CN112262303B - 压力测量装置及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括陶瓷压力传感器(1)的压力测量装置，该压力测量装置包括陶瓷测量膜(3)和传感器固定装置，通过该传感器固定装置，所述压力传感器(1)被固定，使得在待测量的压力(p)下的介质能够施加到测量膜(3)区域，该测量膜区域在外部在所有侧上都被所述测量膜(3)的膜边缘(5)围绕。所述传感器固定装置包括由钛或钛合金制成的固定元件(9)，其具有开口(11)，通过该开口，在待测量的所述压力(p)下的所述介质能够通过施加到所述膜区域。根据本发明，提高了所述压力测量装置的耐腐蚀性，因为所述测量膜(3)的所述膜边缘(5)通过扩散焊接部(7)而被直接连接到所述传感器固定装置的所述固定元件(9)，其中所述扩散焊接部(7)是使用扩散焊接方法产生的扩散焊接部(7)，并且通过该扩散焊接部，在扩散焊接方法期间作为单独部件提供的所述测量膜(3)被连接到所述固定元件(9)。

Description

压力测量装置及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种压力测量装置，包括：
陶瓷压力传感器，其包括陶瓷测量膜，和
传感器固定装置，压力传感器通过该传感器固定装置被固定，使得测量膜的在外部在所有侧上都被测量膜的膜边缘围绕的膜区域能够与具有待测量的压力的介质接触，
其中，传感器固定装置包括钛或钛合金固定元件，其具有开口，所述膜区域能够通过该开口与具有待测量的压力的介质接触。
本发明还涉及一种生产这种压力测量装置的方法。
背景技术
上述类型的压力测量装置应用于工业测量技术中，用于压力的计量记录。
压力传感器通常根据其尺寸和其制造所使用的方法而被分为所谓的经典传感器和被实施为传感器芯片的传感器。
传感器芯片是微机电系统(MEMS)传感器，其通常通过应用半导体技术中的常用方法来生产，这些常用方法诸如例如为使用单层或多层晶片的蚀刻工艺、氧化方法、植入方法、结合方法和/或涂覆方法。被实施为传感器芯片的压力传感器的总体尺寸通常在一毫米到几毫米，并且使用具有几微米膜厚度的测量膜。
相比之下，经典压力传感器的总体尺寸通常有几厘米，并且通常作为单个单元制造品来制成。在这种情况下，陶瓷压力传感器通常包括多晶陶瓷形成的测量膜，该测量膜通过接头(诸如，例如活性硬钎焊或铜焊接头)连接到通常同样由多晶陶瓷构成的平台，以便封围出压力室。这些测量膜的膜厚度通常有一个或多个毫米。
陶瓷压力传感器提供的优点是，由于陶瓷的高机械和化学耐用性，陶瓷测量膜可以直接暴露于处于待测量的压力下的介质。因此，可以应用陶瓷压力传感器，而不需要插入填充有压力传递液体的隔膜密封件。
为此，经典陶瓷压力传感器通常通过传感器固定装置来固定，该传感器固定装置包括夹紧装置，在夹紧装置的情况下，压力传感器的外边缘区域在平行于表面法线延伸的轴向方向上被夹紧在测量膜上，使得由被夹紧在夹紧装置中的膜的膜边缘在外部在所有侧上围绕的膜区域能够通过传感器固定装置的开口与具有待测量的压力的介质接触。例如，在DE 103 34 854 A1和DE 102 27 479 A1中描述了这方面的示例。
在这些压力测量装置的情况下，需要一种被夹紧在膜边缘和在外部围绕开口的夹紧装置的元件之间的密封装置，该密封装置实现压力测量装置的壳体内部相对于介质的密封。在DE 102 27 479 A1中描述的压力测量装置为此包括被夹紧在膜边缘和夹紧装置的元件之间的、由弹性体形成的O形环。为此，在DE 103 34 854 A1中描述的压力测量装置包括被夹紧在膜边缘和夹紧装置的元件之间的陶瓷分离环，在该陶瓷分离环的面向压敏装置的面上和在该陶瓷分离环的面向元件的面上，在每种情况下，都布置有聚四氟乙烯(PTFE)垫圈。
然而，用于密封壳体内部的密封材料，诸如，例如弹性体或热塑性塑料，并不是防扩散的，并且随着时间而老化。
