DE102017131263A1 - Verfahren zur Herstellung einer Messeinrichtung - Google Patents

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Timo Kober
Rene Ziermann
Hermann Oppermann
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Endress and Hauser SE and Co KG
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Abstract

Es ist ein Verfahren zur Herstellung einer Messeinrichtung, die einen mittels einer ersten Glaslötung (5) mit einem ersten Stützkörper (3) verbundenen Drucksensor (1, 31) umfasst, beschrieben, bei dem Glaslot (23) auf eine Fügefläche (15) einer in der Messeinrichtung dem Drucksensor (1, 31) zugewandten Stirnfläche (17) des ersten Stützkörpers (3) und/oder auf eine Fügefläche (19) einer in der Messeinrichtung dem ersten Stützkörper (3) zugewandten Stirnfläche (21) des Drucksensors (1, 31) aufgebracht wird, eine Anordnung erzeugt wird, in der der Drucksensor (1, 31) und der erste Stützkörper (3) derart aufeinander angeordnet werden, dass deren Fügeflächen (15, 19) einander zugewandt sind, und ein Lötverfahren ausgeführt wird, bei dem die Anordnung auf eine Fügetemperatur erwärmt wird. Dabei wird erfindungsgemäß eine über deren gesamte Grundfläche hinweg möglichst homogene Schichtdicke der Glaslötung (5) erzielt, indem in der Anordnung zwischen außerhalb der Fügeflächen (15, 19) liegenden Bereichen der einander zugewandten Stirnflächen (17, 21) des Drucksensors (1, 31) und des ersten Stützkörpers (3) eine erste Abstands-Haltevorrichtung (25) vorgesehen wird, die einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der größer als ein thermischer Ausdehnungskoeffizient des Glaslots (23) ist, und deren von der Temperatur abhängige Höhe derart bemessen ist, dass sie bei der Fügetemperatur im Wesentlichen gleich einer in Abhängigkeit von einer Soll-Schichtdicke der ersten Glaslötung (5) vorgegebenen Höhe ist und in einem unterhalb der Fügetemperatur liegenden Einsatztemperaturbereich der Messeinrichtung echt kleiner als eine Schichtdicke der ersten Glaslötung (5) ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Messeinrichtung, die einen mittels einer ersten Glaslötung mit einem ersten Stützkörper verbundenen Drucksensor umfasst, sowie eine mit diesem Verfahren hergestellte Messeinrichtung.
  • Messeinrichtungen mit einem mittels einer Glaslötung mit einem ersten Stützkörper verbundenen Drucksensor werden z.B. in Messgeräten zur Messung von Drücken eingesetzt. Dort können sie z.B. in ein Gehäuse eingesetzt werden, wo der Stützkörper zur Abstützung des Drucksensors dient. Darüber hinaus kann über den Stützkörper z.B. eine Erleichterung der Montage des Drucksensors und/oder eine thermomechanische Entkopplung von Drucksensor und Gehäuse bewirkt werden.
  • Ein Beispiel hierfür sind Messeinrichtungen, die einen auf einem Stützkörper angeordneten Absolut- oder Relativdrucksensor umfassen. Diese Drucksensoren umfassen regelmäßig eine unter Einschluss einer Druckkammer auf einem mit dem Stützkörper verbundenen Grundkörper angeordnete, mit einem zu messenden Druck beaufschlagbare Messmembran und einen elektromechanischen Wandler zur messtechnischen Erfassung einer vom auf die Messmembran einwirkenden Druck abhängigen Durchbiegung der Messmembran.
  • Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik Messeinrichtungen bekannt, die einen zwischen zwei Stützkörpern angeordneten Differenzdrucksensor umfassen. Differenzdrucksensoren umfassen üblicher Weise eine zwischen zwei Grundkörpern angeordnete Messmembran. Dabei ist in jedem der beiden Grundkörper unter der Messmembran jeweils eine Druckkammer eingeschlossen, die über eine durch den jeweiligen Grundkörper und den daran angrenzenden Stützkörper hindurchführende Druckzuleitung mit jeweils einem der beiden Drücke beaufschlagbar ist, deren Differenz mittels des Differenzdrucksensor gemessen werden soll.
  • Bei diesen Messeinrichtungen dienen die beiden Stützkörper der Montage und der Druckbeaufschlagung des Differenzdrucksensors an einem Einsatzort und bewirken eine beidseitige Abstützung des dazwischen angeordneten Differenzdrucksensors. Diese beidseitige vorzugsweise möglichst vollflächige Abstützung ist insb. dann von besonderem Vorteil, wenn der Differenzdrucksensor einer in der Druckmesstechnik auch als Überlast bezeichneten übermäßigen Druckbelastung ausgesetzt ist. In dem Fall bewirkt die durch die Stützkörper bewirkte Abstützung eine Versteifung des an den jeweiligen Stützkörper angrenzenden Grundkörpers des Differenzdrucksensors, die den Grundkörper vor durch die Überlast bedingten Verformungen schützt und die mechanische Belastung der Fügungen zwischen der Messmembran und den Grundkörpern reduziert. Damit wird eine höhere Überlastfestigkeit der Messeinrichtung und eine höhere Berstfestigkeit des Differenzdrucksensors erzielt.
  • In der DE 102016 10 72 38 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Messeinrichtung, die einen mittels einer ersten Glaslötung mit einem ersten Stützkörper verbunden Drucksensor umfasst, beschrieben, bei dem
    • - Glaslot auf eine Fügefläche einer in der Messeinrichtung dem Drucksensor zugewandten Stirnfläche des ersten Stützkörpers und/oder eine Fügefläche einer in der Messeinrichtung dem ersten Stützkörper zugewandten Stirnfläche des Drucksensors aufgebracht wird,
    • - eine Anordnung erzeugt wird, in der der Drucksensor und der erste Stützkörper derart aufeinander angeordnet werden, dass deren Fügeflächen einander zugewandt sind, und
    • - ein Lötverfahren ausgeführt wird, bei dem die Anordnung auf eine Fügetemperatur erwärmt wird.
  • Bei der in dieser Patentanmeldung beschriebenen Messeinrichtung handelt es sich um eine Differenzdruckmesseinrichtung, die einen als Differenzdrucksensor ausgebildeten Sensor umfasst, der zwischen dem ersten und einem zweiten Stützkörper angeordnet und mit dem zweiten Stützkörper über eine zweite Glaslötung verbunden ist.
  • Zur Herstellung von Glaslötungen sind regelmäßig Fügetemperaturen erforderlich, die oberhalb einer Erweichungstemperatur des Glaslots liegen. Damit befindet sich das Glaslot während des Lötverfahrens in einem weichen oder sogar zähflüssigen Zustand und ist somit bereits durch vergleichsweise geringe darauf einwirkende Kräfte verformbar. Dementsprechend besteht während des Lötverfahrens die Gefahr einer Verkippung des Drucksensors gegenüber dem ersten Stützkörper bzw. gegenüber dem ersten und/oder dem zweiten Stützkörper. Eine Verkippung des Drucksensors kann z.B. dadurch verursacht werden, dass das Glaslot in unterschiedlichen Bereichen der Anordnung unterschiedlich schnell weich bzw. zähflüssig wird und/oder während des Lötverfahrens auf die Anordnung ein die Fügepartner gegeneinanderdrückender Anpressdruck mit einer inhomogenen Druckverteilung ausgeübt wird.
  • Eine Verkippung des Drucksensors führt zwangsläufig dazu, dass die miteinander zu verbindenden Fügeflächen nicht parallel, sondern in einem dem Grad und der Richtung der Verkippung entsprechenden Maße gegeneinander geneigt angeordnet sind. Letzteres führt im Ergebnis zu Glaslötungen, deren Schichtdicke über deren Grundfläche hinweg entsprechend dem Grad und der Richtung der Neigung variiert.
  • Glaslötungen mit inhomogener Schichtdicke können unter Umständen zu einer Veränderung der elektrischen und/oder der mechanischen Eigenschaften der Messeinrichtung führen, die sich nachteilig auf die Messgenauigkeit und/oder die mechanische Belastbarkeit des Drucksensors der Messeinrichtung auswirken kann.
