CH704818A2 - Messwandler für die Sensortechnik. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Messwandler (1) für die Sensortechnik für die Messung von Brücken, Kräften oder Beschleunigungen mit grösseren Messbereichen mit einer Siliziumplatte (2) mit integrierten piezoresistiven Widerständen (3.1, 3.2, 3.3, 3.4), verschaltet in einer Wheatstonschen Vollbrücke, wobei auf der Siliziumplatte (2) vier integrierte piezoresistive Widerstände (3.1, 3.2, 3.3, 3.4) angeordnet sind, zwischen je zwei parallel angeordneten piezoresistiven Widerständen (3.1, 3.2) und (3.3, 3.4) ein geringer Abstand (a) in Querrichtung zur Siliziumplatte (2) existiert, zwischen den piezoresistiven Widerständen (3.1, 3.2) und (3.3, 3.4) in Längsrichtung der Siliziumplatte (2) ein grösserer Abstand (b) vorhanden ist, die piezoresistiven Widerstände (3.1, 3.2, 3.3, 3.4) mittels Leiterbahnen (6) verschaltet sind, an einem Ende der Siliziumplatte (2) ein erstes Kontaktpaar (5.1, 5.2) zum Anlegen einer Brückenspeisespannung (U B ) und ein zweites Kontaktpaar (4.1, 4.2) zum Abgreifen einer Brückenausgangsspannung (U D ) angeordnet sind, und Silizium-Befestigungsflächen (7) an den beiden Enden des Silizium-Messwandlers (1) im elektrisch neutralen Bereich vorhanden sind.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft einen Messwandler für die Sensortechnik, bei dem auf einer Siliziumplatte piezoresistive Widerstände integriert sind, welche in einer Wheatstonschen Vollbrücke verschaltet sind.

[0002] Die Erfindung ist besonders geeignet für die Messung von Drücken, Kräften und Beschleunigungen mit grösseren Messbereichen.

[0003] Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Anordnungen zur Druck-, Kraft- und Beschleunigungsmessung bekannt.

[0004] In vielfältigen Anwendungen werden zur Kraft- und Beschleunigungsmessung Biegekörper verwendet, auf denen Dehnungsmessstreifen geklebt sind. Für gestiegene Ansprüche in der Kraftmesstechnik werden sogenannte Knochenverformungskörper, welche beispielsweise aus Aluminium bestehen, eingesetzt. Auf die Oberflächen dieser Verformungskörper sind ebenfalls Dehnungsmessstreifen aufgeklebt. Aufgeklebte Dehnungsmessstreifen sind immer mit technologischen Problemen verbunden und Instabilitäten sind die Folge (M. Kochsiek: Handbuch des Wägens, Friedr. Vieweg & Sohn, 1989 und K. Hoffmann: Eine Einführung in die Technik des Messens mit Dehnungsmessstreifen, Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, 1987).

[0005] Auch zur Druckmessung werden metallische Druckmembranen mit aufgeklebten Dehnungsmessstreifen benutzt. Die sogenannten Rosetten-Dehnungsmessstreifen, die in der Druckmesstechnik angewendet werden, besitzen vier zu einer Wheatstonschen Vollbrücke verschaltete Dehnungsmessstreifen (Bonfig u. a.: Das Handbuch für Ingenieure, Sensoren, Messaufnehmer, Expert Verlag, 1988).

[0006] Drucksensoren in Siliziumtechnik mit integrierten piezoresistiven Widerständen, verschaltet in einer Wheatstonschen Vollbrücke, finden bereits eine breite Anwendung in Industrie und Technik (K.W. Bonfig u. a.: Technische Druck- und Kraftmessung, Expert Verlag, 1988).

[0007] Die Silizium-Drucksensoren besitzen alle Vorteile, die integrierte piezoresistive Widerstände aufweisen und vermeiden die Nachteile aufgeklebter Dehnungsmessstreifen.

