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Die Erfindung geht aus von einer Druckmesszelle oder einem Verfahren zum Beschichten eines Trägers einer Druckmesszelle nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Drucksensoreinheit mit einer solchen Druckmesszelle.
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Aus dem Stand der Technik sind zur Druckmessung aus mehreren Komponenten hergestellte Drucksensoreinheiten bekannt. Die Umwandlung des Drucks in ein elektrisches Signal wird durch eine sogenannte Druckmesszelle umgesetzt. Auf einen Träger dieser Druckmesszelle wird mit Hilfe von verschiedenen Dünnschichtverfahren eine Messstruktur, vorzugsweise eine Wheatstone-Messbrücke aufgebracht. Diese Dünnschichtverfahren sind sehr aufwendig und teuer und müssen in einem Reinraum durchgeführt werden, damit die dünnen Schichten ohne Einschlüsse, Verschmutzungen oder Fehlstellen hergestellt werden können. Für die Dünnschichtverfahren müssen die Oberflächen der Druckmesszellen zumindest geschliffen sein. Mäander der Messstruktur werden durch eine zusätzliche Schutzschicht vor Verschmutzung und Nässe geschützt, da sich sonst elektrische Brücken bzw. Kurzschlüsse ausbilden und dadurch die Messstruktur durch elektrochemische Korrosion zerstören können. Diese zusätzliche Schutzschicht wird bei aus dem Stand der Technik bekannten Druckmesszellen durch Aufbringen von Schutzlacken oder Gel erzeugt. Bei diesen bekannten Verfahren müssen Bondflächen zur Kontaktierung der Messstruktur durch einen aufwendigen Maskenprozess freigehalten werden oder können erst nach der Kontaktierung mit korrespondierenden Bonddrähten durch Schutzlacke bzw. Gel geschützt werden.
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Aus der
DE 10 2014 221 365 A1 ist eine Vormontagebaugruppe für eine Sensoreinheit und eine korrespondierende Sensoreinheit mit einem als Druckmesszelle ausgeführten Messelement, einem rotationssymmetrischen Sensorträger und einem Schaltungsträger bekannt. Das Messelement ist mit dem Sensorträger verbunden und der Schaltungsträger weist eine interne Schnittstelle auf, welche mindestens ein elektrische Ausgangssignals des Messelements abgreift. Ein Grundkörper des Schaltungsträgers ist als Hohlzylinder mit einer inneren Fügegeometrie ausgeführt, welche an eine Außenkontur des Messelements angepasst ist und das Messelement umschließt. Zudem ist der Grundkörper des Schaltungsträgers ist über eine Clipsverbindung mit dem Sensorträger mechanisch verbunden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Druckmesszelle mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und das Verfahren zum Beschichten eines Trägers einer Druckmesszelle mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 6 haben den Vorteil, dass eine einfache und kostengünstigere Drucksensoreinheit hergestellt werden kann, welcher anstatt einer aufwendig präparierten Druckmesszelle einfacher und kostengünstig hergestellte Druckmesszellen verwendet. Durch die Isolationsschicht können in vorteilhafter Weise ungewollte Kurzschlüsse zwischen den Bauteilen der Messstruktur vermieden und das Aufdrucken der Messstruktur erleichtert werden.