  • Ein Beispiel hierfür ist ein Einfluss von Inhomogenitäten der Schichtdicke der Glaslötungen auf ggfs. die Messeigenschaften der Messeinrichtung beeinflussende parasitäre Kapazitäten, die sich zwischen leitfähigen Komponenten des Drucksensors und zumindest in geringem Maße leitfähigen Stützkörpern ausbilden können.
  • Ein weiteres Beispiel ist ein Einfluss dieser Inhomogenitäten auf die Qualität der Abstützung des Drucksensors. So führen Inhomogenitäten der Schichtdicken der Glaslötungen bei Differenzdruckmesseinrichtungen mit einem zwischen zwei Stützkörpern angeordneten Differenzdrucksensor zu einer asymmetrischen Abstützung bzw. Einspannung des Differenzdrucksensors zwischen den Stützkörpern, die sich nachteilig auf die durch die Stützkörper erzielbare Erhöhung der Überlastfestigkeit der Messeinrichtung und/oder der Berstfestigkeit des Differenzdrucksensors auswirken kann.
  • Dem Problem der Verkippung wird heute dadurch begegnet, dass vergleichsweise aufwendige Maßnahmen getroffen werden, um eine möglichst gleichmäßige Erwärmung des Glaslots und/oder eine Druckbeaufschlagung mit einem Anpressdruck mit möglichst homogener Druckverteilung sicher zu stellen. Auch hierdurch lässt sich jedoch ein Verkippen des Drucksensors während des Lötverfahrens nicht immer vollständig unterbinden. Dabei besteht die Gefahr einer Verkippung insb. bei statisch unbestimmten Anordnungen, die einen zwischen zwei Stützkörpern angeordneten, mit jedem der beiden Stützkörper jeweils über eine Glaslötung zu verbindenden Drucksensor umfassen.
  • In der EP 2 800 130 A1 ist ein unter dem englischen Begriff Transient Liquid Phase Bonding‘ bekanntes Verfahren zur Herstellung einer metallischen Verbindung zwischen einem Chip und einem Substrat, beschrieben, bei dem eine Lage aus einem niedrig schmelzenden Metall zwischen zwei auf jeweils einen der Fügepartner aufgebrachten metallischen Lagen angeordnet und dort zur Erzeugung intermetallischer Phasen vollständig ausgeschmolzen wird. Bei dem in der EP 2 800 130 A1 beschriebenen Verfahren werden Abstandshalter auf dem Chip und/oder dem Substrat befestigt, die verhindern, dass flüssiges Metall während des Fügeverfahrens aus dem Fügebereich heraus gepresst wird.
  • Dieses Verfahren ist jedoch nicht ohne weiteres zur Erzeugung von Fügungen zwischen Drucksensoren und Stützkörpern verwendbar. Ein Grund hierfür ist die elektrische Leitfähigkeit von durch Transient Liquid Phase Bonding erzeugbaren Fügungen, die sich unter Umständen nachteilig auf die Messeigenschaften der Messeinrichtung auswirken können. So können sich z.B. aufgrund der Leitfähigkeit der Fügung ausbildende parasitäre Kapazitäten nachteilig auf die Messeigenschaften auswirken. Dieser nachteilige Einfluss ist insb. bei mit einem kapazitiven Drucksensor ausgestatteten Messeinrichtungen besonders ausgeprägt. Darüber hinaus können durch mit dem Drucksensor und dem Stützkörper in mechanischem Kontakt stehende Abstandshalter thermomechanische Spannungen entstehen, die sich ebenfalls nachteilig auf die Messeigenschaften auswirken können. Dieser Nachteil, ist umso schwerwiegender, je größer der Einsatztemperaturbereich ist, in dem die Messeinrichtung eingesetzt werden soll.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Messeinrichtung, die einen mittels einer ersten Glaslötung mit einem ersten Stützkörper verbunden Drucksensor umfasst, anzugeben, mit dem Messeinrichtungen erzeugt werden können, deren Glaslötungen über deren gesamte Grundfläche hinweg eine möglichst homogene Schichtdicke aufweisen.
  • Hierzu umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Messeinrichtung, die einen mittels einer ersten Glaslötung mit einem ersten Stützkörper verbunden Drucksensor umfasst, bei dem
    • - Glaslot auf eine Fügefläche einer in der Messeinrichtung dem Drucksensor zugewandten Stirnfläche des ersten Stützkörpers und/oder auf eine Fügefläche einer in der Messeinrichtung dem ersten Stützkörper zugewandten Stirnfläche des Drucksensor aufgebracht wird,
    • - eine Anordnung erzeugt wird, in der der Drucksensor und der erste Stützkörper derart aufeinander angeordnet werden, dass deren Fügeflächen einander zugewandt sind, und
    • - ein Lötverfahren ausgeführt wird, bei dem die Anordnung auf eine Fügetemperatur erwärmt wird,

    das sich dadurch auszeichnet, dass
    • - in der Anordnung zwischen außerhalb der Fügeflächen liegenden Bereichen der einander zugewandten Stirnflächen des Drucksensors und des ersten Stützkörpers eine erste Abstandshalte-Vorrichtung vorgesehen wird,
    • -- die einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der größer als ein thermischer Ausdehnungskoeffizient des Glaslots ist, und
    • -- deren von der Temperatur abhängige Höhe derart bemessen ist, dass sie bei der Fügetemperatur im Wesentlichen gleich einer in Abhängigkeit von einer Soll-Schichtdicke der ersten Glaslötung vorgegebenen Höhe ist und in einem unterhalb der Fügetemperatur liegenden Einsatztemperaturbereich der Messeinrichtung echt kleiner als eine Schichtdicke der ersten Glaslötung ist.
  • Die Erfindung bietet den Vorteil, dass die Abstandshalte-Vorrichtung einer Verkippung des Drucksensors gegenüber dem Stützkörper während des Lötverfahrens entgegenwirkt. Hierüber kann bei entsprechender Ausgestaltung der Abstandshalte-Vorrichtung bei der Fügetemperatur eine im Wesentlichen parallele Ausrichtung der Fügeflächen sichergestellt werden. Das führt im Ergebnis zu einer Glaslötung mit einer über deren gesamte Grundfläche hinweg sehr homogenen Schichtdicke. Diese Homogenität der Schichtdicke wird insb. auch dann noch erzielt, wenn das Glaslot in unterschiedlichen Bereichen der Anordnung unterschiedlich schnell weich oder zähflüssig wird und/oder auf die Anordnung während des Lötverfahrens ein Anpressdruck mit einer möglicher Weise inhomogenen Druckverteilung ausgeübt wird. Dabei weist die Abstandshalte-Vorrichtung den zusätzlichen Vorteil auf, dass sie bei der Fügetemperatur eine zur Erzielung der für die Glaslötung vorgegebenen Soll-Schichtdicke optimale Höhe aufweist.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Abstandshalte-Vorrichtung in dem gesamten Einsatztemperaturbereich der fertigen Messeinrichtung eine Höhe aufweisen, die echt kleiner als der durch die Schichtdicke der Glaslötung in diesem Temperaturbereich vorgegebene Abstand zwischen Drucksensor und Stützkörper ist. Hierüber werden auf die Abstandshalte-Vorrichtung zurückzuführende thermomechanische Spannungen, die sich nachteilig auf die Messeigenschaften der Messeinrichtung auswirken könnten, weitgehend ausgeschlossen.
  • Eine erste Weiterbildung des Verfahrens zur Herstellung einer Messeinrichtung, deren Drucksensor zwischen dem ersten Stützkörper und einem zweiten Stützkörper angeordnet und mit dem zweiten Stützkörper über eine zweite Glaslötung verbunden ist, zeichnet sich dadurch aus, dass
    • - Glaslot auf eine Fügefläche einer in der Messeinrichtung dem Drucksensor zugewandten Stirnfläche des zweiten Stützkörpers und/oder eine Fügefläche einer in der Messeinrichtung dem zweiten Stützkörper zugewandten Stirnfläche des Drucksensors aufgebracht wird,
    • - die Anordnung derart erzeugt wird, dass der zweite Stützkörper derart auf der dem ersten Stützköper gegenüberliegenden Seite des Drucksensors angeordnet wird, dass die durch die zweite Glaslötung miteinander zu verbindenden Fügeflächen des Drucksensors und des zweiten Stützkörpers einander zugewandt sind,
    • - in der Anordnung zwischen außerhalb der Fügeflächen liegenden Bereichen der einander zugewandten Stirnflächen des Drucksensors und des zweiten Stützkörpers eine zweite Abstandshalte-Vorrichtung vorgesehen wird,
    • -- die einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der größer als ein thermischer Ausdehnungskoeffizient des Glaslots ist, und
    • -- deren von der Temperatur abhängige Höhe derart bemessen ist, dass sie bei der Fügetemperatur im Wesentlichen gleich einer in Abhängigkeit von einer Soll-Schichtdicke der zweiten Glaslötung vorgegebene Höhe ist und in einem unterhalb der Fügetemperatur liegenden Einsatztemperaturbereich der Messeinrichtung echt kleiner als eine Schichtdicke der zweiten Glaslötung ist.
