DE102015121625A1

DE102015121625A1 - Verfahren zur Herstellung einer Druckmesseinrichtung

Info

Publication number: DE102015121625A1
Application number: DE102015121625.6A
Authority: DE
Inventors: Timo Kober; Benjamin Lemke
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2017-06-14

Abstract

Es ist ein Verfahren zur Herstellung einer Druckmesseinrichtung zur Messung eines Drucks, insb. eines Absolutdrucks, eines Relativdrucks oder eines Differenzdrucks, mit einem Träger (3, 23, 41, 47) aus Glas, insb. aus Borosilikatglas, und einem Drucksensor (21, 49), der ein über eine Fügung mit dem Träger (3, 23, 41, 47) verbundenes Sensorelement (1, 25, 37, 51) aus Silizium oder einem Silizium enthaltenden Werkstoff umfasst, bei dem Träger (3, 23, 41, 47) und Sensorelement (1, 25, 37, 51) aufeinander angeordnet werden und die Fügung zwischen dem Träger (3, 23, 41, 47) und dem Sensorelement (1, 25, 37, 51) erzeugt wird, das sich dadurch auszeichnet, dass die Fügung erzeugt wird, indem ein räumlich begrenzter Bereich (9) einer dem Sensorelement (1) zugewandten Oberflächenschicht (11) des Trägers (3, 23, 41, 47) durch eine räumlich begrenzte Erwärmung auf eine oberhalb einer Glasübergangstemperatur des Trägers (3, 23, 41, 47) liegende Fügetemperatur erwärmt wird, und auf die Erwärmung eine Abkühlung folgt, bei der das erstarrende Glas die Fügung zwischen dem Sensorelement (1, 25, 37, 51) und dem Träger (3) ausbildet, wobei die Fügung eine Fügefläche aufweist, die einer Grundfläche des zuvor erwärmten Bereichs (9) entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Druckmesseinrichtung zur Messung eines Drucks, insb. eines Absolutdrucks, eines Relativdrucks oder eines Differenzdrucks, mit einem Träger aus Glas, insb. aus Borosilikatglas, und einem Drucksensor, der ein über eine Fügung mit dem Träger verbundenes Sensorelement aus Silizium oder einem Silizium enthaltenden Werkstoff umfasst, bei dem Träger und Sensorelement aufeinander angeordnet werden und die Fügung zwischen dem Träger und dem Sensorelement erzeugt wird.
Druckmesseinrichtungen finden heute weit gefächerte Anwendung in nahezu allen Bereichen der industriellen Messtechnik.
Druckmesseinrichtungen werden anhand des darin verwendeten Drucksensors in zwei Gruppen unterteilt, von denen eine Druckmesseinrichtungen mit keramische Drucksensoren und die andere Druckmesseinrichtungen mit Halbleitersensoren umfasst.
Keramische Drucksensoren umfassen regelmäßig eine unter Einschluss einer Druckkammer auf einem keramischen Grundkörper angeordnete keramische Messmembran. Die Messmembranen keramischer Drucksensoren können aufgrund der hohen thermischen, mechanischen und chemischen Beständigkeit von Keramik unmittelbar einem unter dem zu messenden Druck stehenden Medium ausgesetzt werden. Bei diesen Drucksensoren sind Messmembran und Grundkörper in der Regel über einen Lotring aus einem Aktivhartlot miteinander verbunden, der die unter der Messmembran eingeschlossene Druckkammer außenseitlich umgibt und über dessen Bauhöhe ein Abstand zwischen der Messmembran und dem Grundkörper eingestellt wird. Bei der Herstellung dieser Drucksensoren werden der Grundkörper, ein Lotformteil aus dem Aktivhartlot und die Messmembran aufeinander angeordnet, und diese Anordnung über einen längeren Zeitraum auf eine Löttemperatur aufgeheizt, bei der das Lotformteil aufschmilzt. Bei der Löttemperatur reagiert die aktive Komponente des Aktivhartlots mit der Keramik, wobei durch Reduktion der Keramik eine mechanisch hochfeste chemische Verbindung zwischen der Keramik und dem Aktivhartlot entsteht. Zur Ausführung der Aktivhartlötung sind sehr hohe Temperaturen erforderlich. So sind z. B. zur Aktivhartlötung mittels Zr-Ni-Legierung und Titan aufweisenden ternären Aktivhartloten regelmäßig Löttemperaturen oberhalb von 800°C erforderlich.
Dementsprechend dauert es vergleichsweise lange bis die Anordnung nach dem Lötvorgang abkühlt. Dabei bilden sich während des Abkühlens im Lot Phasen unterschiedlicher Zusammensetzung aus, die sich insb. im Hinblick auf deren thermische Ausdehnungskoeffizienten und/oder deren Druck- bzw. Zugfestigkeit unterscheiden. Segregierte Phasen können zu einer Beeinträchtigung der Qualität der Fügungen hinsichtlich deren Festigkeit, Dichtigkeit und/oder der Fertigungsausbeute führen.
Diesem Problem kann auf die in der DE 10 2011 005 665 A1 beschriebene Weise begegnet werden, indem das Lotformteil mittels einer durch die Messmembran hindurch vorgenommenen Bestrahlung mit einen Laser aufgeschmolzen wird. Dabei ist der Wärmeintrag aufgrund der nur lokal erfolgenden Erwärmung deutlich geringer, so dass eine deutlich schnellere Abkühlung aus der Schmelze erfolgen kann. Damit steht weniger Zeit für Keimbildung und Wachstum segregierter Phasen zur Verfügung. Die segregierten Phasen sind somit, sofern überhaupt vorhanden, kleiner und dementsprechend weniger bestimmend für die Qualität der Fügung.
