DE102005008959B4

DE102005008959B4 - Drucksensoren und Kombinations-Drucksensoren und deren Verwendung

Info

Publication number: DE102005008959B4
Application number: DE200510008959
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2012-08-30
Anticipated expiration: 2025-03-01
Also published as: DE102005008959A1

Abstract

Drucksensor mit einer ersten Membran und einer zweiten Membran, die in Form und Abmessung der ersten gleicht und die übereinander liegend miteinander fest verbunden sind, mit einer ersten kapazitiven Elektrode auf der ersten Membran und einer zweiten kapazitiven Elektrode auf der zweiten Membran, die zusammen eine Kaverne und einen Kondensator bilden und eine Auslenkung der Membranen durch einen auf die beiden Membranen einwirkenden Druck in ein elektrisches Signal umwandeln, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Membranen aus Hochtemperatur-Glaskeramik HTCC bestehen und mit einem Abstandshalter aus Glaskeramik LTCC durch Zusammenlaminieren verbunden sind.

Description

Stand der Technik
Drucksensoren nach kapazitivem oder resistivem Prinzip bestehen meist aus einem Trägerkörper (in der Literatur ”Grundkörper”, ”Sensorkörper”, ”Grundschicht”, ”Zellenkörper”, ”Trägerkörper”, ”base member”, ”counter structure”, ”support plate”, „Substrat” im Sinne von Grundkörper etc.), dem eine elastische, durch den Messdruck verformbare Membrane zugeordnet ist.
Eine Auswahl an Schutzrechten für bekannte Drucksensoren dieser Art ist nachfolgend aufgelistet:
(1) DE 197 29 785 C2 ; (2) DE 694 24 557 T2 ; (3) WO 00/04358 ; (4) DE 199 03 010 B4 ; (5) DE 1 808 656 A1 ; (6) DE 198 60 500 A1 ; (8) DE 101 15 715 B4 ; (9) DE 40 11 901 A1 ; (10) DE 40 31 791 A1 ; (11) DE 196 40 960 A1 ; (12) DE 44 41 487 C1 ;
WO 93/11415 ; WO 95/03534 ; EP 0 195 985 A2 ;
GB 2 157 444 A ; DE 100 36 433 A1 ; DE 101 31 688 A1 ;
DE 100 65 390 A1 ; DE 100 36 474 A1 ; DE 101 54 867 A1 .
US 5,656,781 ;
US 5,706,565 ;
US 5,962,791 .
In der Druckschrift (1) ist eine Kondensator-Anordnung zur Druckmessung beschrieben, die aus zwei Substratscheiben besteht, von denen eine als Membran, die andere als Trägerkörper dient. Die Verbindung der beiden Scheiben erfolgt über sogenannte „Bump”-Strukturen aus einem anderen Material, als das Scheiben-Material. Ein Hinweis darauf, dass beide Scheiben als Membran dienen, dass die Scheiben aus Glaskeramik bestehen oder dass die Verbindung ohne fremdes Material mit gleichem Material wie das Scheiben-Material erfolgt, ist der Schrift nicht zu entnehmen.
Die Druckschrift (2) offenbart einen Druckwandler mit aufgehängter Membran, wobei die Membran mit dem „Substrat” (im Sinne von „Grundkörper”) verbunden ist und die gesamte Anordnung durch einen Befestigungsblock über einen einzelnen Vorsprung gehalten wird. Aus Beschreibung und Ansprüchen geht hervor, dass es sich um einen mittels Standard-Ätzverfahren hergestellten Festkörper-Druckwandler (Halbleiter, Silizium, Saphir) handelt und die Verbindung Membran-Substrat über eine Zwischenschicht (aus anderem Material) bewerkstelligt wird. „Membran (28)” und „Substrat (32)” sind jeweils Bestandteil von Platten mit unterschiedlichen Abmessungen.
Ein Hinweis darauf, dass zwei Membranen aus Glaskeramik mit identischen Abmessungen bei der Herstellung durch Druckeinwirkung vorgeformt sind und ohne Zwischenschicht oder mit einer Zwischenschicht aus gleichartigem Material zu einem Druckwandler zusammengefügt sind, ist der Schrift nicht zu entnehmen.
