Bosch Drucksensor für Automatgetriebe und Klimaanlagen

Mit der Modellreihe SMP13x bietet Bosch erstmals integrierte Mitteldrucksensoren für den Automobilbereich an. Das sind Sensoren für Druck im Bereich von 10 bis 100 bar. Bisher hatte der weltweit tätige Automobilzulieferer Sensoren für den Niedrigdruckbereich bis 10 bar sowie Hochdrucksensoren für 140 bis weit über 2.000 bar im Programm. Das erste Modell SMP137 – es misst bis 70 bar – erfüllt sehr hohe Qualitätsstandards mit einer ganzen Reihe konstruktiver Besonderheiten wie dem hermetisch dichten Metallgehäuse, der hohen Berstfestigkeit der Messmembran, der maximalen Umgebungstemperatur von 150 °C und den bereits im Sensor enthaltenen EMV-Kondensatoren als Schutz vor störender Einstrahlung. Da der Sensor bereits ab Werk fertig abgeglichen und in einem Gehäuse gekapselt ist, lässt er sich in Steuergeräten direkt verbauen, ohne die sonst übliche Verpackung in einem "2nd Level Package". Das bringt Platzgewinn und spart Kosten.

Anwendung findet der SMP137 bevorzugt in Automatgetrieben. Bei einer Ansprechzeit von weniger als 1 Millisekunde misst er sehr präzise den Druck zur Betätigung einer Kupplung. Ein weiteres Anwendungsfeld ist die Druckmessung in Klimaanlagen. Bislang ist der SMP137 in Musterstückzahlen erhältlich, in größeren Mengen dann vom 4. Quartal 2011 an. 2012 soll dann das Modell SMP132 für 22 bar Höchstdruck folgen.

Ein neues Gehäuse – druckfest und einfach zu montieren

Das diskusförmige Gehäuse des SMP137 hat rund 19 mm Durchmesser und knapp 10 mm Bauhöhe. Das neue Gehäuse der SMP13x-Reihe hält Drücken bis über 100 bar stand. Ein weiterer Vorteil: Die elektrischen Anschlüsse und der hydraulische Anschluss sind an gegenüberliegenden Gehäuseflächen angeordnet – eine wichtige Voraussetzung für den einfachen und schnellen Einbau.

Eingespeist am Hydraulikanschluss des Sensors gelangt die Hydraulikflüssigkeit zu der monokristallinen Messmembran. Sie biegt sich unter Druckeinwirkung durch und dichtet zugleich das Sensorinnere gegenüber der Hydraulikflüssigkeit ab. Das auf der Rückseite der Membran angebrachte Sensorelement und die Bonddrähte kommen ebenso wenig mit der Hydraulikflüssigkeit in Kontakt wie die integrierte Elektronik. So hat der Sensor eine sehr hohe Medienresistenz und Langlebigkeit.

Das Sensorelement besteht aus einer Messbrücke mit piezoresistiven Widerständen, gefertigt in MEMS-Technologie. Proportional zur Durchbiegung der Membran ändert sich der Pegel des elektrischen Brückensignals. Dieses Signal wird von einem auf dem selben Chip wie die Membran integrierten Analog-ASIC aufbereitet und dann über die elektrischen Anschlüsse des Sensors nach außen geleitet.

Bosch und die MEMS-Sensoren

Bosch hat langjährige Erfahrung im Entwickeln und Produzieren von hermetisch verpackten Drucksensoren. Seit Produktionsstart 1993 wurden gut 50 Millionen solcher Sensoren mit TO-8-Gehäuse gebaut. Die MEMS-Technologie (Micro-Electro-Mechanical Systems) zum Herstellen der mikroskopisch kleinen Sensorelemente wurde maßgebend von Bosch entwickelt. Insgesamt hat das Unternehmen bisher weit mehr als 1 Milliarde Sensoren in MEMS-Technologie hergestellt – allein im vergangenen Jahr gut 220 Millionen Stück. Damit ist Bosch weltweit führender Anbieter von MEMS-Sensoren. Das Angebot umfasst Druck-, Beschleunigungs- und Drehratensensoren für viele Anwendungen in der Automobilindustrie und Konsumelektronik.