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Durch das Aufbringen der Isolationsschicht als Plasmaschicht und den Ersatz des teuren und aufwendigen Dünnschichtverfahrens durch ein einfaches Druckverfahren zum Aufbringen von Widerstandsbahnen auf die Isolationsschicht, ist eine große Varianz bei den zu beschichtenden Geometrien der Druckmesszellen möglich. Zudem kann die Isolationsschicht durch das atmosphärische Plasmaverfahren auf beliebige Oberflächen aufgebracht werden und eine Isolationsschicht mit einer ebenen Oberfläche erzeugen, auf welche die Messstruktur aufgedruckt werden kann. Dadurch können beispielsweise hydraulische und/oder elektrische Anschlussgeometrien in die Geometrie der Druckmesszelle integriert werden, so dass auf eine Trennung von Druckmesszelle und Schaltungsträger verzichtet werden kann. Des Weiteren können mehrere Komponenten zu einem Bauteil bzw. einer Vormontagebaugruppe zusammengefasst werden. Es ist in vorteilhafter Weise auch möglich die Isolationsschicht und die Messstruktur direkt auf einen Fluidblock aufzubringen, in welchem der Druck gemessen werden soll. Da für das atmosphärische Plasmaverfahren und das Druckverfahren keine Reinraumbedingungen erforderlich sind, können die Herstellungskosten für die Druckmesszelle und korrespondierende Drucksensoreinheiten mit einer solchen Druckmesszelle weiter reduziert werden.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Druckmesszelle mit einem Träger zur Verfügung, welcher eine Messmembran ausbildet. Die Messmembran verformt sich unter Einwirkung eines zu erfassenden Druckes. Auf eine Oberfläche des Trägers ist eine Isolationsschicht aufgebracht ist, auf welche eine Messstruktur aufgebracht ist, welche die Verformung der Messmembran erfasst und mindestens ein den erfassten Druck repräsentierendes elektrisches Ausgangssignal erzeugt. Hierbei ist die Isolationsschicht als Plasmaschicht aufgebracht, auf welche die Messstruktur aufgedruckt ist.
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Zudem wird ein Verfahren zum Beschichten eines Trägers einer Druckmesszelle vorgeschlagen, welcher eine Messmembran ausbildet. Eine Isolationsschicht wird auf eine Oberfläche des Trägers aufgebracht, wobei eine Messstruktur auf die Isolationsschicht aufgebracht wird. Hierbei wird die Isolationsschicht mittels eines atmosphärischen Plasmaverfahrens aufgebracht und die Messstruktur wird auf die Isolationsschicht aufgedruckt.
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Durch den Einsatz des atmosphärischen Plasmaverfahrens zum Aufbringen der Isolationsschicht und eines Druckverfahrens zum Aufbringen der Messstruktur, werden keine besonderen Anforderungen an die Umgebungsbedingungen gestellt, so dass die Herstellung der Druckmesszellen auch außerhalb eines Reinraums in einer Fertigungslinie möglich ist.
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Vorzugsweise werden berührungslose Drucksysteme bzw. Druckverfahren, wie beispielsweise Inkjet-Systeme bzw. Inkjet-Verfahren eingesetzt, welche Tintentropfen auf die Trägeroberfläche schießen, um die Messstruktur auf den Träger zu drucken. Anstelle der normalen Drucktinte werden Tinten (Aceton/Ethanol) verwendet, welche elektrisch leitfähige Stoffe, wie Metallpartikel und/oder Kohlenstoffpartikel, mit einem vorgegebenen spezifischen ohmschen Widerstand oder Leitwert enthalten. Durch diese Druckverfahren können die Messstrukturen mit einer entsprechenden Geometrie gedruckt werden, welche durch die enthaltenen elektrisch leitfähigen Stoffe einen gewünschten ohmschen Flächenwiderstand aufweisen.