这个问题可以用例如EP 2 860 505 A1中描述的方式来解决。在那里，描述了一种压力测量装置，包括：
陶瓷压力传感器，其包括陶瓷测量膜，以及
传感器固定装置，压力传感器通过该传感器固定装置被固定，使得测量膜的在外部在所有侧上被测量膜的膜边缘围绕的膜区域能够与具有待测量的压力的介质接触，
其中传感器固定装置包括钛或钛合金固定元件，该固定元件具有开口，膜区域能够通过该开口与具有待测量的压力的介质接触。
在EP 2 860 505 A1中描述的传感器固定装置包括钛或钛合金的过程连接部，在连接部中设置有开口，压力传感器通过固定布置而被固定在该开口中。固定布置包括通过钎焊接头与膜边缘连接的陶瓷环和与陶瓷环连接的钛固定元件。固定元件被实施为金属环，其通过焊接部与过程连接部连接。金属环可以被实施为收缩在陶瓷环上且在外部在所有侧上围绕陶瓷环的环。可替代地是，金属环可以被实施为通过钎焊接头与陶瓷环的背对测量膜的面连接的环。在两种变型的情况下，固定布置均形成用于压力接触的开口的外部限制，通过膜边缘和陶瓷环之间的钎焊接头以及金属环和陶瓷环之间的连接，该外部限制相对空腔的内部空间被紧密密封，防止扩散。
然而，在这种情况下不利的是，在测量操作中，与介质接触的钎焊接头可能受到腐蚀侵袭。因此，该压力测量装置不能应用于高腐蚀性介质(诸如，例如氧化性无机酸)的压力测量。
在EP 1 329 960 A1中描述了一种压力传感器，其包括蓝宝石传感器芯片。蓝宝石是一种单晶耐腐蚀材料。传感器芯片布置在玻璃体内的开口中，并且该开口由蓝宝石的盖板密封。盖板具有中心开口，传感器芯片的蓝宝石膜能够通过该中心开口与压力接触。
在EP 1 329 960 A1中，提到了通过使表面镜面光滑并且随后通过在加热芯片和盖板的同时将它们保持压在一起来连接芯片和盖板，可以将盖板以耐腐蚀方式与芯片连接，而不需要插入接合装置。然而，EP 1 329 960 A1的建议是反对这种形式的实施例，这是因为：首先，蓝宝石是一种昂贵的材料，并且由于传感器芯片和盖板之间的连接要求表面具有小于或等于0.3nm的表面粗糙度，所以生产成本继续增加。
此外，令人担心的是，传感器芯片的测量特性会由于挤压在一起而产生的压缩压力和/或由于该压缩压力而在传感器芯片中诱发的应力而变劣，这些应力会不利地影响测量的精度。在这种情况下，作为坚硬的脆性材料的蓝宝石不能吸收这些应力，或者只能在很小程度上吸收这些应力，因为作为一种单晶，与多晶陶瓷相比，它没有晶界，而在晶界处，可以阻止亚临界裂纹生长。
由于经典压力传感器和传感器芯片之间的上述差异，用于封装传感器芯片的方法通常不能直接转移到用于固定经典压力传感器的传感器固定装置。
此外，在经典陶瓷压力传感器中，在现有技术水平下，通常的是，与蓝宝石膜相比，采用明显更具成本效益的多晶陶瓷膜。然而，多晶陶瓷的表面质量比蓝宝石低得多，并且表面粗糙度比蓝宝石高得多。因此，生产表面粗糙度小于或等于0.3nm的多晶陶瓷膜似乎极其困难。然而，由于经典压力传感器与传感器芯片相比具有非常大的尺寸，因此使用蓝宝石膜将意味着成本的大幅增加。
此外，通过增加温度或压缩压力来补偿对于执行EP 1 329 960A1中所描述的方法来说太大的表面粗糙度的想法在这里没有用处，因为陶瓷压力传感器将因此暴露于更大的热机械性要求，这可能不利地影响测量精度，甚至导致损坏传感器。
发明内容
本发明的目的是提高配备有经典陶瓷压力传感器的上述类型的压力测量装置的耐腐蚀性。
为了实现该目的，本发明包括一种压力测量装置，包括：
陶瓷压力传感器，其包括陶瓷测量膜，以及
传感器固定装置，压力传感器通过该传感器固定装置被固定，使得测量膜的在外部在所有侧上都被测量膜的膜边缘围绕的膜区域能够与具有待测量的压力的介质接触，
其中传感器固定装置包括钛或钛合金固定元件，该固定元件具有开口，所述膜区域能够通过该开口与具有待测量的压力的介质接触，
其特征在于，
测量膜的膜边缘通过扩散焊接部直接与传感器固定装置的固定元件连接，