Druckschrift (3) offenbart eine Druck-Messzelle mit einer Trägerplatte und eine mit ihr verbundene Membran, sowie einen gemeinsamen Aufbau dieser Anordnung zusammen mit einem Wärmeleitungs-Messelement auf einem Grundkörper. Die Membran ist durch ein anderes Material („umlaufende Glasdichtung”) mit der Trägerplatte verbunden.
Da von einer kontinuierlichen Leistungszufuhr für das Wärmeleitungs-Messelement ausgegangen wird, sind im Anspruch 3 ( WO 00/04358 ) Maßnahmen zur thermischen Abschirmung vorgesehen. Letztere dienen dazu, den kapazitiven Absolutdruck-Membransensor vor Erwärmung zu schützen, da dieser aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlicher Wärmausdehnung besteht.
Diese Anordnung kann zudem mit weiteren Sensoren zur Vakuum-Messung (Magnetron, Triode, Bayard-Alpert-Element) kombiniert werden.
Die Heißkathoden von Triode oder Bayard-Alpert-Elementen bringen jedoch in der üblichen Betriebsweise weitere Heizleistung in die Messzelle ein, was wegen der verschiedenen Materialien zusätzliche Temperaturdrift des Membran-Sensors dieser Bauart bewirken kann.
Druckschrift (4) beschreibt eine Kombinations-Sensor-Anordnung mit zwei oder mehreren Wärmeleitungs-Messelementen („Pirani”) auf einem Träger, sowie Kombinations-Sensoren, zum Teil mit Trennwänden zum Schutz vor Wärmeeinwirkung (Anspruch 13). Ein „weiterer Drucksensor”, der durch seine Bauart unempfindlich gegen Wärmeeinfluss ist, lässt sich aus der Druckschrift nicht ableiten.
Druckschrift (5) beschreibt ein Magnetron-Ionisations-Vakuummeter. Eine Kombination mit einem weiteren Drucksensor, der durch seine Bauart unempfindlich gegen Störeinflüsse, z. B. aus diesem Magnetron ist, kann aus der Schrift nicht nahe gelegt werden.
Druckschrift (6) beschreibt Sensor-Kombinationen mit Kalibrier-Einrichtung. Der Schrift ist kein Hinweis auf durch Druckeinwirkung vorgeformte Doppelmembran-Sensoren zu entnehmen.
Bereits seit 1990 werden Kombinations-Druck-Sensoren für Vakuum-Anwendung angeboten von Fa. Thyracont, Passau, Deutschland, veröffentlicht durch Prospekte VD 75, VSKP-45M; Vortrag Symposium Microsystemtechnik Regensburg 17./18.02.1993 (Druckschrift 7); Vortrag Achema Frankfurt 07.06.1994), die einen Absolutdruck-Membransensor mit einem Wärmeleitungs-Sensor (Pirani) vorteilhaft kombinieren. Ein Gewichtungsverfahren sorgt dabei im Überschneidungsbereich beider Sensor-Prinzipien für eine kontinuierliche Signalausgabe.
Druckschrift (8) beschreibt Sensoren, die mit einem Impulsverfahren betrieben werden, wobei die Impulse stetig ansteigende Bereiche umfassen. Aus der Schrift geht hervor, dass Impulsverfahren geeignet sind, den Leistungsbedarf der Messanordnung zu reduzieren. Im Falle von Kombinations-Sensoren kann durch Impulsbetrieb der Wärme-Einfluß auf benachbarte Sensoren anderer Bauart vermindert werden.
Die Druckschrift (9) beschreibt einen kapazitiven Drucksensor, bei dem auf einer der Scheiben zusätzlich zur Elektrode eine temperaturabhängige Widerstandsbahn angeordnet ist. Dass die Elektrode selbst in einer Form und mit einem temperaturabhängigen Material derart aufgebaut ist, um als beheizbares Element zu dienen, ist durch die Schrift nicht nahegelegt.
Druckschrift (10) beschreibt einen Sensor für ein Kapazitäts-Manometer mit Schichtabschnitten auf den Elektroden, die den Zweck haben, eine Reihenschaltung von Kapazitäten zu bilden. Ein Hinweis, dass die Elektroden in einer bestimmten Weise durch Trennstege teilweise unterbrochen sind, um mechanische Spannungen zu reduzieren, findet sich in der Schrift nicht.