Im Unterschied zu keramischen Drucksensoren werden Halbleitersensoren heute regelmäßig unter Verwendung von in der Halbleitertechnologie üblichen Verfahren, wie z.B. Ätzprozessen, Oxidationsverfahren, Implantationsverfahren, Bondverfahren und/oder Beschichtungsverfahren, unter Verwendung von ein oder mehrlagigen Wafern, insb. Wafern auf Siliziumbasis, hergestellt. Diese Drucksensoren sind sehr empfindlich und werden deshalb in ein in der Regel metallisches Gehäuse eingesetzt und über vorgeschaltete mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit gefüllte Druckmittler mit dem zu messenden Druck beaufschlagt. Hierzu umfassen die Drucksensoren regelmäßig mindestens ein Sensorelement aus Silizium oder einem Werkstoff auf Siliziumbasis, das auf einem Träger angeordnet und mit dem Träger über eine Fügung verbunden ist.
Ein Beispiel hierfür sind Druckmesseinrichtungen mit Drucksensoren die ein häufig als Membran-Chip bezeichnetes auf einem Träger montiertes Sensorelement umfassen, das eine Messmembran und einen die Messmembran tragenden Membranrand umfasst.
Ein weiteres Beispiel sind Druckmesseinrichtungen mit Differenzdrucksensoren, die als Sensorelement eine Messmembran aufweisen, deren eine Seite unter Einschluss einer ersten Druckkammer mit einem ersten Träger und deren zweite Seite unter Einschluss einer zweiten Druckkammer mit einem zweiten Träger verbunden ist. Ein solcher Differenzdrucksensor mit einer zwischen zwei Glasträgern eingeschlossenen Messmembran ist z.B. in der DE 10 2011 084 457 A1 beschrieben.
In mit Halbleitersensoren ausgestatteten Druckmesseinrichtungen werden unter anderem Träger aus Glas eingesetzt, die eine elektrische Isolation des Sensorelements bewirken.
Grundsätzlich kann die Verbindung von Sensorelement und Träger, analog zu der oben beschriebenen Verbindung zwischen Grundkörper und Messmembran keramischer Drucksensoren auch hier über ein zwischen Sensorelement und Träger eingebrachtes Fügematerial, z.B. einen Kleber, erfolgen. Hierdurch entsteht jedoch eine Zwischenschicht aus dem Fügematerial, die aufgrund unterschiedlicher Eigenschaften von Fügematerial und Sensorelement bzw. Träger, z.B. unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und/oder unterschiedlichen Elastizitätsmodulen, zu Beeinträchtigungen der Messeigenschaften des Drucksensors und/oder zu einer Reduzierung der Langzeitstabilität der Messergebnisse führen kann
Um dies zu vermeiden werden in Verbindung mit Halbleitersensoren bevorzugt Bondverfahren eingesetzt. Zur Verbindung von Sensorelementen aus Silizium mit einem Träger aus Glas eignet sich anodisches Bonden. Dabei wird das Sensorelement auf dem Träger angeordnet, die resultierende Anordnung auf eine Bondtemperatur aufgeheizt und mit einer Bondspannung beaufschlagt, bei der sich eine Bondverbindung zwischen den aufeinander aufliegenden Oberflächen von Sensorelement und Träger ausbildet. Hierbei werden typischer Weise Bondtemperaturen im Bereich von 300 °C bis 400 °C und Bondspannungen in der Größenordnung von einem Kilovolt eingesetzt. Anodisches Bonden kann also nur dann eingesetzt werden, wenn Träger und Sensorelement insgesamt, insb. einschließlich ggfs. bereits damit verbundener Elemente, der Bondtemperatur und der Bondspannung standhalten können.
Beim anodischen Bonden ist es von Vorteil, wenn die zu verbindenden Fügeflächen möglichst eben sind, so dass sie während des Bondvorgangs möglichst vollflächig aufeinander aufliegen. Sensorelemente von Drucksensoren weisen jedoch häufig Strukturierungen, wie z.B. Ätzgruben o.ä., und/oder als Metallisierung darauf aufgebrachte Leiterbahnen auf. Beides führt zu Unebenheiten auf der Oberfläche des Sensorelements, die das anodische Bonden erschweren. Anodisches Bonden kann daher in der Regel nur dann eingesetzt werden, wenn die Abmessungen der Unebenheiten eine Größenordnung von ca. 20 nm nicht übersteigen. Größere Unebenheiten können dazu führen, dass unvollständige Bondungen entstehen, bei denen in Teilbereichen der Fügung Spalte zwischen Träger und Sensorelement bestehen bleiben, die die Dichtigkeit der Bondverbindung beeinträchtigen können.
Darüber hinaus führt das anodische Bonden dazu, dass sich die hierüber bewirkte Fügung über alle aufeinander aufliegenden Oberflächen von Sensorelement und Träger erstreckt. Räumlich auf Teilbereiche der aufeinander aufliegenden Oberflächen begrenzte Bondverbindungen können mit diesem Verfahren nicht erzeugt werden. Eine demgegenüber reduzierte Fügefläche kann jedoch unter Umständen im Hinblick auf eine Reduktion von über die Fügefläche auf das Sensorelement übertragbaren thermomechanischen Spannungen von Vorteil sein.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Druckmesseinrichtungen der oben genannten Art anzugeben, dass die vorgenannten Nachteile überwindet.
Hierzu umfasst die Erfindung eine Verfahren zur Herstellung einer Druckmesseinrichtung zur Messung eines Drucks, insb. eines Absolutdrucks, eines Relativdrucks oder eines Differenzdrucks, mit

