DE10114665A1 - Drucksensor mit Membran - Google Patents

Drucksensor mit Membran

Info

Publication number
DE10114665A1
DE10114665A1 DE2001114665 DE10114665A DE10114665A1 DE 10114665 A1 DE10114665 A1 DE 10114665A1 DE 2001114665 DE2001114665 DE 2001114665 DE 10114665 A DE10114665 A DE 10114665A DE 10114665 A1 DE10114665 A1 DE 10114665A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coating
pressure sensor
membrane
sensor according
conversion device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE2001114665
Other languages
English (en)
Inventor
Bernhard Trier
Walter Geis
Christoph Kleye
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE2001114665 priority Critical patent/DE10114665A1/de
Publication of DE10114665A1 publication Critical patent/DE10114665A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2287Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges constructional details of the strain gauges
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0051Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drucksensor, im Wesentlichen bestehend aus einer Membran, die sich bei entsprechender Druckbeaufschlagung durchzubiegen vermag und welche auf ihrer Oberfläche Umsetzungsmittel trägt, die die Durchbiegung der Membran in ein auswertbares Signal umsetzen. Es wird vorgeschlagen, das Umsetzungsmittel durch eine Beschichtung zu schützen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drucksensor, im wesentlichen bestehend aus einer Membran, die sich bei entsprechender Druck­ beaufschlagung durchzubiegen vermag und welche auf ihrer Ober­ fläche Umsetzungsmittel trägt, die die Durchbiegung der Membran in ein auswertbares Signal, insbesondere eine elektrische Spannung oder einen elektrischen Widerstand umsetzt.
Vorgenannte Drucksensoren sind im Bereich der Technik zum Bei­ spiel für das Bestimmen eines Absolutdruckers oder für die Bestimmung eines Relativdruckes bekannt. Drucksensoren werden dabei in den Kreislauf des Mediums, dessen Druck zu messen ist, integriert. Der Einsatz des Drucksensors ist auf die Form des Mediums nicht beschränkt; es können sowohl gasförmige als auch flüssige Mediendrücke gemessen werden. Der Druck liegt auf einer Membran an, die sich aufgrund des anliegenden Druckes durchbiegt. Diese Durchbiegung erfolgt gegen ein rückstellendes Moment, zum Beispiel die Eigenelastizität der Membran, wodurch eine reversible Druckmessung möglich wird. Die Membranober­ fläche trägt mittelbar oder unmittelbar ein Umsetzungsmittel, welches die Durchbiegung der Membran in ein auswertbares Signal umsetzt. Es sind hierzu verschiedene Konzepte bekannt; die Wheatstonsche Brückenschaltung mag als ein Beispiel hierbei genannt werden.
Bekannte Drucksensoren bestehen zum Beispiel aus einer Gummi­ membran, die auf ihren Oberflächen das Umsetzungsmittel tragen. Andere Konzepte besitzen ebenfalls eine aus Gummi oder Metall gefertigte Membran, an denen als Umsetzungsmittel ein Stößel angeordnet ist, der einen Magneten trägt, der mit einem Hallsensor zusammenwirkt und so die Bewegung der Membran bei Druckbeaufschlagung in ein meßbares Signal umsetzt.
Zum Schutz der Umsetzungsmittel ist es bekannt, Glaslot oder Glaspulver auf die Membranoberfläche und über das Umsetzungs­ mittel aufzustreuen, welches danach bei Temperaturen von über 500° Celsius gesintert wird.
Aufgrund des Einsatzes des sehr hohen Temperaturniveaus ergibt es sich aber, daß bei der verhältnismäßig filigran ausgestalte­ ten Membran thermische Verspannungen in der Membran auftauchen, die die Funktionalität bzw. Linearität der Membran einschrän­ ken. Es müssen daher an dem fertigen Drucksensor hernach auf­ wendige Kalibrierverfahren vorgesehen werden, um diesen Effekt zu kompensieren. Des weiteren ist beobachtet worden, daß das Aufsintern des Glaspulvers bzw. des Glaslotes zu Inhomogeni­ täten in der Oberfläche des Drucksensors führen, die unter Umständen die Beweglichkeit der Membran und damit auch die Genauigkeit des Drucksensors negativ beeinflussen.
