CN110383054B - 电化学传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电化学传感器(1，101)，其包括：传感器元件(15，115)，所述传感器元件具有在使用期间面向测量介质(5)的测量表面(8，108)并包括平面状测量元件(2，102)。电化学传感器(1，101)还设置有传感器轴件(4，104)，所述传感器轴件在它的在使用期间面向测量介质(5)的端部处包括具有边框(11，111)的开孔(13，113)，并且传感器元件(15，115)于所述开孔(13，113)的区域中安装在传感器轴件(4，104)中。电化学传感器(1，101)包括环形的密封元件(9，109)，所述密封元件布置在传感器元件(15，115)与边框(11，111)之间。绝缘元件(10，110)以暴露测量表面(8，108)的方式与传感器元件(15，115)的测量元件(2，102)牢固且不可分离地连接。保护电化学传感器以免被测量介质(5)侵入的密封元件(9，109)密封地布置在绝缘元件(10，110)与边框(11，111)之间。

Description

电化学传感器

技术领域

本发明涉及一种电化学传感器及一种用于制造电化学传感器的方法。特别地，本发明还涉及传感器的在使用电化学传感器时与测量介质接触的区域中的结构。

背景技术

传统的电化学或电位传感器、特别是测量测量介质的pH值的传感器被设计成所谓的玻璃电极。这些传感器通常具有带有端部的玻璃轴件，所述端部在使用期间面向或浸没在测量介质中，并且近似球形或半球形的电化学活性pH玻璃膜作为测量元件牢固地连接、即熔融连接至玻璃轴件的该端部。以这种方式形成的测量杆填充有缓冲溶液。基于测量介质的pH值，在玻璃膜上形成电位差，所述电位差通过浸入在缓冲溶液中的作为导体元件的金属电极相对于参考电极的作为参考点的平衡电位而被测量。

此外，已知所谓的离子敏感场效应晶体管传感器(ISFET)，其中，测量介质的pH值或传感器的敏感层所针对的特定离子的浓度通过以下方法测量：改变晶体管的源极-漏极电流。

与传统的电位传感器相比，ISFET传感器具有作为敏感区域的、在使用期间面向测量介质的大体平坦的或平面的测量元件。

US 6,464,940 B1描述了一种pH测量单元的设计、制造和测量原理，其设计用于确定测量介质的微小体积，即液滴的尺寸。作为用于测量介质的贮存器，由Pyrex玻璃构成的环形壁布置在施加到半导体衬底上的绝缘层上并涂覆有金属电极，以使得金属电极可以接触测量介质。面向贮存器的衬底表面同样涂有金属电极。因此，在大约1MHz的频率下，可以在使用期间与测量介质接触的电极与安装在半导体衬底的后部上的电极之间测量电容-电压特性，该特性根据测量介质的pH值而变化。

尽管传统的电化学玻璃传感器的制造是复杂的并且玻璃测量单元需要单独生产，但它们却具有高灵敏度和长期稳定性，而ISFET传感器或具有平坦的或平面的测量元件的传感器(如US 6,464,940 B1中所公开的)的制造可以使用晶片技术大规模地完成。然而，就其稳定性和耐侵蚀性介质的能力而言，ISFET传感器不能达到与电化学玻璃传感器特有水平相同的水平。与电化学玻璃传感器相比，ISFET传感器的漂移稳定性较为不利并且在过程测量技术方面不太合适。

因此，期望一种电化学传感器，其测量元件、例如电化学玻璃传感器中的pH敏感玻璃膜被设计成平面状测量元件，因为包括这种测量元件的传感器元件可以利用晶片技术被大规模生产。