– einem Träger aus Glas, insb. aus Borosilikatglas, und
– einem Drucksensor, der ein über eine Fügung mit dem Träger verbundenes Sensorelement aus Silizium oder einem Silizium enthaltenden Werkstoff umfasst, bei dem
– Träger und Sensorelement aufeinander angeordnet werden und die Fügung zwischen dem Träger und dem Sensorelement erzeugt wird, das sich dadurch auszeichnet, dass die Fügung erzeugt wird, indem
– ein räumlich begrenzter Bereich einer dem Sensorelement zugewandten Oberflächenschicht des Trägers durch eine räumlich begrenzte Erwärmung auf eine oberhalb einer Glasübergangstemperatur des Trägers liegende Fügetemperatur erwärmt wird, und
– auf die Erwärmung eine Abkühlung folgt, bei der das erstarrende Glas die Fügung zwischen dem Sensorelement und dem Träger ausbildet, wobei die Fügung eine Fügefläche aufweist, die einer Grundfläche des zuvor erwärmten Bereichs entspricht.

Gemäß einer ersten Weiterbildung besteht der Träger aus Borosilikatglas besteht und der Bereich wird auf eine Fügetemperatur im Bereich von 700 °C bis 800 °C erwärmt.
Gemäß einer zweiten Weiterbildung wird die Fügetemperatur für einen in Abhängigkeit von der Fügetemperatur vorgegebenen Zeitraum, insb. einen Zeitraum von größer gleich wenigen Minuten, aufrecht erhalten, wobei der Zeitraum umso länger ist, je niedriger die Fügetemperatur ist.
Gemäß einer dritten Weiterbildung ist die Fügetemperatur kleiner als eine Schmelztemperatur des an die Oberflächenschicht angrenzenden Werkstoffs des Sensorelements.
Gemäß einer vierten Weiterbildung wird die Erwärmung des Bereichs mittels eines Lasers, insb. eines Pulslasers, insb. eines Pico- oder Femtosekundenlasers, durchgeführt.
Gemäß einer fünften Weiterbildung erfolgt die Erwärmung durch Bestrahlung des Bereichs mittels eines Lasers, wobei der Laser in einem Wellenlängenbereich arbeitet, in dem der Träger in ausreichendem Maße transparent ist, und die Bestrahlung durch den Träger hindurch erfolgt.
Eine Weiterbildung der letztgenannten Weiterbildung sieht vor, dass

– der Träger aus Borosilikatglas besteht, und
– die Bestrahlung mit einem CO₂ Laser erfolgt.

Eine weitere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der räumlich begrenzte Bereich eine Schichtdicke aufweist, die größer gleich einer parallel zur Schichtdicke verlaufenden Höhe von auf einer dem Träger zugewandten Seite des Sensorelements vorhandenen Unebenheiten ist, wobei die Unebenheiten insb. durch eine Strukturierung des Sensorelements verursachte Unebenheiten und/oder durch mindestens eine auf dem Sensorelement vorgesehene Leiterbahn, insb. eine als Metallisierung aufgebrachte Leiterbahn, verursachte Unebenheiten umfassen.
Eine weitere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass

– das Sensorelement auf dessen mit dem Träger zu verbindenden Oberfläche eine Beschichtung, insb. eine Beschichtung aus einem Siliziumoxid, insb. aus Siliziumdioxid (SiO₂) oder aus Siliziumnitrid (Si₃N₄), aufweist, und
– die durch das erstarrende Glas bewirkte Fügung den Träger mit der Beschichtung verbindet.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass

– das Sensorelement eine Messmembran und einen die Messmembran tragenden Membranrand umfasst, und
– durch die Fügung eine dem Träger zugewandte Stirnfläche des Membranrands mit einem äußeren Rand des Trägers verbunden wird.

Eine alternative Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass

– der Träger ein den Drucksensor tragender Sockel ist, und
– das Sensorelement ein Grundkörper des Drucksensors ist, der über die Fügung mit dem Träger verbunden wird.

Eine weitere alternative Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass

– das Sensorelement eine im Wesentlichen planare Messmembran ist, und
– entweder ein einziger eine eine Druckkammer des Drucksensors bildende Ausnehmung aufweisender Träger vorgesehen ist, der derart mit dem Sensorelement verbunden wird, dass sich eine Fügefläche der Fügung über einen die Ausnehmung im Träger umgebenden Rand des Trägers erstreckt, oder
– zwei jeweils eine eine Druckkammer des Drucksensors bildende Ausnehmung aufweisende Träger vorgesehen sind, von denen einer auf einer ersten Seite des Sensorelements und der andere auf einer zweiten Seite des Sensorelements angeordnet und dort derart mit dem Sensorelement verbunden wird, das sich die Fügeflächen der Fügungen jeweils über einen die Ausnehmung im jeweiligen Träger umgebenden Rand des jeweiligen Trägers erstrecken.

Eine weitere alternative Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass

– der Drucksensor der Druckmesseinrichtung ein zwischen zwei Trägern, insb. jeweils mit einer Drückübertragungsleitung ausgestatteten Trägern, anzuordnender Differenzdrucksensor, insb. ein eine zwischen zwei Grundkörpern angeordnete Messmembran aufweisender Differenzdrucksensor, ist, der auf dessen gegenüberliegenden Außenseiten vorgesehene Sensorelemente, insb. jeweils durch eine von der Messmembran abgewandte Schicht des jeweiligen Grundkörpers gebildete Sensorelemente, umfasst, und
– jedes Sensorelement jeweils mit einem der beiden Träger verbunden wird.

Des Weiteren umfasst die Erfindung eine Druckmesseinrichtung zur Messung eines Drucks, insb. eines Absolutdrucks, eines Relativdrucks oder eines Differenzdrucks, mit

