CN101069075B - 制造测量变换器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造测量变换器的方法，所述测量变换器用于将至少一个物理量变换为至少一个电气量。本发明建议，多个平坦的绝缘层和导电层(21至6及11至17)分别按照预先给定的、相互协调的图样被构造，并且接合成一个多层结构。

Description

制造测量变换器的方法
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的制造测量变换器的方法，该测量变换器用于将至少一个物理量变换为至少一个电气量。
这种用于将诸如压力、温度、流量或类似的物理量转换为电压、电流或脉冲串等电气量的测量变换器通过其应用和相应的文献资料而众所周知。
已知的测量变换器的特征是昂贵的多部件和专门的结构，它通过多种接合工艺形成。
因此本发明的目的在于简化测量变换器的制造。
按照本发明，上述任务由权利要求1所述方法完成。权利要求2至7给出了本发明具有优点的实施方式。
本发明所基于的测量变换器具有至少一个传感器，用于将至少一个物理量变换为至少一个电气量。
本发明的核心在于一个平坦的多层结构，它由绝缘层和相互绝缘的导电层组成，这些层分别按预先规定的、相互协调的图样被构造并被接合成一个多层结构。从第一层出发，一层堆积在另一层上。最后堆积层在加压条件下接合。
原理上这种用于制造作为印刷电路的电子元件的承载件的多层电路板的工艺是已知的，然而令人惊讶的是这种已知的承载材料适合于作为测量变换器中的功能元件，并从而使制造过程缩减为较少的技术成熟的步骤。
按照本发明的一个特征，在绝缘层和/或导电层中的图样被去除。通过这种方式在堆积相互协调图样的层时形成容纳空间，在其中放置一个传感器和电子元件。
按照本发明的另一特征，图样被压印到绝缘层和/或导电层中。通过这种方式构成通道，通过这些通道将处理介质引至传感器。
在上述基于材料去除或材料置换的所谓图样形成过程中，按照本发明的另一特征，绝缘层和/或导电层的图样被生长出来。在本申请范围内构成图样的材料生长的每个样式应立在一个层中。特别是通过这种方式，印刷线路、即形成图样的导电层的层厚度被增大。
多层结构的输出端是由一个承载绝缘层和至少一个以印刷线路形式根据预定图样构造的导电层构成的已知印刷电路板。该印刷电路板根据测量变换器的类型配备有一个或多个传感元件和其它电子开关元件。在电子开关元件和传感元件之间的电气连接由至少一个形成图样的导电层构成。
印刷电路板由树脂浸渍的承载材料构成，它在一侧或两侧上覆盖铜箔。根据电子开关元件和传感元件的类型，所述印刷电路板以适当方式与形成图样的铜箔相连接。其方法主要是焊接或粘结，但这不是唯一的方法。
在这个印刷电路板上至少在一侧堆积其它同样类型的绝缘层和相互绝缘的导电层。堆积层在具有粘合剂中间层和加压条件下相互接合。特别是预浸树脂带被用作粘合剂，但不是唯一的粘合剂，所述预浸树脂带是由一种承载材料和一个作为粘合剂的热硬化的环氧树脂构成的连结箔。
按照本发明的一个特征，根据测量变换器的类型，在两个先后连续的接合步骤之间接入至少一个对于测量变换器专用的装配件。为此尤其是采用膜片、毛细管，用于以对于测量变换器专用的介质来填充传感器室，但这并不是唯一的途径。
这些措施的结果是提供了一个测量变换器，它按照统一的生产流程，采用工艺简单、以技术实现的工艺被制造。
具有优点的是传感器和电子开关元件室的组成构件，电子开关元件的包括电气连接装置在内的承载件以及对于测量变换器专用的装备件由同一材料组合来制造，并按统一的方法被接合。
在一个特别具有优点的方法中承载件和功能件结合成同一构件。此构件通过一个已知的工艺简单的工艺被制造。
下面以压力差测量变换单元的多个实施方式为例详细说明本发明的其它特点和优点。附图中：
图1是压力差测量变换单元的第一实施方式的剖面图；
图2是压力差测量变换单元的第二实施方式的剖面图；
图3是压力差测量变换单元的第三实施方式的剖面图；
图4是一个压力差测量变换器的剖面图。
图1中示出压差测量变换单元的第一实施方式的主要组成部件的剖面图。压力差测量变换单元主要由绝缘层21至25和相互绝缘的导电层11至15组成，它们具有部分相互协调地形成图样、相互重叠的容纳空间31至37，在其中放置传感器60和其它诸如测量值处理装置等电子开关元件80。