Abschließend ist auch nicht immer sichergestellt, daß die ins­ besondere elektronisch bzw. elektrisch wirkenden Umsetzungs­ mittel den Einsatz der hohen Temperaturen aushalten, wodurch sich die Auswahl der Umsetzungsmittel beschränkt.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, einen Druck­ sensor wie eingangs vorgestellt dahingehend zu verbessern, daß die Qualität des Drucksensors verbessert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, einen Drucksensor wie eingangs beschrieben dahingehend zu verbessern, daß zumindest auf einer Seite des Umsetzungsmittels eine Be­ schichtung vorgesehen ist und die Beschichtung in einem Auf­ spalter-, einem Plasmabeschichtungs-, einem Tauchbeschichtungs- und/oder einem Folienbeschichtungsprozeßschritt aufgebracht wird.
Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag wird der Einsatz des aus dem Stand der Technik bekannten Aufsinterns des Glaspulvers oder Glaslotes vollständig vermieden, wodurch sich auch ergibt, daß keine hohen Sintertemperaturen mehr auf die filigrane Mem­ bran wirken kann. Wird der Einsatz der hohen Temperaturen am Drucksensor aber vermieden, ergibt es sich, daß keine aufgrund der thermischen Energie erzeugten Verspannungen in der Membran entstehen und/oder das Umsetzungsmittel aufgrund der hohen Temperaturen Schaden nimmt. Dabei kann die Beschichtung sowohl zwischen den Umsetzungsmitteln und der Membranoberfläche als auch, als abschließende Schicht, über dem Umsetzungsmittel auf der Membranoberfläche vorgesehen sein. Hierdurch erreicht die Beschichtung auch einen mechanischen Schutz des Umsetzungs­ mittels.
Gleichzeitig ist gefunden worden, daß die erfindungsgemäß vor­ geschlagenen Beschichtungsverfahren zu verhältnismäßig homo­ genen Oberflächen führen und damit auch die Eigenschaften der Membran kaum beeinträchtigen.
Die nach der Erfindung vorgeschlagenen Beschichtungsprozeß­ schritte können prinzipiell auch ohne Einsatz von Temperatur durchgeführt werden, wenngleich bei Einsatz von moderaten Temperaturen die Herstellungszeiten deutlich sinken, ohne dabei aber die Qualität bzw. Güte der Drucksensoren zu beeinträchti­ gen. Es wird daher vorgeschlagen, die Beschichtung bei einer maximalen Prozeßtemperatur von ca. 400° Celsius, bevorzugt bei ca. 180° bis 250° Celsius, aufzubringen. Die angegebenen Temperaturniveaus dienen zum Beispiel dabei, bei einer Folien­ beschichtung die Klebeschicht auszuhärten oder aber bei der Tauchbeschichtung das Lösungsmittel auszudampfen. Insbesondere bei dem Tauchbeschichtungsprozeß können geringere Temperaturen ausreichend sein, da dies letztendlich von dem Dampfdruck des verwendeten Lösungsmittels abhängt. Im Ergebnis ergibt sich aber, daß auf ein hohes, insbesondere dauerhaft hohes Tempe­ raturniveau, wie es beim Sintern notwendig war, verzichtet werden kann, das heißt, es ist nicht notwendig, den kompletten Körper des Drucksensors bzw. der Membran mit einer relativ hohen Temperatur zu beaufschlagen beziehungsweise durchzu­ tempern, die zu den bekannten thermischen Verspannungen und den daraus resultierenden Problemen führt.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß das Umsetzungsmittel zumindest einseitig die Beschichtung aufweist. Die Beschichtung kann dabei zwischen Umsetzungsmittel und Membranoberfläche vorgesehen sein, insofern trägt in gleicher Weise die Membran­ oberfläche das Umsetzungsmittel, in diesem Fall eben mittelbar durch die Beschichtung. In einer anderen Variante ist vorge­ sehen, daß das Umsetzungsmittel auf der Membranoberfläche ange­ ordnet ist und sowohl über der Membranoberfläche wie auch über dem Umsetzungsmittel die Beschichtung vorgesehen ist. Des weiteren ist aber auch vorgesehen, daß die Beschichtung auf beiden Seiten des Umsetzungsmittels angeordnet ist, das Um­ setzungsmittel also gleichermaßen von einer Beschichtung all­ seitig, zumindest beidseitig eingepackt ist. Dabei kommt es nicht darauf an, daß das Material der Beschichtung auf der Vorder- und Rückseite des Umsetzungsmittels identisch ist, sondern es ist durchaus möglich, daß die verschiedenen Be­ schichtungen entsprechend den gewünschten Eigenschaften unter­ schiedlich und auf diese Eigenschaften optimiert ausgebildet sind. Dabei muß die Beschichtung auch nicht jeweils mit dem gleichen Prozeßschritt durchgeführt werden, sondern es ist durchaus möglich, verschiedene Prozeßschritte in der Abfolge der Produktion des Drucksensors miteinander zu kombinieren.