Druckschrift (11) beschreibt ein Substrat für einen Sensor, bestehend aus Membran 14 und Trägerlagen 6, das zusätzliche Podeste zur Auflagerung von Elektroden aufweist. Druckschrift (12) beschreibt ein Verfahren zum Herstellen einer Schichtstruktur auf einem Substrat (Trägerplatte), das eine Hilfsschicht benutzt, die über der Trägerplatte mit Membran, also außen, angebracht und später entfernt wird.
Ein Hinweis darauf, dass zwei Membranen ohne eine Zwischenschicht zusammengefügt sind, wobei die Membranen vorgeformt sind durch Druckeinwirkung bei der Herstellung, ist in beiden Druckschriften nicht enthalten. Dies gilt auch für eine Anordnung mit einer Zwischenschicht aus Material der gleichen Art.
In der EP 1 071 934 B1 des Anmelders ist im Anspruch 6 bereits eine Druck- oder Kraftsensor beschrieben, bei dem sowohl die Membran, wie auch die Gegenstruktur auslenkbar ist.
Durch Druckeinwirkung bei der Fertigung vorgeformte Membranen sind dort nicht offenbart. Die Verbindung von Membran und Gegenstruktur erfolgt z. B. durch Glaslot mit unterschiedlicher Wärmedehnung.
Bekannt sind auch Drucksensoren, z. B. aus der DE 101 32 269 A1 , mit festem Grundkörper und auf Stegen angeordneter Membran, um verschiedene Messbereiche abdecken zu können.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe dieser Erfindung ist es, kapazitive Membran-Drucksensoren, sowie Sensor-Kombinationen mit diesen Sensoren zu beschreiben, wobei die Membran-Drucksensoren im wesentlichen aus vorgeformten Membranen gleichen Materials derart homogen und symmetrisch aufgebaut sein sollten, dass bereits durch das Aufbauprinzip thermische Drift, Bimetalleffekte und Montageeinflüsse vermieden oder verringert werden. Im Aufbau vorgesehene Abstandshalter oder Versteifungsrahmen sollen aus dem gleichen Material bzw. der gleichen Materialgruppe bestehen. Zudem sollte die Empfindlichkeit, d. h. das Verhältnis Druck- zu Signal-Änderung möglichst groß sein.
Entsprechend einer weiteren Forderung muss das Aufbauprinzip geeignet sein, bei gleicher Baugröße mit einfachen Mitteln den Messbereich (Absolutdruck und Relativdruck) verändern zu können.
Ferner soll das Aufbauprinzip den Einsatz in verschiedenen Kombinations-Sensor-Anordnungen zulassen, wobei eine möglichst kleine Messkammer erfindungsgemäße Membran-Sensoren und in geeigneter Weise angepasste Sensoren nach anderen Messprinzipien (Wärmeleitungs-Sensoren, Magnetron, Ionisations-Sensoren etc.) aufnehmen kann. Mit diesen Kombinations-Sensoren sollen hauptsächlich folgende Ziele erreicht werden:

A) Die unterschiedlichen Sensor-Prinzipien sind bezüglich ihrer Messbereiche derart gestaffelt, daß sie einen möglichst großen Gesamtmessbereich ergeben, wobei sie sich an Messbereichsanfang oder -ende überschneiden und in den Überschneidungsbereichen eine Wertangleichung vorgenommen werden kann, um ein stetiges Gesamt-Ausgangs-Signal zu erzeugen.
B) Die in einem Kombinations-Sensor vereinten Sensoren sollten sich gegenseitig, beispielsweise durch Wärmeentwicklung, nicht oder nur geringfügig beeinflussen.

Erfindungsgemäße Lösung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass eine weitgehende Unabhängigkeit von Temperatur- und Montage-Einflüssen erreicht werden kann, wenn der Sensor aus zwei Membranen aus gleichem Material und gleichen Abmessungen besteht, wobei die zwei Membranen bei der Herstellung durch Druckeinwirkung derart vorgeformt sind, dass sie eine Kaverne einschließen, wenn sie spiegelbildlich zusammengefügt sind ( ). In dieser ersten Variante sind die beiden Membranen im Randbereich direkt zusammen gesintert.