– einem Träger aus Glas, insb. aus Borosilikatglas, und
– einem Drucksensor, der ein über eine Fügung mit dem Träger verbundenes Sensorelement aus Silizium oder einem Silizium enthaltenden Werkstoff umfasst, die sich dadurch auszeichnet, dass
– sich die Fügung über eine Fügefläche erstreckt, die einer Grundfläche eines räumlich begrenzten Bereichs einer dem Sensorelement zugewandten Oberflächenschicht des Trägers entspricht, die zuvor durch eine räumlich begrenzte Erwärmung auf eine oberhalb einer Glasübergangstemperatur des Trägers liegende Fügetemperatur erwärmt worden ist, wobei das bei einer der Erwärmung folgenden Abkühlung erstarrende Glas die Fügung zwischen dem Sensorelement und dem Träger ausbildet hat.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass hierüber auch Sensorelemente und Träger miteinander verbunden werden können, bei denen Teile des Sensorelements und/oder damit verbundene Elemente der für eine anodische Bondung erforderlichen hohen Bondtemperatur und/oder der Bondspannung nicht standhalten können.
Darüber hinaus bietet es den Vorteil, dass die Fügefläche der Fügung zwischen Sensorelement und Träger ohne Weiteres auf Teilbereiche der aneinander angrenzenden Oberflächen von Sensorelement und Träger begrenzt werden kann.
Ein Weiterer Vorteil besteht darin, dass die Erwärmung nur in einem räumlich begrenzten Bereich erfolgt, so dass insgesamt weniger Wärmeenergie eingebracht wird. Dabei muss die Wärme nur in einen Oberflächenbereich des Trägers mit vergleichsweise geringer Schichtdicke eingebracht werden, so dass der erwärmte Bereich auch ohne aktive Kühlung vergleichsweise schnell abkühlt. Dementsprechend können während des Fügeprozesses nur in einem räumlich begrenzten Bereich thermomechanische Spannungen auftreten. Diese Spannungen können zumindest teilweise durch das aufgeweichte Glas abgebaut werden und sind darüber hinaus aufgrund des vergleichsweise geringen Wärmeeintrags deutlich geringer, als beim anodischen Bonden.
Die Erfindung und deren Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen drei Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt: einen Träger auf einem Sensorelement;
2 zeigt: einen Träger auf einem beschichteten Sensorelement;
3 zeigt: einen Träger auf einem mit Leiterbahnen ausgestatteten, beschichteten Sensorelement;
4 zeigt: eine Ansicht der dem Träger zugewandten Seite des Sensorelements von 3;
5 zeigt: eine Druckmesseinrichtung mit einem auf einem Träger angeordneten, eine Messmembran und einen Membranträger umfassenden Sensorelement;
6 zeigt: eine Druckmesseinrichtung mit einem zwischen zwei Trägern angeordneten Sensorelement; und
7 zeigt: eine Druckmesseinrichtung mit einem zwischen zwei Stützkörper bildenden Trägern angeordneten Differenzdrucksensor mit auf dessen Außenseiten angeordneten Sensorelementen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Druckmesseinrichtung zur Messung eines Drucks, insb. eines Absolutdrucks, eines Relativdrucks oder eines Differenzdrucks, mit einem Träger aus Glas, insb. aus Borosilikatglas, und einem Drucksensor, der ein über eine Fügung mit dem Träger verbundenes Sensorelement aus Silizium oder einem Silizium enthaltenden Werkstoff umfasst, bei dem das Sensorelement auf dem Träger angeordnet und die Fügung zwischen dem Träger und dem Sensorelement erzeugt wird.
Der Träger besteht vorzugsweise aus einem Glas, das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Sensorelements möglichst ähnlich ist, z.B. aus Borosilikatglas.
1 zeigt hierzu eine Schnittzeichnung eines auf einem Sensorelement 1 angeordneten Trägers 3, bei dem die zu fügenden Oberflächen 5, 7 von Sensorelement 1 und Träger 3 aufeinander aufliegen. Erfindungsgemäß wird die Fügung zwischen Träger 3 und Sensorelement 1 erzeugt, indem ein räumlich begrenzter Bereich 9 einer dem Sensorelement 1 zugewandten Oberflächenschicht 11 des Trägers 3 durch eine räumlich auf diesen Bereich 9 begrenzte Erwärmung auf eine oberhalb einer Glasübergangstemperatur des Trägers 3 liegende Fügetemperatur erwärmt wird, und auf die Erwärmung eine Abkühlung folgt, bei der das erstarrende Glas eine Fügung zwischen dem Sensorelement 1 und dem Träger 3 ausbildet, deren Fügefläche einer Grundfläche des zuvor erwärmten Bereichs 9 entspricht.
Dabei bieten höhere Fügetemperaturen den Vorteil, dass die Fügetemperatur nur über einen kürzeren Zeitraum aufrecht erhalten werden muss, so dass sich insgesamt eine kürzere Verfahrensdauer ergibt. Allerdings erhöht sich mit zunehmender Fügetemperatur auch der Wärmeeintrag. Hier ist also ein Optimum zwischen der Verfahrensdauer und Wärmeeintrag zu finden. In Verbindung mit Trägern 3 aus Borosilikatglas mit einer Glasübergangstemperatur von 525 °C wird vorzugsweise eine Fügetemperatur von 700°C bis 800°C gewählt. Bei diesen Fügetemperaturen genügt es die Fügetemperatur für einen Zeitraum von einigen Minuten aufrecht zu erhalten.
Darüber hinaus wird vorzugsweise eine Fügetemperatur gewählt, die deutlich kleiner als eine Schmelztemperatur des an die Oberflächenschicht 11 angrenzenden Werkstoffs des Sensorelements 1 ist. Diese Maßnahme ermöglicht es das Verfahren insb. auch in Verbindung mit auf Grund deren Formgebung fragilen Sensorelementen 1 einzusetzen, die sich bei stärkerer Erwärmung verformen könnten.
Zur gezielten räumlich auf den Bereich 9 der Oberflächenschicht 11 des Trägers 3 begrenzten Erwärmung wird vorzugsweise ein in 1 nur schematisch dargestellter Laser 13 eingesetzt. Hierzu eignen sich insb. Pulslaser, die Laserpulse kurzer Dauer generieren. Dabei ist die durch die Laserpulse bewirkte Energiezufuhr räumlich umso stärker begrenzbar, je kürzer die Pulsdauer ist. Insoweit eignen sich z.B. Picosekundenlaser. Eine noch höhere räumliche Begrenzung lässt sich durch die Verwendung von Femtosekundenlasern erzielen. Das Erreichen der Fügetemperatur wird durch die Dauer und die Intensität der Bestrahlung sicher gestellt. Zusätzlich kann die Temperatur des Bereichs 9 pyrometrisch überwacht werden.