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So können beispielsweise kontinuierliche Inkjet-Verfahren eingesetzt werden, welche eine Düsenplatte mit mehreren Düsen verwenden und in hoher Frequenz kontinuierlich Tintentropfen in Richtung zu bedruckender Oberfläche spritzen. Die Tintentropfen werden beim Austritt aus der Düsenplatte elektrostatisch aufgeladen und durch das Anlegen unterschiedlicher Ströme abgelenkt. Durch diese Ablenkung entsteht auf der zu bedruckenden Oberfläche die gewünschte Messstruktur. Nicht verwendete bzw. abgelenkte Tropfen werden wieder aufgefangen und dem Tintenkreislauf rückgeführt. Zudem können kontinuierliche Aerosol-Jetverfahren eingesetzt werden, bei welchen Tintentropfen mit den leitfähigen Stoffen durch Ultraschall oder Luftverwirbelungen zerstäubt und gesprüht werden. Alternativ können Drop-on-Demand-Verfahren eingesetzt werden, welche die Tropfen mit einer vorgegebenen Größe erzeugen und einzeln in Richtung zu bedruckender Oberfläche spritzen. Bei den Drop-on-Demand-Verfahren befindet sich die Tinte mit den leitfähigen Stoffen in einem Tank im Druckkopf. Im Tank wird ein Unterdruck aufgebaut, damit die Tinte nicht von selbst aus den Düsen unterhalb des Kopfes austritt. Der Druck ist so eingestellt, dass sich immer ein Tropfen Tinte in der Düse befindet. Durch geeignete Mittel wird die Düsenkammer verkleinert und der Tropfen mit den leitfähigen Stoffen aus der Düse auf die zu bedruckende Oberfläche geschossen, so dass die gewünschte Messstruktur entsteht. Der Vorteil dieses Systems ist, dass die Tropfengröße gesteuert werden kann. Zudem können lösungsmittelbasierende Tinten mit einer höheren Viskosität als bei den kontinuierlichen Inkjet-Verfahren verwendet werden.
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Vorzugsweise kann die Druckmesszelle in einer Drucksensoreinheit mit einer Schutzhülse verwendet werden, in welcher eine Druckmesszelle, ein Schaltungsträger und eine Anschluss- und Schaltungsvorrichtung mit einer senkrecht zur Oberfläche des Schaltungsträgers angeordneten Leiterplatte, welche eine elektronische Schaltung mit mindestens einem elektronischen und/oder elektrischen Bauteil trägt, und einer Stützeinheit angeordnet sind, welche einen Grundkörper mit einer Außenkontur umfasst und die Schutzhülse verschließt. Die Druckmesszelle ist mit einem Sensorträger verbunden, welcher einen Befestigungsflansch mit einem Verbindungsbereich für die Schutzhülse aufweist. Ein Grundkörper des Schaltungsträgers ist mit dem Sensorträger mechanisch verbunden und weist eine interne Schnittstelle auf, welche mindestens ein elektrisches Ausgangssignal der Druckmesszelle abgreift und an die elektronische Schaltung anlegt. Der Grundkörper der Stützeinheit bildet eine externe Schnittstelle mit mindestens einer elektrischen Kontaktstelle aus, über welche mindestens ein Ausgangssignal der elektronischen Schaltung abgreifbar ist. Die mindestens eine Kontaktstelle ist über eine elektrische Verbindung mit einer korrespondierenden Kontaktstelle der Leiterplatte elektrisch verbunden.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Druckmesszelle und des im unabhängigen Patentanspruch 6 angegebenen Verfahrens zum Beschichten eines Trägers einer Druckmesszelle und der im unabhängigen Patentanspruch 10 angegebenen Drucksensoreinheit möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, dass die Isolationsschicht aus Siliziumdioxid bestehen und eine Schichtdicke im Bereich von 1µm bis 10µm aufweisen kann. Eine solche quarzähnliche bzw. glasähnliche Schicht ist sehr beständig und temperaturstabil und kann bei der angegebenen Schichtdicke eine ausreichende Grundlage und ebene Oberfläche zum Aufbringen der Messstruktur zur Verfügung stellen.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Druckmesszelle kann die Messstruktur eine Messbrücke und mindestens eine erste Kontaktstelle aufweisen, über welche das mindestens eine elektrische Ausgangssignal abgegriffen werden kann. Die Messbrücke kann mehrere Widerstandsbahnen und Leitungsbahnen umfassen, welche die Widerstandsbahnen und/oder die mindestens eine erste Kontaktstelle schaltungsgemäß miteinander verbinden können. Die Messbrücke ist vorzugsweise als Wheatstone-Brücke ausgeführt, wobei die einzelnen Widerstände der Wheatstone-Brücke als Mäander ausgebildet werden können.