DE102004035545A1 - Drucksensor und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Drucksensor und Verfahren zu dessen Herstellung Download PDF

Info

Publication number
DE102004035545A1
DE102004035545A1 DE200410035545 DE102004035545A DE102004035545A1 DE 102004035545 A1 DE102004035545 A1 DE 102004035545A1 DE 200410035545 DE200410035545 DE 200410035545 DE 102004035545 A DE102004035545 A DE 102004035545A DE 102004035545 A1 DE102004035545 A1 DE 102004035545A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure sensor
membrane
protective layer
pressure
sensor according
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.)
Ceased
Application number
DE200410035545
Other languages
English (en)
Inventor
Markus Dr. Burgmair
Hermann Dr. Leiderer
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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 Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE200410035545 priority Critical patent/DE102004035545A1/de
Publication of DE102004035545A1 publication Critical patent/DE102004035545A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/06Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G01L19/0627Protection against aggressive medium in general
    • G01L19/0645Protection against aggressive medium in general using isolation membranes, specially adapted for protection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/06Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G01L19/0627Protection against aggressive medium in general
    • 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
    • G01L9/0052Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
    • G01L9/0055Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements bonded on a diaphragm

Abstract

Der Drucksensor weist eine Trägermembran (2) auf, auf der Messwandler (5) angeordnet sind. Eine Schutzschicht (7) schützt die Messwandler (5) vor chemisch aggressiven Medien. Die Schutzschicht (7) kann wie die Trägermembran (2) aus einem keramischen Material hergestellt sein oder auf der Grundlage eines Gels gebildet werden. Die Beschaffenheit der Schutzschicht (7) ist so gewählt, dass die mechanischen Eigenschaften des Drucksensors (1) überwiegend von der Druckfestigkeit der Trägermembran (2) bestimmt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Drucksensor mit einer zwischen zwei Druckvolumina einbringbaren Trägermembran, deren Verformung mit Hilfe eines auf der Trägermembran angeordneten Messwandlers erfassbar ist.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Drucksensors, bei dem auf einer Trägermembran ein der Erfassung von Verformungen der Trägermembran dienender Messwandler aufgebracht wird.
  • Ein derartiger Drucksensor und ein derartiges Verfahren sind aus der DE 196 45 613 A1 bekannt. Der bekannte Drucksensor verfügt über einen Grundkörper aus einem keramischen Material, in den eine sacklochartige Ausnehmung eingebracht ist. Durch die sacklochartige Ausnehmung wird im Grundkörper eine keramische Membran ausgebildet, deren Verformung von einem auf der Membran angeordneten Messwandler erfasst wird. Der Messwandler kann ein piezoelektrischer Messwandler oder ein resistiver Messwandler sein. Letzterer setzt eine Dehnung der Membran in eine Änderung des Widerstands um. Beim Betrieb des Drucksensors liegt auf der einen Seite des Drucksensors ein Messmedium an. Auf der gegenüberliegenden Seite kann ein Referenzmedium angeordnet sein. Die Druckdifferenz zwischen dem Messmedium und dem Referenzmedium führt zu einer Auslenkung der Trägermembran, die vom Messwandler erfasst wird.
  • Die bekannten Drucksensoren kommen in verschiedenen Anwendungsgebieten zum Einsatz. In der Automobilindustrie werden die Drucksensoren unter anderem zur Motorsteuerung verwendet.
  • Ein Nachteil des bekannten Drucksensors ist, dass der bekannte Drucksensor nur bedingt dazu geeignet ist, den Druck eines chemisch aggressiven Mediums zu messen. Denn durch ein derartiges Medium wird auf die Dauer der Messwandler beschädigt, was zu Beeinträchtigungen der Sensorfunktion führt.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen Drucksensor zu schaffen, der für die Druckmessung aggressiver Medien geeignet ist. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung des Drucksensors anzugeben.
  • Diese Aufgaben werden durch den Drucksensor und das Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben.