[0008] Zur Messung von drei Kräften sind Anordnungen mit einer sogenannten Silizium-Bossstruktur mit integrierten piezoresistiven Widerständen bekannt. Ein solcher 3D-Sensor wird erstmals in S. Bütefisch, S. Büttgenbach: Taktiler Dreikomponenten-Kraftsensor, tm - Technisches Messen 66 (1999) 5, S. 185-190 ausführlich beschrieben.

[0009] Obwohl mit dieser Anordnung im Vergleich zu aufgeklebten metallischen Dehnungsmessstreifen ein enormer technischer Fortschritt erreicht wurde, bestehen noch folgende Defizite: <tb>1.<sep>Die Federsteifigkeit in z-Richtung weicht stark von denen in x- und y-Richtung ab. <tb>2.<sep>Durch Deformationen des Taststiftes entstehen zusätzliche Fehler. <tb>3.<sep>Die Befestigung des Taststiftes an der Boss-Membran bereitet Schwierigkeiten.

[0010] DE 10 2008 037 926 B4 beschreibt eine Anordnung zur taktilen Messung von dreidimensionalen Kräften, welche die Defizite des vorgenannten 3D-Tasters überwindet. In der dort beschriebenen Anordnung sind unmittelbar über dem Tastelement zwei um 90° versetzte Silizium-Parallelfederanordnungen mit jeweils vier piezoresistiven Widerständen, die zu Wheatstonschen Vollbrücken verschaltet sind, vorhanden. Damit können Kräfte in x- und y-Richtung gemessen werden. Zur Messung der Kräfte in z-Richtung sind weitere Silizium-Parallelfederanordnungen, wieder mit vier piezoresistiven Widerständen in Vollbrückenschaltung, in 90°-Lage quer zu den beiden ersten Silizium-Parallelfederanordnungen angebracht. Zwischen der zweiten Silizium-Parallelfederanordnung und der dritten Silizium-Parallelfederanordnung kann ein Taststift angebracht werden, dessen Durchbiegung keinen Einfluss auf das Messergebnis ausübt. In dieser Vorrichtung können die Tastelemente einfach ausgewechselt werden und die Silizium-Parallelfederanordnungen können in einfacher Weise so dimensioniert werden, dass die Federsteifigkeiten in x-, y- und z-Richtung gleich sind.

[0011] Mit dieser Anordnung lassen sich nur Kräfte mit Kraftbereichen erzielen, die durch die Siliziumwaferdicken vorgegeben sind.

[0012] In DE 3 702 412 C2 wird ein Druckaufnehmer beschrieben, bei dem ein Siliziumkörper auf einem Trägersubstrat angeordnet ist. Der Siliziumkörper besitzt einen sacklochähnlichen Hohlraum, der eine Druckmembran enthält. Auf der Druckmembran sind piezoresistive Widerstände angeordnet, die in einer Wheastonschen Brücke verschaltet sind. Die Anordnung weist im Siliziumkörper einen weiteren Hohlraum auf, wodurch auch bei hohen Drücken eine Linearisierung der Kennlinie erfolgen soll. Bei dieser Anordnung ist nachteilig, dass sich die piezoresistiven Widerstände an unterschiedlich beanspruchten Orten der Druckmembran befinden, so dass Dickenabweichungen der Druckmembran zu Querempfindlichkeiten und Nichtlinearitäten führen. Die Vermeidung von Messfehlern, welche durch Torsionsbeanspruchungen hervorgerufen werden, ist damit nicht möglich.

[0013] US 7 398 688 B2 beschreibt einen implantierbaren Drucksensor, mit dem ein für medizinische Anwendungen wünschenswertes triftfreies Verhalten erreicht werden soll. Hierzu werden Sensoren oberhalb und unterhalb einer Druckmembran angeordnet.