  • Eine zweite Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass
    • - die erste Abstandshalte-Vorrichtung derart ausgebildet ist und zwischen den einander zugewandten Stirnflächen des Drucksensors und des ersten Stützkörpers angeordnet wird, dass sie während des Lötverfahrens sicher stellt, dass ein Abstand zwischen den einander zugewandten Fügeflächen des Drucksensors und des ersten Stützkörpers über die gesamte Grundfläche der zu erzeugenden ersten Glaslötung hinweg überall größer gleich einem von der Höhe der Abstandshalte-Vorrichtung abhängigen Mindestabstand ist, und/oder
    • - die zweite Abstandshalte-Vorrichtung derart ausgebildet ist und zwischen den einander zugewandten Stirnflächen des Drucksensors und des zweiten Stützkörpers angeordnet wird, dass sie während des Lötverfahrens sicher stellt, dass ein Abstand zwischen den einander zugewandten Fügeflächen des Drucksensors und des zweiten Stützkörpers über die gesamte Grundfläche der zu erzeugenden zweiten Glaslötung hinweg überall größer gleich einem von der Höhe der zweiten Abstandshalte-Vorrichtung abhängigen Mindestabstand ist.
  • Eine dritte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass jede in der Anordnung zwischen zwei jeweils eine der Fügeflächen umfassenden Stirnflächen angeordnete Abstandshalte-Vorrichtung, nämlich die erste Abstandshalte-Vorrichtung oder die erste und die zweite Abstandshalte-Vorrichtung jeweils,
    • - vor der Erzeugung der Anordnung auf eine dieser beiden Stirnflächen aufgebracht wird,
    • - in der Anordnung von dem zwischen den von diesen beiden Stirnflächen umfassten Fügeflächen angeordneten Glaslot beabstandet angeordnet ist, wobei zwischen dem Glaslot und der jeweiligen Abstandshalte-Vorrichtung in senkrecht zur Flächennormale auf die Fügeflächen verlaufender Richtung insb. ein Mindestabstand von größer gleich 10 µm vorgesehen wird, und/oder
    • - aus einem bei der Fügetemperatur als Festkörper vorliegenden Material, insb. aus einem Metall, insb. aus Aluminium, besteht.
  • Eine vierte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Abstandshalte-Vorrichtung und/oder zweite Abstandshalte-Vorrichtung jeweils einen oder mehrere Abstandshalter umfasst, deren Höhe jeweils im Wesentlichen gleich der Höhe der jeweiligen Abstandshalte-Vorrichtung ist.
  • Eine fünfte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die erste und/oder die zweite Abstandshalte-Vorrichtung und/oder die Abstandshalter der ersten und/oder der zweiten Abstandshalte-Vorrichtung jeweils derart geformt und zwischen den jeweiligen beiden Stirnflächen angeordnet werden, dass sie bei der Fügetemperatur eine im Wesentlichen parallele Ausrichtung der Fügeflächen dieser beiden Stirnflächen zueinander sicher stellen und/oder während des Lötverfahrens einem Verkippen des Drucksensors gegenüber dem ersten und/oder dem zweiten Stützkörper entgegen wirken.
  • Eine sechste Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die erste und/oder die zweite Abstandshalte-Vorrichtung jeweils
    • - einen zu einem Ring geschlossenen stegförmiger Abstandshalter umfasst, oder
    • - mehrere in der Anordnung zwischen den jeweiligen beiden Stirnflächen verteilt angeordnete Abstandshalter gleicher Höhe umfasst.
  • Eine siebte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die erste und/oder die zweite Abstandshalte-Vorrichtung jeweils
    • - drei in einem Dreieck oder vier in einem Rechteck oder Quadrat angeordnete Abstandshalter gleicher Höhe umfasst, und/oder
    • - einen in der Mitte der beiden Stirnflächen zwischen den beiden Stirnflächen angeordneten Abstandshalter umfasst.
  • Eine achte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die erste und/oder die zweite Abstandshalte-Vorrichtung als steg-, würfel-, quader- oder säulenförmige Elemente ausgebildete Abstandshalter umfasst.
  • Eine neunte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die erste und/oder die zweite Abstandshalte-Vorrichtung und/oder die Abstandshalter der ersten und/oder der zweiten Abstandshalte-Vorrichtung jeweils aus einem Material bestehen, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient mindestens 5 ppm, insb. mindestens 10 ppm größer als der thermische Ausdehnungskoeffizient des verwendeten Glaslots ist.
  • Eine zehnte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass jede in der Anordnung zwischen zwei jeweils eine von zwei einander zugewandten Fügeflächen umfassenden Stirnflächen angeordnete Abstandshalte-Vorrichtung bei der Fügetemperatur eine Höhe aufweist, die kleiner gleich, insb. im Wesentlichen gleich, derjenigen Lot-Schichtdicke ist, die das zwischen diesen beiden Fügeflächen angeordnete Glaslot bei der Fügetemperatur aufweisen sollte, damit die hieraus hervorgehende Glaslötung die für sie vorgegebene Soll-Schichtdicke aufweist.
  • Eine elfte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Anordnung während des Lötverfahren mit einem die einander gegenüber liegenden Fügeflächen gegeneinander pressenden Anpressdruck beaufschlagt wird.
  • Eine zwölfte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass
    • - das aufzubringende Glaslot jeweils mit einer in Abhängigkeit von der Soll-Schichtdicke der hieraus zu erzeugenden Glaslötung vorgegebenen Schichtdicke aufgebracht, insb. in einem Siebdruckverfahren aufgedruckt, wird, und/oder
    • - das aufzubringende Glaslot jeweils in Form einer einzigen oder zwei oder mehr voneinander getrennten Glaslotschichten, insb. in Form von konzentrischen, kreisringscheibenförmigen Glaslotschichten, aufgebracht wird.
  • Darüber hinaus umfasst die Erfindung eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Messeinrichtung, die sich dadurch auszeichnet, dass
    • - der Drucksensor ein Absolut-, Relativ- oder Differenzdrucksensor ist, und
    • - der Drucksensors einen über die erste Glaslötung mit dem ersten Stützkörper verbundenen Grundkörper umfasst.
  • Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Messeinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass
    • - der Drucksensor ein Differenzdrucksensor mit einem über die zweite Glaslötung mit dem zweiten Stützkörper verbundenen Grundkörper und einer zwischen dessen Grundkörpern angeordnete Messmembran ist, und
    • - in jedem Grundkörper eine unter der Messmembran eingeschlossene Druckkammer vorgesehen ist, die über eine durch den jeweiligen Grundkörper und den damit verbundenen Stützkörper hindurch verlaufende Druckzuleitung jeweils mit einem der beiden Drücke, deren Differenz im Messbetrieb messtechnisch erfasst werden soll, beaufschlagbar ist.
  • Die Erfindung und deren Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Um Komponenten sehr unterschiedlicher Abmessungen darstellen zu können, wurde in den Figuren eine nicht maßstabsgetreue Darstellung gewählt.
