を製造する方法に関する。この種の装置は、例えば自動車技術分野に使用され、例えば微粒子フィルター、特にディーゼル微粒子フィルターに用いられ、もしくは微粒子フィルター用にまたは微粒子フィルターを備えたエンジン制御システム内に用いられ、ならびに低圧排気ガス再循環システムなどにも用いられる。本発明は、基本的には他の使用領域においても考えられる。
【０００２】
従来技術からは、流体媒体の圧力を検出する多くの装置が公知である。独国特許出願公開第１０２００８００５１５３号明細書からは、絶対圧力または相対圧力を検出する圧力測定モジュールが公知である。この圧力測定モジュールは、好ましくは圧力測定チップが収容された一次成形品として製造されたハウジングを含んでいる。この圧力測定チップは、打ち抜き格子かまたは少なくとも１つの導体線路と電気的に接触接続し、この場合少なくとも１つの電子構成素子が設けられ、該構成素子は、好ましくは一次成形品として製造されたハウジングから側方に突出した打ち抜き格子の区間かまたは少なくとも１つの導体線路と接続され、カバーの細分化された区間によって覆われている。
【０００３】
欧州特許第１５２１９５２号明細書では、圧力測定のための装置が提案されている。この装置は、センサ素子と電気的接続要素とを有する支持体が配置されているハウジングを備えている。このハウジングは、センサ素子を取り囲み、かつ第１の圧力接続部の第１の圧力通路と接続した第１のハウジング空間と、該第１のハウジング空間に対してシールされ、かつ少なくとも電気的接続要素を取り囲む第２のハウジング空間とを有している。このハウジングは、第１のハウジング空間および第２のハウジング空間に対してシールされた第３のハウジング空間を有しており、この第３のハウジング空間は、第２の圧力接続部の第２の圧力通路に接続されている。
【０００４】
独国特許出願公開第１０２０１１０８５６５２号明細書では、流体媒体の圧力を検出する装置が提案されており、この装置は、少なくとも１つの圧力空間を有する少なくとも１つのハウジングを備えている。圧力空間内には、少なくとも１つの圧力センサ素子が収容されている。この装置はさらに、熱機械的緊張を補償するためにハウジングと圧力センサ素子との間に少なくとも１つの補償素子を有している。圧力センサ素子は、少なくとも部分的に補償素子に接続されている。この補償素子は、少なくとも１つの第１の開口部を有している。圧力センサ素子には、第１の開口部を介して第１の圧力が印加可能である。補償要素はさらに少なくとも１つの第２の開口部を有している。この第２の開口部を介して、圧力空間と圧力センサ素子とに少なくとも第２の圧力が印加可能である。
【０００５】
しかしながら、流体媒体の圧力を検出するこれらの公知の装置は、多くの技術的課題を有している。通常これらの装置は、セラミック基板を有する回路支持体を含んでいる。そのような設計は、基本的には所要面積の増加を引き起こす可能性があり、このことは特に高い製造コストにつながりかねない。
【０００６】
発明の開示
それゆえ本願では、前述した公知の装置および方法の問題を少なくとも十分に回避する、流体媒体の圧力を検出する装置および該装置を製造する方法が提案されている。
【０００７】
「圧力」との概念は、例えば時間に関する、特に分圧および／または絶対圧および／または差圧および／または圧力プロファイルおよび／または圧力増加を表す。例えば、圧力とは、複数の圧力、例えば複数の圧力の差分であってもよい。したがってこの装置は、特に差圧測定装置、すなわち、例えば第１の圧力空間内の第１の圧力ｐ１と、例えば第２の圧力空間内の第２の圧力ｐ２との間の差分を検出するように構成されている装置であってもよい。例えばこれらの圧力空間のうちの１つは、基準圧力空間、例えば大気圧を有する空間であってもよい。しかしながらまたその他の実施形態も可能である。
【０００８】
本発明の趣旨において「流体媒体」とは、基本的には流体状の、特にガス状の状態の任意の物質であることを理解されたい。例えばそれは、任意の緩慢な剪断に抵抗しない物質であってもよい。一般的にこの流体状態は、温度および／または圧力に依存し得る。流体媒体は、純粋物質または混合物質として存在し得る。
【０００９】
流体媒体の圧力を検出する装置は、少なくとも２つの圧力供給部と少なくとも１つのセンサモジュールとを有する少なくとも１つのハウジングを含む。センサモジュールはハウジング内に収容されている。センサモジュールは、少なくとも１つの支持体要素と、圧力を検出する少なくとも１つの圧力センサ素子と、少なくとも１つの制御および評価ユニットとを含む。支持体要素は、少なくとも１つの基板と少なくとも１つの成形マスとを有する。さらにこの支持体要素は、該支持体要素を完全に貫通する少なくとも１つの貫通開口部を有する。圧力センサ素子は、少なくとも１つのダイヤフラムを含む。圧力センサ素子は貫通開口部を覆う。制御および評価ユニットは、少なくとも部分的に成形マスによって取り囲まれている。