[0014] Ferner ist aus US 5 932 809 A ein Sensor bekannt, bei dem ein Siliziumsensorchip mit piezoresistiven Dehnungselementen auf einem Metallkörper geklebt ist. Wegen der unterschiedlichen thermischen Längenausdehnungskoeffizienten von Metall und Silizium ergeben sich dabei starke Drifterscheinungen bei Temperaturveränderungen, so dass diese Anordnung für genaue Messungen ungeeignet ist.

[0015] Im Stand der Technik kommen zur Druck-, Kraft- und Beschleunigungsmessung recht unterschiedliche Technologien und Aufbauten zur Anwendung. Weiterhin gibt es Einschränkungen bei der Realisierung grösserer Messbereiche, bzw. hoher Lasten.

[0016] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Messwandler für die Sensortechnik zu schaffen, der die Vorteile der Siliziumtechnik mit integrierten -piezoresistiven Widerständen in Vollbrückenschaltung nutzt, dessen Messbereiche wesentlich erweitert sind und der zu universellen Druck-, Kraft- und Beschleunigungsmessungen geeignet ist.

[0017] Die Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einem Messwandler gelöst, welcher die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale besitzt.

[0018] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0019] Die Erfindung umfasst einen Messwandler für die Sensortechnik, der eine Siliziumplatte enthält, in der vier piezoresistive Widerstände vorhanden sind, die üblicherweise zu einer Wheatstonschen Vollbrücke verschaltet sind. Die Besonderheiten des Messwandlers bestehen darin, dass je zwei parallel angeordnete piezoresistive Widerstände in einem minimal möglichen Abstand quer zur Siliziumplatte nebeneinander angeordnet sind und zwischen den piezoresistiven Widerstandspaaren in Längsrichtung zur Siliziumplatte ein grösserer Abstand vorhanden ist. Eine weitere Besonderheit ergibt sich daraus, dass sich an beiden Enden des Siliziumkörpers Flächen befinden, die elektrisch neutral sind und der Befestigung des Messwandlers an einem Silizium-Verformungskörper dienen. Dadurch werden Druck-, Kraft- und Beschleunigungsmessungen grösserer Messbereiche nach einheitlichem Prinzip möglich.

[0020] Weitere Vorteile der Erfindung sind: Silizium wird mit Silizium verbunden, d.h. der Messwandler kann z. B. durch Kleben oder Diffusionsschweissen mit einem Silizium-Verformungskörper verbunden werden. Dadurch werden hohe Stabilität, Temperaturunabhängigkeit und hohe Empfindlichkeit auch bei grossen Messbereichen erreicht. Mit nur einem Messwandler können unterschiedliche Messaufgaben gelöst werden. Dadurch, dass sich die parallel angeordneten piezoresistiven Widerstände in einem minimal möglichen Abstand quer zur Siliziumplatte befinden, ergibt sich eine Unempfindlichkeit gegenüber Querkräften und -momenten.

[0021] Der Messwandler kann auf einer Silizium-Druckmembran so angebracht werden, dass zwei piezoresistive Widerstände sich im Gebiet der Stauchung und zwei weitere sich im Gebiet der Dehnung der Silizium-Druckmembran befinden.

[0022] Zur Kraft- bzw. zur Beschleunigungsmessung wird an einem freien Ende eines geeigneten Silizium-Verformungskörpers, der zwei Dünnstellen besitzt, ein rückläufiger Hebel angebracht. Am freien Ende des Hebels greift entweder eine äussere Kraft F oder die Trägheitskraft einer seismischen Masse an. Der Messwandler wird nun auf dem Silizium-Verformungskörper so befestigt, dass zwei piezoresistive Widerstände an der einen Dünnstelle im Stauchungsgebiet des Silizium-Verformungskörpers angeordnet sind und die anderen zwei piezoresistiven Widerstände an der anderen Dünnstelle sich im Dehnungsgebiet befinden.

[0023] Diese Anordnungen können vorteilhaft für grössere Messbereiche eingesetzt werden.