    • 1 zeigt: eine Druck-Messeinrichtung;
    • 2 zeigt: eine Draufsicht auf eine mit Glaslot bedruckte Stirnfläche des Stützkörpers von 1;
    • 3 zeigt: eine Schnittzeichnung des mit Glaslot bedruckten Stützkörpers von 1;
    • 4 zeigt: eine Ansicht einer Stirnfläche des Relativdrucksensors von 1 mit darauf angeordneten Abstandshaltern;
    • 5 zeigt: eine Ansicht der Stirnfläche des Absolutdrucksensors von 1 mit darauf angeordneten Abstandshaltern;
    • 6 zeigt: die Messeinrichtung von 1 in der in 4 und 5 mit B-B bezeichneten Schnittebene;
    • 7 zeigt: eine Differenzdruck-Messeinrichtung; und
    • 8 zeigt: die Messeinrichtung von 7 in der in 4 mit B-B bezeichneten Schnittebene.
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Messeinrichtung. Diese Messeinrichtung umfasst einen Drucksensor 1, der auf einem ersten Stützkörper 3 angeordnet ist, und der mit dem ersten Stützkörper 3 über eine Glaslötung 5 verbunden ist.
  • Als ein mögliches Beispiel ist hier ein Drucksensor 1 dargestellt, der eine unter Einschluss einer Druckkammer 7 auf einem Grundkörper 9 angeordnete Messmembran 11 umfasst. Der Drucksensor 1 kann z.B. als Absolutdrucksensor ausgebildet sein, der einen auf eine Außenseite der Messmembran 11 einwirkenden Druck p messtechnisch erfasst. In dem Fall ist die unter der Messmembran 11 eingeschlossene Druckkammer 7 evakuiert. Alternativ kann der Drucksensor 1 als Relativdrucksensor ausgebildet sein, der einen auf die Außenseite der Messmembran 11 einwirkenden Druck p bezogen auf einen der Druckkammer 7 über eine durch den ersten Stützkörper 3 und den Grundkörper 9 hindurch verlaufende, in 1 als Alternative gestrichelt gezeichnete Druckzuleitung 13 zugeführten Referenzdruck pref erfasst. In beiden Fällen umfasst der Drucksensor 1 jeweils einen hier nicht im Detail dargestellten elektromechanischen Wandler, der dazu dient eine vom auf die Messmembran 11 einwirkenden Druck p abhängige Durchbiegung der Messmembran 11 in eine elektrische Größe umzuwandeln, anhand derer dann der zu messende Druck bestimmt werden kann. Hierzu können aus dem Stand der Technik bekannte Wandler, wie z.B. kapazitive oder piezoresistive Wandler eingesetzt werden.
  • Der Drucksensor 1 kann z.B. als MEMS-Sensor ausgebildet sein. MEMS-Sensoren sind als Mikro-Elektromechanische Systeme ausgebildete Sensoren, die 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 aus halbleitenden Werkstoffen, wie z.B. Silizium oder Werkstoffen auf Siliziumbasis, hergestellt werden. MEMS-Sensoren werden daher häufig auch als Sensor-Chip oder als Halbleiter-Sensor bezeichnet. In dem Fall weist er beispielsweise eine z.B. rechteckige oder quadratische Grundfläche mit Seitenlängen von einem oder mehreren Millimetern auf. Dabei können Messmembran 11 und Grundkörper 9 z.B. aus Silizium oder einem Werkstoff auf Siliziumbasis bestehen.
  • Alternativ kann der Drucksensor 1 aber auch ein als ein im Vergleich zu MEMS-Sensoren größere Abmessungen aufweisendes, z.B. feinwerktechnisch hergestelltes, elektromechanisches System ausgebildeter Sensor ausgebildet sein. In dem Fall können Messmembran 11 und Grundkörper 9 z.B. aus Keramik bestehen. Dabei kann der Drucksensor 1 eine z.B. kreisscheibenförmige Grundfläche mit einem Durchmesser von mehreren Zentimetern aufweisen.
  • Unabhängig von der Art des Drucksensors 1 und der damit messbaren Messgröße besteht der Stützkörper 3 vorzugsweise aus einem Material, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient dem des Drucksensors 1, bzw. dessen Grundkörpers 9 möglichst ähnlich ist. Vorzugsweise besteht der Stützkörper 3 aus dem gleichen Material, wie der Grundkörper 9 des Drucksensors 1.
  • Bei der Herstellung der Messeinrichtung wird derart Verfahren, dass Glaslot 23 auf eine Fügefläche 15 einer in der Messeinrichtung dem Drucksensor 1 zugewandten Stirnfläche 17 des ersten Stützkörpers 3 und/oder eine Fügefläche 19 einer in der Messeinrichtung dem ersten Stützkörper 3 zugewandten Stirnfläche 21 des Drucksensors 1 aufgebracht wird. Dabei bilden die Fügeflächen 15, 19 jeweils eine Teilfläche jeweiligen Stirnfläche 17, 21, deren Grundfläche im Wesentlichen gleich der Grundfläche der herzustellenden Glaslötung 5 ist.
  • Das Glaslot 23 kann z.B. in Form eines Glaslot-Pulvers oder einer Glaslot-Paste in einem Siebdruckverfahren auf die Fügefläche 15 bzw. 19 aufgedruckt werden. Hierbei wird das Glaslot 23 vorzugsweise mit einer in Abhängigkeit von einer Soll-Schichtdicke der zu erzeugenden Glaslötung 5 vorgegebenen Schichtdicke aufgedruckt. Damit können z.B. Glaslötungen 5 mit einer Soll-Schichtdicke von 10 µm bis 20 µm hergestellt werden. Das Glaslot 23 kann z.B. in Form mindestens einer Glaslotschicht aufgebracht werden. Das kann z.B. eine einzige zusammenhängende, sich über die Fügefläche 15, 19 des ersten Stützkörpers 3 oder des Drucksensors 1 erstreckende Glaslotschicht sein. Alternativ können zwei oder mehr voneinander getrennte Glaslotschichten 23a, 23b, 23c aufgebracht werden, die sich jeweils über eine Teilfläche der Fügefläche 15, 19 des ersten Stützkörpers 3 oder des Drucksensors 1 erstrecken. Dabei kann die Grundfläche der einzigen Glaslotschicht oder die Summe der Grundflächen der aufgebrachten Glaslotschichten 23a, 23b, 23c bei entsprechender Anpassung der Schichtdicke ohne weiteres auch kleiner als die Grundfläche der zu erzeugenden Glaslötung 5 sein. In dem Fall umfassen beide Fügeflächen 15, 19 nach dem Aufbringen des Glaslots 23 nicht mit Glaslot 23 beschichtete Bereiche.
  • 2 und 3 zeigen als Beispiel hierzu eine Draufsicht und eine Schnittzeichnung des Stützkörpers 3 zusammen mit dem hier auf die Fügefläche 15 des Stützkörpers 3 aufgebrachten Glaslot 23. In diesem Ausführungsbeispiel wurde das Glaslot 23 in Form von drei konzentrisch zueinander angeordneten, voneinander beabstandeten, kreisringscheibenförmigen Glaslotschichten 23a, 23b, 23c aufgebracht. Alternativ kann das Glaslot 23 aber auch in Form von Glaslotschichten einer anderen Anzahl und/oder Grundfläche aufgebracht werden.
  • Nachfolgend wird eine Anordnung erzeugt, in der der Drucksensor 1 und der erste Stützkörper 3 derart aufeinander angeordnet werden, dass deren Fügeflächen 15, 19 einander zugewandt sind. Entsprechend befindet sich das zuvor aufgebrachte Glaslot 23 in der Anordnung zwischen den Fügeflächen 15, 19.
  • Anschließend wird ein Lötverfahren ausgeführt, bei dem die Anordnung auf eine Fügetemperatur erwärmt wird. Das kann z.B. eine vom Hersteller des Glaslots 23 für das jeweilige Lot empfohlene Fügetemperatur sein. Diese Fügetemperaturen sind regelmäßig größer als eine Erweichungstemperatur des verwendeten Glaslots 23 und liegen je nach Art und Zusammensetzung des verwendeten Glaslots 23 in der Regel bei Temperaturen oberhalb von 400°C. Damit liegen sie weit oberhalb von Einsatztemperaturen, bei denen die fertige Messeinrichtung eingesetzt werden wird. Dabei ist regelmäßig davon auszugehen, dass die Einsatztemperaturen einen Einsatztemperaturbereich von - 40°C bis + 150°C nicht überschreiten.