In weiteren Varianten ist ein Abstandshalter für beide Membranen aus artverwandtem Material wie die Membranen selbst vorgesehen. Die Membranen sind mit dem Abstandshalter zusammen gesintert.
Die notwendigen elektrischen Elektrodenflächen aus leitender Schicht haben in den genannten Varianten einen zu vernachlässigenden Anteil an der Material-Menge bzw. sind so geformt, dass unterschiedliche Wärmeausdehnung keine wesentliche Rolle spielt. Als Aufbauprinzip wird ein laminierter Schichtaufbau aus Glaskeramik (LTCC = Low Temperature Cofired Ceramic und HTCC = High Temperature Cofired Ceramic, o. ä.) vorgeschlagen.
Der Membran-Sensor, bestehend aus zwei Membranen, wird frei tragend aufgehängt, um die Einwirkung des Messdruckes von beiden Seiten zu ermöglichen. Ein mit einlaminierter Abstandshalter oder ein mit auflaminerter Versteifungsrahmen besteht z. B. aus LTCC- oder HTCC-Glaskeramik-Folien, wobei die Dicke dieser Folien gleich oder unterschiedlich zur Dicke der Membranfolien sein kann. Das Mitlaminieren von bereits ausgehärteten HTCC-Folien in Anordnungen mit LTCC-Membranen kann vorteilhaft sein, um bessere Maßhaltigkeit zu erreichen.
Ein mitlaminierter Abstandshalter ist in geeigneter Weise ausgeschnitten (ausgestanzt), um die Bewegung der Membranen aufeinander zu zu ermöglichen. Ein außen angebrachter Versteifungsrahmen kann die Auslenkung der Membranen nach außen begrenzen und als mechanischer Schutz dienen.
Weiter kann in diesem Abstandshalter oder in einer oder beiden Membranen eine Aussparung angebracht sein, um die entstehende Kaverne mit dem Außenraum zu verbinden. Diese Aussparung kann so ausgeführt sein, dass sie nach Herstellung eines gewünschten Referenz-Druckes in der Kaverne gasdicht verschließbar ist.
Gegenüber einer gleich großen Anordnung Trägerkörper-Membran ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung mit zwei bewegten Membranen mit doppeltem Signalhub zu rechnen.
Die kapazitiven Elektrodenflächen sollten stressfrei auf den Membranen angebracht sind und keine Bimetall-Effekte erzeugen. Dazu ist es zweckmäßig, die Elektrodenflächen aufzutrennen. Es werden hierzu geeignete Geometrien vorgeschlagen.
Wegen des homogenen Aufbaus und des geringen Gewichtes des Doppelmembran-Sensors können die Kontaktierungsstellen vorzugsweise gleichzeitig als Haltevorrichtung dienen.
In erfindungsgemäßen Kombinations-Sensor-Anordnungen wird der Doppelmembran-Sensor zusammen mit anderen hierfür speziell angepassten Sensoraufbauten (Pirani, Magnetron, Bayard-Alpert) in einer gemeinsamen Messkammer untergebracht.
Der Doppelmembran-Sensor kann bei gleicher flächiger Erstreckung einfach durch Mitlaminieren dickerer Membranfolien oder durch Aufeinanderschichten und Mitlaminieren von zwei oder mehreren Membranfolien gleicher oder unterschiedlicher Dicke und gleichen Materials in weiten Bereichen bezüglich des Messbereiches angepasst werden. Der Doppelmembran-Sensor ist als Absolut-Druck-Sensor verwendbar, wenn die Kaverne zwischen den Membranen evakuiert und gasdicht verschlossen wird. Um in der Kaverne den Referenzdruck auf lange Zeit unter einem kritischen Wert zu halten, kann in bekannter Weise ein Getter in den Sensor eingebracht sein. Vorzugsweise wird hierbei als Elektrodenbeschichtung ein Material verwendet, das Gettereigenschaften aufweist.
Für den Einsatz des Doppelmembran-Sensors als Relativ-Druck-Sensor wird ein Verfahren angegeben, die Referenz-Druck-Kaverne zwischen den Membranen von der Referenz-Druck-Atmosphäre zu trennen, wobei der Referenz-Druck über einen verschiebbaren Flüssigkeits-Tropfen in der mäanderförmigen Verbindung angekoppelt bleibt.