在此第一实施方式中，绝缘层21具有两个相同形式的漏斗形容纳空间31和32。绝缘层21的外侧被导电层11覆盖，它在容纳空间31和32的区域内被构造成隔膜51和52。隔膜51和52最好被印压成已知的同心波纹图样的形式。处理压力作用在隔膜51和52背对绝缘层21的侧面上。
通过绝缘层23相互间隔的绝缘层22和24被相互协调地形成图样并具有覆盖范围相同的容纳空间33和34。在容纳空间33和34的覆盖范围内绝缘层23被构造成薄膜50。容纳空间33通过一个通道42与漏斗形容纳空间32相连接。容纳空间34通过一个通道41与漏斗形容纳空间31相连接。
此外绝缘层23和24以及导电层14具有部分重叠的容纳空间35和36，在其中放置传感器60。传感器60压力密封地与绝缘层24相连接。导电层14被断裂地形成图样。传感器60具有电气连接端子，其通过跳线连接70与导电层14的不同图样相连接。容纳空间35通过已经提到的通道41与漏斗形容纳空间31和容纳空间34相连接。容纳空间36通过通道43与容纳空间33相连接并进一步通过通道42与漏斗形容纳空间32相连接。
通道41至43被构造成在绝缘层22，23和24之间排列的导电层13和14的容纳空间。
薄膜50及容纳空间33和34构成压力差测量变换单元的过载系统。作用在隔膜51和52上的处理压力之差偏移隔膜51和52，使容纳空间33和34的自由体积增大或减小。此体积差通过通道41至43被均衡到传感器室35和36以及容纳空间33和34。在过载时薄膜50与压力相关地被偏移。
此外绝缘层22和23以及导电层13具有重叠的容纳空间37，在其中放置测量值处理装置80。在这种实施方式中容纳空间37所有侧面均被封闭，从而使测量值处理装置80被保护不受机械损伤。测量值处理装置80电气上和机械上与导电层14的轨道形图样相连接。
位于绝缘层21与22以及24与25之间的导电层12和15被构造成屏蔽面，用于屏蔽传感器60和测量值处理装置80，使其不受电磁射线影响。
特别是导电层12至15由铜构成，且绝缘层21至25由纤维增强的人造树脂构成。导电层11是特种钢。
从一个由绝缘层24和导电层14构成的基板出发，在制造压力差测量变换单元时，按照上面所述结构在采用粘合剂中间层的条件下堆积其它的绝缘层和导电层，并且整个堆积层被加热相互压接。
在具有优点的实施方式中，已知的由人造树脂构成的粘合膜作为粘合剂。作为替代，也可以是压力差测量变换单元由一叠双侧敷铜的人造树脂板构成，并且焊料作为粘合剂。
容纳空间31至36以及通道41至43用一种不可压缩的液体，尤其是硅油填充。此液体通过图3中示出的毛细管53和54进入空腔。在填充后毛细管53和54被压力密封地封闭。
图2示出本发明所述压力差测量变换单元的第二实施方式，其中用与图1相同的附图标记表示相同的构件。压力差测量变换单元主要由一叠绝缘层21至25和相互绝缘的导电层11至16构成，它们具有部分相互协调的图样，图样具有相互重叠的容纳空间31至37，在其中放置传感器60和测量值处理装置80。
在这个第二实施方式中，绝缘层21和25分别具有对称设置的彼此相对的漏斗形容纳空间31和32。绝缘层25的外侧覆盖着导电层11，绝缘层25的外侧覆盖着导电层16。导电层11和16在容纳空间31和32的区域内构造成隔膜51和52。隔膜51和52最好被压制成已知的同心波纹图样的形状。处理压力作用在隔膜51背对绝缘层21的侧面上和隔膜52背对绝缘层25的侧面上。
由绝缘层23相互间隔的绝缘层22和24具有覆盖范围相同的容纳空间33和34。在容纳空间33和34的覆盖范围内绝缘层23被构造成薄膜50。容纳空间33与漏斗形容纳空间32相连接。容纳空间34与漏斗形容纳空间31相连接。
此外绝缘层23和24以及导电层14具有部分重叠的容纳空间35和36，在其中放置传感器60。传感器60压力密封地与绝缘层24相连接。导电层14被断裂地形成图样。传感器60具有电气连接端子，其通过跳线连接70与导电层14的不同图样相连接。容纳空间35通过通道41与容纳空间34相连接并进一步与漏斗形容纳空间31相连接。容纳空间36通过通道43与容纳空间33相连接并进而与漏斗形容纳空间32相连接。