其中扩散焊接部是通过扩散焊接方法产生的扩散焊接部，通过该扩散焊接部，在扩散焊接方法期间作为单独部件存在的测量膜变得与固定元件连接。
本发明的压力测量装置提供了这样的优点，即：经由扩散焊接部，实现了所述开口的抗扩散和高抗腐蚀性的密封。尤其是，当测量膜具有相对粗糙的表面时，仍然还是这种情况。在无需插入接头材料、无需插入弹性体或热塑性塑料的密封件并且无需插入陶瓷部件的情况下，通过扩散焊接部实现的本发明的在膜边缘和固定元件之间的直接连接实现了连接的耐腐蚀性，总体上基本上仅受测量膜和固定元件的非常高的耐腐蚀性的限制。
另一个优点是扩散焊接部具有相对高的耐压性。这种高耐压性尤其是通过将测量膜(呈单独部件的形式)与固定元件扩散焊接在一起来实现。这提供了额外的优点，即：压力传感器完全不暴露于扩散焊接方法的要求。这样，也可以使用不能承受这些要求的压力传感器。此外，这防止了压力传感器的测量特性因扩散焊接方法的要求而变劣。
本发明的压力测量装置的第一进一步发展的特征在于以下特征，其包括：压力传感器包括布置在测量膜的背对扩散焊接部的面上的至少一个传感器部件。
本发明的压力测量装置的第一变型的特征在于以下特征，其包括：压力传感器被实施为仅通过扩散焊接部来固定的独立部件。
本发明的压力测量装置的第二变型的特征在于以下特征，其包括：传感器固定装置包括传感器支撑件，所述传感器支撑件布置在压力传感器的背对扩散焊接部的后面上，该传感器支撑件被实施为使得其实现了压力传感器的后面支撑件，通过该后面支撑件，增大了传感器固定装置对于通过压敏装置的前面上的开口施加的压力载荷的耐压性。
本发明的压力测量装置的第二进一步发展的特征在于以下特征，其包括：
测量膜由多晶陶瓷、多晶氧化物陶瓷或多晶氧化铝(Al2O3)构成，具有大于或等于0.1μm的表面粗糙度、0.05mm至3mm的膜厚度，和/或大于或等于17mm的膜直径，并且/或者
固定元件由钛或钛合金构成，其中钛合金具有与测量膜的陶瓷的热膨胀系数匹配的热膨胀系数和/或100GPa至120GPa的弹性模量。
本发明的压力测量装置的第三进一步发展的特征在于以下特征，其包括：固定元件包括：
开口，该开口在外部在所有侧上由壁区域接界，该壁区域在外部在所有侧上围绕压力传感器并且与压力传感器间隔开，以及
径向向内延伸的肩部，其在末端上毗邻在所述壁区域上，并且在外部在所有侧上围绕固定元件的开口，以及
测量膜的膜边缘与壁区域间隔开，并通过扩散焊接部与固定元件的肩部的内边缘区域连接。
第四进一步发展的特征在于以下特征，其包括：压力测量装置包括形成为固定元件的部件的过程连接部或形成为单独部件且与固定元件连接或通过焊接部与固定元件连接的过程连接部，通过该过程连接部，压力测量装置能够安装到与其互补的连接部，和/或通过该过程连接部，压力测量装置能够连接到与其互补的差压管路连接部。
第一实施例的特征在于以下特征，其包括：
压力传感器包括机电换能器，该机电换能器被实施用以将测量膜的取决于作用在测量膜上的压力的偏转转换成电变量，然后基于该电变量，借助于连接到或能够连接到换能器的测量电子器件能够确定待测量的压力。
第二实施例的特征在于以下特征，其包括：
压力传感器包括平台，该平台通过接头与测量膜连接，以封围出压力室。
此外，本发明包括一种用于生产本发明的压力测量装置的方法，其特征在于，
测量膜和固定元件或固定元件的待通过扩散焊接部与测量膜连接的至少一部分被预制为单独部件，以及
执行扩散焊接方法，通过该扩散焊接方法，作为单独部件存在的测量膜的膜边缘与固定元件的待通过扩散焊接部与膜边缘连接的区域连接，其中
a)产生一种布置，在该布置中，膜边缘和固定元件的待通过扩散焊接部与膜边缘连接的所述区域彼此直接抵靠放置，并且
b)膜边缘和固定元件的待与膜边缘连接的所述区域在真空下或在保护性气体气氛下通过压缩压力彼此压靠，并且在作用于膜边缘和所述区域上的压缩压力下经受加热过程，在加热过程的情况下，该布置被加热到发生实现扩散焊接部的扩散过程的温度。