  • Bei dem Drucksensor wird der Messwandler mit einer Schutzschicht bedeckt, die eine geringere Druckfestigkeit als die Trägermembran aufweist. Das bedeutet, dass die Schutzschicht im freitragenden Zustand bei gleicher Druckbelastung eine größere Auslenkung erfährt als die Trägermembran.
  • Durch die Schutzschicht, die eine geringere Druckfestigkeit als die Trägermembran aufweist, wird die Funktion der Trägermembran nicht wesentlich beeinträchtigt, da für die Dehnung der Trägermembran die Druckfestigkeit der Trägermembran maßgeblich bleibt. Außerdem zeigt der Messsensor auch kein asymmetrisches Verhalten, so dass Überdruck von der einen Seite kein anderes Signal des Messwandlers hervorruft als Überdruck von der anderen Seite.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schutzschicht aus einem Material hergestellt, dessen Elastizitätsmodul kleiner gleich dem Elastizitätsmodul des für die Trägermembran verwendeten Materials ist. Die Verwendung eines derartigen Materials für die Schutzschicht erlaubt, die Dicke der Schutzschicht größer gleich der Dicke der Trägermembran zu wählen. Dadurch können Schutzschichten in einer Dicke ausgeführt werden, die einen wirksamen Schutz des Messwandlers vor aggressiven Medien bietet.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird für die Trägermembran und die Schutzschicht jeweils ein keramisches Material verwendet. Ein derartiger Drucksensor weist nicht nur eine hohe Beständigkeit gegenüber chemisch aggressiven Medien auf, sondern auch eine hohe Vibrationsfestigkeit, die insbesondere im Zusammenhang mit Anwendungen in der Automobilindustrie von Bedeutung ist.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Schutzschicht mit Hilfe eines Gels gebildet, das auf der Basis von Perfluoropolyether hergestellt ist. Eine derartige Schutzschicht ist gegen aggressive Medien resistent. Außerdem kann das Gel zunächst in einem fließfähigen Zustand auf den Messwandler aufgebracht werden und dann durch eine Wärmebehandlung ausgehärtet werden. Dadurch wird der Messwandler dicht umschlossen und vor einem aggressiven Medium geschützt.
  • Die Resistenz der Schutzschicht kann weiter erhöht werden, indem diese mit einer auf der Basis von Polyimid hergestellten Folie abgedeckt wird. Eine derartige Folie weist eine hohe mechanische Festigkeit auf und ist auch gegen chemisch aggressive Medien resistent.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im Einzelnen erläutert werden. Es zeigen:
  • 1 einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel des Drucksensors;
  • 2 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel des Drucksensors;
  • 3 einen Querschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel des Drucksensors;
  • 4 eine Aufsicht auf den Drucksensor aus 1;
  • 5 einen Querschnitt durch einen Drucksensor mit einer aus einem Gel hergestellten Schutzschicht;
  • 6 einen Querschnitt durch einen weiteren Drucksensor, dessen Schutzschicht aus einem Gel hergestellt ist;
  • 7 einen Querschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines Drucksensors, dessen Messwandler mit einer aus einem Gel hergestellten Schutzschicht bedeckt sind; und
  • 8 einen Querschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel eines Drucksensors, dessen Messwandler mit einer aus einem Gel hergestellten Schutzschicht bedeckt sind.
  • 1 zeigt einen Drucksensor 1, der über eine Trägermembran 2 verfügt. Auf die Trägermembran 2 sind Leiterbahnen 3 aufgebracht, die von Kontaktflächen 4 zu den Dehnmessstreifen 5 führen, die in einem Druckmessbereich 6 der Trägermembran 2 angeordnet sind. Die Dehnmessstreifen 5 sind mit einer Schutzmembran 7 abgedeckt.
  • Unterhalb der Trägermembran 2 befindet sich ein Stabilisierungsring 8, der dazu dient, die Trägermembran 2 und die Schutzmembran 7 zu stützen. Am Stabilisierungsring 8 und an der Schutzmembran 7 liegen jeweils O-Ringe 9 und 10 an, die den Übergang vom Drucksensor 1 zu einer Fassung 11 abdichten.