Vorteile der Erfindung
Der homogene Aufbau aus einem Material bedeutet gleichmäßige Ausdehnung der beiden Membranen gleicher Abmessung bei Temperaturänderungen. Mechanische Spannungen, die bei Materialien unterschiedlicher Ausdehnung zur Verfälschung der Messung führen würden, werden dadurch vermieden.
Bei gleicher Sensorfläche ergibt sich durch die Doppelmembran der zweifache Signalhub im Vergleich zu üblichen Sensoren, was insbesondere bei engen Einbauverhältnissen in Kombi-Messzellen vorteilhaft ist.
Die Sensoren auf Glaskeramik-Basis lassen sich kostengünstig im Verbund herstellen. Der Aufbau aus einem einzigen zusammengesintertem Material verspricht hohe Dichtigkeit auf lange Sicht.
Kombinations-Sensoren mit einem derartigen Drucksensor können kleine Abmessungen haben, wodurch die unterschiedlichen Sensorprinzipien vorteilhaft wirklich gleichem Druck des Messmediums ausgesetzt sind.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen erläutert.
Es zeigen
1a: Einen erfindungsgemäßen Sensor mit den beiden Glaskeramik-Membranen gleicher Abmessung 101 und 102, die bei der Herstellung durch Druckeinwirkung derart vorgeformt sind, dass sie bei symmetrischer Zusammenfügung die Kaverne 105 einschließen. Die beiden Membranen sind im Verbindungsbereich 150 fest zusammen gesintert. Die beiden Membranen tragen Elektrodenbeläge 104, die hier beispielsweise innenliegend angeordnet sind.
1b: Einen erfindungsgemäßen Sensor mit den beiden Membranen 101 und 102 aus vor bearbeiteter Glaskeramik-Folie, mit einem Verbindungsbereich 150, mit einem Abstandshalter 103 aus artverwandtem Material, der mit den Membranen fest verbunden ist. Die Dicke des Abstandshalters 103 kann vorzugsweise der Dicke der Membranen entsprechen. Der Abstandshalter 103 kann jedoch auch dünner oder dicker sein.
Zwischen den Membranen ist die Kaverne 105 eingeschlossen, in der sich die Elektrodenbeläge 104 in geringem Abstand gegenüberstehen. Vor geformte Befestigungs-Löcher 106 können zugleich zur elektrischen Verbindung genutzt werden, wenn die Elektrodenbeläge 104 bis in den Verbindungsbereich 150 herausgeführt sind.
1c: Eine beispielhafte Befestigung und Kontaktierung eines Sensors nach 1b (Schnitt A, s. 1b) auf einem üblichen Sockel 190, wobei die Kontaktstifte 191 mit einer Glaspressdurchführung 192 isoliert sind. Der Sensor ist mit geeignetem Lot 110 befestigt und kontaktiert.
2a: Einen erfindungsgemäßen Doppelmembran-Sensor nach 1a (Draufsicht, Ansicht A von unten, sowie Montagebeispiel mit Schnitt B) mit einer ersten Membran 201, einer zweiten Membran 202, Evakuierungskanal 208, gasdichter Verschluss 209, sowie Aussparungen zur Befestigung und Kontaktierung 211. Die gestrichelt angedeutete Kaverne mit Elektrodenflächen 205 ist hier rechteckig ausgeführt. Das Montagebeispiel zeigt eine Lotmontage im rechten Winkel zum Sockel 290 mit Glaspressdurchführungen für die Kontaktstifte 291. Der Doppelmembran-Sensor ist auf den Befestigungs-Stiften 291 mit einem geeigneten Lot 210 aufgelötet. Die Membran 201 und die Membran 202 haben dazu im Bereich der Kontaktstelle eine rechteckige Ausnehmung 211, die bis zum (unteren) Membranrand reicht.