[0024] Um sehr grosse Kräfte messen zu können, wird der Siliziumverformungskörper z-förmig gestaltet. Dieser z-förmige Siliziumverformungskörper besteht aus zwei waagerecht verlaufenden Teilen und einem schrägen Verbindungsteil. Der Messwandler wird am schrägen Verbindungsteil so angeordnet, dass ein piezoresistives Widerstandspaar sich im Dehnungsgebiet befindet und ein weiteres piezoresistives Widerstandspaar im Stauchungsgebiet angebracht ist.

[0025] Im Unterschied zum Stand der Technik können 3 D-Taster mit gleichen Federsteifigkeiten in allen Messrichtungen und grossen Kraftmessbereichen realisiert werden. Dazu werden zwei um 90° versetzte Silizium-Parallelfederanordnungen hintereinander in Richtung der Parallelfederanordnungen angebracht. Weitere Silizium-Parallelfederanordnungen werden quer, also um 90° versetzt, zu den ersteren Silizium-Parallelfederanordnungen angeordnet. Jede Silizium-Parallelfederanordnung besteht aus Silizium-Verformungskörpern, die entsprechend den gewünschten Kraftmessbereichen dimensioniert werden und durch Abstandsstücke verbunden sind. Auf je einer Silizium-Platte der Silizium-Parallelfederanordnungen ist ein Messwandler aufgebracht. Die Kräfte greifen am freien Ende der ersten Silizium-Parallelfederanordnung an.

[0026] Der Messwandler kann auch selbst zur Messung benutzt werden. Dazu wird der Messwandler an einem Ende mittels einer Halterungsfläche am Gestell befestigt. Am anderen Ende des Messwandlers ist ein Hebel, an dessen Ende die zu messende Kraft F oder auch die Trägheitskraft einer seismischen Masse angreift, so angeordnet, dass im Messwandler sich Dehnungs- und Stauchungsgebiete ausbilden. Eine solche Anordnung kann vorteilhaft angewendet werden, wenn kleine Kräfte bzw. Trägheitskräfte gemessen werden sollen.

[0027] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.

[0028] Darin zeigen: <tb>Fig. 1<sep>den Messwandler in einer Draufsicht, <tb>Fig. 2<sep>die Anwendung des Messwandlers zur Druckmessung für grössere Messbereiche, <tb>Fig. 3<sep>die Anwendung des Messwandlers zur Kraft- und Beschleunigungsmessung für grössere Messbereiche, <tb>Fig. 4<sep>die Anwendung des Messwandlers zur Kraftmessung, <tb>Fig. 5<sep>einen Sensor zur Messung von drei Kräften und einem Moment für grössere Messbereiche, <tb>Fig. 6<sep>die Seitenansicht der in Fig. 5darstellten Anordnung <tb>Fig. 7 <sep>die direkte Anwendung des Messwandlers zur Kraft- und Beschleunigungsmessung und <tb>Fig. 8<sep>einen Kraftsensor für hohe Lasten.

[0029] Fig. 1 zeigt den Messwandler 1. Auf einer Siliziumplatte 2 sind vier piezoresistive Widerstände 3.1, 3.2, 3.3 und 3.4 integriert. Die piezoresistiven Widerstände 3.1, 3.2, 3.3 und 3.4 sind auf der Siliziumplatte 2 so angebracht, dass zwischen je zwei parallel angeordneten piezoresistiven Widerständen 3.1, 3.2 und 3.3, 3.4 ein minimaler Abstand a vorhanden ist und zwischen den piezoresistiven Widerstandspaaren 3.1, 3.2 und 3.3, 3.4 in Längsrichtung des Messwandlers 1 ein grösserer Abstand b existiert. Die piezoresistiven Widerstände 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 sind durch Leiterbahnen 6 zu einer Wheatstonschen Vollbrücke verschaltet.