Es ist dabei vorgesehen, die Erfindung so auszubilden, daß die Beschichtung zum Beispiel elektrisch isolierend ausgebildet ist. Dadurch erlaubt es die Erfindung, daß zum Beispiel das elektrisch betriebene Umsetzungsmittel auf einer als Metall­ oberfläche ausgebildeten Membran angeordnet wird, wenn die Beschichtung eben zwischen Umsetzungsmittel und Membranober­ fläche angeordnet ist.
Des weiteren ist vorgesehen, daß die Beschichtung als Dampf­ sperre wirkt, wodurch vermieden wird, daß Luftfeuchtigkeit oder Feuchtigkeit die Membranoberfläche oder das Umsetzungsmittel in seiner Funktionalität beeinträchtigen.
In einer weiteren, bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Beschichtung insbesondere für Wärmestrah­ lung reflektierend ist. Eine solche Beschichtung bietet sich zum Beispiel als erste Schicht auf der Membranoberfläche an, wodurch vermieden wird, daß der Membrankörper, zum Beispiel ein keramischer Festkörper oder ein Glas oder dergleichen, bei nachfolgenden Prozeßschritten mit zuviel Wärmestrahlung beauf­ schlagt wird, da die Wärmestrahlung durch die Beschichtung gleich reflektiert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorge­ sehen, daß auf die Oberfläche der Membran zunächst eine reflek­ tierende Beschichtung aufgebracht wird, hernach ein aus einer Druckschichtenpaste bestehendes Umsetzungsmittel aufgebracht wird, das hernach thermisch fixiert wird, und hernach auf das Umsetzungsmittel eine weitere Beschichtung aufgebracht wird.
Bei diesem erfindungsgemäß ausgebildeten Drucksensor bewirkt die erste, die Wärmestrahlung reflektierende Beschichtung nicht nur eine Reflektion der Wärmestrahlung, sie dient auch gleich­ zeitig als Abstandshalter, wodurch eine weitere thermische Entkopplung des Umsetzungsmittels von der Membranoberfläche gelingt. Es ist gefunden worden, daß der Einsatz von Um­ setzungsmitteln, die als Druckschichtenpaste in einem Sieb­ druckverfahren auf die Oberfläche der Membran aufgebracht werden, zu sehr günstigen und mit hoher Güte reproduzierbaren Anordnungen des Umsetzungsmittels führt. Durch dieses Verfahren wird zum Beispiel eine Wheatstonesche Brückenschaltung aufge­ bracht. Das Problem bei dem Einsatz der Druckschichtenpaste liegt darin, daß diese mit einer verhältnismäßig hohen Tem­ peratur fixiert bzw. kristallisiert werden muß und auch diese hohe Temperatur zu den eingangs bereits beschriebenen Problemen bei der Güte des Drucksensors führen kann. Der erfindungsgemäße Aufbau erreicht aber zwei sich unabhängig voneinander ver­ stärkende Effekte, nämlich zum einen wird durch die Reflek­ tionsschicht die Wärmestrahlung zu einem hohen Teil reflek­ tiert, und zum anderen dient die innenliegende Beschichtung als Pufferlage, also als thermische Entkopplung, wodurch weiterhin ein Wärmetransport in der Membranoberfläche möglichst vermieden wird.
Bei der Folienbeschichtung hat es sich als günstig ergeben, daß eine Polyimidfolie eingesetzt wird, die auf die Membran und/oder das Umsetzungsmittel auflamentiert wird. Für ein Aus­ härten der an der Folie vorgesehenen Klebeschichtes ist ein moderates Temperaturniveau von ca. 150° bis 200° Celsius vorge­ sehen, welches - wie nachgewiesen - nicht zu thermischen Ver­ spannungen der Membran führt.