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Druckmesszelle kann auf die Messstruktur eine Schutzschicht mit einer Schichtdicke im Bereich von 50nm bis 200nm aufgebracht werden. Durch die aufgebrachte Schutzschicht können die Bauteile der Messstruktur in vorteilhafter Weise vor Verschmutzung und Feuchtigkeit geschützt werden, so dass Kurzschlüsse und eine elektrochemische Korrosion verhindert werden können. Die Schutzschicht besteht vorzugsweise aus Siliziumdioxid. Eine solche quarzähnliche bzw. glasähnliche Schicht ist sehr beständig und temperaturstabil und kann bei der angegebenen Schichtdicke einen ausreichenden Schutz der Messstruktur zur Verfügung stellen.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens zum Beschichten eines Trägers einer Druckmesszelle kann Hexametyldisolxan als Präkursor im atmosphärischen Plasmaverfahren verwendet werden. Dadurch kann die quarzähnliche bzw. glasähnliche Schutzschicht aus Siliziumdioxid einfach und kostengünstig erzeugt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann die Oberfläche des Trägers vor dem Aufbringen der Isolationsschicht mit einem atmosphärischen Plasmastrahl gereinigt werden. Zudem kann die Isolationsschicht nach dem Aufbringen mit einem atmosphärischen Plasmastrahl ausgehärtet werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann auf die Messstruktur mittels eines atmosphärischen Plasmaverfahrens eine Schutzschicht aufgebracht wird, welche die Messstruktur vollständig bedeckt.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Druckmesszelle kann der Träger als Scheibe oder als Abschnitt eines Fluidblocks ausgeführt werden. Der Sensorträger kann beispielsweise als Drehteil mit einer axialen Innenbohrung und einem ringförmigen Befestigungsflansch und mindestens einem Verbindungsbereich ausgeführt werden, wobei an einem ersten Ende der Innenbohrung ein Messanschluss ausgebildet ist und ein zweites Ende der Innenbohrung durch die Messmembran der Druckmesszelle abgeschlossen ist. Zudem kann der als Scheibe ausgeführte Träger fluiddicht mit dem Sensorträger verbunden werden. So kann der als Scheibe ausgeführte Träger beispielsweise an den Sensorträger angeformt werden und in einem Arbeitsgang mit dem Sensorträger gefertigt werden. Alternativ kann der Fluidblock den Sensorträger ausbilden und eine Bohrung aufweisen, welche fluiddicht von der Messmembran der Druckmesszelle abgeschlossen wird. Bei dieser Ausführungsform kann die Isolationsschicht und die Messstruktur direkt auf die Oberfläche des Fluidblocks aufgebracht werden, in welchem der Druck gemessen werden soll.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine schematische perspektivische Teilschnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Drucksensoreinheit mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckmesszelle.
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2 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung einer Messeinheit mit der Druckmesszelle aus 1.
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3 zeigt eine schematische perspektivische Teilschnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Drucksensoreinheit ohne Schutzhülse und mit einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckmesszelle.
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4 zeigt eine schematische perspektivische Teilschnittdarstellung des unteren Teils der Drucksensoreinheit aus 3.
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5 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung einer Messeinheit mit der Druckmesszelle aus 3 und 4.
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6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Druckmesszelle im Bereich einer Messmembran.
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7 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Druckmesszelle im Bereich einer Messmembran während eines Reinigungsvorgangs.
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8 zeigt die Druckmesszelle aus 7 während eines Beschichtungsvorgangs.