通道41和43被构造成在绝缘层22与23以及24与25之间排列的导电层13和15的容纳空间。
薄膜50及容纳空间33和34构成压力差测量变换单元的过载系统。作用在隔膜51和52上的处理压力之差偏移隔膜51和52，使容纳空间33和34的自由体积增大或减小。此体积差通过通道41和43被均衡到传感器室35和36。在过载时薄膜50与压力相关地被偏移。
此外绝缘层21，22和23以及导电层11，12和13具有重叠的容纳空间37，在其中放置测量值处理装置80。在这种实施方式中，容纳空间37一侧开放，使得测量值处理装置80是可接近的，但仍然被保护不受机械损伤。测量值处理装置80在电气上和机械上与导电层14的轨道形图样相连接。
位于绝缘层21与22及24与25之间的导电层12和15被构造成屏蔽面，用于屏蔽传感器60和测量值处理装置80，使其不受电磁射线影响。
特别是导电层12至15由铜构成，且绝缘层21至25由纤维增强的人造树脂构成。导电层11和16是特种钢。
从一个由绝缘层24和导电层14构成的基板出发，在制造压力差测量变换单元时，按照上面所述结构在采用粘合剂中间层的条件下堆积其它的绝缘层和导电层，并且整个堆积层被加热相互压接。
在具有优点的实施方式中，已知的由人造树脂构成的粘合膜作为粘合剂。作为替代，也可以是压力差测量变换单元由一叠双侧敷铜的人造树脂板构成，并且焊料作为粘合剂。
容纳空间31至36以及通道41和43用一种不可压缩的液体，尤其是硅油填充。这种液体通过图3中示出的毛细管53和54进入空腔。在填充后毛细管53和54被压力密封地封闭。
图3示出本发明所述压力差测量变换单元的第三实施方式，其中用与图1和2相同的附图标记表示相同的构件。压力差测量变换单元在这种实施方式中也主要由一叠绝缘层21至26和相互绝缘的导电层11至16构成，它们具有部分相互协调的图样，图样具有相互重叠的容纳空间31至37，在其中放置传感器60和测量值处理装置80。
在这种第三实施方式中，绝缘层21和25分别具有对称设置的彼此相对的漏斗形容纳空间31和32。绝缘层21的外侧覆盖着导电层11，绝缘层25的外侧覆盖着导电层16。导电层11和16在容纳空间31和32的区域内构造成隔膜51和52。隔膜51和52最好被压制成已知的同心波纹图样的形式，处理压力作用在隔膜51背对绝缘层21的侧面上和隔膜52背对绝缘层25的侧面上。
由导电层17相互间隔的绝缘层22和24以及绝缘层26和导电层14具有覆盖范围相同的容纳空间33和34。在容纳空间33和34的覆盖范围内导电层17被构造成薄膜50。容纳空间33与漏斗形容纳空间32相连接。容纳空间34与漏斗形容纳空间31相连接。
此外绝缘层24和26以及导电层14具有部分重叠的容纳空间35和36，在其中放置传感器60。传感器60压力密封地与绝缘层24相连接。导电层14被断裂地形成图样。传感器60具有电气连接端子，它们通过跳线70与导电层14的不同图样相连接。容纳空间35通过通道41与容纳空间34连接并进一步与漏斗形容纳空间31相连接。容纳空间36通过通道43与容纳空间33连接并进而与漏斗形容纳空间32相连接。
通道41和43被构造成在绝缘层22和26中的容纳空间。构成通道的容纳空间最好压印到绝缘层22和26中。
薄膜50及容纳空间33和34构成压力差测量变换单元的过载系统。作用在隔膜51和52上的处理压力之差偏移隔膜51和52，使容纳空间33和34的自由体积增大或减小。此体积差通过通道41和43被均衡到传感器室35和36。在过载时薄膜50与压力相关地被偏移。
此外，绝缘层25和26以及导电层16具有重叠的容纳空间37，在其中放置测量值处理装置80。在这种实施方式中，容纳空间37一侧开放，使得测量值处理装置是可接近的，但仍然被保护不受机械损伤。测量值处理装置80在电气上和机械上与导电层14的轨道形图样相连接。
位于绝缘层22与24之间的导电层17被构造成屏蔽面，用于屏蔽传感器60和测量值处理装置80不受电磁射线影响。
此外存在一个容纳空间38，它在这种第三实施方式中覆盖范围相同地排列在绝缘层22和24至26以及导电层14、16和17中。在这个容纳空间38中放置两个毛细管53和54的终端作为对于测量变换器专用的装配件，毛细管的另一终端抵达容纳空间33和34中。