Bei dem erfindungsgemäß, alternativ vorgeschlagenem Tauchbe­ schichtungsprozeßschritt wird die Membran in eine Lösung mit Polysiluxane eingeführt beziehungsweise getaucht. Es handelt sich hierbei um eine organische Siliziumverbindung. Beim Herausziehen der Membran aus der Flüssigkeit läuft die Flüssig­ keit ab, und es bildet sich ein Film auf der Oberfläche. Durch Wärme wird dieser Film fixiert, wobei sich die Polysiluxane in eine Siliziumdioxydschicht (SiO2) und organische Reste, die aber nicht störend wirken, zersetzen.
Im Ergebnis ist gefunden worden, daß eine Beschichtung aus Titandioxyd (TiO2), Siliziumdioxyd (Quarz, SiO2), Zirkonium­ dioxyd (ZrO2), Aluminiumdioxyd (AlO2) und/oder Saphir (Al2O3) besteht, welche für die unterschiedlichen Einsatzbereiche ent­ sprechend bevorzugte Qualitäten aufweist. Es ist zum Beispiel gefunden worden, daß Titaniumdioxyd TiO2 als reflektierende Schicht gute Eigenschaften hat, wohingegen Aluminiumdioxyd sehr gute Verschleißfestigkeit bzw. gute chemische Beständigkeit aufweist, wodurch sich eine so beschichtete Oberfläche zum Beispiel in verhältnismäßig aggressiven Medien einsetzen läßt, bei denen ein solcher Drucksensor zu verwenden ist. Die vorge­ nannten Stoffe können dabei sowohl im Plasmabeschichtungsver­ fahren als auch bei einem Aufsputterprozeß auf die Oberflächen aufgetragen werden.
Der Drucksensor wird in der Regel derart ausgeführt sein, daß das Mittel, das die Durchbiegung der Membran in ein auswert­ bares Signal, insbesondere eine elektrische Spannung oder einen elektrischen Widerstand umsetzt, auf der Seite der Membran angeordnet ist, die nicht durch Druck beaufschlagt wird. Dies hat zum einen den Vorteil, daß keine zusätzlichen notwendigen Abdichtmaßnahmen erforderlich sind. Es bietet weiterhin den Vorteil, daß die von dem Mittel, welches beispielsweise eine Wheatsonesche Brückenschaltung sein kann, notwendigen elek­ trischen Leitungen sich bereits auf der Seite befinden, wo sie ohne Probleme zu einer entsprechenden Auswerte-Einrichtung geführt werden können.
Das Mittel, welches die Durchbiegung der Membran in ein aus­ wertbares Signal umsetzt, wird bevorzugt in einem Abstand s von einer gedachten Linie angeordnet, die das Auslaufende der Run­ dung an der der Membran zugewandten Seite schneidet. Diese spezielle Ausführungsform gewährleistet insbesondere, daß der Funktionsverlauf des Widerstandes in Abhängigkeit vom Druck monoton beziehungsweise linear ermittelt werden kann.
Die Membran des Drucksensors kann aus unterschiedlichsten Materialien hergestellt sein. So sind beispielsweise Ausfüh­ rungsformen möglich aus Metall, Stahl, Keramik, Glas, SiO2, Al2O3, B2O3, Na2O, K2O, MgO, CaO, BaO, P2O, PbO. Es ist natür­ lich auch möglich eine Mischung der zuvor genannten Materialien zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Drucksensors zu verwen­ den.
Bevorzugt wird die Membran des Drucksensors Dicken zwischen 5/100 mm bis zu 3,0 mm aufweisen. Diese Werte ergeben sich aus dem Druckeinsatzbereich und dem Material.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist das Mittel zur Umsetzung der Durchbiegung der Membran in ein auswertbares Signal ein induktiver, kapazitiver oder resistiver Körper, dessen Induktivität, Kapazität oder Wider­ stand durch die Durchbiegung verändert wird und dadurch meßbar ist. Denkbar sind beispielsweise Sensoren, die einen piezzo­ elektrischen Effekt aufweisen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung kann das Mittel zur Umsetzung der Durchbiegung der Membran in ein auswertbares Signal eine optische Anordnung sein.
Es ist sowohl möglich den Sensor als Absolut-Drucksensor oder als Differenzdrucksensor auszubilden. Dabei ist lediglich die Auswerteschaltung entsprechend zu gestalten.
Die Erfindung ist schematisch in der beiliegenden Zeichnung gezeigt. Es zeigen:
Fig. 1, 2 und 3 jeweils im Schnitt verschiedene Ausgestaltungen des erfindungsge­ mäßen Drucksensors,
Fig. 4 und 6 in einer Draufsicht verschiedene Ausgestaltungen der Drucksensoren und
Fig. 5 einen Schnitt durch den erfin­ dungsgemäßen Drucksensor nach Fig. 4.
Der Drucksensor 1 ist dabei im Wesentlichen gebildet von einer Membran 2, an der sich seitlich Halterungen (hier nicht dargestellt) anschließen, die es erlauben, daß der Drucksensor 1 in dem zu messenden System angebaut werden kann. Die Halterung mag auch dazu dienen den Drucksensor zum Beispiel in einem Gehäuse einzubauen und so zu lagern.
Schematisch ist in Fig. 1, 2 und 3 ein Schnitt des Drucksensors 1 gezeigt. Auf der Membran 2 ist auf der Oberseite bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zunächst eine Beschichtung 6 aufgetragen, auf welcher dann das Umsetzungsmittel 4 angeordnet ist.
Die hier dargestellte Variante der Erfindung ist stark vergrößert ausgebildet. Üblicherweise weist die Membran eine Dicke von ca. 5/100 mm bis ca. 3,0 mm Dicke auf. Die genaue Dicke ergibt sich aus dem jeweiligen Anwendungszweck, insbesondere dem Druckbereich des Drucksensors 1.
Die Membran 2 besteht dabei normalerweise aus Metall, Stahl, Keramik, Glas, SiO2, Al2O3, B2O3, Na2O, K2O, MgO, CaO, BaO, PbO, sowie einer Mischung der vorgenannten Materialien. Die vorgenannten Materialien weisen eine geringe chemische Angreif­ barkeit auf, weswegen sie sich für den erfindungsgemäßen Ein­ satz gut eignen. Des Weiteren haben die ausgewählten Materia­ lien eine ausreichende Elastizität (in Abhängigkeit der Dicke der Membran) die sicherstellt, daß auch kleine Durchbiegungen, aufgrund des zu messenden Druckes, von dem Umsetzungsmittel, welches entsprechend sensitiv wirkt, aufgenommen werden. Dabei ist die Anordnung so gewählt, daß sie die Membran mit geringen mechanischen Belastungen beaufschlagt wird, wodurch die Lebens­ dauer der Membran gesteigert wird.
Die in Fig. 1 dargestellte Beschichtung 6 ist zum Beispiel als Titandioxyd-Schicht ausgebildet und weist einen hohen Reflek­ tionsgrad für Wärmestrahlung auf, um dadurch die thermische Beanspruchung, das Durchtempern der Membran 2, zu vermeiden. Auf der Schicht 6 ist das Umsetzungsmittel 4 vorgesehen, welches die Durchbiegung der Membran 2 aufgrund des anliegenden Druckes in ein auswertbares Signal, in der Regel eine elek­ trische Spannung oder eine elektrische Widerstandsänderung, umsetzt. Erfindungsgemäß wird als Umsetzungsmittel auf eine Wheatstonesche Brückenschaltung 5 verwiesen, die schematisch in Fig. 6 angeordnet ist.
Es können aber auch andere, zum Beispiel kapazitive, induktive oder resistiv oder optisch wirkende Umsetzungsmittel eingesetzt werden, deren veränderliche Kapazität, Induktivität oder Wider­ stand beziehungsweise optischen Eigenschaften entsprechend abgetastet beziehungsweise erfaßt werden und so ein auswert­ bares Signal ergeben.
In Fig. 2 ist ein anderer Aufbau des erfindungsgemäßen Sensors 1 gezeigt. Bei diesem Beispiel ist das Umsetzungsmittel 4 direkt auf die Oberfläche 3 der Membran 2 aufgebracht, wobei die Beschichtung 7 hier das Umsetzungsmittel 4 zum Beispiel vor chemischen oder mechanischen Angriffen schützt.
In dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Um­ setzungsmittel 4 eingebettet zwischen zwei Beschichtungen 6 und 8. Die Beschichtung 6 befindet sich hierbei wiederum auf der Oberfläche 3 der Membran 2 und ist zum Beispiel elektrisch isolierend und/oder auch stark reflektierend für Wärmestrahlung ausgebildet. Die Beschichtung 8, die auch das Umsetzungsmittel 4 überdeckt, ist mechanisch und/oder chemisch resistiv ausge­ bildet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen insbesondere eine Folienbeschichtung 9 einzusetzen, wie sie zum Beispiel in Fig. 5 angedeutet ist. Die Folienbeschichtung 9 besteht dabei aus einer aus Kunststoff zum Beispiel einer aus Polyimid bestehenden Folie, die einseitig mit einem Klebstoff, zum Beispiel auf Acryl-Basis ausgestattet ist und so ein Auf­ kleben auf der entsprechenden Oberfläche erlaubt. Bei den sehr filigranen Bauteilen muß dabei ausgeschlossen werden, daß Luft bei dem Auflamentieren der Folie auf der Oberfläche einge­ schlossen wird. Es wird daher erfindungsgemäß auch vorge­ schlagen, auf der Oberfläche der Membran, welche das Um­ setzungsmittel trägt, eine oder mehrere Entlüftungsrillen 10 anzuordnen, wobei die Prozeßführung so gewählt ist, daß Luft­ blasen von innen in Richtung auf die Entlüftungsrillen 10 herausgestrichen werden und so insbesondere eine dampfdichte Absperrung beziehungsweise Beschichtung entweder der Membran­ oberfläche 3 und/oder des Umsetzungsmittels 4 ergeben. Die Entlüftungsrille 10 wird dabei hernach von dem Kleber der Folienbeschichtung 9 ausgefüllt und verschlossen.
In Fig. 4 ist eine dreiteilige Symmetrie angeordnet, in Fig. 6 ist eine vierteilige Symmetrie angedeutet, bei welcher die Rillen 10 im rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Die dadurch entstehenden Quadranten werden genützt, um hierin die jeweiligen resistiven Körper der Wheatstoneschen Brückenschal­ tung 5 anzuordnen. Die weitere Verdrahtung beziehungsweise Schaltung der Wheatstoneschen Brückenschaltung ist nicht darge­ stellt.
Erfindungsgemäß wird auch vorgeschlagen, daß das Umsetzungs­ mittel auf der Seite der Membran angeordnet ist, welche mit Druck beaufschlagt wird. Die Erfindung erlaubt ein Anordnen des empfindlichen Umsetzungsmittels auf der dem Medium zugewandten Seite, da die Beschichtung in dieser erfindungsgemäßen Variante das Umsetzungsmittel vor dem gegebenenfalls agressiven, flüssi­ gen und/oder gasförmigen Medium schützt, dessen Druck gemessen werden soll.
Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind Versuche zur Formulierung ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.
Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Haupt­ anspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Merkmale, die bislang nur in der Beschreibung offenbart wurden, können im Laufe des Verfahrens als von erfindungswesentlicher Bedeutung, zum Beispiel zur Abgrenzung vom Stand der Technik beansprucht werden.

Claims (18)

1. Drucksensor, im wesentlichen bestehend aus einer Membran, die sich bei entsprechender Druckbeaufschlagung durch­ zubiegen vermag und welche auf ihrer Oberfläche Um­ setzungsmittel trägt, die die Durchbiegung der Membran in ein auswertbares Signal, inbesondere eine elektrische Spannung oder einen elektrischen Widerstand umsetzt, da­ durch gekennzeichnet, daß zumindest an einer Seite des Umsetzungsmittels eine Beschichtung vorgesehen ist und die Beschichtung in einem Aufsputter-, einem Plasmabe­ schichtungs-, einem Tauchbeschichtungs- und/oder einem Folienbeschichtungsprozeßschritt aufgebracht wird.
2. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung bei einer maximalen Prozeßtemperatur von 400°C, bevorzugt ca. 180° bis 250°C, aufgebracht wird.