  • Der Drucksensor 2 trennt ein Messvolumen 12 von einem Referenzvolumen 13. Im Messvolumen 12 befindet sich ein Messmedium 14, während das Referenzvolumen 13 mit einem Referenzmedium 15 gefüllt ist. Das Messmedium 14 übt einen Druck 16 und das Referenzmedium 15 einen Druck 17 auf den Druckmessbereich 6 des Drucksensors 1 aus. Mit Hilfe des Drucksensors können Druckdifferenzen oder bei bekanntem Druck 17 des Referenzmediums 15 der absolute Druck 16 des Messmediums 14 gemessen werden. Es sei darauf hingewiesen, dass bei bekanntem Druck 16 des Messmediums 14 genauso der Druck des Referenzmediums 15 gemessen werden kann. Das Messmedium 14 und das Referenzmedium 15 können Gase, zum Beispiel Verbrennungsgase, oder Flüssigkeiten, zum Beispiel Treibstoffe oder Hydrauliköle, sein.
  • Die Trägermembran 2 und die Schutzmembran 7 sind jeweils aus einem Material hergestellt, bei dem keramische Partikel in eine organische Matrix eingebettet sind. Die aus diesem Material hergestellten dünnen Platten bilden Keramikvorläufer, die auch als Grünlinge oder Grünfolie bezeichnet werden.
  • In einem Brennvorgang können die Keramikpartikel zu einer Keramik verbunden werden, die je nach der Temperatur des Brennvorgangs als LTCC (= Low temperature co-fired ceramics) oder als HTCC (= High temperature co-fired ceramics) bezeichnet wird.
  • Die Dicke d1 der Trägermembran 2 liegt im Bereich zwischen 25 und 100 μm. Auch die Dicke d2 der Schutzmembran 7 liegt in diesem Bereich. Die Höhe h der Dehnmessstreifen 5 beträgt üblicherweise etwa 10 bis 20 μm. Die Dicke d2 der Schutzmembran 7 ist nun vorzugsweise so gewählt, dass die Dicke d2 wenigstens gleich der doppelten Höhe h der Dehnmessstreifen 5 ist. Dadurch wird bereits ein ausreichender Schutz der Dehnmessstreifen 5 vor einem chemisch aggressiven Referenzmedium 15 bewerkstelligt. Weiter verbessert werden kann der Schutz der Dehnmessstreifen 5 vor dem Referenzmedium 15, indem die Dicke d2 der Schutzmembran 7 wenigstens gleich dem Fünffachen 2 der Höhe h der Dehnmessstreifen 5, aber nicht größer als die Dicke d1 der Trägermembran 2 gewählt wird.
  • Wenn der vom Messmedium 14 ausgeübte Druck 16 nicht gleich dem vom Referenzmedium ausgeübten Druck 17 ist, erfährt die Sensormembran 18 eine Auslenkung. Die Auslenkung der Sensormembran 18 wird von den außerhalb der neutralen Faser der Sensormembran 18 angeordneten Dehnmessstreifen 5 erfasst. Aus den von den Dehnmessstreifen 5 gelieferten Signalen kann die Auslenkung der Sensormembran 18 und damit der Druckunterschied zwischen dem Messmedium 14 und dem Referenzmedium 15 erfasst werden.
  • Zur Herstellung des Drucksensors 1 wird zunächst eine für die Trägermembran 2 vorgesehene Grünfolie mit den Leiterbahnen 3 und den Dehnmessstreifen 5 bedruckt. Für das Druckverfahren kommen insbesondere Siebdruck oder Schablonendruck in Frage. Anschließend wird auf die Leiterbahnen 3 und die Dehnmessstreifen 5 eine weitere für die Schutzmembran 7 vorgesehene Grünfolie aufgebracht. Der von den beiden Grünfolien gebildete Stapel wird unter Druck laminiert und zu einer die Trägermembran 2 und die Schutzmembran 7 umfassenden Sensormembran 18 gebrannt. Während dieses Brennvorgangs kann die Sensormembran 18 auch mit dem Stabilisierungsring 8 verbunden werden. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Stabilisierungsring 8 aus einer herkömmlichen Keramik hergestellt, die beispielsweise auf der Basis von Aluminiumoxid, Zirkonoxid oder deren Derivate gefertigt ist. Abschließend werden die Kontaktflächen 4 ausgebildet und mit den Leiterbahnen 3 verbunden.
