本發(fā)明涉及一種用于測量介質(zhì)的帶有至少一個超聲轉(zhuǎn)換器的介質(zhì)傳感器，其中，超聲轉(zhuǎn)換器具有至少一個電路承載件和至少一個壓電的元件并且其中，電路承載件和壓電的元件具有面型的接觸。此外本發(fā)明涉及一種用于制造根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)傳感器的方法。

背景技術(shù)：

介質(zhì)傳感器例如在汽車技術(shù)中用于確定流體在容器中的液面高度。介質(zhì)傳感器通常具有超聲轉(zhuǎn)換器，所述超聲轉(zhuǎn)換器通常布置在容器的底部區(qū)域中。為了進行超聲測量通常使用壓電的元件。為了保證壓電元件與待測量的介質(zhì)的良好的超聲關(guān)聯(lián)，使用聯(lián)結(jié)材料。

從文件DE 10 2007 05 584 A1中已知一種液面高度傳感器，帶有布置在液體容器的底部區(qū)域中的壓電元件。液面高度傳感器具有第一接觸元件，其與壓電元件的面向液體的一側(cè)連接以及具有第二接觸元件，其在壓電元件的背離液體的一側(cè)上來連接。在壓電元件上將連結(jié)涂層施加在面向液體的一側(cè)上。為了接觸，能夠?qū)⒔佑|元件中的一個側(cè)向上布置在壓電元件旁邊并且能夠通過連接線材與壓電元件的面向液體的一側(cè)連接。

在這種結(jié)構(gòu)中不利的是，接觸壓電元件的面向液體的一側(cè)是消耗的并且大量帶有聯(lián)結(jié)材料和接觸材料的構(gòu)件能夠意味著成本消耗的生產(chǎn)。

為了接觸壓電的元件，能夠使用電路承載件、所謂的引導框架，將壓電盤粘上到所述引導框架上。為了改善壓電元件的聲連結(jié)，能夠?qū)⒔饘俦P粘結(jié)到壓電元件的面向待測量的液體的一側(cè)上。即構(gòu)件通過薄的粘結(jié)層與彼此連接。在這種實施方案中成問題的是，粘結(jié)部位在高的溫度波動的情況下不能丟失其強度。此外，聯(lián)結(jié)材料、壓電元件和承載件材料的分散的結(jié)構(gòu)具有高的數(shù)量的所需的構(gòu)件。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務在于，完成開頭提及的類型的裝置，利用所述裝置實現(xiàn)了壓電元件的簡單的接觸以及減少所使用的構(gòu)件。

所述任務的解決利用帶有專利權(quán)利要求1的特征的介質(zhì)傳感器、以及利用帶有專利權(quán)利要求8的特征的用于制造介質(zhì)傳感器的方法來進行。本發(fā)明的有利的設(shè)計方案在從屬權(quán)利要求中描述。

在用于測量介質(zhì)的帶有至少一個超聲轉(zhuǎn)換器的介質(zhì)傳感器中，其中，超聲轉(zhuǎn)換器具有至少一個電路承載件和至少一個壓電的元件并且其中，電路承載件和壓電的元件具有面型的接觸，本發(fā)明基本地設(shè)置成，壓電的元件布置在電路承載件的背離待測量的介質(zhì)的一側(cè)上并且電路承載件至少部分區(qū)段地由用于改善壓電的元件與介質(zhì)的聲連結(jié)的聯(lián)結(jié)材料構(gòu)造而成并且聯(lián)結(jié)材料為金屬合金。電路承載件為了接觸壓電的元件而構(gòu)造為所謂的引導框架。因此保證了壓電的元件的接觸。壓電的元件被容納在電路承載件的如下側(cè)處，其背離待測量的介質(zhì)。為了壓電元件與待測量的介質(zhì)的更好的聲連結(jié)，介質(zhì)傳感器具有聯(lián)結(jié)材料。電路承載件至少部分區(qū)段地、例如在如下容納壓電的元件的區(qū)域中由聯(lián)結(jié)材料構(gòu)造而成。由于電路承載件由聯(lián)結(jié)材料制造而成，實現(xiàn)了構(gòu)件清單的減少。尤其電路承載件能夠完全地由聯(lián)結(jié)材料加工而成，從而例如在容納其它的電的構(gòu)件、如例如溫度元件時，不出現(xiàn)材料變化。因此獲得了成本的減少和提高的質(zhì)量。此外除了超聲轉(zhuǎn)換器之外，介質(zhì)傳感器還能夠例如具有溫度傳感器和另外的電子的結(jié)構(gòu)部件。通過使用由聯(lián)結(jié)材料加工而成的電路承載件，能夠放棄特地為此設(shè)置的用于壓電的元件與待測量的介質(zhì)的聲連結(jié)的元件。