3. Drucksensor nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten des Umsetzungsmittels eine Beschichtung, auch je eine unterschiedliche Beschichtung, vorgesehen ist.
4. Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung elektrisch isolierend ist.
5. Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung als Dampfsperre wirkt.
6. Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung insbesondere für Wärmestrahlung reflektierend ist.
7. Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche der Membran zunächst eine reflektierende Beschichtung aufgebracht wird, danach ein aus einer Druckschichten­ paste bestehendes Umsetzungsmittel aufgebracht wird, das thermisch fixiert wird, und hernach auf das Umsetzungs­ mittel eine weitere Beschichtung aufgebracht wird.
8. Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Folien­ beschichtung eine Folie, insbesondere eine Polyimidfolie vorgesehen ist, die auf die Membran und/oder das Um­ setzungsmittel auflamentiert wird.
9. Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Tauch­ beschichtung die Membran in eine Lösung mit Polysiloxane oder ähnlichem geführt wird.
10. Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus TiO2, SiO2 gegebenenfalls mit organischen Resten, ZrO2, AlO2 und/oder Al2O3 oder einer Mischung der vor­ genannten Materialien besteht.
11. Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran aus Metall, Stahl, Keramik, Glas, SiO2, Al2O3 , B2O3, Na2O, K2O, MgO, CaO, BaO, P2O, PbO sowie einer Mischung der vorgenannten Materialien besteht.
12. Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran eine Dicke von 5/100 mm bis zu 3,0 mm aufweist.
13. Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Umsetzungs­ mittel für die Durchbiegung der Membran ein induktiver, kapazitiver oder resistiver Körper vorgesehen ist, dessen Induktivität, Kapazität oder Widerstand durch die Durch­ biegung verändert wird und dadurch meßbar ist.
14. Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Umsetzungs­ mittel eine optische Anordnung dient.
15. Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor als Absolutdrucksensor oder als Differenzdrucksensor ausgebildet ist.
16. Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Umsetzungs­ mittel eine Wheatstonsche Brückenschaltung dient.
17. Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran auf ihrer das Umsetzungsmittel tragenden Seite mindestens eine Entlüftungsrille aufweist, die durch den Klebstoff einer Klebefolie ausgefüllt wird.
18. Drucksensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Umsetzungs­ mittel auf der Seite der Membran angeordnet ist, die mit Druck beaufschlagt wird.
DE2001114665 2001-03-23 2001-03-23 Drucksensor mit Membran Withdrawn DE10114665A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2001114665 DE10114665A1 (de) 2001-03-23 2001-03-23 Drucksensor mit Membran

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2001114665 DE10114665A1 (de) 2001-03-23 2001-03-23 Drucksensor mit Membran

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10114665A1 true DE10114665A1 (de) 2002-09-26

Family

ID=7678985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2001114665 Withdrawn DE10114665A1 (de) 2001-03-23 2001-03-23 Drucksensor mit Membran

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10114665A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1709410A2 (de) * 2004-01-13 2006-10-11 Honeywell International Inc. Keramik-auf-metall-druckwandler
DE102008025752A1 (de) 2008-05-29 2009-12-10 Zf Electronics Gmbh Induktiver Drucksensor
DE102013106045A1 (de) * 2013-06-11 2014-12-11 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Kapazitive, keramische Druckmesszelle und Verfahren zu ihrer Herstellung
CN115896720A (zh) * 2022-10-26 2023-04-04 广东工业大学 一种压力传感薄膜材料及其制备方法和应用

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3912217A1 (de) * 1989-04-13 1990-10-18 Endress Hauser Gmbh Co Drucksensor
DE4211993A1 (de) * 1992-03-17 1993-09-23 Landis & Gyr Betriebs Ag Membraneinheit fuer einen drucksensor
DE4415984A1 (de) * 1994-05-06 1995-11-09 Bosch Gmbh Robert Halbleitersensor mit Schutzschicht