  • Der Drucksensor 1 kann aber auch auf der Grundlage einer vorgefertigten Trägermembran hergestellt werden. Diese Trägermembran ist bereits mit Leiterbahnen, Messwandlern und den dazugehörigen Kontaktflächen ausgestattet. Die Leiterbahnen und Messwandler können dann mit einer Grünfolie abgedeckt werden, die auf die Trägermembran auflaminiert, gebrannt und gesintert wird. Dadurch entsteht eine feste Verbindung zwischen Schutzmembran und Trägermembran.
  • 2 zeigt einen weiteren Drucksensor 19, bei dem der Stützring 8 nicht aus einer einstückigen Vollkeramik, sondern aus einem Stapel von Keramikschichten 20 gefertigt ist. Bei den Keramikschichten 20 handelt sich um Grünfolien, die zu LTCC oder HTCC verarbeitet werden können.
  • Die Herstellung des Drucksensors 19 erfolgt, indem zunächst auf die Trägermembran 2 die Leiterbahnen 3 und die Dehnmessstreifen 5 aufgebracht werden. Anschließend werden die Lei terbahnen 3 und die Dehnmessstreifen 5 mit der Schutzmembran 7 abgedeckt. In weiteren Verfahrensschritten werden die Keramikschichten 20 aufgebracht und der gesamte Stapel wird gebrannt und gesintert. Abschließend werden die Kontaktflächen 4 ausgebildet.
  • Auch die Trägermembran 2 kann mehrschichtig ausgebildet sein. 3 zeigt einen Drucksensor 21, dessen Trägermembran 2 aus mehreren Membranschichten 22 besteht. Über die Höhe des von den Membranschichten 22 gebildeten Stapels kann die Festigkeit der Sensormembran 18 und damit der Druckbereich des Drucksensors 21 eingestellt werden. Es sei angemerkt, dass die Festigkeit auch über die Abmessungen des Druckmessbereichs 6 beeinflusst werden können.
  • In 4 ist eine Aufsicht auf den Drucksensor 1 aus 1 dargestellt. Die in 4 dargestellte Aufsicht entspricht auch einer Aufsicht auf die jeweilige Schutzmembran 7 der Drucksensoren 19 und 21. In 4 deutet eine Strichlinie 23 die Innenseite des Stabilisierungsring 8 an. Durch eine äußere Strichlinie 24 wird die Außenfläche des Stabilisierungsring 8 angedeutet. Anhand von 4 ist erkennbar, dass der von der Strichlinie 23 begrenzte Druckmessbereich 6 kreisförmig ausgebildet ist.
  • 5 zeigt einen Querschnitt durch einen weiteren Drucksensor 25, dessen Trägermembran 2 mit Hilfe einer Gelschicht 26 abgedeckt ist, die vorzugsweise aus einem fluorierten Gel gefertigt ist. Die Gelschicht 26 kann beispielsweise auf der Basis von Perfluoropolyether hergestellt sein. Derartige Gele werden beispielsweise von der Firma Shin-Etsu Chemical Co. Ltd, Tokyo unter der Bezeichnung "Sifel" hergestellt. Oberhalb der Gelschicht 26 befindet sich eine Schutzfolie 27, die auf der Basis von Polyimid gefertigt ist. Derartige Schutzfolien 27 sind von der Firma DuPont unter dem Handelsnamen "Kapton" erhältlich. Die Schutzfolie 27 kann auf die Gelschicht 26 aufgelegt oder mit Hilfe eines Beschichtungsverfahrens auf der Gelschicht 26 ausgebildet werden.