在本發(fā)明的一種改進方案中，聯(lián)結(jié)材料為鋁合金。鋁合金AlMg₃具有用于壓電的元件與待測量的介質(zhì)的超聲連結(jié)的特別合適的特性。

在本發(fā)明的一種改進方案中，電路承載件的配屬于壓電的元件的區(qū)域是表面處理的。尤其電路承載件的面向介質(zhì)的區(qū)域是表面處理的，在所述電路承載件的背側(cè)處存在有壓電的元件。通過表面處理獲得了壓電的元件與待測量的介質(zhì)的特別良好的超聲連結(jié)。

在本發(fā)明的一種改進方案中，表面處理為等離子處理和/或機械的表面處理。等離子處理能夠例如為表面的等離子清洗或等離子活化。在機械的表面處理中，面向介質(zhì)的表面能夠例如被打毛。

在本發(fā)明的一種改進方案中，介質(zhì)傳感器至少部分區(qū)段地、優(yōu)選地到至少50%地、特別優(yōu)選地完全地，具有起包裹作用的保護覆層。通過保護覆層來保護尤其電路承載件、以及如有可能布置在其上的電的構(gòu)件以防影響待測量的介質(zhì)。這尤其在有傳導電能力的或腐蝕性的介質(zhì)的情況下對于介質(zhì)傳感器的運行安全而言是特別的重要的。布置在電路承載件上的溫度傳感器能夠同樣由保護材料包裹。保護覆層能夠例如由熱固性的和/或熱塑性的原料制成。尤其熱塑性的原料能夠為聚酰胺。

在本發(fā)明的一種改進方案中，保護覆層在電路承載件的配屬于壓電的元件的區(qū)域中構(gòu)造為薄的膜并且所述膜張緊到電路承載件的表面上。在電路承載件的面向介質(zhì)的一側(cè)上（在所述電路承載件的背側(cè)上存在有壓電的元件），使得以膜的形狀的保護覆層張緊。在該區(qū)域中，保護覆層能夠例如具有0.2mm的厚度。由此獲得了壓電元件與介質(zhì)的良好的超聲連結(jié)，而保護覆層沒有消極的影響、例如起衰減作用的作用。

本發(fā)明的另一方面涉及一種用于制造根據(jù)本發(fā)明的帶有至少一個電路承載件和帶有至少一個壓電的元件的介質(zhì)傳感器的方法，其中，本發(fā)明基本地設(shè)置成，壓電的元件在背離介質(zhì)的一側(cè)上與電路承載件置于貼靠并且電路承載件至少部分區(qū)段地、尤其完全地由用于改善壓電的元件與介質(zhì)的聲連結(jié)的聯(lián)結(jié)材料制成，其中，聯(lián)結(jié)材料為金屬合金。為了容納壓電的元件，電路承載件能夠具有補充的凹腔。在所述凹腔中能夠例如粘合壓電的元件。同樣其它的連接可行性能夠在壓電的元件和電路承載件之間實現(xiàn)。通過壓電的元件和電路承載件的連接，能夠在它們之間建立傳導電的連接。電路承載件的如下側(cè)（在所述側(cè)上來布置壓電的元件）為了測量而布置成背離于待測量的介質(zhì)。通過使得電路承載件由用于改善壓電的元件與待測量的介質(zhì)的聲連結(jié)的金屬合金制成的方式，能夠放棄在壓電的元件和介質(zhì)之間布置附加的聯(lián)結(jié)元件。因此獲得了構(gòu)件清單以及裝配消耗的減少。金屬合金能夠例如為鋁合金、尤其為AlMg₃。