Die Bestrahlung der Oberflächenschicht 11 erfolgt vorzugsweise durch den Träger 3 hindurch. Hierzu wird ein Laser 13 eingesetzt, der in einem Wellenlängenbereich arbeitet, in dem der Träger 3 ausreichend transparent ist, damit die Laserstrahlung durch den Träger 3 hindurch in den zu erwärmenden Bereich 9 eingebracht werden kann. In Verbindung mit Trägern 3 aus Borosilikatglas kann hierzu z.B. ein CO₂-Laser eingesetzt werden.
Dabei kann die Grundfläche des Bereichs 9 in dem die Fügung erzeugt wird, innerhalb weiter Grenzen frei vorgegeben werden und durch eine entsprechende Begrenzung der Laserstrahlung auf die jeweils gewählte Bereichsgeometrie hochpräzise eingehalten werden. Dabei kann die Bestrahlung des Bereichs 9 bei Bereichen 9 mit einfacher, zusammenhängender, vergleichsweise geringer Grundfläche in allen Teilbereichen des jeweiligen Bereichs 9 synchron erfolgen. Bei Bereichen 9 mit größerer Grundfläche oder komplexerer Geometrie wird der Laserstrahl vorzugsweise entlang eines der Geometrie der Grundfläche entsprechenden Rasterpfades über den Bereich 9 hinweg bewegt. In dem Fall werden einzelne Teilbereiche des Bereichs 9 zu aufeinanderfolgenden Zeiten erwärmt. Dabei kann die Laserbestrahlung beispielsweise auf die in 1 dargestellte Weise erfolgen, indem der Laser 13 oberhalb des Trägers 3 angeordnet und mittels einer Strahlführungseinrichtung 15 auf einen Teilbereich des in dem dargestellten Beispiel ringscheibenförmigen Bereichs 9 der Oberflächenschicht 11 des Trägers 3 ausgerichtet wird. Im Anschluss werden Laser 13 und die Anordnung aus Träger 3 und Sensorelement 1 derart relativ zueinander bewegt, dass der Laserstrahl die gesamt Grundfläche des Bereichs 9 überstreicht. Dabei werden Laserleistung und Bestrahlungsdauer entsprechend der Fügetemperatur, auf die Bereich 9 erwärmt werden soll, und der Zeitdauer, während der der Bereich 9 auf der Fügetemperatur gehalten werden soll, eingestellt. Zusätzlich kann die Temperatur des erwärmten Bereichs 9 bzw. der erwärmten Teilbereiche durch pyrometrische Temperaturmessungen überwacht werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann völlig analog auch in Verbindung mit Sensorelementen 1 eingesetzt werden, die auf deren mit dem Träger 3 zu verbindenden Oberfläche 5 eine Beschichtung 17, z.B. eine Beschichtung 17 aus einem Siliziumoxid, z.B. aus Siliziumdioxid (SiO₂), oder aus Siliziumnitrid (Si₃N₄) aufweisen. Diese Variante ist in 2 dargestellt, die sich von 1 nur durch die zusätzlich vorgesehene Beschichtung 17 unterscheidet. In dem Fall bildet sich die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugte Fügung zwischen der Beschichtung 17 und dem Träger 3 aus.
Je kleiner der Bereich 9 und damit auch die Fügefläche der Fügung ist, umso geringer ist die Wärmebelastung, der Sensorelement 1 und Träger 3 bei der Herstellung der Fügung ausgesetzt werden. Umso geringer sind dementsprechend auch hierdurch verursachte thermomechanische Spannungen.
Eine zusätzliche Begrenzung des Wärmeeintrags wird dadurch erreicht, dass die Schichtdicke d des zu erwärmenden Bereichs 9 der Oberflächenschicht 11 auf ein für die Erzeugung der Fügung erforderliches Mindestmaß begrenzt wird. Zur Erzeugung der Fügung zwischen plan aufeinander aufliegenden Oberflächen 5, 7 genügt bereits eine Schichtdicke d in der Größenordnung von wenigen Nanometern.
Während die Oberfläche 7 des Trägers 3 regelmäßig vergleichsweise planar ist, kann die zu fügende Oberfläche 5 des Sensorelements 1 Unebenheiten aufweisen. Unebenheiten sind z.B. regelmäßig immer dann vorhanden, wenn das Sensorelement 1 Strukturierungen, wie z.B. im Sensorelement 1 z.B. durch Ätzverfahren erzeugte Gruben, Gräben oder Ausnehmungen aufweist. Diese Unebenheiten weisen in parallel zur Schichtdicke d des Bereichs 9 verlaufender Richtung typischer Weise Höhen in der Größenordnung von 20 nm bis zu einigen Mikrometern auf.
Darüber hinaus bilden aber auch auf die zu fügende Seite des Sensorelements 1 aufgebrachte Leiterbahnen L Unebenheiten, die verhindern, dass die Oberfläche 7 des Trägers 3 nach dem Aufsetzen des Trägers 3 auf das Sensorelement 1 vollflächig aufliegt. Leiterbahnen L werden z.B. als Metallisierungen auf das Sensorelement 1 aufgebracht und weisen typischer Weise eine Schichtdicke in der Größenordnung von 1µm bis 2 µm, im Extremfall sogar bis zu 10 µm, auf.
3 zeigt hierzu ein Ausführungsbeispiel, dass sich von dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, dass das in 3 dargestellte Sensorelement 1 mit zwei auf die Beschichtung 17 aufgebrachten Leiterbahnen L ausgestattet ist, die jeweils ein über die dem Träger 3 zugewandte Oberfläche 5 des Sensorelements 1 verlaufendes Leiterbahnsegment umfassen, an dass sich ein auf einer Mantelfläche einer durch das Sensorelement 1 hindurch führende Ausnehmung A verlaufendes Leiterbahnsegment anschließt. 4 zeigt eine Ansicht der dem Träger 3 zugewandten Seite dieses Sensorelements 1, sowie die hier durch gestrichelte Linien angezeigte hier kreisringförmige Fügefläche, über die sich die in dem Fall durch Erwärmen eines kreisringscheibenförmigen Bereichs 9 der Oberflächenschicht 11 des Trägers 3 erzeugte Fügung erstreckt.
