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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wandeln einer Dehnung und/oder Stauchung in ein elektrisches Signal, insbesondere eine Dehnungsmessfolie.
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Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise als Druck- oder Beschleunigungssensoren eingesetzt, oder allgemeiner als Kraftsensoren. Die Dehnungsmessstruktur kann auf unterschiedlichen Signalwandlungsprinzipien beruhen, beispielsweise kann die Dehnung in eine Änderung des elektrischen Widerstandes (piezoresistives Prinzip) gewandelt werden, in eine Änderung der Kapazität (kapazitives Prinzip) oder in eine Änderung der elektrischen Polarisation oder elektrischen Ladung (piezoelektrisches Prinzip).
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Bekannt ist beispielsweise, Dehnungsmesswiderstände auf einer Folie aus Kunststoff anzubringen, und die Folie mit diesen Widerständen auf einen Verformungskörper festzulegen, beispielsweise auf einem Biegebalken oder auf einer Membran. Dadurch lassen sich mit vergleichsweise geringen Kosten Dehnungsmesssensoren herstellen und durch die Wahl des Ortes, an dem die Dehnungsmessstruktur angebracht wird, kann auf einfache Weise eine Anpassung an den jeweiligen Anwendungsfall erfolgen.
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Aus der
DE 10 2006 012 831 A1 ist ein Messgrößenaufnehmer mit einem Dehnungsmessstreifen bekannt, bei dem das Messgitter mittels einer Klebstoffschicht auf eine Kunststofffolie aufgebracht ist, die zur Reduzierung der thermischen Ausdehnung mit einem Füllstoff versehen ist.
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Aus der
DE 103 35 690 A1 ist ein Verformungssensor bekannt, der auf einem Substrat in Form einer flexiblen Isolatorfolie eine verformungsempfindliche Struktur und eine Verarbeitungsschaltung aufweist.
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Aus der
WO 00/1 31 30 A2 ist ein Sensorfeld für einen kapazitiv messenden Fingerprint-Sensor bekannt.
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Aus der
DE 29 16 425 B1 ist eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der Technik überwindet, insbesondere noch vielseitiger einsetzbar ist und einen dauerhaft zuverlässigen Betrieb gewährleistet.
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Diese Aufgabe ist durch das im Anspruch 1 bestimmte Vorrichtung gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen bestimmt.
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In einer Ausführungsart ist zwischen der Dehnungsmessstruktur und dem Träger eine erste vorzugsweise elektrisch isolierende Schicht angeordnet, durch welche die Oberfläche des Trägers planarisiert und/oder passiviert ist. Anders als beispielsweise bei der Verwendung einer metallischen Membran als Träger der Dehnungsmessstruktur, ist bei der Verwendung eines Trägers aus Kunststoff eigentlich keine elektrisch isolierende Schicht erforderlich. Allerdings ist es durch die vorliegende Erfindung möglich, die Oberfläche des aus Kunststoff bestehenden Trägers durch die erste Schicht zu planarisieren, indem an der Oberfläche des Trägers vorhandene Poren durch die erste Schicht eingeebnet werden. Dadurch können auf der ersten Schicht gegebenenfalls auch sehr dünne Funktionsschichten abgeschieden werden, beispielsweise eine Reflexionsschicht oder eine Sensorschicht, ohne dass die Oberflächenrauhigkeit des Trägers aus Kunststoff nachteilig ist.
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Die erste elektrisch isolierende Schicht kann teilweise oder vollständig aus anorganischen Elementen zusammengesetzt sein, wodurch sich besonders gute mechanische und elektrische Eigenschaften ergeben. Außerdem ist dadurch die Temperaturfestigkeit erhöht.
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Alternativ oder ergänzend zur Planarisierung der Oberfläche des Trägers aus Kunststoff kann durch die erste Schicht auch eine Passivierung erfolgen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn auf den Träger durch plasmaunterstützte Prozesse Schichten abgeschieden werden. Ohne die erfindungsgemäße erste Schicht käme es dabei zu einer Veränderung der Oberfläche des Trägers, die sowohl während der Abscheidung als auch im späteren Betrieb der Vorrichtung zu Instabilitäten und Ungenauigkeiten führen kann. Die erste Schicht schützt dagegen die Oberfläche des Trägers aus Kunststoff während des Plasmaprozesses.