在方法的一種改進方案中，將介質(zhì)傳感器在注射過程中至少部分區(qū)段地、優(yōu)選地至少到50%地、特別優(yōu)選地完全地利用由注射成型材料制成的保護材料來包裹。尤其為了測量有傳導電能力的或腐蝕性的液體，需要將介質(zhì)傳感器利用保護材料來包裹，以便阻止介質(zhì)傳感器的損傷或電的短路。

在方法的一種改進方案中，注射過程以至少兩個過程步驟來進行。由于通過以多個過程步驟的包裹過程來構(gòu)建保護覆層，故能夠例如實現(xiàn)保護覆層的不同的輪廓或材料厚度。

在方法的一種改進方案中，在第一過程步驟中將介質(zhì)傳感器在注射成型材料的高的溫度的情況下利用注射成型材料來包圍注射并且在第二過程步驟中使得注射成型材料快速地冷卻。注射成型材料在第一過程步驟中在高的溫度的情況下被施覆。緊接著在第二過程步驟中使得注射成型材料非?？焖俚乩鋮s。例如注射成型材料能夠通過凍結(jié)來置于固化。在此這能夠例如涉及淬火過程。通過淬火過程能夠例如實現(xiàn)注射成型材料的非常薄的材料厚度。例如在電路承載件的面向介質(zhì)的一側(cè)處的區(qū)域（在所述電路承載件的背側(cè)處來布置壓電的元件）能夠具有非常薄的材料厚度，以便實現(xiàn)從介質(zhì)到壓電的元件處的良好的超聲傳遞。

在方法的另一改進方案中，將電路承載件的配屬于壓電的元件的區(qū)域利用第一注射成型材料來包裹并且介質(zhì)傳感器的另外的輪廓利用第二注射成型材料來成形出來。通過使用兩個不同的注射成型材料能夠尤其在配屬于壓電的元件的區(qū)域中實現(xiàn)非常薄的材料厚度。能夠使用另外的注射成型材料，以便構(gòu)造出介質(zhì)傳感器的如下輪廓，所述輪廓具有較高的材料厚度，例如以用于容納另外的結(jié)構(gòu)部件、如例如溫度傳感器。

在方法的另一設(shè)計方案中，第一注射成型材料在電路承載件的配屬于壓電的元件的區(qū)域中具有比成形出介質(zhì)傳感器的另外的輪廓的第二注射成型材料更小的材料厚度。尤其保護覆層能夠在電路承載件上在壓電的元件之上具有0.2mm的壁厚度。在相鄰于該區(qū)域的區(qū)域中，保護覆層能夠具有更高的材料厚度。在第二過程步驟中的材料的強的、突然的冷卻引起了被注射上的材料的收縮。所述收縮在較高的材料厚度中比在帶有小的材料厚度的區(qū)域中顯得更強。通過包圍配屬于壓電的元件的區(qū)域的區(qū)域的更強的收縮，使得保護層在配屬于壓電的元件的區(qū)域中張緊到電路承載件上。通過膜狀的保護包裹部在所述區(qū)域中的張緊獲得了電路承載件和因此壓電的元件與待測量的介質(zhì)的均勻的超聲連結(jié)。

在方法的另一改進方案中，注射成型材料為熱塑性的原料、尤其為聚酰胺和/或熱固性的原料、尤其為環(huán)氧樹脂。通過使用熱塑性的或熱固性的原料能夠?qū)崿F(xiàn)用于介質(zhì)傳感器的可靠的保護層。通過保護層來保護介質(zhì)傳感器以防另外的環(huán)境影響和待測量的介質(zhì)的影響。