【００１０】
本発明の趣旨において「ハウジング」との概念は、基本的には装置の構成部品を完全にまたは部分的に取り囲み、さらにこれらの構成部品を機械的負荷または湿気などの外的影響から保護するように構成されている任意に成形された構成要素に関係している。このハウジングは、少なくとも１つの第１のハウジング部分、特にハウジング基体と、少なくとも１つの第２のハウジング部分、特にハウジングカバーとを含み得る。これらの第１のハウジング部分および第２のハウジング部分は、素材結合的に相互に結合されていてもよい。
【００１１】
「第１」および「第２」のハウジング部分という名称は、優先順位を示すことのない純粋な名称とみなされるべきであり、例えば第１のハウジング部分の複数のタイプおよび第２のハウジング部分の複数のタイプあるいはそれぞれ厳密に１つのタイプが想定され得る可能性が排除されるべきではない。さらに付加的なハウジング部分、例えば第３のハウジング部分が存在していてもよい。
【００１２】
装置は、さらに少なくとも１つのシール材料を含むことができる。このシール材料は、第１のハウジング部分および第２のハウジング部分を相互に結合させるように構成されていてもよい。シール材料は、さらにセンサモジュールをハウジングに結合させるように構成されていてもよい。シール材料は、接着剤や接着フィルム、エラストマーを用いた圧着ばめなどのグループから選択される少なくとも１つの材料を含むことができる。
【００１３】
「接着剤」という用語は、基本的には特に、部品を相互に素材結合させ、好ましくは不可逆的に相互に結合させるように構成されたプロセス材料を意味する。接着剤は、好ましくは、流動状態または粘性状態で、対応する部品上に被着させ、引き続き物理的凝結過程および／または化学的硬化過程によって、固形状態に移行させるように構成されていてもよい。「接着フィルム」という用語は、基本的には接着剤を含んだフィルムを意味する。例えば、このフィルムはプラスチック材料から製造されていてもよい。
【００１４】
ハウジングは、センサモジュールを収容するための少なくとも１つの収容部を含むことができる。特にこの収容部は凹部であってもよい。センサモジュールは、シール材料を用いて収容部内で固定されていてもよい。ハウジングは、少なくとも１つの圧力空間および少なくとも１つの回路空間を取り囲むことができる。圧力空間は、回路空間に対してシールされていてもよい。回路空間内には少なくとも１つの電子部品が収容されていてもよい。センサモジュールは、一部は圧力空間内に配置され、一部は回路空間内に配置されていてもよいし、ハウジングに対してシールされていてもよい。
【００１５】
「圧力空間」とは、基本的には好ましくは電子部品を含まず、少なくとも部分的に、特に周辺環境に対してシールされている任意の空間であってもよい。圧力空間は、特に、装置によって検出される流体媒体の少なくとも１つの圧力が占めている空間であってもよい。
【００１６】
「回路空間」という用語は、基本的には少なくとも一部が特に周辺環境に対してシールされ、少なくとも１つの電子部品を収容し得る任意の空間を意味する。特に回路空間の電子部品は、圧力センサ素子に少なくとも１つの電流および／または少なくとも１つの電圧を印加するように構成されていてもよい。
【００１７】
ハウジングは、少なくとも２つの圧力供給部を含む。例えばそれらは、第１の圧力供給部および第２の圧力供給部であってもよい。「第１」および「第２」の圧力供給部という名称は、ここでも優先順位を示すことのない純粋な名称とみなされるべきであり、例えば第１の圧力供給部の複数のタイプおよび第２の圧力供給部の複数のタイプあるいはそれぞれ厳密に１つのタイプが想定され得る可能性が排除されるべきではない。さらに付加的な圧力供給部、例えば第３の圧力供給部が装置内に存在していてもよい。
【００１８】
第１の圧力供給部には、第１の圧力が印加されていてもよい。この第１の圧力とは、基本的には流体媒体の任意の圧力と解することができ、基本的には外部圧力または基準圧力、例えば外気の圧力も、第１の圧力と解することができる。好ましくは圧力センサ素子は、第１の圧力供給部を介して第１の圧力を有する流体媒体と、当該第１の圧力が圧力センサ素子によって検出できるように流通していてもよい。
【００１９】
第２の圧力供給部を介して、圧力センサ素子には少なくとも第２の圧力が印加可能であってもよい。この第２の圧力は、基本的には第１の圧力のように定義することができる。第２の圧力は、好ましくは第１の圧力と異ならせることができるが、例えば較正および／または補償も同様に実施するために第１の圧力と一致させることもできる。