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9 zeigt die Druckmesszelle aus 7 und 8 während eines Aushärtungsvorgangs.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Wie aus 1 bis 9 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele einer Druckmesszelle 50, 50A, 50B jeweils einen Träger 52, welcher eine Messmembran 52.1 ausbildet. Die Messmembran 52.1 verformt sich unter Einwirkung eines zu erfassenden Drucks P. Auf eine Oberfläche des Trägers 52 ist eine Isolationsschicht 54 aufgebracht, auf welcher eine Messstruktur 55 aufgebracht ist. Die Messstruktur 55 erfasst die Verformung der Messmembran 52.1 und erzeugt mindestens ein den erfassten Druck P repräsentierendes elektrisches Ausgangssignal. Hierbei ist die Isolationsschicht 54 als Plasmaschicht aufgebracht, auf welche die Messstruktur 55 aufgedruckt ist.
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In den dargestellten Ausführungsbeispielen der Druckmesszelle 50, 50A, 50B besteht die Isolationsschicht 54 aus Siliziumdioxid und weist eine Schichtdicke im Bereich von 2µm bis 10µm auf.
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Wie insbesondere aus 1 bis 5 weiter ersichtlich ist, weist die Messstruktur 55 in den dargestellten Ausführungsbeispielen eine Messbrücke 56 und vier erste Kontaktstellen 56.3 auf, über welche das mindestens eine elektrische Ausgangssignal abgreifbar ist. Die Messbrücke 56 ist als Wheatstone-Brücke mit vier als Mäander ausgebildeten Widerstandsbahnen 56.1 ausgeführt. Zudem weist die Messstruktur 55 mehrere Leitungsbahnen 56.2 auf, welche die Widerstandsbahnen 56.1 und/oder die ersten Kontaktstellen 56.3 schaltungsgemäß miteinander verbinden, so dass die Funktionalität der Wheatstone-Brücke implementiert ist.
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Wie insbesondere aus 6 weiter ersichtlich ist, ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen der Druckmesszelle 50, 50A, 50B auf die Messstruktur 55 eine Schutzschicht 57 mit einer Schichtdicke im Bereich von 50nm bis 200nm aufgebracht, welche die Messstruktur 55 vollständig bedeckt, um die Messstruktur 55 vor Verschmutzung und Feuchtigkeit zu schützen.
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Durch ein Verfahren zum Beschichten eines Trägers 52 einer Druckmesszelle 50, 50A, 50B, welcher eine Messmembran 52.1 ausbildet, wird eine Isolationsschicht 54 mittels eines atmosphärischen Plasmaverfahrens auf eine Oberfläche des Trägers 52 aufgebracht. Auf die Isolationsschicht 54 wird dann eine Messstruktur 55 aufgedruckt.
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Wie aus 7 weiter ersichtlich ist, wird die Oberfläche des Trägers 52 vor dem Aufbringen der Isolationsschicht 54 mit einem atmosphärischen Plasmastrahl gereinigt, welcher aus einer Plasmadüse 2 auf die Oberfläche des Trägers 52 strömt. 8 zeigt das Aufbringen der Isolationsschicht 54 mit dem atmosphärischen Plasmaverfahren, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel Hexametyldisolxan als Präkursor verwendet wird. Wie aus 9 weiter ersichtlich ist, wird die Isolationsschicht 54 nach dem Aufbringen mit einem atmosphärischen Plasmastrahl ausgehärtet. Die Isolationsschicht 54 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus Siliziumdioxid und weist eine Schichtdicke im Bereich von 2 bis 10µm auf. Selbstverständlich können auch andere Materialen mit ähnlichen Eigenschaften verwendet werden, um die Isolationsschicht 54 zu erzeugen. Die Eigenschaften der Isolationsschicht 54, wie beispielsweise Dicke und Material sind so gewählt, dass Unebenheiten der Oberfläche des Trägers 52 ausgeglichen werden und der Druckvorgang zum Aufbringen der Messstruktur 55 erleichtert wird. Die Schutzschicht 57 ist ebenfalls mittels eines atmosphärischen Plasmaverfahrens auf die Messstruktur 55 aufgebracht.