  • Es sei angemerkt, dass die Gelschicht 26 nicht in allen Fällen mit der Schutzfolie 27 abgedeckt werden muss. Die Schutzfolie 27 hat eine höhere chemische Beständigkeit des Drucksensors 1 zur Folge. Außerdem verhindert die Schutzfolie 27, dass Gase in die Gelschicht 26 eindiffundieren. Das Eindiffundieren von Gasen in die Gelschicht 26 ist insbesondere dann von Nachteil, wenn der Druck 17 im Referenzmedium 15 innerhalb kurzer Zeit abfallen kann, da die plötzliche Dekompression des Gases in der Gelschicht 26 zu einer Zerstörung der Gelschicht 26 führen kann. Daneben ist das Eindiffundieren von Gasen in die Gelschicht 26 schädlich, wenn es sich dabei um chemisch aggressive Gase handelt.
  • Zur Herstellung des Drucksensors 25 werden zunächst auf der Trägermembran 2 die Leiterbahnen 3 zusammen mit den Dehnmessstreifen 5 ausgebildet. Anschließend wird die Gelschicht 26, beispielsweise mit Hilfe einer Maske auf die Trägermembran 2 aufgebracht und durch eine Wärmebehandlung in einen festen Zustand gebracht. Nach dem Aushärten der Gelschicht 26 befindet sich die Gelschicht 26 immer noch in einem hochelastischen Zustand. Die Dehnmessstreifen 5 werden allerdings hermetisch dicht abgedichtet. Durch die Gelschicht 26 wird der an der Schutzfolie 27 anliegende Druck gleichmäßig auf die Trägermembran 2 verteilt.
  • Anschließend kann die Schutzfolie 27 auf die Gelschicht 26 aufgebracht werden. Durch die Schutzfolie 27, die in hohem Maße flexibel und undurchlässig ist, wird die Gelschicht 26 vor dem chemisch aggressiven Medium geschützt. Außerdem wird die Vibrationsfestigkeit der Gelschicht 26 erhöht. Durch die Schutzfolie 27 kann sich das Gel der Gelschicht 26 nicht in dem Maß mit dem gasförmigen Referenzmedium 15 sättigen, wie bei fehlender Schutzschicht 27. Insofern kann es bei einer Dekompression des Referenzmediums 15 nicht zur Blasenbildung in der Gelschicht 26 kommen, was die Zerstörung der Gelschicht 26 zur Folge hätte.
  • Zur Montage des Drucksensors 25 wird der Drucksensor 25 in eine Fassung 28 eingebracht, wobei der Übergang zwischen der Fassung 28 und dem Drucksensor 25 durch einen die Gelschicht 26 umschließenden O-Ring 29 und einen an dem Stabilisierungsring 8 anliegenden weiteren O-Ring 30 abgedichtet wird.
  • 6 zeigt einen weiteren Drucksensor 31, bei dem der Stabilisierungsring 8 auf der Seite der Trägermembran 2 angeordnet ist, auf der sich die Leiterbahnen 3 und die Dehnmessstreifen 5 befinden. In diesem Fall ist der Stabilisierungsring 8 mit Hilfe einer Glaslotschicht 32 hermetisch dicht und mechanisch fest an der Trägermembran 2 befestigt. Die vom Innenraum des Stabilisierungsrings 8 und der Trägermembran 2 gebildete Vertiefung kann als Fülltopf für das Gel verwendet werden, das zum Ausbilden der Gelschicht 26 verwendet wird. Die Vertiefung kann auch zum Formen der Schutzfolie 27 herangezogen werden.
  • Ferner ist es auch möglich, die Vertiefung bis zum Rand mit dem zum Ausbilden der Gelschicht 26 verwendeten Gel aufzufüllen und die Schutzfolie 27 auf den Stabilisierungsring 8 aufzubringen oder aufzuspannen.