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In einer Ausführungsart ist der Kunststoff des Trägers ein Polyimid. Vorzugsweise werden Polyimide verwendet, die aromatische Bausteine in der Polymerkette enthalten, um die Temperaturfestigkeit des Trägers zu erhöhen. Derartige Polyimide sind bis zu Temperaturen von mehr als 180°, insbesondere mehr als 200°, dauerhaft einsetzbar. Kurzfristig können derartige Träger bei Temperaturen von bis zu 400° eingesetzt werden.
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In einer Ausführungsart weist der Träger eine Dicke von mehr als 20 μm und/oder weniger als 300 μm auf, insbesondere mehr als 40 μm und/oder weniger als 200 μm, und vorzugsweise mehr als 60 μm und/oder weniger als 150 μm. Dadurch weist die Vorrichtung eine ausreichende Flexibilität auf, um auf Verformungskörper beispielsweise aus Stahl aufgebracht zu werden und das Messergebnis durch die Eigensteifigkeit nicht oder nur vernachlässigbar zu verfälschen. Alternativ hierzu kann der Kunststoff selbst den Verformungskörper bilden oder es können mit der Vorrichtung Sensoren ohne Verformungskörper hergestellt werden, beispielsweise Drucksensoren, bei welchen der Druck isostatisch auf die Sensorschicht einwirkt.
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Die erste Schicht ist eine Siliziumoxidschicht, insbesondere eine SiO2-Schicht, eine Siliziumnitridschicht, insbesondere eine Si3N4-Schicht, oder eine Aluminiumoxidschicht, insbesondere eine Al2O3-Schicht. Die erste Schicht kann auch durch eine mehrlagige Kombination aus mindestens zwei dieser Schichten gebildet sein. Die erste Schicht ist vorzugsweise durch Kathodenzerstäubung (Sputtern) aufgebracht, so dass die stöchiometrische Zusammensetzung der ersten Schicht während des Abscheidevorgangs veränderbar ist. Beispielsweise kann an der Grenzschicht zu dem Träger eine andere Stöchiometrie vorliegen als in einem von dem Träger beabstandeten Abschnitt der ersten Schicht. Dadurch kann die Haftung der ersten Schicht verbessert werden und/oder der Eintrag von mechanischen Spannungen aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten reduziert werden.
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In einer Ausführungsart beträgt die Dicke der ersten Schicht mehr als 0,1 μm und/oder weniger als 5 μm, insbesondere mehr als 0,3 μm und/oder weniger als 3 μm und vorzugsweise mehr als 0,5 μm und/oder weniger als 1 μm. Die Dicke der Schicht kann von der Zusammensetzung abhängig sein und/oder von der Anzahl der auf den Träger insgesamt aufgebrachten Schichten oder deren Art. Die Dicke kann derart gewählt sein, dass durch nachfolgende Herstellprozessschritte, insbesondere Plasmaprozessschritte, der Träger nicht oder nur in vernachlässigbarem Maße verändert wird.
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In einer Ausführungsart ist zwischen der ersten Schicht und dem Träger eine Haftvermittlungsschicht angeordnet. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Metallschicht oder eine metallhaltige Schicht handeln, beispielsweise bestehend aus einer oder mehreren Lagen, die Chrom, Chrom/Nickel, Aluminium und/oder Titan aufweisen oder daraus bestehen. Die eine oder mehreren Lagen können eine Dicke von weniger als 0,5 μm aufweisen, insbesondere weniger als 0,2 μm und vorzugsweise weniger als 0,1 μm. Dadurch kann die Haftung zwischen dem Träger und der ersten Schicht verbessert werden.
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In einer Ausführungsart ist zwischen der Dehnungsmessstruktur und der ersten Schicht eine Licht reflektierende Schicht angeordnet. Die Licht reflektierende Schicht kann aus einer oder mehreren Lagen Aluminium, Silber, Gold und/oder Chrom bestehen. Die Dicke kann weniger als 0,5 μm, insbesondere weniger als 0,2 μm und vorzugsweise weniger als 0,1 μm betragen. Durch die Licht reflektierende Schicht kann die Dehnungsmessstruktur und/oder zugehörige Trimmwiderstände beispielsweise mittels eines Lasers zum Abgleich des Widerstandswertes getrimmt werden. Beispielsweise kann hierfür ein Laser mit einer Wellenlänge von 1.064 nm eingesetzt werden. Die Licht reflektierende Schicht reflektiert jedenfalls in dem Wellenlängenbereich des Lasers, der für die Trimmung eingesetzt wird. Durch das Trimmen kann beispielsweise der Offset einer durch die Dehnungsmessstruktur gebildeten Widerstandsbrücke reduziert oder sogar eliminiert werden. Die Licht reflektierende Schicht hält dabei das Laserlicht von dem darunter liegenden Träger aus Kunststoff ab. Die Licht reflektierende Schicht kann durch Kathodenzerstäubung (Sputtern) hergestellt sein.