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Wie aus 1 bis 6 weiter ersichtlich ist, umfasst die Drucksensoreinheit 1, 1A, 1B in den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils eine Schutzhülse 20, in welcher eine Druckmesszelle 50, 50A, 50B, ein Schaltungsträger 60, 60A, 60B und eine Anschluss- und Schaltungsvorrichtung 3 mit einer senkrecht zur Oberfläche des Schaltungsträgers 60, 60A, 60B angeordneten Leiterplatte 40, welche eine elektronische Schaltung 44 mit mindestens einem elektronischen und/oder
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elektrischen Bauteil 44.1, 44.2 trägt, und einer Stützeinheit 30 angeordnet sind. Die Stützeinheit 30 umfasst einen Grundkörper 32 mit einer Außenkontur 37 und verschließt die Schutzhülse 20. Die Druckmesszelle 50, 50A, 50B ist mit einem Sensorträger 10, 10A, 10B verbunden, welcher einen Befestigungsflansch 12 mit einem Verbindungsbereich 16 für die Schutzhülse 20 aufweist. Ein Grundkörper 62, 62A, 62B des Schaltungsträger 60, 60A, 60B ist mit dem Sensorträger 10, 10A, 10B mechanisch verbunden und weist eine interne Schnittstelle 24A, 24B auf, welche mindestens ein elektrisches Ausgangssignal der Druckmesszelle 50, 50A, 50B abgreift und an die elektronische Schaltung 44 anlegt. Der Grundkörper 32 der Stützeinheit 30 bildet eine externe Schnittstelle 26 mit mindestens einer elektrischen Kontaktstelle 34 aus, über welche mindestens ein Ausgangssignal der elektronischen Schaltung 44 abgreifbar ist. Die mindestens eine Kontaktstelle 34 ist über eine elektrische Verbindung mit einer korrespondierenden Kontaktstelle der Leiterplatte 40 verbunden.
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Wie aus 1 bis 5 weiter ersichtlich ist, umfasst eine Messeinheit 9, 9A, 9B der Druckmesszelle 1, 1A, 1B in den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils eine Druckmesszelle 50, 50A, 50B, einen Sensorträger 10, 10A, 10B und einen Schaltungsträger 60, 60A, 60B, welche eine Vormontagebaugruppe für die Drucksensoreinheit 1 ausbilden. Die Druckmesszelle 50, 50A, 50B erzeugt mindestens ein den erfassten Druck P repräsentierendes elektrisches Ausgangssignal und weist mindestens eine erste Kontaktstelle 56.3 auf, über welche das mindestens eine elektrische Ausgangssignal abgreifbar ist. Die Druckmesszelle 50, 50A, 50B ist mit dem Sensorträger 10 mechanisch verbunden, welcher eine Fluidverbindung zwischen dem zu messenden Medium und der Druckmesszelle 50, 50A, 50B herstellt. Der Schaltungsträger 60, 60A, 60B ist mit dem Sensorträger 10, 10A, 10B mechanisch verbunden und die mindestens eine erste Kontaktstelle 56.3 der Druckmesszelle 50, 50A, 50B ist elektrisch mit mindestens einer zweiten Kontaktstelle 66A, 66B des Schaltungsträgers 60 elektrisch verbunden, welche im kontaktierten Zustand mit einer dritten Kontaktstelle 46 der auf der Leiterplatte 40 angeordneten elektronischen Schaltung 44 verbunden ist.