  • Bei einem weiteren in 7 dargestellten Drucksensor 33 ist die Trägermembran 2 auf der Seite, auf der sich die Leiterbahnen 3 und die Dehnmessstreifen 5 befinden, mit einer dünnen Glasschicht 34, zum Beispiel auf der Basis von Silikat, abgedeckt. Oberhalb der Glasschicht 34 befindet sich dann die Gelschicht 26, die durch die Schutzfolie 27 abgedeckt sein kann. Die Dicke der Glasschicht 34 wird vorzugsweise nicht größer als die Höhe der Dehnmessstreifen 5 gewählt, damit die mechanischen Eigenschaften der Trägermembran 2 nicht durch die Glasschicht 34 beeinträchtigt werden. Denn bei einer zu großen Dicke der Glasschicht 34 weist der Drucksensor 33 ein asymmetrisches Verhalten auf. Ein Überdruck von der einen Seite führt dann zu einer anderen Auslenkung als ein Überdruck von der anderen Seite.
  • Durch die Glasschicht 34, die üblicherweise eine Dicke zwischen 10 und 25 μm aufweist, werden die Dehnmessstreifen 5 vor Feuchtigkeit geschützt. In der Regel ist die Glasschicht 34 jedoch nicht ausreichend resistent gegen ein chemisch aggressives Referenzmedium 15. Der Schutz gegen ein chemisch aggressives Referenzmedium 15 wird vielmehr mit Hilfe der Gelschicht 26, wobei die optionale Schutzfolie 27 insbesondere die Diffusion chemisch aggressiver Gase zur Glasschicht 34 verhindert.
  • 8 zeigt schließlich einen weiteren Drucksensor 35, bei dem die Trägermembran 2 mit dem Stabilisierungsring 8 einen einstückigen Grundkörper 36 bilden, Zirkonoxyd oder deren Derivate hergestellt ist.
  • Daneben sind weitere Abwandlungen denkbar: Beispielsweise können die Dehnmessstreifen 5 der Drucksensoren 1, 19, 25, 31, 33, 35 auch durch piezoelektrische Messwandler ersetzt werden.
  • Die hier beschriebenen Drucksensoren haben den gemeinsamen Vorteil, dass die Drucksensoren ein symmetrisches Verhalten in dem Sinne aufweisen, dass ein Überdruck von der einen Seite in etwa zu der gleichen Auslenkung führt, wie ein Überdruck von der anderen Seite. Dadurch vereinfacht sich die Signalauswertung, da die Dehnmessstreifen 5 unabhängig von der Richtung der Auslenkung der Trägermembran 2 bis auf das Vorzeichen das gleiche Messsignal liefern.
  • Darüber hinaus sind die hier beschriebenen Drucksensoren auch dazu geeignet, den Druck von chemisch aggressiven Medien zu erfassen, da die Dehnmessstreifen vor den chemisch aggressiven Medien geschützt sind.
  • 1
    Drucksensor
    2
    Trägermembran
    3
    Leiterbahn
    4
    Kontaktfläche
    5
    Dehnmessstreifen
    6
    Druckmessbereich
    7
    Schutzmembran
    8
    Stabilisierungsring
    9
    O-Ring
    10
    O-Ring
    11
    Fassung
    12
    Messvolumen
    13
    Referenzvolumen
    14
    Messmedium
    15
    Referenzmedium
    16
    Druck
    17
    Druck
    18
    Sensormembran
    19
    Drucksensor
    20
    Keramikschicht
    21
    Drucksensor
    22
    Membranschicht
    23
    Strichlinie
    24
    Strichlinie
    25
    Drucksensor
    26
    Gelschicht
    27
    Schutzfolie
    28
    Fassung
    29
    O-Ring
    30
    O-Ring
    31
    Drucksensor
    32
    Glaslotschicht
    33
    Drucksensor
    34
    Glasschicht
    35
    Drucksensor
    36
    Grundkörper

Claims (11)

  1. Drucksensor mit einem zwischen zwei Druckvolumina (12, 13) einbringbaren Trägermembran (2), deren Verformung mit Hilfe eines auf der Trägermembran (2) angeordneten Messwandlers (5) erfassbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwandler (5) mit einer Schutzschicht (7, 26, 27, 34) abgedeckt ist, die eine geringere Druckfestigkeit als die Trägermembran (2) aufweist.