  • Erfindungsgemäß wird in der Anordnung zwischen außerhalb der Fügeflächen 15, 19 liegenden Bereichen der einander zugewandten Stirnflächen 17, 21 des Drucksensors 1 und des ersten Stützkörpers 3 eine erste Abstandshalte-Vorrichtung 25 vorgesehen. Die erste Abstandshalte-Vorrichtung 25 weist einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, der größer als ein thermischer Ausdehnungskoeffizient des verwendeten Glaslots 23 ist. Zusätzlich wird die von der Temperatur abhängige Höhe der ersten Abstandshalte-Vorrichtung 25 derart bemessen, dass sie bei der Fügetemperatur im Wesentlichen gleich einer in Abhängigkeit von einer Soll-Schichtdicke der ersten Glaslötung 5 vorgegebene Höhe ist und in einem unterhalb der Fügetemperatur liegenden Einsatztemperaturbereich der Messeinrichtung echt kleiner als eine Schichtdicke der ersten Glaslötung 5 ist.
  • Hierüber werden die zuvor genannten Vorteile der Erfindung erreicht. Darüber hinaus bietet die Glaslötung 5 den Vorteil, dass sie eine elektrische isolierende Zwischenschicht zwischen dem Drucksensor 1 und dem ersten Stützkörper 3 bildet. Letzteres ist insb. dann von Vorteil, wenn der erste Stützkörpern 3 aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht.
  • Die erste Abstandshalte-Vorrichtung 25 wird vorzugsweise vor dem Anordnen des Drucksensors 1 auf dem Stützkörper 3 außerhalb der Fügefläche 19 des Drucksensors 1 auf die Stirnfläche 21 des Drucksensors 1 oder außerhalb der Fügefläche 15 des ersten Stützkörpers 3 auf die Stirnfläche 17 des ersten Stützkörpers 3 aufgebracht.
  • Die erste Abstandshalte-Vorrichtung 25 ist vorzugsweise derart ausgebildet und zwischen außerhalb der Fügeflächen 15, 19 liegenden Bereichen der einander zugewandten Stirnflächen 17, 21 des Drucksensors 1 und des ersten Stützkörpers 3 angeordnet, dass sie während des nachfolgenden Lötverfahrens sicher stellt, dass ein Abstand zwischen den einander zugewandten Fügeflächen 15, 19 des Drucksensors 1 und des ersten Stützkörpers 3 über die gesamte Grundfläche der zu erzeugenden Glaslötung 5 hinweg überall größer gleich einem von der Höhe der Abstandshalte-Vorrichtung 25 abhängigen Mindestabstand ist.
  • Die erste Abstandshalte-Vorrichtung 25 kann beispielsweise einen oder mehrere in der Anordnung zwischen den einander zugewandten Stirnflächen 17, 21 des Drucksensors 1 und des ersten Stützkörpers 3 anzuordnende bzw. angeordnete Abstandshalter 27, 29 umfassen, deren Höhe jeweils gleich der oben angegebenen Höhe der ersten Abstandshalte-Vorrichtung 25 ist.
  • Der oder die Abstandshalter 27, 29 können z.B. als metallische Abstandshalter 27, 29 ausgebildet sein. In dem Fall können sie z.B. als Metallisierung einer der Formgebung des jeweiligen Abstandshalters 27, 29 entsprechenden Grundfläche und Höhe auf eine der beiden Stirnflächen 17, 21 aufgebracht werden. Auf diese Weise können z.B. als steg-, würfel-, quader- oder säulenförmige Elemente ausgebildete Abstandshalter 27, 29 erzeugt werden.
  • Die erste Abstandshalte-Vorrichtung 25 und/oder der oder die Abstandshalter 27, 29 derselben werden vorzugsweise derart geformt und zwischen den Stirnflächen 17, 21 des Drucksensors 1 und des ersten Stützkörpers 3 angeordnet, dass sie bei der Fügetemperatur eine im Wesentlichen parallele Ausrichtung der Fügeflächen 15, 19 von Drucksensor 1 und erstem Stützkörper 3 zueinander sicher zu stellen und/oder während des Lötverfahrens einem Verkippen des Drucksensors 1 gegenüber dem Stützkörper 3 entgegen wirken.
  • Hierzu kann z.B. ein einziger zu einem Ring geschlossener stegförmiger Abstandshalter auf einem äußeren Randbereich einer der beiden einander zugewandten Stirnflächen 17, 19 aufgebracht werden. Hierfür wird jedoch vergleichsweise viel Platz benötigt, der damit nicht mehr für die Glaslötung 5 zur Verfügung steht.
  • Im Hinblick auf eine möglichst große Grundfläche der Glaslötung 5 werden daher vorzugsweise mehrere Abstandshalter 27, 29 gleicher Höhe in der Anordnung zwischen den Stirnflächen 17, 21 des Drucksensors 1 und des ersten Stützkörpers 3 verteilt angeordnet. Hierzu kann die Abstandshalte-Vorrichtung 25 z.B. über einen äußeren Rand der Stirnfläche 17, 21 des Drucksensors 1 oder des ersten Stützkörpers 3 verteilt angeordnete Abstandshalter 27 umfassen. Insoweit können z. B. drei in einem Dreieck oder vier in einem Rechteck oder in einem Quadrat angeordnete Abstandshalter 27 eingesetzt werden. 4 zeigt hierzu eine Draufsicht auf die Stirnfläche 21 des hier als Relativdrucksensor ausgebildeten Drucksensors 1 von 1, in deren äußeren vier Ecken jeweils einer der Abstandshalter 27 angeordnet ist.
  • Sofern der sonstige Aufbau des Drucksensors 1 und des Stützkörpers 3 dies zulassen, kann die Abstandshalte-Vorrichtung 25 einen in der Mitte der Stirnfläche 17, 21 des Drucksensors 1 oder des ersten Stützkörpers 3 angeordneten Abstandhalter 29 umfassen. 5 zeigt hierzu eine Draufsicht auf die Stirnfläche 21 des hier als Absolutdruck ausgebildeten Drucksensors 1 von 1, in deren äußeren vier Ecken und in deren Mitte jeweils einer der Abstandshalter 27, 29 angeordnet ist.
  • Wird die in 4 bzw. 5 dargestellte Ausführungsform der Abstandshalte-Vorrichtung 25 bei der Herstellung der in 1 dargestellten Messeinrichtung eingesetzt, so ergibt sich in der in 4 bzw. 5 mit A-A bezeichneten Schnittebene das in 1 dargestellte Schnittbild und in der in 4 bzw. 5 mit B-B bezeichneten Schnittebene das in 6 dargestellte Schnittbild.
  • Abstandshalte-Vorrichtungen 25 mit drei oder mehr Abstandshaltern 27, 29 bieten den Vorteil, dass Abstandshalter 27, 29 mit deutlich kleinerer Grundfläche eingesetzt werden können, so dass die Abstandshalte-Vorrichtung 25 insgesamt weniger Platz in Anspruch nimmt.
  • Unabhängig von der Wahl der Ausgestaltung der Abstandhalte-Vorrichtung 25 wird diese vorzugsweise aus einem bei der Fügetemperatur als im Wesentlichen starrer Festkörper vorliegenden Material, z.B. aus einem Metall, wie z.B. Aluminium, gefertigt.