2b: Einen erfindungsgemäßen Doppelmembran-Sensor ähnlich 1b (Draufsicht, Ansicht A von oben, sowie Montagebeispiel mit Schnitt B) mit einer ersten Membran 201, einer zweiten Membran 202, einem Abstandshalter 203, sowie Aussparungen zur Befestigung und Kontaktierung 211. Die gestrichelt angedeutete Kaverne mit Elektrodenflächen 205 ist hier kreisrund. Das Montagebeispiel zeigt eine Lotmontage im rechten Winkel zum Sockel 290 mit Glaspressdurchführungen für die Kontaktstifte 291. Der Doppelmembransensor ist mit einem geeigneten Lot 210 auf den Kontaktstiften 291 aufgelötet.
3a: Eine Kombinations-Sensor-Anordnung mit drei verschiedenen Messprinzipien. Die Kombinations-Sensor-Anordnung aus Doppelmembran-Sensor 301, 302 mit Abstandshalter 303 und einem Pirani-Messelement 320 wird ergänzt durch eine weitere runde Magnetron-Elektrode 330. Die Elektrode 330 ragt in den oberen Teil der Messkammer mit dem Brennraum 353 für ein Magnetron. In üblicher Weise ist um diesen oberen Teil der Messzelle mit dem Brennraum 353 ein ringförmiger Magnet angeordnet, auf dessen Darstellung hier verzichtet wurde.
3b: Eine Draufsicht auf Sockel 390 aus 3a mit dem Doppelmembran-Sensor 301/302/303 mit Lot-Befestigung, gleichzeitig Kontaktierung 310, dem Pirani-Sensor 320 mit Befestigungs-Stiften 391 mit Durchführung 392 und der Magnetron-Elektrode 330.
4: Eine weitere Variante einer Membran-Elektrode (ähnlich 1c) auf einer Membran 402, mit leitendem oder halbleitendem (Widerstands-)Material 404 und Kontaktstellen 414 und 415. Wenn der Abstand 407 klein dimensioniert ist, kann die gesamte Elektrodenfläche (wie in 1c) als kapazitive Elektrode mit einheitlichem Potential dienen, ist jedoch auch zugleich entsprechend mechanisch entkoppelt, um Bimetall-Effekte zu vermeiden. Im Gegensatz zu 1c ist die Fläche jedoch aus aneinandergereihten Segmenten zusammengesetzt, so dass sich zwischen 414 und 415 ein elektrischer Widerstand abhängig von Art und Dicke des Materials 404 messen läßt. Wählt man ein Material, das einen temperaturabhängigen Widerstand aufweist, kann man den zwischen 414 und 415 zu messenden Widerstand als Maß für die Membrantemperatur verwenden. Somit ergibt sich die Möglichkeit, aus der Membranelektrode zusätzlich zum Druck ein Temperatursignal zu erhalten oder eine Aufheizung der Membrane vorzunehmen.
5a: Eine Seitenansicht und eine Draufsicht eines Doppelmembran-Sensors, bestehend aus einer ersten Membran 501, einer zweiten Membran 502 und einem Abstandshalter 503. Dieser Sensor soll zur Relativ-Druckmessung dienen. In der Draufsicht ist deshalb eine Anschlussöffnung 506 und ein beispielsweise lötfähiger Anschlussring 510 für den Referenzdruck zu erkennen. Die Kaverne 505 ist gestrichelt angedeutet, ebenso ein Kanal 508, der mäanderförmig zur Anschlussöffnung 506 führt.
5b: Eine Draufsicht auf den Abstandhalter 503 aus 5a mit der Ausnehmung für die Kaverne 505, dem mäanderförmigen Kanal 508 und der Anschlussöffnung 506. Innerhalb des Kanals 508 ist ein Flüssigkeitstropfen (z. B. Silikonöl) 509 zu erkennen. Dieser ”verschiebbare Pfropfen” dient dazu, das Eindringen von Wasserdampf oder anderen Dämpfen in die Kaverne 505 zu verhindern.

Claims

Drucksensor mit einer ersten Membran und einer zweiten Membran, die in Form und Abmessung der ersten gleicht und die übereinander liegend miteinander fest verbunden sind, mit einer ersten kapazitiven Elektrode auf der ersten Membran und einer zweiten kapazitiven Elektrode auf der zweiten Membran, die zusammen eine Kaverne und einen Kondensator bilden und eine Auslenkung der Membranen durch einen auf die beiden Membranen einwirkenden Druck in ein elektrisches Signal umwandeln, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Membranen aus Hochtemperatur-Glaskeramik HTCC bestehen und mit einem Abstandshalter aus Glaskeramik LTCC durch Zusammenlaminieren verbunden sind.