Sofern Sensorelement 1 und/oder Träger 3 auf deren zu fügenden Oberflächen Unebenheiten aufweisen, wird die Schichtdicke d des zu erwärmenden Bereichs 9 vorzugweise derart bemessen, dass sie größer gleich einer parallel zur Schichtdicke d verlaufenden Höhe der Unebenheiten ist. Hierdurch wird erreicht, dass das durch die Erwärmung des Bereichs 9 zähflüssig gewordene Glas durch Unebenheiten bedingte Hohlräume zwischen Träger 1 und Sensorelement 1 ausfüllt und beim Erstarren eine vollflächige, über die gesamte Fügefläche hinweg spaltfreie Fügung ausbildet. Dabei ist die Zeitdauer, während der die Fügetemperatur aufrecht erhalten wird, in Abhängigkeit von der Fügetemperatur umso länger anzusetzen, je größer die Höhe der Unebenheiten ist, um dem zähflüssigen Glas Zeit zu geben, die Hohlräume auszufüllen. Durch eine entsprechende Erhöhung der Zeitdauer und/oder der Fügetemperatur können auf diese Weise sogar Hohlräume mit einer Höhe von bis zu 10 µm ausgefüllt werden. Dabei verbindet sich das durch die Erwärmung zähflüssig gewordene Glas beim Erstarren auch mit gegebenenfalls im Fügebereich vorhandenen oder durch den Fügebereich hindurch verlaufenden Metallisierungen. Erfindungsgemäß hergestellte Fügungen weisen somit auch unter diesen Bedingungen eine hohe Dichtigkeit auf.
Auf die anhand von 1 bis 4 beschriebenen Weise können natürlich auch zwei oder mehr Fügungen zwischen dem Sensorelement und dem Träger erzeugt werden, die sich jeweils auf eine durch die auf den zugehörigen Bereich begrenzte Bestrahlung räumlich begrenzte Fügefläche erstrecken. Analog kann natürlich auch ein Sensorelement mit zwei oder mehr Trägern verbunden werden oder ein Träger mit zwei oder mehr Sensorelementen verbunden werden.
5 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Druckmesseinrichtung mit einem auf einem Sockel 19 montierten Drucksensor 21. Bei dieser Druckmesseinrichtung umfasst der Drucksensor 21 einen Träger 23 und ein auf dem Träger 23 angeordnetes Sensorelement 25. Das Sensorelement 25 umfasst eine Messmembran 27 und einen die Messmembran 27 tragenden Membranrand 29. Unter der Messmembran 27 ist eine außenseitlich allseitig vom Membranrand 29 umgebene Druckkammer 30 eingeschlossen, die durch die Messmembran 27, den Membranrand 29 und den Träger 23 nach außen begrenzt ist.
Der hier als Ausführungsbeispiel dargestellte Drucksensor 21 umfasst einen elektromechanischen Wandler, der auf oder in der Messmembran 27 angeordnete, z.B. zu einer Widerstandsmessbrücke zusammengeschaltete piezoresistive Elemente 31 umfasst. Die dargestellte Druckmesseinrichtung kann als Absolutdruck-Messeinrichtung ausgebildet sein. In dem Fall ist die unter der Messmembran 27 eingeschlossene Druckkammer 30 evakuiert, so dass die im Messbetrieb von außen mit einem zu messenden Druck p zu beaufschlagende Messmembran 27 eine vom darauf einwirkenden Absolutdruck abhängige Durchbiegung erfährt, die dann mittels des elektromechanischen Wandlers erfasst und in ein vom zu messenden Absolutdruck abhängiges elektrisches Primärsignal umgewandelt wird. Alternativ kann sie als Relativdruck-Messeinrichtung ausgebildet sein. In dem Fall umfasst die Messeinrichtung eine durch den Sockel 19 und den Träger 23 hindurch führende, in 5 gestrichelt eingezeichnete Bohrung 35, über die der Druckkammer 30 im Messbetrieb ein Referenzdruck p_ref, z.B. ein Atmosphärendruck, zugeführt wird, bezogen auf den der auf die Messmembran 27 einwirkende Druck p erfasst werden soll.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine dem Träger 23 zugewandte Stirnfläche des Membranrands 29 auf die oben anhand von 1 bzw. 2 beschriebene Weise mit einem äußeren Rand des Trägers 23 verbunden. Dabei kann sich die Fügefläche entsprechend der Grundfläche des zuvor erwärmten Bereichs 9 über die gesamte dem Träger 23 zugewandte Stirnfläche des Membranrands 29 oder über einen zu einem Ring geschlossenen Teilbereich dieser Stirnfläche erstrecken.
Die auf diese Weise hergestellte Fügung kann je nach Grundform des Sensorelements 25 z.B. eine kreisringscheibenförmige Fügefläche oder eine in Form eine Quadrats oder eines Rechtecks zu einem Ring geschlossen scheibenförmige Fügefläche aufweisen.
Alternativ können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Druckmesseinrichtungen hergestellt werden, die sich von dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheiden, dass der Drucksensor 21 anstelle des in 5 dargestellten Trägers 23 einen Grundkörper aus Silizium oder einem Werkstoff auf Siliziumbasis aufweist und der Sockel 19 aus Glas, insb. aus Borosilikatglas, besteht. In dem Fall bildet der Sockel den Träger mit dem das in dem Fall durch den Grundkörper des Drucksensors gebildete Sensorelement auf die erfindungsgemäße Weise verbunden wird.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Druckmesseinrichtung. Diese Druckmesseinrichtung umfasst einen Differenzdrucksensor, der als Sensorelement 37 eine im Wesentlichen planare Messmembran aufweist, deren eine Seite unter Einschluss einer ersten Druckkammer 39 mit einem ersten Träger 41 und deren zweite Seite unter Einschluss einer zweiten Druckkammer 39 mit einem vorzugsweise identischen zweiten Träger 41 verbunden ist. Die Träger 41 weisen jeweils eine Ausnehmung auf, die die jeweilige unter dem Sensorelement 37 eingeschlossene Druckkammer 39 bildet. Jeder Träger 41 umfasst jeweils eine Bohrung 42, über die die dem jeweiligen Träger 41 zugewandte Seite des Sensorelements 37 mit einem der beiden Drücke p₁, p₂ beaufschlagbar ist, deren Differenz gemessen werden soll. Die dabei resultierende vom auf die Messmembran einwirkenden Differenzdruck zwischen den beiden Drücken p₁, p₂ abhängige Durchbiegung der Messmembran wird mittels eines elektromechanischen Wandlers messtechnisch erfasst und in vom Differenzdruck abhängiges elektrische Signal umgewandelt. Als Beispiel ist hier ein kapazitiver Wandler dargestellt, der mindestens einen durch das als Elektrode dienende Sensorelement 37 und eine der Elektrode gegenüberliegend auf einer Innenfläche der Ausnehmung angeordnete Gegenelektrode 43 gebildeten Kondensator mit einer von der Durchbiegung der Messmembran abhängigen Kapazität umfasst.