  • Darüber hinaus ist die erste Abstandshalte-Vorrichtung 25 vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie innerhalb der Anordnung vom Glaslot 23 beabstandet ist. Dabei wird zwischen dem Glaslot 23 und der Abstands-Haltevorrichtung 25 in senkrecht zur Flächennormale auf die Fügeflächen 15, 19 verlaufender Richtung vorzugsweise ein Mindestabstand von größer gleich 10 µm vorgesehen. Hierdurch wird erreicht, dass das Glaslot 23 während des Lötverfahrens keine Verbindung mit der Abstandshalte-Vorrichtung 25 eingehen kann, die in der Messeinrichtung zur Ausbildung von thermomechanischen Spannungen zwischen der Glaslötung 5 und der Abstandshalte-Vorrichtung 25 führen könnte.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann völlig analog auch zur Herstellung von Messeinrichtungen mit einem zwischen einem ersten und einem zweiten Stützkörper 3 angeordneten Drucksensor 31 eingesetzt werden, deren Drucksensor 31 mit jedem der beiden Stützkörper 3 jeweils über eine Glaslötung 5 verbunden ist. Dabei kann der Drucksensor 31 auch hier als MEMS-Sensor oder als ein im Vergleich zu MEMS-Sensoren größere Abmessungen aufweisendes elektromechanisches System ausgebildet sein. 7 zeigt als ein Ausführungsbeispiel hierzu eine Differenzdruck-Messeinrichtung, die einen als Differenzdrucksensor ausgebildeten Drucksensor 31 umfasst, der zwischen dem ersten und dem zweiten Stützkörper 3 angeordnet und mit jedem der beiden Stützkörper 3 jeweils über eine Glaslötung 5 verbunden ist. Der Differenzdrucksensor umfasst eine zwischen zwei Grundkörpern 33 angeordnete Messmembran 35. Dabei ist in jedem der beiden Grundkörper 33 unter der Messmembran 35 jeweils eine Druckkammer 37 eingeschlossen, die über eine durch den jeweiligen Grundkörper 33 und den daran angrenzenden Stützkörper 3 hindurch führende Druckzuleitung 13 mit jeweils einem der beiden Drücke p1 , p2 beaufschlagbar ist, deren Differenz mittels des Differenzdrucksensor gemessen werden soll. Dabei können die Stützkörper 3 im Wesentlichen identisch zu dem ersten Stützkörper 3 der zuvor beschriebenen Relativdruck-Messeinrichtung ausgebildet sein. Zusätzlich umfasst der Drucksensor 31 einen hier nicht im Detail dargestellten elektromechanischen Wandler, der eine hier vom darauf einwirkenden Differenzdruck abhängige Durchbiegung der Messmembran 35 in eine elektrische Größe umwandelt.
  • Auch bei diesen Messeinrichtungen werden die Glaslötungen 5 zwischen dem Drucksensor 31 und jedem der beiden Stützkörper 3 jeweils auf die zuvor beschriebene Weise hergestellt. Hierzu wird auf die zuvor beschriebene Weise Glaslot 23 auf die Fügefläche 15 der in der Messeinrichtung dem Drucksensor 31 zugewandten Stirnfläche 17 des ersten Stützkörpers 3 und/oder die Fügefläche 19 der in der Messeinrichtung dem ersten Stützkörper 3 zugewandte Stirnfläche 21 des Drucksensors 31 aufgebracht. Zusätzlich wird auf die gleiche Weise Glaslot 23 auf die Fügefläche 15 der in der Messeinrichtung dem Drucksensor 31 zugewandten Stirnfläche 17 des zweiten Stützkörpers 3 und/oder die Fügefläche 19 einer in der Messeinrichtung dem zweiten Stützkörper 3 zugewandten Stirnfläche 21 des Drucksensors 31 aufgebracht. Dabei kann Glaslot 23 z.B. auf die in 2 und 3 dargestellte Weise auf die Fügeflächen 15 der beiden Stützkörper 3 aufgebracht werden.
  • Nachfolgend wird die Anordnung derart erzeugt, dass der zweite Stützkörper 3 derart auf der dem ersten Stützköper 3 gegenüberliegenden Seite des Drucksensors 31 angeordnet wird, dass die durch die zweite Glaslötung 5 miteinander zu verbindenden Fügeflächen 15, 19 des Drucksensors 31 und des zweiten Stützkörpers 3 einander zugewandt sind.
  • Erfindungsgemäß wird hier zwischen den einander zugewandten Stirnflächen 17, 21 des Drucksensors 31 und des ersten Stützkörpers 3 der Anordnung, sowie zwischen den einander zugewandten Stirnflächen 17, 21 des Drucksensors 31 und des zweiten Stützkörpers 3 jeweils eine Abstandshalte-Vorrichtung 25 vorgesehen. Dabei gelten die obigen Ausführungen zu der zwischen dem Drucksensor 1 und dem ersten Stützkörper 3 angeordneten ersten Abstandshalte-Vorrichtung 25 für die hier zusätzlich vorzusehende zweite Abstandhalte-Vorrichtungen 25 entsprechend. Insoweit können z.B. Abstandshalter 27 auf die in 4 dargestellte Weise auf die beiden einander gegenüberliegenden Stirnflächen 21 des Drucksensors 31 aufgebracht werden.
  • Anschließend wird auch hier das zuvor beschriebene Lötverfahren ausgeführt, bei dem die Anordnung auf die Fügetemperatur erwärmt wird. Dabei weist die hieraus resultierende Messeinrichtung in der in 4 mit A-A bezeichneten Schnittebene das in 7 und in der in 4 mit B-B bezeichneten Schnittebene das in 8 dargestellte Schnittbild auf.
  • Bei den erfindungsgemäßen Verfahren wird die Höhe der ersten oder der ersten und der zweiten Abstandshalte-Vorrichtung 25 jeweils vorzugsweise anhand des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des verwendeten Glaslots 23 und des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials der jeweiligen Abstandshalte-Vorrichtung 25 derart vorgegeben, dass die Höhe der Abstandshalte-Vorrichtung 25 bei der Fügetemperatur kleiner gleich, vorzugsweise im Wesentlichen gleich, derjenigen Lot-Schichtdicke ist, die das Glaslot 23 zur Erzielung einer Glaslötung 5 der vorgegebenen Soll-Schichtdicke bei der Fügetemperatur aufweisen sollte. Diese Lot-Schichtdicke ist abhängig von der Fügetemperatur, der Soll-Schichtdicke der zu erzeugenden Glaslötung 5 und dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Glaslots 23 und kann entweder experimentell bestimmt oder anhand der Fügetemperatur, der Soll-Schichtdicke der jeweiligen zu erzeugenden Glaslötung 5, dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Glaslots 23 und der Temperaturdifferenz zwischen der Fügetemperatur und einer Referenztemperatur, bei der die Glaslötung 5 die Soll-Schichtdicke aufweisen soll, zumindest näherungsweise berechnet werden. Aus der Lot-Schichtdicke des Glaslots 23 bei der Fügetemperatur ergibt sich dann unter der Bedingung, dass die Höhe der Abstandshalte-Vorrichtung 25 bei der Fügetemperatur kleiner gleich, vorzugsweise im Wesentlichen gleich, dieser Lot-Schichtdicke ist, die Höhe der Abstandshalte-Vorrichtung 25 bei der Fügetemperatur. Aus der Höhe der Abstandshalte-Vorrichtung 25 bei der Fügetemperatur und deren thermischen Ausdehnungskoeffizienten ergibt sich dann wiederum die Höhe, die die Abstandshalte-Vorrichtung 25 nach deren Aufbringung bei einer vor der im Rahmen des Lötverfahrens erfolgenden Erwärmung der Anordnung herrschenden Referenztemperatur aufweisen sollte.
  • Bei dieser Vorgehensweise weist die jeweilige Abstandshalte-Vorrichtung 25 bei der vor der Ausführung des Lötverfahrens herrschenden Referenztemperatur eine Höhe auf, die kleiner als die Schichtdicke des zur Erzeugung der unter Verwendung der jeweiligen Abstandshalte-Vorrichtung 25 herzustellenden Glaslötung 5 aufgebrachten Glaslots 23 ist. Wird die Anordnung auf die Fügetemperatur erwärmt, so steigt die Höhe der jeweiligen Abstandshalte-Vorrichtung 25 jeweils stärker an, als die Schichtdicke des Glaslots 23, bis sie mit dem Erreichen der Fügetemperatur eine Höhe erreicht, die kleiner gleich, vorzugsweise im Wesentlichen gleich der bei dieser Temperatur vorliegenden Lot-Schichtdicke des Glaslots 23 ist. Dabei ist bei gleicher Höhe von Glaslot 23 und Abstandshalte-Vorrichtung 25 ein Verkippen des Drucksensors 1, 31 gegenüber dem ersten bzw. dem ersten und/oder zweiten praktisch ausgeschlossen, so dass im Ergebnis erste bzw. erste und zweite Glaslötungen 5 mit äußerst homogener Schichtdicke erzeugt werden.
  • Zugleich wird über die Höhe der jeweiligen Abstandshalte-Vorrichtung 25 bei der Fügetemperatur ein Mindestabstand zwischen den miteinander zu verbindenden Fügeflächen 15, 19 sichergestellt, der gleich einem im Hinblick auf die Soll-Schichtdicke der unter Verwendung der jeweiligen Abstandshalte-Vorrichtung 25 zu erzeugenden Glaslötung 5 optimalen Abstand der Fügeflächen 15, 19 voneinander ist.