附圖說明

下面按照在附圖中示出的優(yōu)選的實施例來進一步闡述本發(fā)明。詳細地示意性的圖在如下情況中示出：

圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)傳感器的示意圖，以及

圖2中示出了根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)傳感器的壓電的元件、電路承載件和保護覆層。

具體實施方式

在圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的帶有電路承載件2、壓電的元件3和保護覆層4的介質(zhì)傳感器1。介質(zhì)傳感器1能夠由殼體5包圍并且具有溫度傳感器6。為了接觸，介質(zhì)傳感器1具有保持結(jié)構(gòu)7、8。介質(zhì)傳感器1能夠例如用于測量流體的介質(zhì)。為了測量介質(zhì)，使得電路承載件2、壓電的元件3和保護覆層4構(gòu)造為超聲轉(zhuǎn)換器組9。為了改善在壓電的元件3和待測量的介質(zhì)之間的超聲傳遞，將電路承載件2構(gòu)造為尤其由鋁合金AlMg₃制成的聯(lián)結(jié)材料。壓電的元件3布置在電路承載件2的背離介質(zhì)的一側(cè)上。由于電路承載件2由聯(lián)結(jié)材料構(gòu)造而成，故在壓電的元件2和待測量的介質(zhì)之間不需要附加的、特地為此設(shè)置的聯(lián)結(jié)元件。因此電路承載件2能夠滿足聯(lián)結(jié)元件的功能而且用于接觸壓電的元件3的功能。為了保護傳導電的電路承載件2以防介質(zhì)的可能的化學的影響，介質(zhì)傳感器1具有保護覆層4，所述保護覆層4能夠例如由熱塑性的塑料、尤其聚酰胺-6，而且熱固性的原料、如例如環(huán)氧樹脂制成。在此所使用的原料能夠在帶有或沒有填充劑的情況下來使用。電路承載件2的區(qū)域（在其背離介質(zhì)的一側(cè)處存在有壓電的元件3）能夠被表面處理，其中，表面處理能夠例如為等離子處理或機械的表面處理。保護覆層4在該區(qū)域中構(gòu)造為薄的膜，其中膜的層厚度優(yōu)選地處在0.1mm和0.3mm之間。由于保護覆層4在電路承載件2的、配屬于壓電的元件3的區(qū)域中的小的材料厚度，故在待測量的介質(zhì)和壓電的元件3之間保證良好的超聲傳遞。介質(zhì)傳感器1的另外的輪廓能夠通過保護覆層4的更高的材料厚度來成形出來，其中，保護覆層4在所述區(qū)域中能夠由其它的注射成型材料構(gòu)造而成。介質(zhì)傳感器1能夠具有溫度傳感器6，所述溫度傳感器6能夠提供關(guān)于待測量的介質(zhì)的另外的信息。此外電路承載件2能夠具有帶有另外的電子的結(jié)構(gòu)部件的集成的電路，所述結(jié)構(gòu)部件能夠被保護尤其以防靜電的放電和另外的電磁的干擾。

在圖2中以放大圖示出了根據(jù)圖1的超聲轉(zhuǎn)換器組9。相同的結(jié)構(gòu)部件設(shè)有相同的附圖標記。壓電的元件3布置在電路承載件2的背離介質(zhì)的一側(cè)上。電路承載件2由聯(lián)結(jié)材料、如例如鋁合金AlMg₃構(gòu)造而成。通過聯(lián)結(jié)材料保證了在待測量的介質(zhì)和壓電的元件3之間的改善的超聲傳遞。電路承載件2利用保護覆層4受保護以防介質(zhì)。尤其在電路承載件2的配屬于壓電的元件3區(qū)域中，保護覆層4具有比在剩余的區(qū)域中更小的層厚度。

所有的在上面的描述中和在權(quán)利要求中提及的特征能夠以任意的挑選與獨立權(quán)利要求的特征相組合。因此本發(fā)明的公開不限于描述的或要求的特征組合，反而所有的在本發(fā)明的范圍中有意義的特征組合應被視為公開的。