该方法的第一进一步发展的特征在于以下特征，其包括：在扩散焊接方法期间，该布置在1MPa至10MPa的压缩压力下在1000℃至1400℃的温度范围内被保持60分钟至120分钟的时间段。
该方法的第二进一步发展的特征在于以下特征，其包括：在扩散焊接方法之后，通过将至少一个传感器部件布置在测量膜的背对扩散焊接部的面上来完成所述压力传感器。
用于生产根据第二实施例的压力测量装置的方法的第二进一步发展的进一步发展的特征在于以下特征，其包括：
在执行扩散焊接方法之后，平台被布置在测量膜上，同时插入在测量膜和平台之间产生接头所需的接头材料，并且
随后，执行接合方法，通过该接合方法，产生平台和测量膜之间的接头。
后一个进一步发展的进一步发展的特征在于以下特征，其包括：
压力传感器包括电容式机电换能器，
换能器包括布置在平台的面向膜的前面上的测量电极和布置在测量膜的面向平台的内侧面上的对电极，
在通过接合方法将测量膜和平台连接在一起之前，将对电极施加在测量膜上，以及
在平台通过接合方法与测量膜连接之前，平台配备有测量电极和用于将换能器电连接到测量电子器件所需的部件。
附图说明
现在将基于附图的图更详细地解释本发明及其优点，在附图中示出了实施例中的两个示例。在附图中，相同元件用相同附图标记表示。为了能够显示出元件具有非常不同的尺寸，附图并不总是按比例的。附图的图显示如下：
图1是压力测量装置的示例，其固定元件包括过程连接部；
图2是压力测量装置的示例，其固定元件与单独的过程连接部连接；和
图3是用于生产压力测量装置的方法步骤，其采用的是图1的压力测量装置的示例。
具体实施方式
图1和图2示出了本发明的压力测量装置的示例。在每种情况下，压力测量装置均包括压力传感器1和传感器固定装置。压力传感器1包括陶瓷测量膜3，并且通过传感器固定装置固定，使得测量膜3的在外部在所有侧上都被测量膜3的膜边缘5围绕的膜区域能够与具有待测量的压力p的介质接触。
本发明的压力测量装置的特征在于以下特征，其包括：测量膜3的膜边缘5通过扩散焊接部7直接与传感器固定装置的固定元件9连接，其中固定元件9具有暴露出膜区域的开口11，通过该开口11，膜区域能够与待测量的压力p接触。在这种情况下，扩散焊接部7被实施为通过扩散焊接方法产生的扩散焊接部7。扩散焊接方法将作为单独部件存在的测量膜3与固定元件9连接，其中固定元件9由钛或钛合金构成。特别适合作为钛合金的是这样的钛合金，其热膨胀系数与测量膜3的陶瓷的热膨胀系数匹配。关于产生扩散焊接部7，特别合适的是钛合金，其(例如钛)也具有从100GPa到120GPa的相对较小的弹性模量。这种合金的示例是Ti 6Al 4V和Ti 6Al 2Sn 4Zr 6Mo。
本发明包括上述优点。此外，上述钛基材料提供的优点是，由钛基材料构成的固定元件9的热膨胀系数非常类似于通常用于生产陶瓷测量膜3的多晶陶瓷的热膨胀系数，多晶陶瓷诸如例如为氧化物陶瓷，诸如例如氧化铝(Al2O3)，因此在测量操作中，作用在扩散焊接部7上以及还经由扩散焊接部作用在测量膜3上的热机械应力相对较小。此外，上述钛基材料提供的优点是，它们与陶瓷或蓝宝石相比弹性大得多，并且因此能够至少部分地吸收热机械应力，而压力测量装置在使用中由于温度变化会暴露于该热机械应力。
本发明的压力测量装置的各个部件可以具有单独应用或彼此组合应用的不同实施例。现在将基于附图描述这方面的示例。
因此，测量膜3可以是例如多晶陶瓷、多晶氧化物陶瓷或多晶氧化铝(Al2O3)，具有大于或等于0.1μm的表面粗糙度、0.05mm至3mm的膜厚度和/或大于或等于17mm的膜直径。
可替代地是或补充地是，压力传感器1除了测量膜3之外还可以包括至少一个传感器部件，所述至少一个传感器部件被布置在测量膜3的背对扩散焊接部7的面上。这些传感器部件可以包括例如如图1和图2所示的平台13，该平台13与测量膜3压力紧密连接，以封围出压力室15。适合作为连接部的是例如接头17，该接头17将测量膜3的外边缘与平台13的外边缘连接，并且在外部在所有侧上围绕压力室15。如果平台13同样是陶瓷的，例如氧化物陶瓷，诸如例如氧化铝(Al2O3)，那么适合作为接头17的是例如活性硬钎焊部或铜焊部。
压力传感器1可以被实施为例如绝对压力传感器，其计量地记录作用在测量膜3的外侧面上的压力p。在这种情况下，测量膜3下方的压力室15被抽空。可替代地是，压力传感器1可以被实施为相对压力传感器，该相对压力传感器记录相对于参考压力pref的、作用在测量膜3的外侧面上的压力p，该参考压力pref经由延伸穿过平台13的参考压力供应管路19供应到压力室15。供应管路19在图1和图2中用虚线画出，以表示它是一种选项，并且在绝对压力传感器的情况下是不存在的。
在每种情况下，在图1和图2中示出的压力传感器1均包括机电换能器，该机电换能器被实施用以将测量膜3的取决于作用在测量膜3上的压力p的偏转转换成电变量，然后基于该电变量，通过连接到换能器的测量电子器件21来确定待测量的压力p。作为示例，为此，图1和图2中所示的电容式换能器包括测量电容器，该测量电容器的测量电容取决于测量膜3的依赖于压力的偏转。测量电容器包括布置在平台13的面向膜的前面上的测量电极23和布置在测量膜9的面向平台13的内侧面上的对电极25。
在这里示出的示例的情况下，测量电极23经由延伸穿过平台13的接触引脚27与布置在平台13的背对膜的前面上的连接部29连接，并且经由连接部29，测量电极23能够连接到或被连接到测量电子器件21。对电极25经由与其接界的导电接头17和与接头17导电连接且延伸穿过平台13的接触引脚27与布置在平台13的背对膜的前面上的连接部29连接，并且经由连接部29，对电极25能够连接到或被连接到测量电子器件21。
可替代地是，代替图1和图2中所示的压力传感器1，自然也可以应用现有技术中已知的具有陶瓷测量膜的其它压力传感器。这些传感器可以具有例如另一种机械结构，可以是以其它方式能够电连接的，并且/或者可以具有根据另一种换能器原理工作的机电换能器，诸如例如光学或压阻换能器。
固定元件9的形成可以在相对较宽的界限内自由选择。在这方面，图1和图2示出了实施例的示例，在这些实施例的情况下，固定元件9包括开口，该开口在外部在所有侧上都由壁区域31接界，该壁区域31在外部在所有侧围绕压力传感器1并且与压力传感器1间隔开。径向向内延伸的肩部33毗邻壁区域31，该肩部33在外部在所有侧上围绕固定元件9的开口11，用于对测量膜3进行压力加载。在这种情况下，测量膜3的膜边缘5通过扩散焊接部7与固定元件9的肩部33的内边缘区域连接，且与壁区域31间隔开。
如已经提到的那样，测量膜3和固定元件9之间的、由扩散焊接部7形成的连接具有相对高的耐压性。在压力测量装置用于测量非常低的压力或用于测量负压的情况下，该耐压性是足够的，以便在足够测量中提供压力传感器1在压力测量装置中的耐压固定。在这些应用中，压力传感器1可以被实施为独立的压力传感器1，其仅通过扩散焊接部7来固定。
在给定的情况下，超过扩散焊接部7的耐压性的、由于压力测量装置的压力测量范围而期望或需要的传感器固定装置的耐压性可以可选地是通过向传感器固定装置添加传感器支撑件35来提供，该传感器支撑件35被布置在压力传感器1的背对扩散焊接部7的后面上。传感器支撑件35实现了压力传感器1的作用在其后面上的支撑，通过该支撑，增大了传感器固定装置对于通过开口11施加在压敏装置1的前面上的压力载荷的耐压性。这样，本发明的压力测量装置也可以测量相对较大的压力p，诸如例如高达60巴和甚至更大的压力p。图1和图2示出了传感器支撑件35的示例，该传感器支撑件35被画成虚线，以指示它是一个选项。传感器支撑件35包括压紧环，该压紧环被部署在固定元件9的背对开口11的端部处且与固定元件9连接。压紧环作用在压力传感器1的后面的外边缘上。该压紧环优选由与固定元件9相同的材料构成，并且可以例如通过焊接部或通过螺纹组件与固定元件9连接。可选地是，至少一个其它元件37，诸如例如密封件、陶瓷去耦环和/或弹性元件可以被夹紧在传感器支撑件35和压力传感器1的后面的所述外边缘之间。
此外，本发明的压力测量装置优选包括过程连接部39、41，通过该过程连接部39、41，压力测量装置能够安装到设置在使用位置的、与该过程连接部互补的连接部上，并且/或者能够连接到与该过程连接部互补的差压管路的连接部。
图1示出了这种情况的示例，在这种情况下，过程连接部39被实施为固定元件9的部件。图2示出了一个示例，在该示例的情况下，过程连接部41被实施为与固定元件9连接的独立部件。在这种情况下，与压力传感器1连接的固定元件9基本上在前面齐平地插入过程连接部41中。
在每种情况下，这里所示的过程连接部39、41均包括凸缘，该凸缘能够连接到与该过程连接部互补的配对凸缘。可替代地是，自然地是，代替这里所示的凸缘，也可以使用现有技术中已知的其它过程连接部类型，诸如例如连接螺纹。
在压力测量装置具有单独的过程连接部41的情况下，过程连接部41优选由金属(例如不锈钢)构成，并且优选通过金属连接部(诸如例如图2中以三角形示出的焊接部)与固定元件9连接。
图3示出了用于制造本发明的压力测量装置的方法步骤，其采用的是图1中所示的压力测量装置的示例。在制造中，测量膜3和固定元件9或固定元件9的待通过扩散焊接部7与测量膜3连接的至少一部分被预制为单独部件。然后，执行扩散焊接方法，通过该扩散焊接方法，作为单独部件存在的测量膜3与固定元件9连接。为此，优选地是，产生图3a中所示的布置，在该布置中，膜边缘5和固定元件9的待通过扩散焊接部7与膜边缘连接的区域直接彼此抵靠放置。然后，膜边缘5和固定元件9的待与膜边缘连接的区域在真空或保护性气体气氛下通过压缩压力pa彼此压靠，并且在作用于膜边缘和所述区域上的压缩压力pa下经受加热过程，在加热过程的情况下，该布置被加热到发生扩散过程的温度，从而实现扩散焊接部7。
在这种情况下，温度、压缩压力pa和时间段(在此时间段期间，该布置暴露于所述温度和压缩压力pa)代表工艺参数，这些工艺参数能够在一定界限内彼此协调调节。由于测量膜3作为单独部件被扩散焊接，所以不必考虑压力传感器1的热负荷能力和机械负荷能力，其中根据压力传感器1的构造，其热负荷能力和机械负荷能力会比测量膜3的热负荷能力和机械负荷能力小得多。目前认为特别合适的是扩散焊接方法，在扩散焊接方法的情况下，该布置在1MPa至10MPa的压缩压力下在1000℃至1400℃的温度范围内被保持60分钟至120分钟的时间段。
通过上述方法，可以产生位于多晶陶瓷(诸如例如氧化物陶瓷，诸如例如氧化铝(Al2O3))形成的测量膜3和钛形成的固定元件9之间的扩散焊接部7，其具有小于或等于1·10-10mbar·l·s-1的氦密封性。
如果作为测量膜3的补充，压力传感器1还包括布置在测量膜3的背对扩散焊接部7的面上的至少一个另外的传感器部件，则在扩散焊接方法之后，通过添加这些传感器部件来完成压力传感器1。稍后的完成提供了优点，即：传感器部件及其相互之间和/或与测量膜的组合都不会暴露于与扩散焊接方法相关联的载荷，使得以这种方式产生的压力传感器1包含相对低的残余应力，并因此具有高的测量精度。
对于图1和图2中所示的压力传感器1，优选地是，平台13布置在测量膜3上，并且以图3b)中的分解图中所示的方式插入在测量膜3和平台13之间产生接头17所需的接头材料F。特别适合作为接头材料F的是活性硬钎焊料或铜焊料，其可以例如以环的形式布置在测量膜3和平台13之间。然后，执行接合方法，例如活性铜焊方法，通过该方法，于是产生图3c中所示的在平台13和测量膜3之间的接头17。
从图3b)明显的是，为了生产压力测量装置，其压力传感器1被实施为电容式压力传感器1，优选地是，在测量膜3和平台13连接在一起之前，对电极25被施加在测量膜3上，例如作为溅射沉积的金属涂层。在这种情况下，对电极25优选在执行扩散焊接方法之后施加。然而，可替代地是，也可以选择在执行扩散焊接方法之前施加对电极25。
另外，在电容式压力传感器1的情况下，优选地是，平台13配备有测量电极23，并且在给定的情况下，平台13配备有在平台13通过接合方法与测量膜3连接之前将换能器电连接到测量电子器件21所需的部件，诸如例如这里所示的接触27和连接部29。
附图标记列表
1 压力传感器 23 测量电极
3 测量膜 25 对电极
5 膜边缘 27 接触引脚
7 扩散焊接部 29 连接部
9 固定元件 31 壁区域
11 开口 33 肩部
13 平台 35 传感器支撑部
15 压力室 37 元件
17 接头 39 过程连接部
19 参考压力供应管路 41 过程连接部
21 测量电子器件

Claims (12)

1.用于生产压力测量装置的方法，其中所述压力测量装置包括：
陶瓷压力传感器(1)，所述陶瓷压力传感器包括陶瓷测量膜(3)，以及
传感器固定装置，所述压力传感器(1)通过所述传感器固定装置被固定，使得在外部在所有侧上都被所述测量膜(3)的膜边缘(5)围绕的所述测量膜(3)的膜区域能够与具有待测量的压力(p)的介质接触，
其中所述传感器固定装置包括钛或钛合金固定元件(9)，所述固定元件(9)具有开口(11)，所述膜区域能够通过所述开口(11)与具有所述待测量的压力(p)的所述介质接触，
所述测量膜(3)的所述膜边缘(5)通过扩散焊接部(7)与所述传感器固定装置的所述固定元件(9)直接连接，
其中所述扩散焊接部(7)是通过扩散焊接方法产生的扩散焊接部(7)，通过所述扩散焊接部，在所述扩散焊接方法期间作为单独部件存在的所述测量膜(3)变得与所述固定元件(9)连接，
其中所述方法的特征在于，
所述测量膜(3)和所述固定元件(9)或所述固定元件(9)的待通过所述扩散焊接部(7)与所述测量膜(3)连接的至少一部分被预制为单独部件，并且
执行扩散焊接方法，通过所述扩散焊接方法，作为单独部件存在的所述测量膜(3)的所述膜边缘(5)与所述固定元件(9)的待通过所述扩散焊接部(7)与所述膜边缘(5)连接的区域连接，其中
a)产生一种布置，在该布置中，所述膜边缘(5)和所述固定元件(9)的待通过所述扩散焊接部(7)与所述膜边缘(5)连接的所述区域彼此直接抵靠放置，并且
b)所述膜边缘(5)和所述固定元件(9)的待与所述膜边缘(5)连接的所述区域在真空下或在保护性气体气氛下通过压缩压力(pa)彼此压靠，并且在作用于所述膜边缘和所述区域上的所述压缩压力(pa)下经受加热过程，在所述加热过程的情况下，所述布置被加热到发生扩散过程的温度，所述扩散过程实现所述扩散焊接部(7)，并且在所述扩散焊接方法之后，通过将至少一个传感器部件布置在所述测量膜(3)的背对所述扩散焊接部(7)的面上来完成所述压力传感器(1)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述扩散焊接方法期间，所述布置在1MPa至10MPa的压缩压力下且在1000℃至1400℃的温度下被保持60分钟至120分钟的时间段。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述压力传感器(1)包括平台(13)，所述平台(13)通过接头(17)与所述测量膜(3)连接，以封围出压力室(15)，并且所述方法的特征在于，
在执行所述扩散焊接方法之后，所述平台(13)被布置在所述测量膜(3)上，其中在所述测量膜(3)和所述平台(13)之间插入产生所述接头(17)所需的接头材料(F)，并且
随后执行接合方法，通过所述接合方法，产生位于平台(13)和测量膜(3)之间的所述接头(17)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述压力传感器(1)包括电容式机电换能器，
所述换能器包括测量电极(23)和对电极(25)，所述测量电极(23)布置在所述平台(13)的面向膜的前面上，并且所述对电极(25)布置在所述测量膜(9)的面向平台(13)的内侧面上，
在测量膜(3)和平台(13)通过所述接合方法连接在一起之前，将所述对电极(25)施加在所述测量膜(3)上，并且
在所述平台(13)通过所述接合方法与所述测量膜(3)连接之前，所述平台(13)配备有所述测量电极(23)和将所述换能器电连接到测量电子器件(21)所需的部件。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压力传感器(1)包括至少一个传感器部件，所述至少一个传感器部件布置在所述测量膜(3)的背对扩散焊接部(7)的面上。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压力传感器(1)被实施为独立的部件，所述独立的部件仅通过所述扩散焊接部(7)来固定。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传感器固定装置包括传感器支撑部(35)，所述传感器支撑部(35)布置在所述压力传感器(1)的背对扩散焊接部(7)的后面上，所述传感器支撑部(35)被实施为使得所述传感器支撑部(35)实现所述压力传感器(1)的后面支撑部，通过所述后面支撑部，增大了所述传感器固定装置对于通过所述开口(11)施加在所述压力传感器(1)的前面上的压力载荷的耐压性。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述测量膜(3)由多晶陶瓷、多晶氧化物陶瓷或多晶氧化铝(Al2O3)构成，具有大于或等于0.1μm的表面粗糙度、0.05mm至3mm的膜厚度和/或大于或等于17mm的膜直径，并且/或者
所述固定元件(9)由钛或钛合金构成，其中所述钛合金具有与所述测量膜(3)的陶瓷的热膨胀系数匹配的热膨胀系数和/或100GPa至120GPa的弹性模量。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述固定元件(9)包括开口，所述开口在外部在所有侧上都由壁区域(31)接界，所述壁区域(31)在外部在所有侧上都围绕所述压力传感器(1)并且与所述压力传感器(1)间隔开，并且
在末端毗邻在所述壁区域(31)上的是径向向内延伸的肩部(33)，其在外部在所有侧上都围绕所述固定元件(9)的所述开口(11)，并且
所述测量膜(3)的所述膜边缘(5)与所述壁区域(31)间隔开，并且通过所述扩散焊接部(7)与所述固定元件(9)的所述肩部(33)的内边缘区域连接。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压力测量装置包括形成为所述固定元件(9)的部件的过程连接部(39)，或包括形成为单独部件且与所述固定元件(9)连接或通过焊接部与所述固定元件(9)连接的过程连接部(41)，通过所述过程连接部，所述压力测量装置能够安装到与所述过程连接部互补的连接部，并且/或者通过所述过程连接部，所述压力测量装置能够连接到与所述过程连接部互补的差压管路连接部。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压力传感器(1)包括机电换能器，所述机电换能器实施用以将所述测量膜(3)取决于作用在所述测量膜(3)上的所述压力(p)的偏转转换成电变量，然后基于所述电变量，通过连接到或能够连接到所述换能器的测量电子器件(21)来确定所述待测量的压力(p)。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压力传感器(1)包括平台(13)，所述平台(13)通过接头(17)与所述测量膜(3)连接，以封围出压力室(15)。
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