Die Innenflächen der Träger 41 weisen vorzugsweise eine der Biegekontur der Messmembran entsprechende Formgebung auf, die ein Membranbett bildet, auf dem die Messmembran im Falle einer darauf einwirkenden Überlast zur Auflage kommt. Diese Biegekontur kann z.B. auf die in der DE 10 2011 084 457 A1 beschrieben Weise erzeugt werden, indem eine Scheibe aus dem Material des Trägers 41 auf Stützkörpern angeordnet und dort erwärmt werden, wobei ein nicht vom Stützkörper unterstützter Scheibenbereich einsinkt und hierdurch auf dessen Oberseite die der Biegekontur der Messmembran entsprechende Formgebung erhält.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die beiden Träger 41 auf die oben anhand von 1 beschriebene Weise mit einem äußeren Rand des Sensorelements 37 verbunden, wobei sich die Fügeflächen der beiden Fügungen jeweils über einen die Ausnehmung im jeweiligen Träger 41 umgebenden Rand oder einen zu einem die Ausnehmung allseitig umgebenden zu einem Ring geschlossenen Teilbereich des Randes des jeweiligen Trägers 23 erstrecken.
Die in 6 dargestellte Druckmesseinrichtung kann alternativ auch als Relativdruck-Messeinrichtung ausgebildet sein. In dem Fall entfällt einer der beiden Träger 41, so dass das im Messbetrieb von außen mit einem zu messenden Druck p und über die Bohrung 42 mit einem Referenzdruck p_ref zu beaufschlagende Sensorelement 37 eine vom darauf einwirkenden Relativdruck abhängige Durchbiegung erfährt. Alternativ kann sie als Absolutdruck-Messeinrichtung ausgebildet sein. In dem Fall entfällt einer der beiden in 5 dargestellten Träger 41 und die Bohrung 43 im verbleibenden Träger 41. Bei dieser Variante ist die Druckkammer 39 evakuiert, so dass die im Messbetrieb von außen mit einem zu messenden Druck p zu beaufschlagende Messmembran eine vom darauf einwirkenden Absolutdruck abhängige Durchbiegung erfährt.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Druckmesseinrichtung. Diese umfasst ein Gehäuse 45 in dem ein zwischen zwei Trägern 47 angeordneter Differenzdrucksensor 49 vorgesehen ist. Der Differenzdrucksensor 49 weist auf dessen gegenüberliegenden an die Träger 47 angrenzenden Außenseiten jeweils ein mit dem jeweils daran angrenzenden Träger 47 auf die oben anhand von 3 und 4 beschriebene Weise verbundenes Sensorelement 51 auf.
Der Differenzdrucksensor 49 kann beispielsweise ein aus aufeinander angeordneten Schichten aufgebauter kapazitiver Differenzdrucksensor 49 sein, wie er z.B. in der DE 103 93 943 B3 beschrieben ist. In dem Fall umfasst der Differenzdrucksensor 49 eine zwischen zwei Grundkörpern angeordnete Messmembran 53, und jeder der beiden Grundkörper umfasst jeweils zwei leitfähige Schichten, die durch eine zwischen den beiden leitfähigen Schichten angeordnete Isolierschicht voneinander getrennt sind. In der der Messmembran 57 zugewandten leitfähigen Schicht ist jeweils mindestens ein bis zur Isolierschicht führender, zu einem Ring geschlossener Graben vorgesehen, durch den die Schicht in einen vom Graben umschlossenen als Elektrode dienenden inneren Bereich und einen den Graben außenseitlich umschließenden mit der Messmembran 53 verbundenen äußeren Bereich unterteilt ist. Dabei ist der innere Bereich derart zu strukturieren, dass er von der Messmembran 53 beabstandet ist. Hierdurch entsteht in den beiden Grundkörpern jeweils eine Druckkammer 55, die über eine durch den jeweiligen Grundkörper hindurch führende Ausnehmung 57 mit einem der beiden Drücke p₁, p₂ beaufschlagbar ist, deren Differenz gemessen werden soll. Jede der beiden Elektroden bildet zusammen mit der Messmembran 53 einen Kondensator mit einer von einem auf die Messmembran 53 einwirkenden Differenzdruck abhängigen Kapazität, die mittels einer an den jeweiligen Kondensator angeschlossenen Messelektronik 59 bestimmt werden kann, die dann anhand der gemessenen Kapazitäten den zu messenden Differenzdruck bestimmt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel bilden die membran-abgewandten leitfähigen Schichten der Grundkörper die jeweils mit einem der Träger 47 verbundenen Sensorelemente 51. Diese Schichten können homogene Schichten sein, die auf die anhand von 1 beschriebene Weise unmittelbar mit dem jeweiligen Träger 47 verbunden werden. Alternativ können diese Schichten auf deren dem jeweiligen Träger 47 zugewandten Außenseiten jeweils eine Beschichtung, z.B. eine Passivierungsschicht aus einem Siliziumoxid, z.B. aus Siliziumdioxid (SiO₂), oder Siliziumnitrid (Si₃N₄) aufweisen, die mit dem jeweiligen Träger 47 auf die anhand von 2 beschriebene Weise verbunden wird.
Alternativ können diese Schichten auf deren dem jeweiligen Träger 47 zugewandten Außenseite jeweils eine Beschichtung 17 aus einem Isolator aufweisen, auf der eine oder mehrere Leiterbahnen L aufgebracht sind. Diese Variante ist in 7 dargestellt. In diesem Fall werden die Sensorelemente 51 auf die anhand von 3 und 4 beschriebene Weise mit dem jeweiligen Träger 47 verbunden. In dem dargestellten Beispiel dienen die Leiterbahnen L dem elektrischen Anschluss der Elektroden an die Messelektronik 59. Hierzu verlaufen sie auf der Beschichtung 17 von der jeweiligen Elektrode über eine Mantelfläche der Ausnehmung 57 und eine dem jeweiligen Träger 47 zugewandte Außenseite der membran-abgewandten leitfähigen Schicht des jeweiligen Grundkörpers bis zu einem äußeren Rand des Differenzdrucksensors 49.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist jeder der beiden Träger 47 mit einer Druckübertragungsleitung 61 ausgestattet, deren eines Ende über die Ausnehmung 57 im jeweiligen Grundkörper mit der darin eingeschlossenen Druckkammer 55 verbunden ist, und deren anderes Ende jeweils mit einem vorgeschalteten Druckmittler 63 verbunden ist. Die Druckmittler 63 weisen jeweils eine nach außen durch eine Trennmembran 65 abgeschlossene Druckempfangskammer 67 auf. Die Druckmittler 63 sind genau wie die Druckübertragungsleitungen 61, die Ausnehmungen 57 und die Druckkammern 55 mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit befüllt, die den von außen auf die jeweilige Trennmembran 65 einwirkenden Druck p₁, p₂ auf die jeweilige Seite der Messmembran 53 überträgt.
Bezugszeichenliste