  2. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (7, 26, 27) ein Material umfasst, dessen Elastizitätsmodul kleiner gleich dem Elastizitätsmodul des für die Trägermembran (2) verwendeten Materials ist.
  3. Drucksensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägermembran (2) und die Schutzschicht (7) aus dem gleichen Material hergestellt sind.
  4. Drucksensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Schutzschicht (7) kleiner gleich der Dicke der Trägermembran (2) gewählt ist.
  5. Drucksensor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägermembran (2) und die Schutzschicht (7) aus einem Material hergestellt sind, das im formbaren Zustand eine Vielzahl von in einer organischen Matrix eingebetteten Keramikpartikeln aufweist.
  6. Drucksensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (26) mit Hilfe eines Gels hergestellt ist.
  7. Drucksensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (26) auf der Basis von Perfluoropolyether hergestellt ist.
  8. Drucksensor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (26) mit einer Schutzfolie (27) überdeckt ist.
  9. Drucksensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzfolie (27) auf der Basis von Polyimid hergestellt ist.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Drucksensors (1, 19, 21, 25, 31, 33, 35), bei dem auf eine Trägermembran (2) ein der Erfassung von Verformungen der Trägermembran (2) dienender Messwandler (5) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwandler (5) mit einer Schutzschicht (7, 26, 27) abgedeckt wird, die in einem Zustand mit im Vergleich zur Druckfestigkeit der Trägermembran (2) geringerer Druckfestigkeit belassen wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (26) nach dem Aufbringen auf die Trägermembran (2) wärmebehandelt wird.
DE200410035545 2004-07-22 2004-07-22 Drucksensor und Verfahren zu dessen Herstellung Ceased DE102004035545A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200410035545 DE102004035545A1 (de) 2004-07-22 2004-07-22 Drucksensor und Verfahren zu dessen Herstellung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200410035545 DE102004035545A1 (de) 2004-07-22 2004-07-22 Drucksensor und Verfahren zu dessen Herstellung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102004035545A1 true DE102004035545A1 (de) 2006-02-16

Family

ID=35668532

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200410035545 Ceased DE102004035545A1 (de) 2004-07-22 2004-07-22 Drucksensor und Verfahren zu dessen Herstellung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102004035545A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005058870A1 (de) * 2005-12-09 2007-06-14 Fischer Meß- und Regeltechnik GmbH Differenzdrucksensor mit einer Membran
EP2169373A3 (de) * 2008-09-26 2011-07-27 Metallux AG Drucksensor zur Differenzdruckmessung
ITUB20160759A1 (it) * 2016-02-15 2017-08-15 St Microelectronics Srl Sensore di pressione incapsulato in materiale elastomerico, e sistema includente il sensore di pressione
US10549982B2 (en) 2016-02-15 2020-02-04 Stmicroelectronics S.R.L. Pressure sensor encapsulated in elastomeric material, and system including the pressure sensor

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3003450A1 (de) * 1979-02-02 1980-08-07 Nissan Motor Drucksensor
DE3808605A1 (de) * 1988-03-15 1989-09-28 Pfister Gmbh Druckaufnehmer
DE3787651T2 (de) * 1986-07-28 1994-05-11 Rosemount Inc Vom medium isolierte sensoren für druck.
DE4415984A1 (de) * 1994-05-06 1995-11-09 Bosch Gmbh Robert Halbleitersensor mit Schutzschicht
DE19645613A1 (de) * 1996-03-14 1997-09-18 Herion Werke Kg Drucksensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE19614458A1 (de) * 1996-04-12 1997-10-16 Grundfos As Druck- oder Differenzdrucksensor
DE19644830C1 (de) * 1996-10-29 1998-02-19 Daimler Benz Ag Membran-Drucksensorchip
DE19832681A1 (de) * 1998-07-21 2000-02-10 Karlsruhe Forschzent Sensor, Sensoranordnung und deren Verwendung
DE19747726C2 (de) * 1997-10-29 2002-06-27 Hinrich Huss Füllstandsmessgerät

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3003450A1 (de) * 1979-02-02 1980-08-07 Nissan Motor Drucksensor
DE3787651T2 (de) * 1986-07-28 1994-05-11 Rosemount Inc Vom medium isolierte sensoren für druck.