已经证实，如果在使用过程中防止介质(通常是测量介质或清洁介质)侵入的密封元件直接定位在测量元件的测量表面上，则在具有平面状测量元件的电化学传感器中可能出现测量误差，其中，平面状测量元件作为传感器元件被安装在传感器轴中。这种测量误差可以以减小的斜率或长的响应时间的形式发生，即，可以损害电化学传感器的稳定性和再现性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电化学传感器，所述电化学传感器具有在尺寸和/或面积范围上被划定的区域，即具有精确限定的测量表面。因此，如果传感器在使用期间被浸入测量介质或清洁介质中，则传感器的测量元件具有与介质接触的精确限定的表面，同时在传感器与测量介质或清洁介质之间提供良好的密封。

上述目的通过根据权利要求1的电化学传感器和根据权利要求11的电化学传感器的制造方法来实现，所述制造方法包括将传感器元件安装在传感器轴件中。在从属权利要求中限定了有利的实施例。

电化学传感器包括传感器元件，所述传感器元件具有在使用期间面向测量介质的测量表面并包括平面状测量元件。此外，电化学传感器设置有传感器轴件，所述传感器轴件在它的在使用期间面向测量介质的端部处具有开孔，所述开孔具有边框，并且在所述传感器轴件中，传感器元件安装在开孔的区域中。电化学传感器包括环形的密封元件，所述密封元件布置在传感器元件与边框之间。绝缘元件牢固且不可分离地连接至传感器元件的测量元件，以留出暴露的或被空出的测量表面。保护传感器免受测量介质侵入的密封元件密封地布置在绝缘元件与边框之间。

在本文中，平面状测量元件被理解为下述衬底：所述衬底在其一侧上具有形成测量表面的、例如呈敏感层形式的作为敏感材料的平坦敏感区域；或者被理解为由敏感材料制成的盘形测量元件，该元件在两侧基本上是平坦的。

由绝缘材料构成的绝缘元件与根据本发明的电化学传感器的测量元件形成共同结构，即，两者不可分离地连接。

测量元件和绝缘元件本身不一定是均质的。它们也可以是多层的，例如测量元件可以包括一个或多个敏感层。

测量元件和绝缘元件形成传感器元件，传感器元件可选地包括电化学传感器的操作所需的、但是本发明没有包括的其它元件。

密封元件用于使电化学传感器的传感器轴件的内部相对于测量介质或清洁介质密封，其中，在使用期间传感器的一端浸入所述测量介质或清洁介质中。密封元件具有化学稳定且热稳定的聚合物或弹性体材料。

面向传感器的测量环境并在使用期间接触测量介质的区域被理解为测量元件的测量表面的暴露区域或空出的区域。

根据本发明的电化学传感器的设计允许大规模地制造传感器元件以及能够实现适于通过晶片技术安装在传感器轴件中的形状。特别是，在与测量介质接触的区域中与测量元件不可分离地连接的绝缘元件确保了下述测量表面：所述测量表面在其延伸范围上被精确限定并且在使用期间与测量介质接触、即用作介质接触表面。此外，绝缘元件连同环形密封元件通过防止测量介质进入密封元件与测量表面之间而提供良好的密封性。最终结果是改善了传感器斜率并提高了长期稳定性。

在另一个实施例中，根据本发明的电化学传感器的传感器元件包括作为其测量元件的由电化学活性pH玻璃制成的平坦的平面状盘。然而，测量元件也可以设计为包括平坦的电化学活性pH玻璃的层或层结构。

在电化学传感器的一有利改进中，绝缘元件包括耐热和耐化学的绝缘玻璃，所述绝缘玻璃的热膨胀系数适配于测量元件的热膨胀系数，并且尤其与测量元件的热膨胀系数相同。在此，相同的膨胀系数理解为在绝缘玻璃和pH玻璃之间具有小于5e^-7/K的偏差。

替代地，绝缘元件可包括通过物理或化学沉积工艺施加的绝缘层，特别是由氮化硅构成的绝缘层。在这种情况下，由于这种绝缘层的层厚度小，因而不需要使绝缘元件的热膨胀系数与测量元件的热膨胀系数相对应。

在另一实施例中，传感器轴件是圆柱形的，并且开孔并由此暴露区域或凹部布置在传感器轴件的端面上。因此，形成易于掌控的电化学传感器。

在另一实施例中，传感器轴件是圆柱形的并且开孔布置在传感器轴件的圆柱形壳的平坦化区域中。

根据开孔并由此暴露区域和/或凹部在传感器轴件的圆柱形壳的端面上或平坦化区域中的布置，测量元件的测量表面可以具有不同的形状。它可以是圆形、椭圆形或矩形。相对于安装在传感器轴件的端面上的传感器元件通常所具有的圆形测量表面，椭圆形或矩形的测量表面有利于增大测量表面。然而，总是要求暴露的表面略小于密封表面，以避免密封件与活性测量表面之间直接接触。

本发明的电化学传感器的传感器轴件由耐热且耐化学的金属材料或塑料制成的实施例实现稳健的、基本上不易破碎的电化学传感器，这种电化学传感器还可以用在苛刻的化学环境中并且可以被高温高压消毒。

根据本发明的用于制造具有在使用期间面向测量介质的平坦的敏感测量表面的电化学传感器的方法包括以下步骤：

·生成包括敏感材料的晶片与绝缘材料的不可分离的键合，以形成一至少两层式晶片；

·通过处理敏感材料以及在需要在情况下处理与敏感材料键合的绝缘材料以产生预定厚度；

·结构化绝缘材料以同时使敏感材料中的测量表面暴露，从而形成一个或多个测量元件；

·在现有绝缘材料的区域中将由键合的敏感材料和结构化的绝缘材料构成的所述至少两层式晶片切割成具有绝缘元件的传感器元件；

·将由此制造的传感器元件安装在轴件中，其中，在传感器轴件的在使用期间面向测量介质的端部处将密封元件密封地引入绝缘元件与边框之间。

这种方法允许大规模地制造传感器元件并提供低成本的电化学传感器。

在该方法的一有利实施例中，敏感材料具有电化学活性的pH玻璃，并且绝缘材料具有耐热和耐化学的绝缘玻璃，绝缘玻璃的热膨胀系数适配于敏感材料的热膨胀系数，特别是与敏感材料的热膨胀系数相同，其中，绝缘材料通过“直接键合”或“熔融键合”不可分离地键合到敏感材料上，以形成至少两层式晶片。

在该方法的一替代实施例中，绝缘材料包括绝缘层，特别是由氮化硅制成的绝缘层，其通过物理或化学沉积工艺施加到敏感材料上、与敏感材料键合以形成至少双层式晶片并然后被结构化。在另一替代方案中，借助于物理或化学沉积工艺施加的绝缘层可以在沉积期间利用掩膜以绝缘元件的形式直接结构化地制造。

在敏感材料上结构化绝缘材料可以有利地通过蚀刻技术、特别是利用氢氟酸的湿化学法或等离子体蚀刻来执行。

附图说明

下面参考高度示意图来解释本发明。在附图中：

图1是具有参考电极的呈pH测量杆形式的电化学传感器的总体视图；

图2是在第一实施例中的呈pH测量杆形式的电化学传感器的局部视图，其中，传感器元件安装在传感器轴件中；

图3A是呈pH测量杆形式的电化学传感器的另一实施例的局部视图，其中，传感器元件安装在传感器轴件中；并且

图3B是根据图3A的传感器元件的连接到绝缘元件的测量元件；

图4示出制造并在传感器轴件中安装传感器元件的步骤。

具体实施方式

下面将参考具有传感器元件的pH传感器来示例性地说明本发明，其中，所述传感器元件具有平坦的测量表面、例如电化学活性pH玻璃。然而，本发明还包括另外的电化学传感器，其具有用作衬底的平坦的传感器元件、例如如US 6,464,940 B1中所公开的半导体元件、或者ISFET元件。

在此应注意，在下面的附图中，电化学传感器的各实施例的各构件未按比例绘制。

图1以高度示意性图示出电化学传感器1。所示的电化学传感器1形成测量杆，所述测量杆与参考电极16结合使用以确定测量介质的pH。传感器1和参考电极16通过接线(在图中以虚线示出)连接到发射器17。

电化学传感器1在它的在图中朝向下的端部处具有开孔13，在所述开孔13中布置有传感器元件15。传感器元件15包括测量元件2并且具有例如平面状层，即由电化学活性pH玻璃制成的平坦表面或膜。替代地，测量元件2还可以在任一侧上包括由pH玻璃制成的平板。传感器元件15安装在传感器轴4中。在使用期间，电化学传感器1部分地浸入测量介质5中，即至少在包括带有传感器元件15的开孔13的区域中浸入测量介质5中，由此测量元件2的形成与介质接触的表面的测量表面8面向测量介质5。电化学传感器1在其与传感器元件15相反设置的端部处具有传感器头3，传感器头3包含传感器电子装置的一部分。传感器电子装置通过用于传输测量信号的接线7连接到接触部6。在传感器轴件4内部，可以在传感器元件15上布置另外的组件，这些另外的组件用于获取测量信号。然而，这些不是本发明的主题并由此在下文中不再进一步考虑。

图2示出了在使用期间电化学传感器1的面向测量介质5的端部的局部剖视图(参见图1)。安装在传感器轴件4中的传感器元件15可以是由电化学活性pH玻璃制成的测量元件2，或者是如US 6,464,940 B1中所描述的传感器元件，或者是ISFET传感器等。重要的是，测量元件2的与介质接触的表面是平坦的。有利地，测量元件2设计为平坦的盘。电化学传感器1通过弹性密封元件9相对于测量介质5密封。密封元件9可以优选地形成为具有圆的或扁平的轮廓的密封环，所述密封环由化学稳定且热稳定的聚合物、例如PTFE(聚四氟乙烯)或者由弹性体、特别是全氟弹性体(FFKM)制成。密封元件9可以优选地用作具有圆的或扁平的轮廓的密封环，所述密封环由化学稳定且热稳定的聚合物、例如PTFE(聚四氟乙烯)或者由弹性体、特别是全氟弹性体(FFKM)制成。尽管密封环具有圆形形状，但是这种密封环也可以呈现其它形状、例如椭圆形或矩形。

在密封元件9与电化学传感器1的在使用期间与测量介质5接触的测量表面8之间布置有绝缘元件10，绝缘元件与测量元件2不可分离地连接。所述绝缘元件10具有下述结构：该结构使测量元件2的测量表面8中具有在使用期间与介质接触的暴露区域，该暴露区域具有精确限定的几何大小。在图2所示的布置中，绝缘元件10优选地是环形的，并且因此形成测量元件2的测量表面8的圆形暴露区域。绝缘元件10采用所谓的晶片键合工艺、也被称为直接键合或熔融键合与测量元件2不可分离地连接。从MEMS封装和微流体领域可以充分了解这种键合工艺，在此不再进一步描述。

在具有由电化学活性的pH玻璃制成的平面状测量元件2的pH传感器的情况下，绝缘元件由相同类型的材料、即由绝缘玻璃制成，其具有适合于pH玻璃的热膨胀系数的热电膨胀系数，特别是具有与pH玻璃基本上相同的热电膨胀系数。考虑到测量元件的材料(即敏感材料)与绝缘元件的材料(即绝缘材料)之间不可分离的连接，传感器由至少2层晶片材料制成。

传感器轴件4优选地由金属(例如不锈钢、钛)或由化学稳定且热稳定的硬聚合物材料(例如PEEK、PVDF或PFA(全氟烷氧基)或类似的含氟聚合物)或者由任选的复合材料制成。在传感器轴件4的使用期间浸没在测量介质中的端部处，传感器轴件4具有朝向轴件的内部延伸的边框11。传感器轴件4的尺寸可以是例如直径12mm，壁厚1mm，并且边框11可以朝向轴件内部延伸大约1mm。当然，也可以制造具有不同尺寸的电化学传感器。

密封元件9密封地设置在边框11与绝缘元件10之间，也即，由于边框11与绝缘元件10之间的压力，聚合物或弹性体环略微变形以确保电化学测量探针1在它的在使用期间浸没在测量或清洁介质中的端部处的密封性。

由于密封元件9完全靠置在绝缘元件10上而不是直接靠置在测量元件2上，因此即使在全密封作用下也能防止测量介质存在于测量表面8与弹性密封元件9之间，而全密封作用会导致未限定的测量表面8。因此，根据本发明的解决方案提供在尺寸上精确限定的测量表面8，而不会被密封区域中的边缘效应和/或交换效应干扰。

作为由绝缘的非敏感玻璃制成的并具有适合于由电化学活性pH玻璃制成的测量元件2的热膨胀系数的绝缘元件10的替代物，绝缘元件10也可以形成由下述层形成，所述层通过物理或化学沉积工艺、例如由氮化硅制成。由于通常的氮化硅层厚度为约0.1至0.5微米，因此这里不需要调节测量元件2的电化学活性pH玻璃和绝缘元件10的热膨胀系数。其它绝缘材料、例如氧化硅、氧化铝等也可以被认为是以这种方式应用的绝缘元件的其它材料。还可以想到的是由化学稳定且热稳定的聚合物材料形成的涂层。

图3A和3B示出电化学传感器101的另一实施例的局部视图，其中，传感器元件115安装在传感器轴件104中，图3A以剖视图示出传感器轴件104，图3B以平面图示出连接到隔离元件110的测量元件102。

在该实施例中，传感器轴件104具有平坦化区域112，平坦化区域112在它的在使用期间面向测量介质5的端部的一侧上具有开孔113，传感器元件115布置在所述开孔113中。该传感器元件115通过固定装置14安装在传感器轴件104的侧壁中并可以具有测量元件102，测量元件102具有不同于圆形的形状，例如具有椭圆形或带圆角的矩形等。与图2所示的设计相比，该实施例能够实现更大的测量表面108，其中，传感器元件2相对于传感器轴件4的圆柱轴线横向安装。

此外，在图3A和图3B中所示的设计中，与测量元件102不可分离地连接的绝缘元件110布置在密封元件109和与测量介质5接触的测量表面108之间。在该实施例中，相应的隔离元件110可以形成为椭圆环，也可以如图3B所示那样除了测量表面108的椭圆形暴露区域之外覆盖测量元件102的整个边缘区域。重要的是，密封元件109完全靠置在绝缘元件110上，并且由暴露区域产生的测量表面108在其尺寸或范围上被精确地限定。

图4以示例的方式示出了制造并在根据图2的电化学传感器的实施例中在传感器轴件4中安装传感器元件15的步骤，以及由化学稳定且热稳定的绝缘玻璃制成的绝缘元件10借助于晶片技术与测量元件2连接的步骤。在步骤20中，由电化学活性pH玻璃制成的直径为约50mm至100mm、厚度为0.3mm至1.2mm(优选为0.6mm)的晶片通过直接键合或熔融键合连接到由化学稳定且热稳定的绝缘玻璃制成的具有相同尺寸的晶片，这两晶片具有适配的、特别是相同的热膨胀系数。所提到的所谓的晶片键合方法是已知的，因此不再详细描述。

在由测量元件2和绝缘元件10形成这种不可分离地连接的至少两层式晶片之后，在步骤30中通过研磨以及随后的抛光而减小晶片的这两层的厚度以使得绝缘玻璃具有约0.1毫米的厚度而pH玻璃具有约0.1毫米至0.2毫米的厚度。

然后，在步骤40中通过湿法化学蚀刻、干法蚀刻或机械工艺(例如粉末喷射或流体喷射抛光)并使用掩膜来使绝缘玻璃结构化，其中，在限定的区域中形成pH玻璃的暴露区域，从而在所述至少两层式晶片上形成用于相应的测量元件2的精确限定的测量表面8。同时，在边缘区域中保留绝缘玻璃，以便在传感器元件15分割后形成作为传感器元件15的构件的绝缘元件10。

在步骤50中，实施分割以形成具有关联的隔离元件的呈单独形式的传感器元件15。它们优选地例如通过激光切割或金刚石切割来切割，并且如果适用的话被研磨成合适的形状。在现有绝缘材料的区域中并以适于安装在传感器轴件4中的形状、例如对于根据图2的传感器以圆形或对于根据图3B的传感器以矩形实施切割。

在步骤60中，可选地在建立传感器1可操作性所需的进一步处理或其它部件的添加之后，将传感器元件15安装在传感器轴件4中，以使得当传感器1被浸入测量介质5中地使用时，绝缘元件10面向测量介质5。因此，密封元件9密封地布置在边框11与绝缘元件10之间，即，通过在位于传感器轴件4的内部中的固定装置14(参见图3A)上施加受控压力而紧固具有测量元件2和绝缘元件10的传感器元件15。

作为具有通过物理或化学沉积工艺形成的层(例如氮化硅层)的绝缘元件的传感器的制造以类似的方式进行。涂覆工艺优选为PECVD(等离子体增强化学气相沉积)。用于制造暴露区域的蚀刻工艺通过等离子体蚀刻进行。

替代地，暴露区域中的区域也可以已经被由敏感材料构成的晶片上的掩膜覆盖，并且绝缘材料(在这种情况下是氮化硅)可以例如借助于PVD(物理气相沉积)被类似地结构化地沉积(气相沉积)。

参考优选实施例公开和描述了本发明。但是，保护范围还应包括本发明的在此没有详述的其它实施例和改进。例如，当结构化晶片的绝缘材料时，可以想到在暴露区域中形成不同图案、例如岛等。

附图标记列表

1,101 电化学传感器

2,102 测量元件

3 传感器头

4,104 传感器轴件

5 测量介质

6 接触部

7 接线

8,108 测量表面

9,109 密封元件

10,110 绝缘元件

11,111 边框

112 传感器轴件104的平坦化区域

13,113 开孔

14 固定装置

15,115 传感器元件

16 参考电极

17 发送器

20 晶片键合

30 晶片厚度调整

40 结构化

50 分割

60 安装

Claims (18)

1.一种电化学传感器(1，101)，其包括：

传感器元件(15，115)，所述传感器元件具有在使用期间面向测量介质(5)的测量表面(8，108)并包括平面状测量元件(2，102)；

传感器轴件(4，104)，所述传感器轴件在它的使用期间面向测量介质(5)的端部处包括具有边框(11，111)的开孔(13，113)，并且传感器元件(15，115)于所述开孔(13，113)的区域中安装在传感器轴件(4，104)中；

环形的密封元件(9，109)，所述密封元件布置在传感器元件(15，115)与边框(11，111)之间；

其中所述测量元件(2，102)包括由电化学活性pH玻璃构成的平坦的平面状盘，或者平坦的平面状层或平坦的平面状层结构，所述平坦的平面状层或平坦的平面状层结构包括电化学活性pH玻璃；

其中，传感器元件(15，115)包括绝缘元件(10，110)，所述绝缘元件以暴露测量表面(8，108)的方式与测量元件(2，102)牢固且不可分离地连接；

并且，保护电化学传感器以免被测量介质(5)侵入的密封元件(9，109)密封地布置在绝缘元件(10，110)与边框(11，111)之间。

2.根据权利要求1所述的电化学传感器(1，101)，其特征在于，所述绝缘元件(10，110)包括耐热且耐化学的绝缘玻璃，所述绝缘玻璃的热膨胀系数适配于测量元件(2，102)的热膨胀系数。

3.根据权利要求1所述的电化学传感器(1，101)，其特征在于，所述绝缘元件(10，110)包括耐热且耐化学的绝缘玻璃，所述绝缘玻璃的热膨胀系数与测量元件的热膨胀系数基本上相同。

4.根据权利要求1所述的电化学传感器(1，101)，其特征在于，所述绝缘元件(10，110)包括通过物理沉积工艺或化学沉积工艺施加的绝缘层。

5.根据权利要求4所述的电化学传感器(1，101)，其特征在于，所述绝缘层由氮化硅构成。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电化学传感器(1，101)，其特征在于，所述传感器轴件(4，104)是圆柱形的，并且所述开孔(13，113)布置在传感器轴件(4，104)的端面上。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的电化学传感器(1，101)，其特征在于，所述传感器轴件(4，104)是圆柱形的，并且所述开孔(13，113)布置在传感器轴件(4，104)的圆柱形壳的平坦化区域中(112)。

8.根据权利要求7所述的电化学传感器(1，101)，其特征在于，所述测量元件(2，102)的测量表面(8，108)具有圆形或椭圆形或矩形形状。

9.根据权利要求1所述的电化学传感器(1，101)，其特征在于，所述传感器轴件(4，104)由耐热且耐化学的金属材料或耐热且耐化学的塑料材料制成。

10.根据权利要求1所述的电化学传感器(1，101)，其特征在于，所述密封元件(9，109)包括由弹性聚合材料或由弹性体形成的环。

11.一种制造根据权利要求1-10之一所述的电化学传感器(1，101)的方法，所述电化学传感器具有在使用期间面向测量介质(5)的平坦的测量表面(8，108)，所述方法包括以下步骤：

·产生包括敏感材料的晶片与绝缘材料的不可分离的键合，以形成一至少两层式晶片(20)；

·通过处理敏感材料和选择性地处理键合至敏感材料的绝缘材料来产生预定厚度；

·结构化绝缘材料以同时在敏感材料中暴露测量表面从而形成测量元件(2，102)，其中所述测量元件(2，102)包括由电化学活性pH玻璃构成的平坦的平面状盘，或者平坦的平面状层或平坦的平面状层结构，所述平坦的平面状层或平坦的平面状层结构包括电化学活性pH玻璃；

·在已有的绝缘材料的区域中切割由敏感材料和结构化的绝缘材料键合而成的所述至少两层式晶片以获得具有绝缘元件(10，110)的传感器元件(15，115)；

·将由此制造的传感器元件安装在传感器轴件(4，104)中，其中，在传感器轴件(4，104)的使用期间面向测量介质(5)的端部处将密封元件(9，109)密封地引入绝缘元件(10，110)与边框(11，111)之间。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述敏感材料具有电化学活性pH玻璃，并且所述绝缘材料具有耐热且耐化学的绝缘玻璃，所述绝缘玻璃的热膨胀系数适配于所述敏感材料的热膨胀系数，所述绝缘材料通过直接键合或熔融键合不可分离地键合至敏感材料以形成至少两层式晶片。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述绝缘材料包括绝缘层，所述绝缘层通过物理沉积工艺或化学沉积工艺施加至所述敏感材料并与所述敏感材料键合以形成至少两层式晶片。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，通过物理沉积工艺或化学沉积工艺施加的所述绝缘层在沉积期间通过掩膜以绝缘元件的形式直接结构化地生成。

15.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于，通过蚀刻技术在所述敏感材料上结构化所述绝缘材料。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，通过利用氢氟酸的湿化学法或等离子体蚀刻法在所述敏感材料上结构化所述绝缘材料。

17.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述绝缘玻璃的热膨胀系数与测量元件的热膨胀系数基本上相同。

18.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述绝缘层由氮化硅构成。

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