[0030] Zur Versorgung der Brücke liegt die Speisespannung UBan den Kontakten 5.1 und 5.2 an, während die Brückenausgangsspannung Ud an den Kontakten 4.1 und 4.2 entsteht. Die Brückenausgangsspannung Ud entsteht, wenn im Messwandler 1 beispielsweise die piezoresistiven Widerstände 3.1, 3.2 gedehnt und die piezoresistiven Widerstände 3.3, 3.4 gestaucht werden. An beiden Enden des Messwandlers 1 sind Flächen 7 zur Befestigung des Messwandlers 1 auf Silizium-Verformungskörpern vorhanden. In den Befestigungsflächen 7 befinden sich keine elektrischen Elemente.

[0031] In Fig. 2 ist die Anwendung des Messwandlers 1 zur Druckmessung dargestellt. Auf einer Siliziumdruckmembran 8, die sich infolge des Druckes P in der gezeigten Weise deformiert, wird der Messwandler 1 so angebracht, dass beispielsweise die piezoresistiven Widerstände 3.1 und 3.2 sich im Stauchungsgebiet und die piezoresistiven Widerstände 3.3 und 3.4 sich im Dehnungsgebiet der Siliziumdruckmembran befinden. Mit der Steifigkeit der Siliziummembran 8 kann der Druckbereich in weiten Grenzen verändert werden.

[0032] Fig. 3 zeigt eine Anordnung zur Messung von Kräften. Ein Silizium-Verformungskörper 8 ist an einem Ende am Gestell 11 befestigt und am anderen freien Ende ist ein Hebel 9 in Richtung der Einspannstelle 11 angebracht. Der Hebel 9 kann über oder unter dem Silizium-Verformungskörper 8 angeordnet werden. Greift am Ende des Hebel 9 eine Kraft F an, dann entstehen im Silizium-Verformungskörper 8 Gebiete, die gedehnt und solche, die gestaucht werden. Der Messwandler 1 wird so auf dem Silizium-Verformungskörper 8 befestigt, dass beispielsweise die piezoresistiven Widerstände 3.1 und 3.2 sich im Stauchungsgebiet einer ersten Dünnstelle 16 und die piezoresistiven Widerstände 3.3 und 3.4 sich im Dehnungsgebiet einer zweiten Dünnstelle 17 befinden. Zur Messung der Beschleunigung wird am freien Ende des Hebels 9 eine seismische Masse 10 angebracht, wobei infolge der Beschleunigung die Massenträgheitskräfte den Silizium-Verformungskörper 8 verbiegen. Mit der Veränderung der Steifigkeit des Silizium-Verformungskörpers 8 können die Kraft- und Beschleunigungsbereiche variiert werden.

[0033] Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung zur Kraftmessung mit einer Parallelanordnung von Silizium-Verformungskörpern 8.1 und 8.2. Die Silizium-Verformungskörper 8.1 und 8.2 sind durch die Abstandsstücke 12 verbunden. An einem Abstandsstück 12 erfolgt die Befestigung am Gestell 11 und am anderen Abstandsstück 12 greift die zu messende Kraft F an. Auf dem Silizium-Verformungskörper 8.1 ist der Messwandler 1 so befestigt, dass die piezoresistiven Widerstände 3.1 und 3.2 Stauchungen und die piezoresistiven Widerstände 3.3 und 3.4 Dehnungen ausgesetzt sind. Auch hier können die Kraftmessbereiche durch Variation der Federsteifigkeit der Silizium-Verformungskörper 8.1 und 8.2 in weiten Grenzen verändert werden.