  • Letzteres ist insb. dann von Vorteil, wenn während des Lötverfahrens ein Anpressdruck auf die Anordnung ausgeübt wird. In dem Fall stellt die jeweilige Abstandshalte-Vorrichtung 25 sicher, dass das Glaslot 23 durch den Anpressdruck nicht stärker zusammengedrückt werden kann, als es für die Erzeugung der Glaslötung 5 mit der gewünschten Soll-Schichtdicke und der gewünschten Grundfläche erforderlich ist. Umgekehrt wird über den Anpressdruck eine Einspannung der jeweiligen Abstandshalte-Vorrichtung 25 zwischen den beiden Stirnflächen 17, 21, zwischen denen sie angeordnet ist, bewirkt, über die nicht nur die parallele Ausrichtung der einander zugewandten Fügeflächen 15, 19 noch weiter verbessert wird, sondern zugleich auch der im Hinblick auf die Soll-Schichtdicke der zu erzeugenden Glaslötung 5 optimale Abstand zwischen den Fügeflächen 15, 19 einstellt wird.
  • Im Anschluss an das Lötverfahren kühlt die Anordnung wieder ab. Dabei sinkt die Höhe der jeweiligen Abstandshalte-Vorrichtung 25 jeweils stärker ab, als die Schichtdicke des zu der zu erzeugenden Glaslötung 5 erstarrenden Glaslots 23.
  • Dementsprechend bilden der oder die Abstandshalter 27, 29 der jeweiligen Abstandshalte-Vorrichtung 25 bei Temperaturen innerhalb des Einsatztemperaturbereichs der Messeinrichtung jeweils auf einer der beiden einander gegenüberliegenden Stirnflächen 17, 21 von Drucksensor 1, 31 und erstem oder zweitem Stützkörper 3 freistehend angeordnete Elemente, die von der jeweils gegenüberliegenden Stirnfläche 21, 17 beabstandet sind. Das bietet den Vorteil, dass durch die jeweilige Abstandshalte-Vorrichtung 25 trotz des von den thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Drucksensor 1, 31 und Stützkörper 3 verschiedenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten derselben im späteren Messbetrieb keine oder zumindest nur sehr geringe thermomechanischen Spannungen auf den Drucksensor 1, 31 ausgeübt werden können, die sich nachteilig auf die Messgenauigkeit der Messeinrichtung auswirken könnten.
  • Hierzu genügt es, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient der jeweiligen Abstandshalte-Vorrichtung 25 echt größer als der des verwendeten Glaslots 23 ist. Vorzugsweise bestehen die erste und/oder zweite Abstandshalte-Vorrichtung 25 bzw. deren Abstandshalter 27, 29 jeweils aus einem Material, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient mindestens 5 ppm, vorzugsweise sogar mindestens 10 ppm größer als der thermische Ausdehnungskoeffizient des verwendeten Glaslots 23 ist. So können in Verbindung mit Glasloten 23 mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten in der Größenordnung von 9 ppm z.B. erste und/oder zweite Abstandshalte-Vorrichtungen 25 bzw. Abstandshalter 27, 29 aus Aluminium mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von 23 ppm eingesetzt werden.
  • Da die Abstandshalte-Vorrichtungen 25 nach Abschluss des Herstellungsverfahrens nicht mehr benötigt werden, können sie nach Abschluss des Lötverfahrens, z.B. mittels eines Ätzverfahrens, entfernt werden. Letzteres ist jedoch bei Abstandshalte-Vorrichtungen 25, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient größer als der der Glaslötung 5 ist, aus den vorgenannten Gründen nicht erforderlich.
  • In Verbindung mit Messeinrichtungen mit als MEMS-Sensoren ausgebildeten Drucksensoren 1, 31 bietet das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass es zur Herstellung einer größeren Anzahl von dieser Messeinrichtungen im Waferverbund ausgeführt werden kann. Dabei werden mehrere Messeinrichtungen parallel zueinander erzeugt, indem ein mehrere Drucksensoren 1,31 umfassender Wafer durch eine der Anzahl der Drucksensoren 1,31 entsprechende Anzahl von Glaslötungen 5 auf die zuvor beschriebene Weise mit einem oder zwei jeweils eine der Anzahl der Drucksensoren 1, 31 entsprechende Anzahl von Stützkörpern 3 umfassenden Wafern verbunden wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Drucksensor
    3
    Stützkörper
    5
    Glaslötung
    7
    Druckkammer
    9
    Grundkörper
    11
    Messmembran
    13
    Druckzuleitung
    15
    Fügefläche des Stützkörpers
    17
    Stirnfläche des Stützkörpers
    19
    Fügefläche des Drucksensors
    21
    Stirnfläche des Drucksensors
    23
    Glaslot
    23a
    Glaslotschicht
    23b
    Glaslotschicht
    23c
    Glaslotschicht
    25
    Abstandshalte-Vorrichtung
    27
    Abstandshalter
    29
    Abstandshalter
    31
    Drucksensor
    33
    Grundkörper
    35
    Messmembran
    37
    Druckkammer
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016107238 A1 [0006]
    • EP 2800130 A1 [0014]

Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Messeinrichtung, die einen mittels einer ersten Glaslötung (5) mit einem ersten Stützkörper (3) verbundenen Drucksensor (1, 31) umfasst, bei dem - Glaslot (23) auf eine Fügefläche (15) einer in der Messeinrichtung dem Drucksensor (1, 31) zugewandten Stirnfläche (17) des ersten Stützkörpers (3) und/oder auf eine Fügefläche (19) einer in der Messeinrichtung dem ersten Stützkörper (3) zugewandten Stirnfläche (21) des Drucksensors (1, 31) aufgebracht wird, - eine Anordnung erzeugt wird, in der der Drucksensor (1, 31) und der erste Stützkörper (3) derart aufeinander angeordnet werden, dass deren Fügeflächen (15, 19) einander zugewandt sind, und - ein Lötverfahren ausgeführt wird, bei dem die Anordnung auf eine Fügetemperatur erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass - in der Anordnung zwischen außerhalb der Fügeflächen (15, 19) liegenden Bereichen der einander zugewandten Stirnflächen (17, 21) des Drucksensors (1, 31) und des ersten Stützkörpers (3) eine erste Abstandshalte-Vorrichtung (25) vorgesehen wird, -- die einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der größer als ein thermischer Ausdehnungskoeffizient des Glaslots (23) ist, und -- deren von der Temperatur abhängige Höhe derart bemessen ist, dass sie bei der Fügetemperatur im Wesentlichen gleich einer in Abhängigkeit von einer Soll-Schichtdicke der ersten Glaslötung (5) vorgegebenen Höhe ist und in einem unterhalb der Fügetemperatur liegenden Einsatztemperaturbereich der Messeinrichtung echt kleiner als eine Schichtdicke der ersten Glaslötung (5) ist.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1 zur Herstellung einer Messeinrichtung deren Drucksensor (31) zwischen dem ersten Stützkörper (3) und einem zweiten Stützkörper (3) angeordnet und mit dem zweiten Stützkörper (3) über eine zweite Glaslötung (5) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass - Glaslot (23) auf eine Fügefläche (15) einer in der Messeinrichtung dem Drucksensor (31) zugewandten Stirnfläche (17) des zweiten Stützkörpers (3) und/oder eine Fügefläche (19) einer in der Messeinrichtung dem zweiten Stützkörper (3) zugewandten Stirnfläche (21) des Drucksensors (31) aufgebracht wird, - die Anordnung derart erzeugt wird, dass der zweite Stützkörper (3) derart auf der dem ersten Stützköper (3) gegenüberliegenden Seite des Drucksensors (31) angeordnet wird, dass die durch die zweite Glaslötung (5) miteinander zu verbindenden Fügeflächen (15, 19) des Drucksensors (31) und des zweiten Stützkörpers (3) einander zugewandt sind, - in der Anordnung zwischen außerhalb der Fügeflächen (15, 19) liegenden Bereichen der einander zugewandten Stirnflächen (17, 21) des Drucksensors (1, 31) und des zweiten Stützkörpers (3) eine zweite Abstandshalte-Vorrichtung (25) vorgesehen wird, -- die einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der größer als ein thermischer Ausdehnungskoeffizient des Glaslots (23) ist, und -- deren von der Temperatur abhängige Höhe derart bemessen ist, dass sie bei der Fügetemperatur im Wesentlichen gleich einer in Abhängigkeit von einer Soll-Schichtdicke der zweiten Glaslötung (5) vorgegebene Höhe ist und in einem unterhalb der Fügetemperatur liegenden Einsatztemperaturbereich der Messeinrichtung echt kleiner als eine Schichtdicke der zweiten Glaslötung (5) ist.