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Wie aus 1 und 3 weiter ersichtlich ist, ist der Grundkörper 41 der Leiterplatte 40 über eine mechanische Fügegeometrie 42 mit dem Schaltungsträger 60, 60A, 60B gekoppelt, wobei die Fügegeometrie 42 am Grundkörper 41 der Leiterplatte 40 eine Aussparung 42.1 ausbildet, welche an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils von einem Führungsschenkel 42.2 begrenzt ist. Die Führungsschenkel 42.2 sind im kontaktierten Zustand zumindest teilweise in korrespondierende Aussparungen der äußeren Fügegeometrie 64A, 64B des Schaltungsträgers 60, 60A, 60B eingesteckt. Wie aus 1 und 3 weiter ersichtlich ist, weist die Leiterplatte 40 im Bereich der Führungsschenkel 42.2 Kontaktflächen auf, welche dritte Kontaktstellen 46 ausbilden und über Leiterbahnen 42.3 mit der elektronischen Schaltung 44 verbunden sind. Die dritten Kontaktstellen 46 bilden mit korrespondierenden zweiten Kontaktstellen 66A, 66B bzw. Kontaktflächen im Bereich der äußeren Fügegeometrie 64A, 64B am Grundkörper 62, 62A, 62B des Schaltungsträgers 60, 60A, 60B die interne elektrische Schnittstelle 24A, 24B aus. Die Leitplatte 40 ist in Aussparungen oder Aufnahmetaschen der äußeren Fügegeometrie 64A, 64B am Grundkörper 62, 62A, 62B des Schaltungsträger 60, 60A, 60B eingesteckt und gegebenenfalls dort mit Haltekleber und Leitkleber 7 fixiert, um eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Schaltungsträger 60, 60A, 60B und der Leiterplatte 40 zu gewährleisten und die Leiterplatte 40 zu fixieren. Der Haltekleber wird beispielsweise an Grundflächen der Aussparungen oder Aufnahmetaschen des Schaltungsträgers 60, 60A, 60B eingebracht und der Leitkleber wird beispielsweise auf die Kontaktflächen 46 der Leiterplatte 40 aufgebracht. Alternativ können die zweiten Kontaktstellen 66A, 66B am Grundkörper 62, 62A, 62B des Schaltungsträgers 60, 60A, 60B als federelastische Kontaktelemente ausgeführt werden, welche eine zur Einsteckrichtung der Leiterplatte 40 senkrechte Kraft auf die Kontaktflächen 46 der Leiterplatte 40 ausüben und gleichzeitig die in die Aussparungen oder Aufnahmetaschen der äußeren Fügegeometrie 64A, 64B eingesteckte Leiterplatte 40 fixieren, so dass auf den Haltekleber und den Leitkleber 7 an dieser Stelle verzichtet werden kann. Am anderen Ende weist der Grundträger 42 der Leiterplatte 40 nicht näher bezeichnete Kontaktstellen auf, welche von korrespondierenden Gegenkontaktstellen des Grundkörpers 32 der Stützeinheit 30 kontaktiert sind. Der Grundkörpers 32 der Stützeinheit 30 umfasst zwei Halbschalen 32.1, 32.2, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils als Kunststoffspritzteil ausgeführt sind, in welches Stanzgitter eingebettet sind, welche die Kontaktstellen 34 der externen Schnittstelle 26 sowie Durchkontaktierungen und Gegenkontaktstellen ausbilden.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, ist der Träger 52 der Druckmesszelle 50A im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel als Metallscheibe 52A ausgeführt, auf welche die Isolationsschicht 54 und die Messstruktur 55 aufgebracht sind. Der Sensorträger 10A ist als Drehteil mit einer axialen Innenbohrung und einem ringförmigen Befestigungsflansch 12 und mindestens einem Verbindungsbereich 16 ausgeführt. An einem ersten Ende der Innenbohrung ist unterhalb des Befestigungsflansches 12 ein Messanschluss 18 als Self-Clinch-Anschluss ausgebildet und kann mit einem in 1 und 2 nicht näher dargestellten Fluidblock verpresst bzw. an diesen angebunden werden. Das zweite Ende der Innenbohrung ist durch die Messmembran 52.1 der Druckmesszelle 50A abgeschlossen. Die Metallscheibe 52A ist im dargestellten Ausführungsbeispiel in einem Arbeitsgang mit dem Sensorträger 10A hergestellt, so dass die Metallscheibe 52 fluiddicht mit dem Sensorträger 10A verbunden.