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In einer Ausführungsart ist zwischen der Dehnungsmessstruktur und der Licht reflektierenden Schicht eine zweite, vorzugsweise elektrisch isolierende Schicht angeordnet. Diese kann beispielsweise aus Siliziumoxid, insbesondere aus SiO2, aus Siliziumnitrid, insbesondere aus Si3N4, oder aus Aluminiumoxyd, insbesondere Al2O3, oder einer mehrlagigen Kombination aus mindestens zwei solcher Schichten bestehen. Die zweite Schicht kann durch Kathodenzerstäubung (Sputtern) hergestellt sein. Auf die zweite Schicht kann eine sensoraktive Schicht aufgebracht sein, beispielsweise eine Widerstandsschicht zum piezoresistiven Wandeln der Dehnung in ein elektrisches Signal.
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In einer Ausführungsart beträgt die Dicke der zweiten Schicht mehr als 0,1 μm oder weniger als 10 μm, insbesondere mehr als 0,3 μm und/oder weniger als 3 μm, und vorzugsweise mehr als 0,5 μm und/oder weniger als 2 μm. Dadurch ist eine ausreichend hohe Isolationsfestigkeit bereitgestellt. Die Stöchiometrie der zweiten Schicht kann während des Herstellvorgangs einstellbar sein, insbesondere kann die Stöchiometrie an der Grenze zu der Licht reflektierenden Schicht abweichend sein von der Stöchiometrie in einem hiervon beabstandeten Abschnitt.
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In einer Ausführungsart ist auf der Oberfläche des Trägers, die der Dehnungsmessstruktur gegenüberliegt, mindestens eine weitere Schicht aus einem Werkstoff aufgebracht, der einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der von dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Trägers abweicht. Diese weitere Schicht kann als Gegenzugschicht ausgebildet sein, um mechanische Spannungen zu kompensieren, die aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten des aufgebrachten Schichtsystems gegenüber dem Träger bestehen. Insbesondere kann auf beiden Seiten des Trägers mindestens eine elektrisch isolierende Schicht aufgebracht sein. In einer Ausführungsart ist auf beiden Seiten des Trägers eine Schichtfolge aufgebracht, die jeweils eine Haftvermittlungsschicht, insbesondere eine Metallschicht, und eine erste elektrisch isolierende Schicht aufweist. Vorzugsweise kann auf beiden Seiten auch jeweils eine Licht reflektierende und eine zweite elektrisch isolierende Schicht aufgebracht sein.
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In einer Ausführungsart weist die Dehnungsmessstruktur Dünnschichtwiderstände auf, bestehend aus einer kohlenstoffhaltigen Schicht mit darin eingelagerten metallischen Clustern, die von einer kohlenstoffhaltigen Hülle umgeben sind. Dadurch lassen sich Dünnschichtwiderstände mit einem hohen k-Faktor, d. h. mit einer hohen Dehnungsempfindlichkeit, und/oder mit einer geringen Abhängigkeit des Widerstandswertes von der Temperatur realisieren. Derartige Dünnschichtwiderstände eignen sich besonders als piezoresistive Widerstände zur Realisierung hochstabiler und hochempfindlicher Sensoren.
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In einer Ausführungsart wird als Widerstandsmaterial für die Dehnungsmessstruktur keine metallische Legierung verwendet, jedenfalls keine reine metallische Legierung, sondern ein Kompositwerkstoff, der eine Matrix aus einem ersten elektrisch leitfähigen Bestandteil aufweist. In die Matrix sind Cluster mit einem zweiten elektrisch leitfähigen Bestandteil eingebettet. In einem Temperaturbereich von beispielsweise 100 bis 500 Kelvin, insbesondere 200 bis 400 Kelvin, kann der Temperaturkoeffizient des Widerstandes des ersten elektrisch leitfähigen Bestandteils ein umgekehrtes Vorzeichen gegenüber dem Temperaturkoeffizienten des Widerstandes des zweiten elektrisch leitfähigen Bestandteils aufweisen. Der erste Bestandteil kann einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweisen, beispielsweise –100 ppm/K, wohingegen der zweite Bestandteil einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist. Dadurch kann der Temperaturkoeffizient des Widerstandswerts des gesamten Widerstandes mindestens bereichsweise sehr stark reduziert werden und beispielsweise weniger als 100 ppm/K betragen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, den Verlauf des Widerstandswertes in Abhängigkeit von der Temperatur in einem Bereich von beispielsweise 200 bis 400 K zu linearisieren, so dass eine Kompensation des Temperatureinflusses vereinfacht ist.
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Ein weiterer Vorteil eines solchen Kompositwerkstoffes für den Widerstand besteht darin, dass durch die Einwirkung des Drucks oder einer Kraft eine Änderung des Widerstandswertes messbar ist, die deutlich höher ist als eine durch eine Geometrieänderung verursachte Widerstandsänderung. Messungen haben ergeben, dass sogenannte k-Faktoren von mehr als 15, insbesondere mehr als 20 erreichbar sind. Dadurch ist es auch möglich, ohne die Verwendung eines Verformungskörpers das Sensorelement auf einem massiven Trägerkörper anzuordnen, wodurch die Hochdruckfestigkeit der Vorrichtung deutlich erhöht ist. Der Druck oder die Kraft wirkt isostatisch auf den Widerstand ein und bewirkt eine Widerstandsänderung, ohne dass es auf eine Geometrieänderung des Widerstandes ankommt.
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In einer Ausführungsart ist der erste elektrisch leitfähige Bestandteil kohlenstoffhaltig oder kohlenwasserstoffhaltig und kann insbesondere durch Kohlenstoff oder Kohlenwasserstoff gebildet sein. Der zweite elektrisch leitfähige Bestandteil kann durch ein Metall gebildet sein, beispielsweise durch Nickel. Der Kompositwerkstoff kann durch Kathodenzerstäubung hergestellt werden, beispielsweise unter Verwendung eines Metalltargets, aus dessen Werkstoff die Cluster gebildet werden können. Der Sputterprozess erfolgt dabei unter Verwendung eines kohlenstoffhaltigen oder kohlenwasserstoffhaltigen Gases, so dass sich bei der Herstellung der Widerstandsschicht gleichzeitig die Matrix und die Cluster bilden. Alternativ hierzu kann ein Co-Sputterprozess von einem Kohlenstofftarget und einem Metalltarget beispielsweise in einer Argon-Athmosphäre durchgeführt werden, um das Material herzustellen. Die Konzentration des zweiten elektrisch leitfähigen Bestandteils innerhalb der Widerstandsbahn kann dabei zwischen 20 und 80 Atomprozent liegen, insbesondere zwischen 40 und 60 Atomprozent und vorzugsweise zwischen 45 und 55 Atomprozent. Die Cluster können grundsätzlich eine beliebige Form haben, insbesondere aber auch im Wesentlichen mindestens abschnittsweise sphärisch ausgebildet sein mit einer Größe zwischen 5 und 50 nm, vorzugsweise zwischen 10 und 20 nm.
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In einer Ausführungsart weisen die Cluster eine kohlenstoffhaltige Hülle auf, welche die zweiten elektrisch leitfähigen Bestandteile umhüllen. Alternativ oder ergänzend können auch die einzelnen zweiten Bestandteile innerhalb eines Cluster eine kohlenstoffhaltige Hülle aufweisen. Dadurch ist ein unmittelbarer elektrischer Kontakt der einzelnen Cluster untereinander verhindert, der zur Ausbildung eines elektrisch leitfähigen Pfades innerhalb der Widerstandsbahn führen würde, was dem Ziel, den Temperaturkoeffizienten des Widerstandswertes zu reduzieren, nicht dienlich wäre. Aus dem gleichen Grund weisen die Cluster innerhalb der Matrix vorzugsweise auch einen Abstand zueinander auf.
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In einer Ausführungsart weist das Sensorelement eine Passivierung auf, wobei die Passivierung insbesondere als Passivierungsschicht auf die Widerstandsbahn aufgebracht ist. Als Passivierung kann eine Schicht aus SiO2, Si3N4, SiC oder Al2O3 vorgesehen sein oder auch eine Kombination von zwei oder mehreren solcher Schichten. Dadurch ist die Langzeitstabilität der Vorrichtung verbessert. Sowohl die Widerstandsschicht als auch die Passivierungsschicht kann ganzflächig aufgebracht werden und anschließend strukturiert werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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1 zeigt einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 zeigt einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
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3 zeigt einen Schnitt durch ein Cluster in vergrößerter Darstellung.
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Die 1 zeigt einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Umwandlung einer Dehnung und/oder Stauchung in ein elektrisches Signal; die Vorrichtung 1 weist die Form einer Folie auf und kann beispielsweise für die Herstellung eines Drucksensor verwendet werden oder auch bereits selbst einen Drucksensor bilden. Unterhalb der Vorrichtung 1 ist in der 1 beispielhaft ein topfartiger Verformungskörper 4 dargestellt, der eine Membran 2 aufweist, die bei Druckbeaufschlagung elastisch verformbar ist. Dabei sind die Dickenverhältnisse der Vorrichtung 1 einerseits und des Verformungskörpers 4 andererseits nicht maßstabsgetreu dargestellt, insbesondere ist die Dicke der Membran 2 im Vergleich zur Dicke der Vorrichtung 1 verkleinert dargestellt.
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Die Vorrichtung 1 weist einen Träger 10 aus Kunststoff auf, bei dem es sich im Ausführungsbeispiel um eine Polyimidfolie mit einer Dicke von etwa 100 μm handelt. Die Dehnungsmessstruktur ist durch zwei piezoresistive Widerstände 12, 14 gebildet, die im Ausführungsbeispiel auf einer dem Verformungskörper 4 gegenüberliegenden Oberfläche der Vorrichtung 1 angeordnet sind. Im Falle eines Drucksensors kommt es bei einer Druckbeaufschlagung zu einem Durchbiegen der Vorrichtung 1, insbesondere des Trägers 10, im Bereich der Dehnungsmessstruktur 20, die durch eine Detektion der Widerstandsänderung der piezoresistiven Widerstände 12, 14 elektrisch signalisierbar ist. Vorzugsweise sind in einem Bereich, der sich bei Druckbeaufschlagung nicht verformt, elektrische Kontaktflächen 16, 18 angeordnet, die über nicht dargestellte elektrische Verbindungsleitungen mit den piezoresistiven Widerständen 12, 14 verbunden sind und über die eine elektrische Kontaktierung der Dehnungsmessstruktur 20 erfolgen kann.
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Zwischen der Dehnungsmessstruktur 20 und dem Träger 10, im Ausführungsbeispiel unmittelbar unterhalb der Dehnungsmessstruktur 20, ist eine erste elektrisch isolierende Schicht 22 angeordnet, die im Ausführungsbeispiel aus SiO2 besteht, wobei alternativ hierzu auch eine Si3N4-Schicht oder eine Schichtfolge SiO2-Si3N4 angeordnet sein kann. Beispielsweise kann eine SiO2-Schicht auf der dem Träger zugewandten Seite angeordnet sein und eine Si3N4-Schicht auf einer der Dehnungsmessstruktur 20 zugewandten Seite. Die Dicke der ersten elektrisch isolierenden Schicht 22 beträgt zwischen 0,5 und 1 μm, beispielsweise etwa 0,8 μm.
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Zwischen der ersten elektrisch isolierenden Schicht 22 und dem Träger 10 ist im ersten Ausführungsbeispiel außerdem eine Haftvermittlungsschicht 24 angeordnet, die im Ausführungsbeispiel durch eine Chromschicht mit einer Dicke von weniger als 0,1 μm, im Ausführungsbeispiel etwa 0,7 μm, gebildet ist. Die Haftvermittlungsschicht 24 ist unmittelbar auf der Oberfläche des Trägers 10 aufgebracht. Eine an der Oberfläche des Trägers 10 vorhandene Oberflächentopografie oder Porosität kann durch die Haftvermittlungsschicht 24 im Wesentlichen abgebildet werden, so dass sich durch die Haftvermittlungsschicht 24 noch keine oder jedenfalls noch keine ausreichende Planarisierung ergibt. Demgegenüber erfolgt durch die erste elektrisch isolierende Schicht 22 eine Planarisierung der Oberfläche, so dass die Dehnungsmessstruktur 20 auf einer planen Oberfläche der ersten elektrisch isolierenden Schicht 22 aufgebracht ist.