特别是导电层14和17由铜构成，且绝缘层21至26由纤维增强的人造树脂构成。导电层11和16是特种钢。
从一个由绝缘层24和导电层14构成的基板出发，在制造压力差测量变换单元时，按照上面所述结构在采用粘合剂中间层的条件下堆积其它的绝缘层和导电层，并且整个堆积层被加热相互压接。
这里与实施方式无关，在敷设绝缘层21之前放入毛细管53，使得一个管终端伸到容纳空间34中，而另一管终端伸到容纳空间38中。在敷设绝缘层25之前放入毛细管54，使得一个管终端伸到容纳空间33中，而另一管终端伸到容纳空间38中。
在具有优点的实施方式中，已知的由人造树脂构成的粘合膜作为粘合剂。
容纳空间31至36以及通道41和43用一种不可压缩的液体，尤其是硅油填充。这种液体通过毛细管53和54进入空腔。在填充后毛细管53和54被压力密封地封闭。
最后，图4示出具有图2所示压力差测量变换单元的一个压力差测量变换器的剖面图。其中压力差测量变换单元夹在两个法兰帽90之间，法兰帽放在最外面的导电层11和16上。
每个法兰帽90具有一个穿孔91，其背对压力差测量变换单元的开口配置有一个法兰肩92。法兰帽90中的穿孔91位于压力差测量变换单元的隔膜51和52的区域内。法兰帽90中的每个穿孔91对应于两个螺纹孔93，它们被构造成安装孔。
法兰帽90用多个螺栓95相互拧紧，螺栓均匀地分布在压力差测量变换单元的周围。为此法兰帽90中的一个具有穿孔，而其对面的法兰帽90具有对应的螺纹孔。
在按要求使用压力差测量变换器时，在每个法兰帽90旁连接一个冲击管。此冲击管分别具有一个法兰状的凸缘，借助于外套将其固定到法兰肩92中。此外套用螺钉固定在法兰帽90上，螺钉被拧到螺纹孔93中。
附图标记列表
11至17  导电层
21至26  绝缘层
31至38  容纳空间
41至43  通道薄膜
50      薄膜
51，52  隔膜
53，54  毛细管
60      传感器
70      跳线连接
80      测量值处理装置
90      法兰帽
91      穿孔
92      法兰肩
93      螺纹孔
95      螺栓

Claims (7)

1.用于制造测量变换器的方法，所述测量变换器具有至少一个用于将至少一个物理量变换为至少一个电气量的传感器，其特征在于，多个平坦的绝缘层和导电层(21至26及11到17)分别按照预先给定的、相互协调的图样被构造，并且接合成一个多层结构，其中所述传感器被放置在所述多层结构中的容纳空间内，所述绝缘层和导电层具有部分相互协调地形成图样、相互重叠的多个容纳空间。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，图样被压印到绝缘层和/或导电层(21至26及11至17)中。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在绝缘层和/或导电层(21至26及11至17)中的图样被去除。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，绝缘层和/或导电层(21至26及11至17)的图样被生长出来。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述多层结构中的绝缘层和导电层(21至26及11至17)在采用粘合剂中间层及加压条件下被相互接合。
6.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述多层结构中的绝缘层和导电层(21至26及11至17)在多个步骤中被接合，其中在两个先后连续的接合步骤之间，绝缘层和/或导电层(21至26及11至17)中的至少一个被装配电子开关元件。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在先后两个连续的接合步骤之间接入至少一个对于测量变换器专用的装配件。
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