[0034] In Fig. 5 ist ein Sensor zur Messung von drei Kräften und einem Moment für grosse Messbereiche dargestellt. Zwei Silizium-Parallelfederanordnungen, welche aus den Silizium-Verformungskörpern 8.7, 8.8 und 8.5, 8.6 und den Abstandsstücken 15, 14 und 13 gebildet werden, sind hintereinander angeordnet. Die zweite dieser Silizium-Parallelfederanordnungen ist zur ersten um 90° gedreht. Zwei weitere Silizium-Parallelfederanordnungen sind um 90° quer zu den ersten beiden Silizium-Parallelfederanordnungen angeordnet. Diese Silizium-Parallelfederanordnungen setzen sich aus den Silizium-Verformungskörpern 8.1, 8.2 und 8.3, 8.4 zusammen und sind durch die Abstandsstücke 12 und 13 verbunden. Die Befestigung am Gestell 11 erfolgt mit den beiden Abstandsstücken 12. Auf den Silizium-Verformungskörpern 8.1, 8.3, 8.5 und 8.7 sind Messwandler 1 angebracht. Die zu messenden Kräfte Fx, Fy, Fz und das Moment My greifen am freien Ende der ersten Siliziumparallelfederanordnung, also am Abstandsstück 15, an. Die Kraft Fx wird mit der ersten Silizium-Parallelfederanordnung, die Kraft Fy mit der zweiten Silizium-Parallelfederanordnung und die Kraft Fz und das Moment My können mit den beiden Silizium-Parallelfederanordnungen, die um 90° quer zu den ersteren angeordnet sind, gemessen werden.

[0035] Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht von Fig. 5. Aus Fig. 6 wird der Aufbau der zweiten Silizium-Parallelfederanordnung mit den Silizium-Verformungskörpern 8.5 und 8.6, den Abstandsstücken 13 und 14 und dem Messwandler 1 ersichtlich.

[0036] Fig. 7 erläutert einen Kraftsensor, bei dem der Messwandler 1 als Verformungskörper und als Messelement genutzt wird. Das eine Ende des Messwandlers 1 ist über eine Befestigungsfläche 7 am Gestell 11 befestigt, während am freien Ende des Messwandlers 1 wieder ein Hebel 9 in Richtung der Einspannstelle 11 angeordnet ist. Greift am freien Ende des Hebels 9 eine Kraft F an, dann entstehen im Messwandler 1 Stauchungs- und Dehnungsgebiete. Befinden sich beispielsweise die piezoresistiven Widerstandspaare 3.1 und 3.2 im Stauchungsgebiet und die piezoresistiven Widerstandspaare 3.3 und 3.4 im Dehnungsgebiet, dann können die piezoresistiven Widerstände 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 zu einer Wheatstonschen Vollbrücke verschaltet werden. Die Anordnung ist insbesondere für die Messung kleiner Kräfte geeignet.

[0037] Bei einem in Fig. 8 dargestellten Kraftsensor für die Messung sehr grosser Kräfte ist der Siliziumverformungskörper z-förmig gestaltet. Dieser Verformungskörper besteht, eben wie ein z, aus zwei waagerecht angeordneten Teilen 8.1 und 8.2. Diese beiden Teile 8.1 und 8.2 sind durch ein schräg verlaufendes Teil 8.3 verbunden. Das eine waagerechte Teil 8.2 liegt auf einem Gestell 11 und am anderen waagerechten Teil 8.1 greift die Kraft F an. Der Messwandler 1 ist am schrägen Teil 8.3 so angebracht, dass ein piezoresistives Widerstandspaar 3.1; 3.2 sich im Dehnungsgebiet befindet und ein weiteres piezoresistives Widerstandspaar 3.3; 3.4 im Stauchungsgebiet angeordnet ist.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0038] <tb>1<sep>Silizium-Messwandler <tb>2<sep>Siliziumplatte <tb>3.1<sep>piezoresistiver Widerstand <tb>3.2<sep>piezoresistiver Widerstand <tb>3.3<sep>piezoresistiver Widerstand <tb>3.4<sep>piezoresistiver Widerstand <tb>4.1<sep>Kontakt für Brückenausgangsspannung <tb>4.2<sep>Kontakt für Brückenausgangsspannung <tb>5.1<sep>Kontakt für Brückenspeisespannung <tb>5.2<sep>Kontakt für Brückenspeisespannung <tb>6<sep>Leiterbahnen <tb>7<sep>Befestigungsflächen <tb>8<sep>Silizium-Verformungskörper <tb>8.1<sep>Silizium-Verformungskörper <tb>8.2<sep>Silizium-Verformungskörper <tb>8.3<sep>Silizium-Verformungskörper <tb>8.4<sep>Silizium-Verformungskörper <tb>8.5<sep>Silizium-Verformungskörper <tb>8.6<sep>Silizium-Verformungskörper <tb>8.7<sep>Silizium-Verformungskörper <tb>8.8<sep>Silizium-Verformungskörper <tb>9<sep>Hebel <tb>10<sep>Seismische Masse <tb>11<sep>Gestell <tb>12<sep>Abstandsstück <tb>13<sep>Abstandsstück <tb>14<sep>Abstandsstück <tb>15<sep>Abstandsstück <tb>16<sep>erste Dünnstelle <tb>17<sep>zweite Dünnstelle <tb>a<sep>minimaler Abstand <tb>b<sep>Abstand <tb>F<sep>Kraft <tb>P<sep>Druck