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Abstandshalte-Vorrichtung (25) derart ausgebildet ist und zwischen den einander zugewandten Stirnflächen des Drucksensors (31) und des ersten Stützkörpers (3) angeordnet wird, dass sie während des Lötverfahrens sicher stellt, dass ein Abstand zwischen den einander zugewandten Fügeflächen (15, 19) des Drucksensors (1, 31) und des ersten Stützkörpers (3) über die gesamte Grundfläche der zu erzeugenden ersten Glaslötung (5) hinweg überall größer gleich einem von der Höhe der Abstandshalte-Vorrichtung (25) abhängigen Mindestabstand ist, und/oder . - die zweite Abstandshalte-Vorrichtung (25) derart ausgebildet ist und zwischen den einander zugewandten Stirnflächen des Drucksensors (31) und des zweiten Stützkörpers (3) angeordnet wird, dass sie während des Lötverfahrens sicher stellt, dass ein Abstand zwischen den einander zugewandten Fügeflächen (15, 19) des Drucksensors (1, 31) und des zweiten Stützkörpers (3) über die gesamte Grundfläche der zu erzeugenden zweiten Glaslötung (5) hinweg überall größer gleich einem von der Höhe der zweiten Abstandshalte-Vorrichtung (25) abhängigen Mindestabstand ist.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede in der Anordnung zwischen zwei jeweils eine der Fügeflächen (15, 19) umfassenden Stirnflächen (17, 21) angeordnete Abstandshalte-Vorrichtung (25), nämlich die erste Abstandshalte-Vorrichtung (25) oder die erste und die zweite Abstandshalte-Vorrichtung (25) jeweils, - vor der Erzeugung der Anordnung auf eine dieser beiden Stirnflächen (17, 21) aufgebracht wird, - in der Anordnung von dem zwischen den von diesen beiden Stirnflächen (17, 21) umfassten Fügeflächen (15, 19) angeordneten Glaslot (23) beabstandet angeordnet ist, wobei zwischen dem Glaslot (23) und der jeweiligen Abstandshalte-Vorrichtung (25) in senkrecht zur Flächennormale auf die Fügeflächen (15, 19) verlaufender Richtung insb. ein Mindestabstand von größer gleich 10 µm vorgesehen wird, und/oder - aus einem bei der Fügetemperatur als Festkörper vorliegenden Material, insb. aus einem Metall, insb. aus Aluminium, besteht.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abstandshalte-Vorrichtung (25) und/oder zweite Abstandshalte-Vorrichtung (25) jeweils einen oder mehrere Abstandshalter (27, 29) umfasst, deren Höhe jeweils im Wesentlichen gleich der Höhe der jeweiligen Abstandshalte-Vorrichtung (25) ist.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Abstandshalte-Vorrichtung (25) und/oder die Abstandshalter (27, 29) der ersten und/oder der zweiten Abstandshalte-Vorrichtung (25) jeweils derart geformt und zwischen den jeweiligen beiden Stirnflächen (17, 21) angeordnet werden, dass sie bei der Fügetemperatur eine im Wesentlichen parallele Ausrichtung der Fügeflächen (15, 19) dieser beiden Stirnflächen (17, 21) zueinander sicher stellen und/oder während des Lötverfahrens einem Verkippen des Drucksensors (1, 31) gegenüber dem ersten und/oder dem zweiten Stützkörper (3) entgegen wirken.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Abstandshalte-Vorrichtung (25) jeweils - einen zu einem Ring geschlossenen stegförmiger Abstandshalter umfasst, oder - mehrere in der Anordnung zwischen den jeweiligen beiden Stirnflächen (17, 21) verteilt angeordnete Abstandshalter (27, 29) gleicher Höhe umfasst.
  8. Verfahren gemäß Anspruch1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Abstandshalte-Vorrichtung (25) jeweils - drei in einem Dreieck oder vier in einem Rechteck oder Quadrat angeordnete Abstandshalter (27) gleicher Höhe umfasst, und/oder - einen in der Mitte der beiden Stirnflächen (17, 21) zwischen den beiden Stirnflächen (17, 21) angeordneten Abstandshalter (29) umfasst.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Abstandshalte-Vorrichtung (25) als steg-, würfel-, quader- oder säulenförmige Elemente ausgebildete Abstandshalter (27, 29) umfasst.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Abstandshalte-Vorrichtung (25) und/oder die Abstandshalter (27, 29) der ersten und/oder der zweiten Abstandshalte-Vorrichtung (25) jeweils aus einem Material bestehen, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient mindestens 5 ppm, insb. mindestens 10 ppm größer als der thermische Ausdehnungskoeffizient des verwendeten Glaslots (23) ist.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede in der Anordnung zwischen zwei jeweils eine von zwei einander zugewandten Fügeflächen (15, 19) umfassenden Stirnflächen (17, 21) angeordnete Abstandshalte-Vorrichtung (25) bei der Fügetemperatur eine Höhe aufweist, die kleiner gleich, insb. im Wesentlichen gleich, derjenigen Lot-Schichtdicke ist, die das zwischen diesen beiden Fügeflächen (15, 19) angeordnete Glaslot (23) bei der Fügetemperatur aufweisen sollte, damit die hieraus hervorgehende Glaslötung (5) die für sie vorgegebene Soll-Schichtdicke aufweist.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung während des Lötverfahren mit einem die einander gegenüberliegenden Fügeflächen (15, 19) gegeneinander pressenden Anpressdruck beaufschlagt wird.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass - das aufzubringende Glaslot (23) jeweils mit einer in Abhängigkeit von der Soll-Schichtdicke der hieraus zu erzeugenden Glaslötung (5) vorgegebenen Schichtdicke aufgebracht, insb. in einem Siebdruckverfahren aufgedruckt, wird, und/oder - das aufzubringende Glaslot (23) jeweils in Form einer einzigen oder zwei oder mehr voneinander getrennten Glaslotschichten (23a, 23b, 23c), insb. in Form von konzentrischen, kreisringscheibenförmigen Glaslotschichten (23a, 23b, 23c), aufgebracht wird.
  14. Mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 13 hergestellte Messeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass - der Drucksensor (1, 31) ein Absolut-, Relativ- oder Differenzdrucksensor ist, und - der Drucksensors (1, 31) einen über die erste Glaslötung (5) mit dem ersten Stützkörper (3) verbundenen Grundkörper (9, 33) umfasst.
  15. Messeinrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass - der Drucksensor (31) ein Differenzdrucksensor (31) mit einem über die zweite Glaslötung (5) mit dem zweiten Stützkörper (3) verbundenen Grundkörper (33) und einer zwischen dessen Grundkörpern (33) angeordnete Messmembran (35) ist, und - in jedem Grundkörper (33) eine unter der Messmembran (35) eingeschlossene Druckkammer (37) vorgesehen ist, die über eine durch den jeweiligen Grundkörper (33) und den damit verbundenen Stützkörper (3) hindurch verlaufende Druckzuleitung (13) jeweils mit einem der beiden Drücke, deren Differenz im Messbetrieb messtechnisch erfasst werden soll, beaufschlagbar ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102016107235B3 (de) * 2016-04-19 2017-01-26 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Differenzdruckmesszelle
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2800130A1 (de) 2013-04-29 2014-11-05 ABB Technology AG Verbindung eines Chips mit einem Substrat durch vorübergehende flüssige Phase unter Verwendung von einem Abstandhalter
DE102016107235B3 (de) * 2016-04-19 2017-01-26 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Differenzdruckmesszelle
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