Drucksensor mit einer ersten Membran und einer zweiten Membran, die in Form und Abmessung der ersten gleicht und die übereinander liegend miteinander fest verbunden sind, mit einer ersten kapazitiven Elektrode auf der ersten Membran und einer zweiten kapazitiven Elektrode auf der zweiten Membran, die zusammen eine Kaverne und einen Kondensator bilden und eine Auslenkung der Membranen durch einen auf die beiden Membranen einwirkenden Druck in ein elektrisches Signal umwandeln, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Membranen aus Glaskeramik LTCC bestehen und mit einem Abstandshalter aus Hochtemperatur-Glaskeramik HTCC durch Zusammenlaminieren verbunden sind.
Drucksensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen vorgeformt sind, wobei die Vor-Formung auf mechanischer Druckeinwirkung bei der Herstellung beruht.
Drucksensor mit einer ersten Membran und einer zweiten Membran, die in Form und Abmessung der ersten gleicht und die übereinander liegend miteinander fest verbunden sind, mit einer ersten kapazitiven Elektrode auf der ersten Membran und einer zweiten kapazitiven Elektrode auf der zweiten Membran, die zusammen eine Kaverne und einen Kondensator bilden und eine Auslenkung der Membranen durch einen auf die beiden Membranen einwirkenden Druck in ein elektrisches Signal umwandeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenfläche der kapazitiven Elektroden auf der ersten und der zweiten Membran durch mehr als zwei Trennstege (107) teilweise unterbrochen ist, wobei mehr als zwei Verbindungsstege zwischen den Teilflächen erhalten bleiben, derart, dass die thermischen Spannungen in den Membranen reduziert werden.
Drucksensor mit einer ersten Membran und einer zweiten Membran, die in Form und Abmessung der ersten gleicht und die übereinander liegend miteinander fest verbunden sind, mit einer ersten kapazitiven Elektrode auf der ersten Membran und einer zweiten kapazitiven Elektrode auf der zweiten Membran, die zusammen eine Kaverne und einen Kondensator bilden und eine Auslenkung der Membranen durch einen auf die beiden Membranen einwirkenden Druck in ein elektrisches Signal umwandeln, dadurch gekennzeichnet, dass die kapazitive Elektrode auf der ersten oder auf der zweiten Membran oder auf beiden Membranen aus leitendem Material mit definierter Temperaturabhängigkeit besteht und dass die Elektrodenfläche dieser kapazitiven Elektrode durch mehr als zwei Trennstege (907) teilweise unterbrochen ist, wobei mehr als zwei Verbindungsstege angeordnet sind, um eine Reihenschaltung der Teil-Elektrodenflächen zu bilden.
Drucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die erste oder die zweite Membran oder beide Membranen aus einer oder aus mehreren Lagen handelsüblicher Glaskeramik-Folien (LTCC, HTCC) bestehen und durch die Lagenanzahl bei gleicher Grundfläche unterschiedliche Messbereiche bestimmt werden.
Drucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor eine Öffnung zum Evakuieren oder zum Zuführen eines Referenzdruckes aufweist, wobei das außen liegende Ende der Öffnung vakuumdicht verschließbar ist.
Drucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Aussparungen und Löcher zur Befestigung angepasst sind an die Abmessungen und an das Rastermaß der Halte- und Kontaktierungs-Stifte einer abgedichteten elektrischen Durchführung.
Verwendung eines Drucksensors nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Bestandteil eines Kombinations-Druck-Sensors zur Druckmessung im Vakuumbereich mit mindestens einem weiteren Drucksensor anderer Bauart in einer gemeinsamen Messkammer, in der ein zu erfassender Messdruck auf die Drucksensoren einwirken kann.
Drucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Kaverne (1005) mittels eines mäanderförmigen oder schlangenförmigen Kanals (1008) mit einer Öffnung zum Außenraum (1006) oder zu einem lötfähigen Referenzdruck-Anschluss (1010) verbunden ist, wobei der Kanal (1008) zur Aufnahme einer Flüssigkeit dient, die zur Medientrennung von Außenraum bzw. Referenzmedium und Kaverne ausgewählt ist.