【００２０】
支持体要素は、少なくとも１つの基板および少なくとも１つの成形マスを有する。この基板は、少なくとも１つの回路支持体を含むことができる。「回路支持体」という用語は、基本的には少なくとも１つの駆動制御部および／または少なくとも１つの評価回路、例えば電気および／または電子回路を支持するかつ／または含むように構成され得る任意の要素を意味する。回路支持体は、例えばセラミック回路支持体であってもよい。回路支持体は、例えば全体または一部がプリント回路基板として構成されていてもよいし、あるいは少なくとも１つのプリント回路基板を含んでいてもよい。またその他の実施形態も基本的には考えられる。
【００２１】
「成形マス」という用語は、基本的には初期状態で、金型または工具内で成形過程に使用することができる任意の材料を意味する。特に、その後硬化させ成形安定性を維持するために、初期状態で成形可能である硬化可能な材料または材料混合物であってもよい。特に成形マスは、少なくとも１つのプラスチックもしくはプラスチック混合物またはプラスチック用の少なくとも１つの出発材料も含むことができる。例えば成形マスは、少なくとも１つの流動樹脂および／または合成樹脂を含むことができる。またその他の材料も考えられる。成形マスは、基板とともに構成素子を少なくとも部分的に取り囲むように構成されていてもよい。成形マスは、機械的損傷、汚染などによる影響から構成素子を保護するように構成されていてもよい。成形マスは、ダイヤフラムが当該成形マスによって少なくとも部分的に覆われないように構成されていてもよい。
【００２２】
支持体要素は、さらに少なくとも１つの貫通開口部を有し、該貫通開口部は、支持体要素を完全に貫通する。「貫通開口部」とは、特に少なくとも２つの側面にさらなる開口部および／または開放空間が隣接し、かつ／または少なくとも流通している開口部と解することができる。例えば貫通開口部は、貫通孔部であってもよいし、貫通孔部を含んでいてもよい。貫通開口部は、成形マスの少なくとも１つの切欠きと、基板の少なくとも１つの孔部とを含んでいてもよい。孔部は、基本的には任意の断面、例えば円形、楕円形または多角形の断面を有することができる。またその他の断面も基本的には考えられる。貫通開口部は、さらに成形マスによって画定された少なくとも１つの通路を含んでいてもよい。「通路」とは、特に少なくとも１つの第１の開口部から少なくとも１つの第２の開口部の方まで延在する縦長の空洞と解されるべきである。この通路は、基本的には任意の断面、例えば円形、楕円形または多角形の断面を有することができる。
【００２３】
「圧力センサ素子」という用語は、基本的には流体媒体の少なくとも１つの圧力を検出するように構成された任意のセンサ素子を意味する。この圧力センサ素子は、特にチップであってもよい。圧力センサ素子は、例えばロバート・ボッシュ社から２０１０年に発行された刊行物「自動車におけるセンサ」第１版の８０〜８２頁から公知であるような圧力センサであってもよい。圧力センサ素子は、好ましくは特に機械的な中間段階としての薄膜であって、その例えば片側が流体媒体の圧力にさらされ、その影響下で多かれ少なかれ湾曲する薄膜を有し得るダイヤフラムセンサであってもよい。またその他の圧力センサ素子、例えば圧電効果に基づく圧力センサ素子および／または少なくとも１つの歪依存性電気抵抗の歪みに基づく圧力センサ素子も基本的には代替的または付加的に使用され得る。
【００２４】
本発明の趣旨において「ダイヤフラム」とは、基本的には縦長の形状と厚さとを有する任意の要素と解されるべきであり、この場合横方向の寸法における当該要素の拡張は、当該要素の厚さを例えば２０倍、好ましくは５０倍、あるいは好ましくは１００倍上回る。このダイヤフラムは、全部または一部が可撓性材料から製造されていてもよく、あるいは全部または一部が剛性材料から製造されていてもよい。さらにダイヤフラムは、異なる物質に対して透過性が異なるように構成されていてもよい。例えばダイヤフラムは、少なくとも１つ以上の物質に対して少なくとも十分な非透過性であってもよい。例えばダイヤフラムは、少なくとも１つ以上の物質に対して１つの方向において透過性であってもよい。例えばダイヤフラムは、少なくとも１つ以上の物質に対して２つの方向において透過性であってもよい。またその他の実施形態も基本的には可能である。
【００２５】
圧力センサ素子はさらに、全部または一部が第１の保護材料で覆われていてもよい。この第１の保護材料は、外的影響からの圧力センサ素子の保護を提供するように構成されていてもよい。例えば第１の保護材料は、ゲルおよび／またはその他の成形可能なプラスチックもしくは流動性材料のマスを含むことができる。
【００２６】
本発明の趣旨において「制御および評価ユニット」という用語は、少なくとも１つの信号、特に電気信号を検出および／または設定調整するように構成されている電気および／または電子回路を意味する。例えば制御および評価ユニットは、少なくとも１つの特定用途向け集積回路および／または少なくとも１つのコンデンサを有することができる。またその他の実施形態も基本的には考えられる。
【００２７】
支持体要素の基板は、導体線路を含むことができる。「導体線路」という用語は、基本的には例えば基板平面内で２次元的な経路を有する導電性接続路を意味する。導体線路は、電子部品の接続に使用することができる。導体線路は、例えば金から製造されていてもよい。またその他の材料も基本的には考えられる。センサ素子と、制御および評価ユニットとは、導体線路に接続されていてもよい。特にセンサ素子および／または制御および評価ユニットは、導体線路のボンディング面と電気的に接続されたボンディングパッドを有することができる。
【００２８】
導体線路のボンディング面は、少なくとも部分的に第２の保護材料によって覆われていてもよい。この第２の保護材料は、ボンディング面の外的影響からの保護を提供するように構成されていてもよい。第２の保護材料は、例えば樹脂、特にエポキシ樹脂を含むことができる。
【００２９】
「第１」および「第２」の保護材料という名称は、ここでも優先順位を示すことのない純粋な名称とみなされるべきであり、例えば第１の保護材料の複数のタイプおよび第２の保護材料の複数のタイプあるいはそれぞれ厳密に１つのタイプが想定され得る可能性が排除されるべきではない。さらに付加的な保護材料、例えば第３の保護材料が存在していてもよい。
【００３０】
この装置はさらに少なくとも１つの電気的接続部、特に少なくとも１つのコネクタを含むことができる。センサモジュールは、この電気的接続部と電気的に接続されていてもよい。このセンサモジュールは、特に少なくとも１つの接触接続部によって電気的接続部と接続されていてもよい。特にこの接触接続部は、導電性接着剤を含み得る。
【００３１】
さらに、この装置を製造する方法が提案される。この方法は、以下に記載する方法ステップを含むことができる。これらの方法ステップは、例えば所定の順序で実施することができる。しかしながら他の順序も考えられる。さらに１つ以上の方法ステップを同時にまたは時間的に重複させて実施することもできる。さらにこれらの方法ステップのうちの１つ、複数、またはすべてを単純にまたは繰り返して実施することができる。この方法は、その上さらにまださらなる方法ステップを含むことができる。
【００３２】
本発明による装置を製造するこの方法は、既に上述した実施形態のうちの１つに従ってまたは以下に記載するように、
ａ）ハウジングの第１のハウジング部分を提供するステップと、
ｂ）センサモジュールを第１のハウジング部分に挿入するステップと、と
ｃ）ハウジングの第２のハウジング部分を被着させるステップと、を含む。
【００３３】
ステップｂ）は、センサモジュールと第１のハウジング部分との形状結合的な結合、特に第１のハウジング部分へのセンサモジュールの接着を含むことができる。さらにステップｂ）は、少なくとも１つのシール材料を第１のハウジング部分とセンサモジュールとの間に挿入するステップを含むことができる。センサモジュールは、第１のハウジング部分に一体的に挿入することができる。さらにステップｂ）は、センサモジュールと当該装置の少なくとも１つの電気的接続部との間の電気的な接続を形成するステップを含むことができる。この電気的な接続の形成は、少なくとも１つの導電性接着剤を用いて行うことができる。
【００３４】
ステップｃ）は、少なくとも１つのシール材料をセンサモジュールと第１のハウジング部分との間に挿入するステップを含むことができる。
【００３５】
流体媒体の圧力を検出する提案された装置ならびに該装置を製造する方法は、公知の装置および方法よりも多くの利点を有する。基板と成形マスとを含む支持体要素の適用によって特に、セラミック支持体よりも顕著な節約効果の可能性が生じる。所要面積が基本的にはほぼ半分に低減できるからである。特にセンサモジュールは、技術的な利点を有し得る。特定用途向け集積回路とコンデンサとが成形マス内に注入され、それによって媒体から保護されるからである。特に支持体要素の貫通開口部にはさらに１つの圧力センサ素子の取り付けを要す可能性があるのみである。この圧力センサ素子は特に、ダイヤフラムと金のボンディングパッドとを有するチップであってもよい。このチップは攻撃的な媒体に対して、特に良好な保護が可能である。
【００３６】
ハウジング内への、特に第１のハウジング部分内へのセンサモジュールの挿入の際に、このセンサモジュールは、シール材料、特にシール接着剤および／または導電性接着剤を用いてハウジング内へ組み込まれると同時に、接触接続可能である。シール材料が類似の熱膨張係数を有し得ることにより、センサモジュールに影響を及ぼしかねない機械的緊張を回避することができる。センサモジュールをハウジング内に挿入するために少なくとも１つの導電性接着剤が使用されるならば、それによってこの導電性接着剤により、例えば、接着および接合面において直接的な電気的接触接続が形成可能になる。例えば、少なくとも１つの導電性接着剤を用いることで、以下でさらにより詳細に説明する少なくとも１つの電気的接続部との直接的な電気的接触接続を形成することができる。
【００３７】
第２のハウジング部分の被着に対しては、センサモジュールの接着用と同じようなシール材料、特に同じようなシール接着剤が使用でき、モジュールを横切って８つの形態で案内することができる。そのためこれによって２つの別個のチャンバが生じ得る。説明してきた装置の構造により、特にコスト上の利点がとりわけ良好に発揮され得る。
【００３８】
金のボンディングパッド、特に媒体に対して耐性のある金のボンディングパッドを有するセンサモジュールは、成形マスの切欠き内で、当該成形マスによって形成される通路上に被着させることができ、さらにボンディングワイヤによって、特に金のボンディングワイヤによって、プリント回路基板上の導体線路に接続させてもよい。このために露出される、プリント回路基板上のボンディング面およびボンディングパッドは、第２の保護材料によるボンディング過程の後で、特に拡散耐性のあるエポキシ樹脂注形マスによって保護されていてもよい。ボンディングワイヤおよび圧力センサ素子は、切欠き内で第１の保護材料によって、特に圧力伝達ゲルによって、覆われていてもよい。特定用途向け集積回路は、信号評価のために設計され、完全にまたは少なくとも部分的にボンディングワイヤとともに成形マス内に埋め込まれていてもよい。これにより測定媒体、例えば排気ガスから保護することができる。同様に、コンデンサも成形マス内に埋め込まれていてもよい。
【００３９】
第１のハウジング部分内に挿入された後のセンサモジュールの接触面は、一般的に上方からはアクセスできないので、この接触面は基本的には、はんだ付けやワイヤボンディングのような通常の方法ではハウジングのコネクタ接点と接続することはできない。その代わりに、シール材料と電気的接続部とが、導電性接着剤または導電性接着フィルムにより、１つの作業過程において同時に形成可能になる。
【００４０】
これにより上記の装置を製造する方法は、基本的には、実質的な簡略化が可能になる。  これまでのセンサモジュールの接着は、後続のボンディング過程を可能にさせるために、基本的にはまず硬化が行われていた。本発明による方法の枠内では、まずハウジングのシールのためのシール材料と導電性接着剤とが連続的に被着され、その後でセンサモジュールが載置され、次いで第２のハウジング部分のシールのためのシール材料が被着され得る。すべてのシール材料および／または導電性接着剤は一緒に硬化させることが可能である。
【００４１】
本発明のさらなる任意の詳細および特徴は、図面に概略的に示されている好ましい実施形態の以下の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１Ａ】本発明による装置に使用可能なセンサモジュールの一実施例の断面図
【図１Ｂ】本発明による装置に使用可能なセンサモジュールの回路図
【図２】流体媒体の圧力を検出する本発明による装置の一実施例を示した図
【図３】第２のハウジング部分なしで、圧力センサモジュールなしのさらなる実施例を示した図
【図４】第２のハウジング部分なしで、圧力センサモジュールありのさらなる実施例を示した図
【図５】さらなる実施例の断面図
【００４３】
本発明の実施形態
図１Ａは、センサモジュール１１０の例示的な実施例を示す。このセンサモジュール１１０は、図１Ａでは断面図で示されている。図１Ｂは、このセンサモジュール１１０の例示的な回路図を示す。
【００４４】
センサモジュール１１０は、少なくとも１つの支持体要素１１２を含み、該支持体要素１１２は、少なくとも１つの基板１１４と少なくとも１つの成形マス１１６とを有する。成形マス１１６は、好ましくは、センサモジュール１１０の使用時には硬化状態にある。基板１１４は、例えばプリント回路基板１１８を含むことができる。この基板１１４はさらに、矩形状またはプレート状の基本形態を有することも可能である。またフィルム形態も考えられる。基板１１４は、例えば完全にまたは部分的にセラミック材料から製造されていてもよい。またその他の材料、例えばガラス繊維強化プラスチック材料および／またはポリイミドも基本的には考えられる。
【００４５】
成形マス１１６は、例えば流動性または合成樹脂を含むことができ、基板１１４を少なくとも部分的に取り囲むように構成されていてもよい。
【００４６】
支持体要素１１２はさらに、少なくとも１つの貫通開口部１２０を有し、該貫通開口部１２０は、支持体要素１１２を完全に貫通する。支持体要素１１２の貫通開口部１２０は、成形マスの少なくとも１つの切欠き１２２と、基板１１４の少なくとも１つの開口部１２４とを含むことができる。この貫通開口部はさらに、成形マス１１６によって画定される少なくとも１つの通路１２６を含むことができる。
【００４７】
センサモジュール１１０はさらに、圧力を検出する少なくとも１つの圧力センサ素子１２８を有する。この圧力センサ素子１２８は、少なくとも１つのダイヤフラム１３０を含む。圧力センサ要素１２８は、貫通開口部１２０を覆う。圧力センサ素子１２８は、完全にまたは部分的に第１の保護材料１３２によって覆われていてもよい。この第１の保護材料１３２は、外的影響からの圧力センサ素子１２８の保護を提供するように構成されていてもよい。第１の保護材料１３２は、特にゲルを含むことができる。
【００４８】
センサモジュール１１０はさらに、少なくとも１つの制御および評価ユニット１３４を含むことができる。この制御および評価ユニット１３４は、少なくとも１つの信号を検出および／または設定するように構成されていてもよい。制御および評価ユニット１３４は、少なくとも部分的に成形マス１１６によって取り囲まれている。制御および評価ユニット１３４は、特に少なくとも１つの特定用途向け集積回路１３６（ＡＳＩＣ）および／または少なくとも１つのコンデンサ１３８を有することができる。
【００４９】
基板１１４は、複数の導体線路１４０を含むことができる。これらの導体線路１４０は、金から製造されていてもよい。圧力センサ素子１２８ならびに制御および評価ユニット１３４は、導体線路１４０と接続されていてもよい。例えば、圧力センサ素子１２８ならびに制御および評価ユニット１３４は、複数のボンディングパッドを有することができる。これらのボンディングパッドは、ボンディングワイヤ１４２によって導体線路１４０のボンディング面と電気的に接続される。
【００５０】
導体線路１４０のボンディング面は、少なくとも部分的に第２の保護材料１４４によって覆われていてもよい。この第２の保護材料１４４は、外的影響からのボンディング面の保護を提供するように構成されていてもよい。特に第２の保護材料１４４は、樹脂、特にエポキシ樹脂を含むことができる。
【００５１】
図１Ｂは、センサモジュール１１０の例示的な回路図を示す。このセンサモジュール１１０は、例えば図１Ｂにおいて提案されたセンサモジュール１１０に相応していてもよい。それにより上述の説明を十分参照することができる。センサモジュール１１０は、少なくとも１つの圧力センサ素子１２８ならびに少なくとも１つの制御および評価ユニット１３４を含んでいる。図１Ｂで示されているように、圧力センサ素子は、例えば圧力による影響を受け得る圧力依存性またはひずみ依存性の少なくとも１つの電気抵抗に基づくことができる。この電気抵抗は、例えば圧力信号を生成または検出するために、少なくとも１つのブリッジ回路１２９を用いて評価される。制御および評価ユニット１３４は、上述したように、少なくとも１つの特定用途向け集積回路１３６と、例えば少なくとも４つのコンデンサ１３８とを有することができる。なお、本発明の枠内では、基本的に、その他の圧力測定原理と、それに応じた他のタイプの圧力センサ素子１２８かつ／または制御および評価ユニット１３４とを使用することも可能であることを示唆しておく。また１つ以上の圧力センサ素子１２８を、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）１３６に接続させていてもよい。代替的または付加的に、センサモジュール１１０はさらに温度センサ素子、例えばＮＴＣ抵抗を含むことができる。
【００５２】
図２は、流体媒体の圧力を検出する本発明による装置１４６の例示的な実施例を示す。この装置１４６は、図２において断面図で示されている。この装置１４６は、少なくとも１つのセンサモジュール１１０を含んでいる。このセンサモジュール１１０は、図１Ａによる配置構成に相応しているので、上述の図１Ａの説明を十分参照することができる。
【００５３】
装置１４６は、少なくとも１つのハウジング１４８を含む。このハウジング１４８は、少なくとも１つの第１のハウジング部分１５０と、少なくとも１つの第２のハウジング部分１５２とを含むことができる。特に第１のハウジング部分１５０は、ハウジング基体１５４であってもよい。さらに第２のハウジング部分１５２は、特にハウジングカバー１５６であってもよい。第１のハウジング部分１５０および第２のハウジング部分１５２は、素材結合的に相互に結合されていてもよい。装置１４６は、少なくとも１つのシール材料１５８を含むことができる。このシール材料１５８は、特に第１のハウジング部分１５０および第２のハウジング部分１５２を相互に結合するように構成されていてもよい。さらにこのシール材料１５８は、センサモジュール１１０をハウジング１４８に結合するように構成されていてもよい。
【００５４】
ハウジング１４８は、センサモジュール１１０を収容する少なくとも１つの収容部１６０を含むことができる。特にこの収容部１６０は、凹部１６２であってもよい。センサモジュール１１０は、シール材料１５８を用いて収容部１６０内に固定されていてもよい。少なくとも１つの導体線路１４０を電気的に、第１のハウジング部分１５０内、例えば収容部１６０内へセンサモジュール１１０を挿入する際に、電気的に接触接続させ、例えば少なくとも１つの電気的接続部１７０と電気的に接続させるために、シール材料１５８は完全にまたは部分的に導電特性を有することができ、かつ／または図２に示すように、少なくとも１つの導電性接着剤１７２によって補填することができる。この導電性接着剤１７２は、例えば完全にまたは部分的に、導電性接着マスおよび／または導電性接着フィルムとして構成されていてもよい。
【００５５】
ハウジング１４８は、少なくとも１つの圧力空間１６４と、少なくとも１つの回路空間１６６とを取り囲むことができる。圧力空間１６４は、回路空間１６６に対して、例えばシール材料１５８および／または少なくとも１つのウェブ１５９によってシールされていてもよい。このハウジングカバー１５６からのウェブ１５９は、例えばセンサモジュール１１０上に載置され、センサモジュール１１０に対してシール材料１５８によってシールされている。それにより、このウェブ１５９を用いて、センサモジュール１１０は、付加的に機械的に固定することができる。回路空間１６６内には、少なくとも１つの電気部品が収容されていてもよい。センサモジュール１１０は、一部は圧力空間１６４内に配置され、一部は回路空間１６６内に配置されていてもよいし、ハウジング１４８に対してシールされていてもよい。例えば図示の例では、少なくとも１つのコンデンサ１３８が回路空間１６６内に配置されていてもよい。
【００５６】
ハウジング１４８は、さらに少なくとも２つの圧力供給部１６８，１６９を含む。それにより例えば、第１の圧力供給部１６８は圧力空間１６４に接続されていてもよいし、第２の圧力供給部１６９は通路１２６に接続されていてもよい。それにより、圧力センサ素子１２８は、第１の圧力供給部１６８を介して上面１７４から第１の圧力ｐ１が印加可能であり、第２の圧力供給部１６９を介して下面１７６から第２の圧力ｐ２が印加可能である。それにより、圧力センサ素子１２８は、例えば差圧ｐ１−ｐ２に応じて変形することができ、ここでのこの変形は電気的に検出可能である。
【００５７】
図３、図４および図５は、流体媒体の圧力を検出する本発明による装置１４６のさらなる例示的な実施例を示す。以下では、先の実施例との相違点のみを説明し、同じ部品には同じ参照符号が付されている。図３は、第２のハウジング部分１５２もしくはハウジングカバー１５６なしで、センサモジュール１１０なしの装置１４６の図面を示す。図４は、第２のハウジング部分１５２もしくはハウジングカバー１５６なしで、センサモジュール１１０ありの装置１４６の図面を示す。図５は装置１４６の断面図を示す。
【００５８】
センサモジュール１１０は、以下でより詳細に説明するように、先の実施例と比較して逆の状態でハウジング１４８内に配置される。この場合、圧力センサモジュール１１０は、シール材料１５８を用いて第１のハウジング部分１５０に結合される。より正確には、シール材料１５８は、成形マス１１６および第１のハウジング部分１５０と結合される。先に説明したように、圧力センサ素子１２８は、上面１７４と下面１７６を有する。ダイヤフラム１３０はここでは上面１７４に存在する。下面１７６は、基板１１４に面している。図３から良好に認識されるように、第１のハウジング部分１５０内もしくはハウジング基体１５４内には、第１の圧力通路１７８および第２の圧力通路１８０が形成されている。第１の圧力通路１７８は、第１の圧力供給部１６８に接続され、第２の圧力通路１８０は、第２の圧力供給部１６９に接続される。
【００５９】
図４および図５において良好に認識されるように、圧力センサモジュール１１０は、上面１７４が第１のハウジング部分１５０もしくはハウジング基体１５４に面するようにハウジング１４８内に収容されている。第１の圧力通路１７８は、以下でより詳細に説明されるように、圧力センサ素子１２８に、下面１７６から第１の圧力ｐ１が印加可能に形成されている。第２の圧力通路１８０は、以下でより詳細に説明されるように、圧力センサ素子１２８に、上面１７４から第２の圧力ｐ２が印加可能に形成されている。第１の圧力通路１７８は、１つの底面区間１８２と２つの脚部区間１８４とによって実質的にＵ字形状に形成されている。これらの脚部区間１８４は、底面区間１８２に対して垂直に配向されている。図３の図面を参照すれば、脚部区間１８４は上方に延在している。脚部区間１８４は、ここでは収容部１６０に隣接して側方に延在し、さらに壁部１８６によって画定されている。それにより、挿入された状態では、圧力センサモジュール１１０が、図４において良好に認識されるように、これらの脚部区間１８４の間に存在している。この場合脚部区間１８４は、圧力センサモジュール１１０に隣接して側方に形成されている。脚部区間１８４は、図４の図面を参照すれば、圧力センサモジュール１１０上方の空間１８８内に開口するような長さで形成されている。それにより、流体媒体は、第１の圧力供給部１６８を通って第１の圧力通路１７８内へ、より正確にはハウジング１４８に対して側方から底面区間１８２内に到達することができる。この底面区間１８２からは、流体媒体は、脚部区間１８４内に到達することができる。脚部区間１８４からは、流体媒体は空間１８８内に到達することができる。この圧力センサモジュール１１０は、先の実施例と比較して逆の状態でハウジング１４８内に配置されているので、流体媒体は、空間１８８から基板１１４の開口部１２４および成形マス１１６内の通路１２６を通って圧力センサ素子１２８の下面１７６に到達することができる。
【００６０】
第２の圧力通路１８０は、２つの脚部区間１８４の間を貫通して延在している。図３の図面を参照すれば、第２の圧力通路１８０は、第１の圧力通路１７８から構造的かつ空間的に分離されている。第２の圧力通路１８０は、図３の図面を参照すれば、第１の圧力通路１７８の底部区間１８２の上方に延在している。そのため、第２の圧力通路１８０は、ハウジング空間１６４内で形成され、収容部１６０内へ直線状に延在する。ここでの第２の圧力通路１８０は、収容部１６０の凹部１９０として形成される。これにより流体媒体は、第２の圧力供給部１６９を通って第２の圧力通路１８０内へ到達し、より正確には図３の図面を参照すれば側方から最初に圧力空間１６４内へ到達することができる。圧力空間１６４からは流体媒体は、第２の圧力通路１８０内へ到達することができる。圧力センサモジュール１１０は、先の実施例と比較して逆の状態でハウジング１４８内に配置されているので、流体媒体は、第２の圧力通路１８０から圧力センサ素子１２８の上面１７６まで到達することができる。
【００６１】
さらに図３から認識されるように、圧力空間１６４は、側方が壁部１９２によって画定されている。回路空間１６６も同様に側方が壁部１９４によって画定されている。圧力空間１６４の壁部１９２および回路空間１６６の壁部１９４は、この場合脚部区間１８４の壁部１８６からそれぞれ間隙１９６によって離間されている。圧力空間１６４は、回路空間１６６に対して、例えばシール材料１５８および／または２つのウェブ１５９によって、シールされていてもよい。これらの２つのウェブ１５９は、例えばハウジングカバー１５６からセンサモジュール１１０上へ載置され、当該センサモジュール１１０に対してシール材料１５８によりシールされている。この場合それぞれ１つのウェブ１５９が、各間隙１９６内に係合する。そのためウェブ１５９を用いてセンサモジュール１１０は、付加的に機械的に固定することができる。この回路空間１６６内には、少なくとも１つの電気部品が収容されていてもよい。センサモジュール１１０は、一部は圧力空間１６４内に配置され、一部は回路空間１６６内に配置されていてもよいし、ハウジング１４８に対してシールされていてもよい。例えば図示の例では、少なくとも１つのコンデンサ１３８が回路空間１６６内に配置されていてもよい。少なくとも１つの導体線路１４０を電気的に、第１のハウジング部分１５０内、例えば収容部１６０内へセンサモジュール１１０を挿入した後で、電気的に接触接続させ、例えば少なくとも１つの電気的接続部１７０と電気的に接続させるために、センサモジュール１１０が逆の状態で配置されていることに基づいて、導体線路１４０を、詳細には示されていないボンディングワイヤを用いて接続部１７０に接続させることが可能である。導体線路１４０へのアクセスが、図４および図５の図面を参照すれば、上方から可能だからである。
【図１Ａ】
0006423112.tif 000002
【図１Ｂ】
0006423112.tif 000003
【図２】
0006423112.tif 000004
【図３】
0006423112.tif 000005
【図４】
0006423112.tif 000006
【図５】
0006423112.tif 000007