Claims (7)

1. Messwandler (1) für die Sensortechnik, bei dem auf einer Siliziumplatte (2) piezoresistive Widerstände (3.1, 3.2, 3.3, 3.4) integriert sind, welche in einer Wheatstonschen Vollbrücke verschaltet sind, - wobei auf der Siliziumplatte (2) vier integrierte piezoresistive Widerstände (3.1, 3.2, 3.3, 3.4) so angeordnet sind, dass zwischen je zwei parallel angeordneten piezoresistiven Widerständen (3.1, 3.2) und (3.3, 3.4) ein geringer Abstand (a) in Querrichtung zur Siliziumplatte (2) existiert, zwischen den piezoresistiven Widerständen (3.1, 3.2) und (3.3, 3.4) in Längsrichtung der Siliziumplatte (2) ein grösserer Abstand (b) vorhanden ist, - die piezoresistiven Widerstände (3.1, 3.2, 3.3, 3.4) mittels Leiterbahnen (6) verschaltet sind, - an einem Ende der Siliziumplatte (2) ein erstes Kontaktpaar (5) zum Anlegen einer Brückenspeisespannung (UB) und ein zweites Kontaktpaar (4) zum Abgreifen einer Brückenausgangsspannung (UD) angeordnet sind, - Silizium-Befestigungsflächen (7) an den beiden Enden des Silizium-Messwandlers (1) im elektrisch neutralen Bereich zur Befestigung des Messwandlers 1 auf Silizium-Verformungskörpern vorhanden sind, - der Messwandler (1) mit einem Silizium-Verformungskörper (8) verbunden ist, und - der Messwandler (1) auf dem Silizium-Verformungskörper (8) so angeordnet ist, dass sich ein piezoresistives Widerstandspaar (3.1, 3.2) in einem Stauchungsgebiet und ein zweites piezoresistives Widerstandspaar (3.3, 3.4) in einem Dehnungsgebiet befindet.

2. Messwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (4.1, 4.2, 5.1, 5.2) der Kontaktpaare (4, 5) in einer Reihe in Querrichtung zur Siliziumplatte (2) angeordnet sind.

3. Messwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Silizium-Verformungskörpers (8) eine Einspannstelle (11) aufweist, und an einem freien Ende eines Silizium-Verformungskörpers (8) in Richtung zur Einspannstelle (11) des Silizium-Verformungskörpers (8) ein Hebel (9) angeordnet ist, an dessen freiem Ende eine äussere Kraft (F) angreifen kann und/oder sich eine seismische Masse (10) befindet, dass der Messwandler (1) auf dem Silizium-Verformungskörper (8) so angebracht ist, dass sich ein piezoresistives Widerstandspaar (3.1, 3.2) im Stauchungsgebiet einer ersten Dünnstelle (16) und sich ein zweites piezoresistives Widerstandspaar (3.3, 3.4) im Dehnungsgebiet einer zweiten Dünnstelle (17) befindet.