1: Sensorelement
3: Träger
5: Oberfläche des Sensorelement
7: Oberfläche des Trägers
9: Bereich der Oberflächenschicht des Trägers
11: Oberflächenschicht des Trägers
13: Laser
15: Strahlführungseinrichtung
17: Beschichtung
19: Sockel
21: Drucksensor
23: Träger
25: Sensorelement
27: Messmembran
29: Membranrand
30: Druckkammer
31: piezoresistive Elemente
33: Druckkammer
35: Bohrung
37: Sensorelement
39: Druckkammer
41: Träger
42: Bohrung
43: Gegenelektrode
45: Gehäuse
47: Träger
49: Differenzdrucksensor
51: Sensorelement
53: Messmembran
55: Druckkammer
57: Ausnehmung
59: Messelektronik
61: Druckübertragungsleitung
63: Druckmittler
65: Trennmembran
67: Druckempfangskammer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011005665 A1 [0006]
DE 102011084457 A1 [0009, 0063]
DE 10393943 B3 [0067]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Druckmesseinrichtung zur Messung eines Drucks, insb. eines Absolutdrucks, eines Relativdrucks oder eines Differenzdrucks, mit – einem Träger (3, 23, 41, 47) aus Glas, insb. aus Borosilikatglas, und – einem Drucksensor (21, 49), der ein über eine Fügung mit dem Träger (3, 23, 41, 47) verbundenes Sensorelement (1, 25, 37, 51) aus Silizium oder einem Silizium enthaltenden Werkstoff umfasst, bei dem – Träger (3, 23, 41, 47) und Sensorelement (1, 25, 37, 51) aufeinander angeordnet werden und die Fügung zwischen dem Träger (3, 23, 41, 47) und dem Sensorelement (1, 25, 37, 51) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügung erzeugt wird, indem – ein räumlich begrenzter Bereich (9) einer dem Sensorelement (1) zugewandten Oberflächenschicht (11) des Trägers (3, 23, 41, 47) durch eine räumlich begrenzte Erwärmung auf eine oberhalb einer Glasübergangstemperatur des Trägers (3, 23, 41, 47) liegende Fügetemperatur erwärmt wird, und – auf die Erwärmung eine Abkühlung folgt, bei der das erstarrende Glas die Fügung zwischen dem Sensorelement (1, 25, 37, 51) und dem Träger (3) ausbildet, wobei die Fügung eine Fügefläche aufweist, die einer Grundfläche des zuvor erwärmten Bereichs (9) entspricht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (3, 23, 41, 47) aus Borosilikatglas besteht und der Bereich (9) auf eine Fügetemperatur im Bereich von 700 °C bis 800 °C erwärmt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügetemperatur für einen in Abhängigkeit von der Fügetemperatur vorgegebenen Zeitraum, insb. einen Zeitraum von größer gleich wenigen Minuten, aufrecht erhalten wird, wobei der Zeitraum umso länger ist, je niedriger die Fügetemperatur ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügetemperatur kleiner als eine Schmelztemperatur des an die Oberflächenschicht (11) angrenzenden Werkstoffs des Sensorelements (1, 25, 37, 51) ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung des Bereichs (9) mittels eines Lasers (13), insb. eines Pulslasers, insb. eines Pico- oder Femtosekundenlasers, durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Erwärmung durch Bestrahlung des Bereichs (9) mittels eines Lasers (13) erfolgt, – der Lasers (13) in einem Wellenlängenbereich arbeitet, in dem der Träger (3, 23, 41, 47) in ausreichendem Maße transparent ist, und – die Bestrahlung durch den Träger (3, 23, 41, 47) hindurch erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass – der Träger (3, 23, 41, 47) aus Borosilikatglas besteht, und – die Bestrahlung mit einem CO₂ Laser (13) erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der räumlich begrenzte Bereich (9) eine Schichtdicke (d) aufweist, die größer gleich einer parallel zur Schichtdicke (d) verlaufenden Höhe von auf einer dem Träger (3) zugewandten Seite des Sensorelements (1) vorhandenen Unebenheiten ist, wobei die Unebenheiten insb. durch eine Strukturierung des Sensorelements (1) verursachte Unebenheiten und/oder durch mindestens eine auf dem Sensorelement (1) vorgesehene Leiterbahn (L), insb. eine als Metallisierung aufgebrachte Leiterbahn (L), verursachte Unebenheiten umfassen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – das Sensorelement (1) auf dessen mit dem Träger (3) zu verbindenden Oberfläche eine Beschichtung (17), insb. eine Beschichtung (17) aus einem Siliziumoxid, insb. aus Siliziumdioxid (SiO₂) oder aus Siliziumnitrid (Si₃N₄), aufweist, und – die durch das erstarrende Glas bewirkte Fügung den Träger (3) mit der Beschichtung (17) verbindet.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – das Sensorelement (25) eine Messmembran (27) und einen die Messmembran (27) tragenden Membranrand (29) umfasst, und – durch die Fügung eine dem Träger (23) zugewandte Stirnfläche des Membranrands (29) mit einem äußeren Rand des Trägers (23) verbunden wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – der Träger ein den Drucksensor (21) tragender Sockel ist, und – das Sensorelement ein Grundkörper des Drucksensors (21) ist, der über die Fügung mit dem Träger verbunden wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – das Sensorelement (37) eine im Wesentlichen planare Messmembran ist, und – entweder ein einziger eine eine Druckkammer (39) des Drucksensors bildende Ausnehmung aufweisender Träger (41) vorgesehen ist, der derart mit dem Sensorelement (37) verbunden wird, dass sich eine Fügefläche der Fügung über einen die Ausnehmung im Träger (41) umgebenden Rand des Trägers (41) erstreckt, oder – zwei jeweils eine eine Druckkammer (39) des Drucksensors bildende Ausnehmung aufweisende Träger (41) vorgesehen sind, von denen einer auf einer ersten Seite des Sensorelements (37) und der andere auf einer zweiten Seite des Sensorelements (37) angeordnet und dort derart mit dem Sensorelement (37) verbunden wird, das sich die Fügeflächen der Fügungen jeweils über einen die Ausnehmung im jeweiligen Träger (41) umgebenden Rand des jeweiligen Trägers (41) erstrecken.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – der Drucksensor (49) der Druckmesseinrichtung ein zwischen zwei Trägern (47), insb. jeweils mit einer Drückübertragungsleitung (61) ausgestatteten Trägern (47), anzuordnender Differenzdrucksensor (49), insb. ein eine zwischen zwei Grundkörpern angeordnete Messmembran (53) aufweisender Differenzdrucksensor (49), ist, der auf dessen gegenüberliegenden Außenseiten vorgesehene Sensorelemente (51), insb. jeweils durch eine von der Messmembran (53) abgewandt Schicht des jeweiligen Grundkörpers gebildete Sensorelemente (51), umfasst, und – jedes Sensorelement (51) jeweils mit einem der beiden Träger (47) verbunden wird.
Druckmesseinrichtung zur Messung eines Drucks, insb. eines Absolutdrucks, eines Relativdrucks oder eines Differenzdrucks, mit – einem Träger (3, 23, 41, 47) aus Glas, insb. aus Borosilikatglas, und – einem Drucksensor (21, 49), der ein über eine Fügung mit dem Träger (3, 23, 41, 47) verbundenes Sensorelement (1, 25, 37, 51) aus Silizium oder einem Silizium enthaltenden Werkstoff umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass – sich die Fügung über eine Fügefläche erstreckt, die einer Grundfläche eines räumlich begrenzten Bereichs (9) einer dem Sensorelement (1) zugewandten Oberflächenschicht (11) des Trägers (3) entspricht, die zuvor durch eine räumlich begrenzte Erwärmung auf eine oberhalb einer Glasübergangstemperatur des Trägers liegende Fügetemperatur erwärmt worden ist, wobei das bei einer der Erwärmung folgenden Abkühlung erstarrende Glas die Fügung zwischen dem Sensorelement (1) und dem Träger (3) ausbildet hat.