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, bildet der als Metallscheibe 52A ausgeführte Träger 52 der Druckmesszelle 50A im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel zusätzlich den Grundkörper 62A des Schaltungsträgers 60A aus. Dadurch können Montageschritte eingespart werden. Am Grundkörper 62A des Schaltungsträgers 60A bzw. an dem als Metallscheibe 52A ausgeführten Träger 52 der Druckmesszelle 50A sind als äußere Fügegeometrie 64A zwei Aussparungen zur Aufnahme der korrespondierenden Führungsschenkel 42.2 der Leiterplatte 40 ausgebildet. Am Rand der Aussparungen sind jeweils zwei elektrisch leitende Bereiche angeordnet, welche in die Aussparung hineinreichen und jeweils eine zweite Kontaktstelle 66A ausbilden. Zusätzlich sind die zweiten Kontaktstellen 66A des Schaltungsträgers 60A über Leitungsbahnen 56.2 mit korrespondierenden ersten Kontaktstellen 56.3 der Druckmesszelle 50A elektrisch verbunden. Im eingeführten und kontaktierten Zustand stützen sich die Führungsschenkel 42.2 der Leiterplatte 40 auf der Flanschoberfläche 14 ab. Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, weist der Befestigungsflansch 12 einen als Stufe ausgebildeten Verbindungsbereich 16 auf, auf welchen die Schutzhülse 20 aufgepresst ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Schutzhülse 20 mit dem Verbindungsbereich 16 verschweißt werden.
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Wie aus 3 bis 5 weiter ersichtlich ist, ist der Träger 52 der Druckmesszelle 50B im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel als Abschnitt 52B eines Fluidblocks 8 ausgeführt, auf welchen die Isolationsschicht 54 und die Messstruktur 55 aufgebracht sind. Zudem bildet der Abschnitt 52B des Fluidblocks 8 den Sensorträger 10B aus und weist einen Fluidkanal 8.1 auf, welcher fluiddicht von der Messmembran 52.1 der Druckmesszelle 50B abgeschlossen ist.
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Wie aus 3 bis 5 weiter ersichtlich ist, bildet der als Abschnitt 52B des Fluidblocks 8 ausgeführte Träger 52 der Druckmesszelle 50B im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel zusätzlich den Grundkörper 62B des Schaltungsträgers 60B aus. Am Grundkörper 62B des Schaltungsträgers 60B bzw. am als Abschnitt 52B des Fluidblocks 8 ausgeführten Träger 52 der Druckmesszelle 50B sind als äußere Fügegeometrie 64B zwei Aufnahmetaschen zur Aufnahme der korrespondierenden Führungsschenkel 42.2 der Leiterplatte 40 in den Fluidblock 8 eingebracht. Am Rand der Aufnahmetaschen sind jeweils zwei elektrisch leitende Bereiche angeordnet, welche in die Aussparung hineinreichen und jeweils eine zweite Kontaktstelle 66B ausbilden. Zusätzlich sind die zweiten Kontaktstellen 66B des Schaltungsträgers 60B über Leitungsbahnen 56.2 mit korrespondierenden ersten Kontaktstellen 56.3 der Druckmesszelle 50B elektrisch verbunden. Im eingeführten und kontaktierten Zustand stützen sich die Führungsschenkel 42.2 der Leiterplatte 40 am Boden der Aufnahmetaschen ab. Zudem weist der als Abschnitt 52B des Fluidblocks 8 ausgeführte Träger 52 der Druckmesszelle 50B einen nicht näher dargestellten Verbindungsbereich auf, auf welchen die Schutzhülse 20 aufgepresst ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Schutzhülse 20 mit dem Verbindungsbereich verschweißt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014221365 A1 [0003]