4. Messwandler nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Silizium-Verformungskörper (8.1) mit einem zweiten Silizium-Verformungskörper (8.2) über zwei Abstandsstücke (12) zu einem Parallelogramm verbunden ist, wobei ein Abstandsstück (12) an einem Gestell (11) befestigt ist und an einem anderen Abstandsstück (12) eine zu messende Kraft (F) angreifen kann, und dass der Messwandler (1) auf dem ersten Silizium-Verformungskörper (8.1) so angebracht ist, dass ein erstes piezoresistives Widerstandspaar (3.1, 3.2) sich im Stauchungsgebiet und ein zweites piezoresistives Widerstandspaar (3.3, 3.4) sich im Dehnungsgebiet befindet.

5. Messwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Silizium-Parallelfederanordnungen hintereinander angeordnet sind, dass die zweite Silizium-Parallelfederanordnung um 90° gegen die erste Silizium-Parallelfederanordnung gedreht ist, dass zwei weitere Silizium-Parallelfederanordnungen rechtwinklig zu den ersten beiden Silizium-Verformungskörpern angeordnet sind, dass jede Silizium-Parallelfederanordnung aus zwei Silizium-Verformungskörpern (8.1, 8.2), (8.3, 8.4), (8.5, 8.6), (8.7, 8.8) besteht, dass zwei Silizium-Verformungskörper (8.7, 8.8) der ersten Silizium-Parallelfederanordnung über zwei Abstandsstücke (15) und (14) verbunden sind, dass die um 90° gedrehte Silizium-Parallelfederanordnung auch aus zwei Silizium-Verformungskörpern (8.5, 8.6) besteht, die ebenfalls über zwei Abstandsstücke (14) und (13) verbunden sind, dass zwei weitere quer zu den ersteren Silizium-Parallelfederanordnungen angeordneten Silizium-Parallelfederanordnungen aus den Silizium-Verformungskörpern (8.1, 8.2) und (8.3, 8.4) bestehen und mittels der Abstandsstücke (13) und (12) verbunden sind, dass auf je einem Silizium-Verformungskörper (8.1, 8.3, 8.5, 8.7) ein Silizium-Messwandler (1) angebracht ist, dass die Abstandsstücke (12) an einem Gestell (11) befestigt sind, und dass die zu messenden Kräfte Fx, Fy, Fz und ein Moment Myam freien Ende (15) der ersten Silizium-Parallelfederanordnung angreifen können.

6. Messwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwandler (1) an einem Ende mittels einer Befestigungsfläche (7) in einem Gestell (11) gehaltert ist und am anderen Ende des Messwandlers (1) an einer zweiten Befestigungsfläche (7) ein Hebel (9) in Richtung des Gestells (11) angeordnet ist, dass am freien Ende des Hebels (9) eine Kraft (F) angreifen kann, dass ein piezoresistives Widerstandspaar (3.1, 3.2) sich im Stauchungsgebiet und ein zweites piezoresistives Widerstandspaar (3.3, 3.4) sich im Dehnungsgebiet befindet.

7. Messwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwandler mit einem z-förmig gestalteten Silizium-Verformungskörper (8) verbunden ist, der aus zwei waagerecht angeordneten Teilen (8.1) und (8.2) besteht, welche durch ein schräg angeordnetes Teil (8.3) verbunden sind, wobei ein waagerechtes Teil (8.2) an einem Gestell (11) aufliegt, dass eine Kraft F an einem anderen waagerechten Teil (8.1) angreifen kann, dass der Messwandler (1) so am schräg angeordneten Teil (8.3) angebracht ist, dass ein piezoresistives Widerstandspaar (3.1, 3.2) sich im Dehnungsgebiet befindet und ein weiteres piezoresistives Widerstandspaar (3.3, 3.4) im Stauchungsgebiet angeordnet ist.