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Die 2 zeigt einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 101. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist auf den Träger 110 zunächst eine Haftvermittlungsschicht 124 und anschließend eine erste elektrisch isolierende Schicht 122 aufgebracht.
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Darüber hinaus ist zwischen der Dehnungsmessstruktur 120 und der ersten elektrisch isolierenden Schicht 122 eine Licht reflektierende 126 angeordnet, mittels welcher eine von der Seite der Dehnungsmessstruktur 120 einfallende Strahlung 128 reflektiert wird und insbesondere nicht auf den Träger 110 einstrahlt. Bei der Strahlung 128 kann es sich beispielsweise um eine Laserstrahlung handeln, mittels welcher die Dehnungsmessstruktur 120 oder zugehörige Trimmwiderstände abgleichbar sind. Die Licht reflektierende Schicht ist im Ausführungsbeispiel durch Gold oder Aluminium gebildet und weist eine Dicke von etwa 0,1 μm auf.
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Zwischen der Dehnungsmessstruktur 120 und der Licht reflektierenden Schicht 126 ist eine zweite elektrisch isolierende Schicht 132 angeordnet, die im Ausführungsbeispiel durch eine SiO2 und/oder Si3N4 aufweisende Schicht mit einer Dicke von etwa 1,2 μm bis 1,6 μm gebildet ist. Diese zweite elektrisch isolierende Schicht 132 bildet die elektrisch isolierende Grundlage für die piezoresistiven Widerstände 112, 114.
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Das zweite Ausführungsbeispiel weist auch auf einer der Dehnungsmessstruktur 120 gegenüberliegenden Seite des Trägers 110 mindestens eine weitere Schicht 130 aus einem Werkstoff auf, der einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der von dem Ausdehnungskoeffizienten des Trägers 110 abweicht. Beispielsweise kann auch auf der Rückseite des Trägers die erste elektrisch isolierende Schicht 122, vorzugsweise gemeinsam mit der Haftvermittlungsschicht 124 aufgebracht sein. Möglich ist auch ein im Wesentlichen vollständig symmetrischer Aufbau zu beiden Seiten des Trägers, d. h. auf der Rückseite kann eine im Wesentlichen übereinstimmende Schichtstruktur aufgebracht sein, möglicherweise mit Ausnahme der Dehnungsmessstruktur 120.
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Die piezoresistiven Widerstände 112, 114 sind in Dünnschichttechnik aus einem Kompositwerkstoff hergestellt, der eine Matrix aus einem ersten elektrisch leitfähigen Bestandteil 80 aufweist, im Ausführungsbeispiel eine amorphe kohlenstoffhaltige oder kohlenwasserstoffhaltige Matrix. In der Matrix sind Cluster 82 aus einem zweiten elektrisch leitfähigen Bestandteil 84 eingebettet, beispielsweise Cluster 82 von Metallpartikeln, insbesondere Nickelpartikel. Die 3 zeigt einen Schnitt durch ein Cluster 82 in vergrößerter Darstellung.
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Die drucksensitive Bahn des piezoresistiven Widerstandes 112, 114 ist durch Kathodenzerstäubung (Sputtern) eines vorzugsweise metallischen Targets in kohlenstoffhaltiger Atmosphäre ganzflächig auf die zweite elektrisch isolierende Schicht 32 aufgebracht und anschließend strukturiert. Die zweiten elektrisch leitfähigen Bestandteile 84 sind jeweils von einer vorzugsweise kohlenstoffhaltigen Hülle 87 umgeben. Ergänzend ist im Ausführungsbeispiel auch das gesamte Cluster 82 von einer vorzugsweise kohlenstoffhaltigen Hülle 86 umgeben. Alternativ hierzu können auch nur die zweiten elektrisch leitfähigen Bestandteile 84 oder nur das gesamte Cluster 82 von einer Hülle 86, 87 umgeben sein.