DE69212734T2 (de) * 1991-07-04 1996-12-05 Fuji Electric Co Ltd Druckmessvorrichtung
DE19542242C1 (de) * 1995-11-13 1997-06-26 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung eines eine gewölbte Membrane aufweisenden Drucksensors
DE19614458C2 (de) * 1996-04-12 1998-10-29 Grundfos As Druck- oder Differenzdrucksensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE69424190T2 (de) * 1994-09-12 2000-11-23 Ibm Elektromechanischer wandler

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3912217A1 (de) * 1989-04-13 1990-10-18 Endress Hauser Gmbh Co Drucksensor
DE69212734T2 (de) * 1991-07-04 1996-12-05 Fuji Electric Co Ltd Druckmessvorrichtung
DE4211993A1 (de) * 1992-03-17 1993-09-23 Landis & Gyr Betriebs Ag Membraneinheit fuer einen drucksensor
DE4415984A1 (de) * 1994-05-06 1995-11-09 Bosch Gmbh Robert Halbleitersensor mit Schutzschicht
DE69424190T2 (de) * 1994-09-12 2000-11-23 Ibm Elektromechanischer wandler
DE19542242C1 (de) * 1995-11-13 1997-06-26 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung eines eine gewölbte Membrane aufweisenden Drucksensors
DE19614458C2 (de) * 1996-04-12 1998-10-29 Grundfos As Druck- oder Differenzdrucksensor und Verfahren zu seiner Herstellung

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1709410A2 (de) * 2004-01-13 2006-10-11 Honeywell International Inc. Keramik-auf-metall-druckwandler
DE102008025752A1 (de) 2008-05-29 2009-12-10 Zf Electronics Gmbh Induktiver Drucksensor
DE102013106045A1 (de) * 2013-06-11 2014-12-11 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Kapazitive, keramische Druckmesszelle und Verfahren zu ihrer Herstellung
CN105308426A (zh) * 2013-06-11 2016-02-03 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 电容式陶瓷压力测量传感器及其生产方法
US9958350B2 (en) 2013-06-11 2018-05-01 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Capacitive, ceramic pressure-measuring cell and method for the production thereof
CN115896720A (zh) * 2022-10-26 2023-04-04 广东工业大学 一种压力传感薄膜材料及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3364158B1 (de) Sensor
EP1144968B1 (de) Platintemperatursensor und herstellungsverfahren für denselben
EP1440322B1 (de) Mikrosensor
EP1560011B1 (de) Dehnmessstreifen mit Feuchtigkeitsschutz durch inhomogene anorganische Schicht auf glättender Polymerschicht (ORMOCER) und Schlitzanordnung
DE2820478A1 (de) Kapazitiver druckfuehlerwandler und verfahren zu seiner herstellung
DE102016108985A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Sensorelements mittels Laserstrukturierung
DE102014114330A1 (de) Solar-Control-Schichtsystem mit neutraler schichtseitiger Reflexionsfarbe und Glaseinheit
DE102009002559A1 (de) Sensoranordnung
DE102009002060B4 (de) Ionensensitiver Sensor mit Mehrfachschichtaufbau im sensitiven Bereich sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Sensors
EP3132254B1 (de) Verfahren zur herstellung einer ph-halbzelle und eine ph-halbzelle
DE3519576C2 (de)
DE102016202083A1 (de) Elektrochemischer Sensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102005060106A1 (de) Präzisionskraftaufnehmer mit Dehnungsmesselementen
DE3212738A1 (de) Verfahren zur quasihermetischen, rueckwirkungsarmen abdeckung empfindlicher physikalischer strukturen
DE102005033727A1 (de) Elektrochemischer Sensor
DE10114665A1 (de) Drucksensor mit Membran
DE102005001298A1 (de) Vorrichtung zum Messen von Kräften, insbesondere Drucksensor, und zugehöriges Herstellverfahren
DE102009028486A1 (de) Ionensensitiver Sensor mit Mehrfachschichtaufbau im sensitiven Bereich
CH687568A5 (de) Beschleunigungssensor.
EP1560004A1 (de) Spule mit Feuchtigkeitsschutz durch Ausgleichsschicht und Schutzschicht
EP2789966B1 (de) Dehnungsmesssensor
DE10201054A1 (de) Drucksensor und Verfahren zum Herstellen eines Drucksensors
DE102010054970A1 (de) Vorrichtung zum Wandeln einer Dehnung und/oder Stauchung in ein elektrisches Signal, insbesondere Dehnungsmessfolie
DE102008042836A1 (de) Temperatursensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102010039357B4 (de) Druckmessgerät für die Prozessmesstechnik

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8139 Disposal/non-payment of the annual fee