DE3808605A1 (de) * 1988-03-15 1989-09-28 Pfister Gmbh Druckaufnehmer
DE4415984A1 (de) * 1994-05-06 1995-11-09 Bosch Gmbh Robert Halbleitersensor mit Schutzschicht
DE19645613A1 (de) * 1996-03-14 1997-09-18 Herion Werke Kg Drucksensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE19614458A1 (de) * 1996-04-12 1997-10-16 Grundfos As Druck- oder Differenzdrucksensor
DE19644830C1 (de) * 1996-10-29 1998-02-19 Daimler Benz Ag Membran-Drucksensorchip
DE19747726C2 (de) * 1997-10-29 2002-06-27 Hinrich Huss Füllstandsmessgerät
DE19832681A1 (de) * 1998-07-21 2000-02-10 Karlsruhe Forschzent Sensor, Sensoranordnung und deren Verwendung

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005058870A1 (de) * 2005-12-09 2007-06-14 Fischer Meß- und Regeltechnik GmbH Differenzdrucksensor mit einer Membran
DE102005058870B4 (de) * 2005-12-09 2010-10-07 Fischer Meß- und Regeltechnik GmbH Differenzdrucksensor mit einer Membran
EP2169373A3 (de) * 2008-09-26 2011-07-27 Metallux AG Drucksensor zur Differenzdruckmessung
ITUB20160759A1 (it) * 2016-02-15 2017-08-15 St Microelectronics Srl Sensore di pressione incapsulato in materiale elastomerico, e sistema includente il sensore di pressione
EP3205997A1 (de) * 2016-02-15 2017-08-16 STMicroelectronics S.r.l. In elastomerem material eingekapselter drucksensor und system mit dem drucksensor
US10549982B2 (en) 2016-02-15 2020-02-04 Stmicroelectronics S.R.L. Pressure sensor encapsulated in elastomeric material, and system including the pressure sensor
US11254561B2 (en) 2016-02-15 2022-02-22 Stmicroelectronics S.R.L. Pressure sensor encapsulated in elastomeric material, and system including the pressure sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0111348B1 (de) Kapazitiver Differenzdrucksensor
EP1581787B1 (de) Drucksensor mit elastischer sensorschicht, deren oberfläche mikrostrukturiert ist
DE3703697A1 (de) Drucksensor
DE2052515B2 (de) Kapazitiver Druckfühler
DE102014119108A1 (de) Drucksensor mit einem keramischen Grundkörper
DE2848856A1 (de) Kapazitiver druckwandler
DE102013111910A1 (de) Drucksensor
EP3274681A1 (de) Drucksensor
EP2008072A2 (de) Keramische drucksensoren und verfahren zu ihrer herstellung
DE102004035545A1 (de) Drucksensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102017105969A1 (de) Kraftsensorvorrichtung
DE102006025177A1 (de) Piezoaktor mit Verkapselung
DE3621795A1 (de) Differenzdruckgeber
EP0440011A2 (de) Kraft-bzw. Druckmessvorrichtung
DE102008040729A1 (de) Drucksensoranordnung
WO2012098136A1 (de) Druckmessumformer
DE102018100716B3 (de) Druckmessgerät
DE102016218211A1 (de) Drucksensor zur Erfassung eines Drucks eines fluiden Mediums in einem Messraum
DE102008049143B4 (de) Drucksensor und Herstellungsverfahren
DE10036495C2 (de) Kraftmessvorrichtung in Form eines Biegebalkensensors
WO1997022865A1 (de) Kraftmessvorrichtung
CH664630A5 (de) Druckaufnehmer.
DE102005061142A1 (de) Mikromechanisches Bauelement zur Druckerfassung
DE102007015476A1 (de) Druckübertragungsmedium und Verfahren zu seiner Herstellung
EP3232173B1 (de) Differenzdrucksensor

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection