DE102021200174A1 - Pressure sensor and method of manufacturing the pressure sensor - Google Patents

Pressure sensor and method of manufacturing the pressure sensor Download PDF

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DE102021200174A1
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DE102021200174.2A
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Inventor
Klaus-Volker Schuett
Yang Zou
Raschid Baraki
Joachim Kreutzer
Dorothee Nonnenmacher
Patrick Stihler
Lars Sodan
Friedhelm Guenter
Joachim Friedl
Michael Raedler
Elmar Kroner
Steven Maul
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drucksensor (10) und ein Verfahren zur Herstellung solch eines Drucksensors (10), wobei der Drucksensor ein Gehäuse (15), eine erste Membran (35), eine Sensoreinheit (20) und ein flüssiges und/oder gasförmiges Druckübertragungsmedium (25) und ein Stützelement (30) aufweist, wobei das Gehäuse (15) einen Gehäuseinnenraum (65) begrenzt, in dem die Sensoreinheit (20) und das Druckübertragungsmedium (25) angeordnet sind, wobei die erste Membran (35) den Gehäuseinnenraum (65) an einer Öffnung (36) des Gehäuses (15) fluiddicht verschließt, wobei das Druckübertragungsmedium (25) fluidisch die Sensoreinheit (20) mit der ersten Membran (35) koppelt, wobei das Stützelement (30) in einer ersten Richtung (z) in dem Gehäuseinnenraum (65) zwischen der ersten Membran (35) und der Sensoreinheit (20) angeordnet ist und wenigstens eine Porenstruktur (116) aufweist, wobei das Druckübertragungsmedium (25) zumindest teilweise die Porenstruktur (116) verfüllt.The invention relates to a pressure sensor (10) and a method for producing such a pressure sensor (10), the pressure sensor having a housing (15), a first membrane (35), a sensor unit (20) and a liquid and/or gaseous pressure transmission medium ( 25) and a support element (30), the housing (15) delimiting a housing interior (65) in which the sensor unit (20) and the pressure transmission medium (25) are arranged, the first membrane (35) defining the housing interior (65 ) at an opening (36) of the housing (15) in a fluid-tight manner, the pressure transmission medium (25) fluidically coupling the sensor unit (20) to the first membrane (35), the support element (30) being oriented in a first direction (z) in is arranged in the housing interior (65) between the first membrane (35) and the sensor unit (20) and has at least one pore structure (116), the pressure transmission medium (25) at least partially filling the pore structure (116).

Description

Stand der TechnikState of the art

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die Erfindung betrifft einen Drucksensor gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung solch eines Drucksensors gemäß Patentanspruch 11.The invention relates to a pressure sensor according to patent claim 1 and a method for producing such a pressure sensor according to patent claim 11.

Es sind Drucksensoren mit einem Gehäuse, einer Sensoreinheit, einem Deckel und einem Druckübertragungsmedium bekannt, wobei in einem Gehäuseinnenraum des Gehäuses die Sensoreinheit angeordnet ist und der Gehäuseinnenraum mit dem flüssigen Druckübertragungsmedium befüllt ist. Der Gehäusedeckel verschließt den Gehäuseinnenraum.Pressure sensors with a housing, a sensor unit, a cover and a pressure transmission medium are known, the sensor unit being arranged in a housing interior of the housing and the housing interior being filled with the liquid pressure transmission medium. The housing cover closes the interior of the housing.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Drucksensor und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung solch eines Drucksensors bereitzustellen.It is the object of the invention to provide an improved pressure sensor and an improved method for producing such a pressure sensor.

Diese Aufgabe wird mittels eines Drucksensors gemäß Patentanspruch 1 und eines Verfahrens zur Herstellung des Drucksensors gemäß Patentanspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by means of a pressure sensor according to patent claim 1 and a method for producing the pressure sensor according to patent claim 11. Advantageous embodiments are specified in the dependent claims.

Es wurde erkannt, dass ein verbesserter Drucksensor, insbesondere ein barometrischer Drucksensor oder ein Mikrofonsensor, dadurch bereitgestellt werden kann, dass der Drucksensor ein Gehäuseeine Sensoreinheit, ein flüssiges und/oder gasförmiges Druckübertragungsmedium und ein Stützelement aufweist. Das Gehäuse weist eine Öffnung auf und begrenzt einen Gehäuseinnenraum, in dem die Sensoreinheit und das Druckübertragungsmedium angeordnet sind. Das Druckübertragungsmedium koppelt fluidisch, insbesondere hydraulisch, die Sensoreinheit mit einer Umgebung des Drucksensors. Das Stützelement ist in einer ersten Richtung zwischen der Öffnung und der Sensoreinheit angeordnet. Das Stützelement weist wenigstens eine Porenstruktur auf, wobei das Druckübertragungsmedium zumindest teilweise die Porenstruktur verfüllt.It was recognized that an improved pressure sensor, in particular a barometric pressure sensor or a microphone sensor, can be provided in that the pressure sensor has a housing, a sensor unit, a liquid and/or gaseous pressure transmission medium and a support element. The housing has an opening and delimits a housing interior space in which the sensor unit and the pressure transmission medium are arranged. The pressure transmission medium fluidly couples, in particular hydraulically, the sensor unit to an environment of the pressure sensor. The support element is arranged in a first direction between the opening and the sensor unit. The support element has at least one pore structure, with the pressure transmission medium at least partially filling the pore structure.

Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Drucksensor eine besonders hohe Sensitivität aufweist. Ferner ist eine Verschmutzung der Sensoreinheit durch die Anordnung der Sensoreinheit im Gehäuseinnenraum verhindert, sodass über eine Lebensdauer des Drucksensors der Drucksensor besonders präzise in seinem Messverhalten ist.This configuration has the advantage that the pressure sensor has a particularly high sensitivity. Furthermore, contamination of the sensor unit is prevented by the arrangement of the sensor unit in the housing interior, so that the pressure sensor is particularly precise in its measurement behavior over the service life of the pressure sensor.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Porenstruktur des Stützelements geschlossenporig ausgebildet, wobei jeweils in einer Pore der Porenstruktur das Druckübertragungsmedium fluiddicht eingeschlossen ist. Dadurch kann auf zusätzliche Dichtmittel und auf eine erste Membran an der Öffnung verzichtet werden. Auch wird verhindert, dass bei einer Undichtigkeit der ersten Membran (sofern vorgesehen) an dem Gehäuse das Druckübertragungsmedium aus dem Gehäuseinnenraum austritt. Dadurch werden eine hohe Lebensdauer und Schockresistenz des Drucksensors ermöglicht.In a further embodiment, the pore structure of the support element is designed with closed pores, with the pressure transmission medium being enclosed in a fluid-tight manner in each case in a pore of the pore structure. As a result, additional sealing means and a first membrane at the opening can be dispensed with. This also prevents the pressure transmission medium from escaping from the housing interior in the event of a leak in the first membrane (if provided) on the housing. This enables a long service life and shock resistance of the pressure sensor.

Zusätzlich oder alternativ ist die Porenstruktur offenporig ausgebildet, wobei die Porenstruktur durch das Druckübertragungsmedium durchflutet ist. Die offenporige Ausgestaltung der Porenstruktur hat den Vorteil, dass die Porenstruktur besonders einfach mit dem Druckübertragungsmedium befüllt werden kann. Die Kombination der offenporigen Porenstruktur hat den Vorteil, dass der geschlossenporige Anteil der gemischtporigen Stützstruktur ein Austreten des Druckübertragungsmediums aus dem offenporigen Anteil der Porenstruktur des Stützelements verhindert und gleichzeitig, dass das in der geschlossenporig ausgebildeten Stützstruktur eingeschlossene Druckübertragungsmedium zuverlässig eine Druckübertragung zwischen der ersten Membran und der Sensoreinheit sicherstellt. Zusätzlich oder alternativ kann die Porenstruktur Fasern aufweisen, die gerichtet oder ungerichtet angeordnet sind. Ferner kann zusätzlich oder alternativ die Porenstruktur eine Nanostruktur aufweisen.Additionally or alternatively, the pore structure is designed to be open-pored, with the pressure transmission medium flowing through the pore structure. The open-pore design of the pore structure has the advantage that the pore structure can be filled with the pressure transmission medium in a particularly simple manner. The combination of the open-pore pore structure has the advantage that the closed-pore portion of the mixed-pore support structure prevents the pressure transmission medium from escaping from the open-pore portion of the pore structure of the support element and at the same time that the pressure transmission medium enclosed in the closed-pore support structure reliably transmits pressure between the first membrane and the Sensor unit ensures. Additionally or alternatively, the pore structure can have fibers that are arranged in a directed or non-directed manner. Furthermore, the pore structure can additionally or alternatively have a nanostructure.

In einer weiteren Ausführungsform weist der Drucksensor eine erste Membran auf, wobei die erste Membran den Gehäuseinnenraum an der Öffnung des Gehäuses fluiddicht verschließt, wobei das Stützelement an der ersten Membran anliegt und vorzugsweise mit der ersten Membran verbunden ist. Dadurch kann ein Austritt des Druckübertragungsmediums aus dem Gehäuseinnenraum zusätzlich verhindert werden, sodass der Drucksensor besonders hohen Belastungen ausgesetzt werden kann.In a further embodiment, the pressure sensor has a first membrane, the first membrane sealing the housing interior at the opening of the housing in a fluid-tight manner, the support element bearing against the first membrane and preferably being connected to the first membrane. This can additionally prevent the pressure transmission medium from escaping from the interior of the housing, so that the pressure sensor can be subjected to particularly high loads.

In einer weiteren Ausführungsform weist das Stützelement eine Ausnehmung auf. Die Ausnehmung ist auf einer der ersten Membran abgewandten Seite des Stützelements angeordnet. In der Ausnehmung ist die Sensoreinheit angeordnet. Zwischen dem Stützelement und der Sensoreinheit ist ein Spalt angeordnet, wobei der Spalt zumindest teilweise mit dem Druckübertragungsmedium befüllt ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass ein direkter Kontakt des Stützelements mit der Sensoreinheit vermieden wird, sodass ein mechanisches Wirken des Stützelements, beispielsweise bei Temperaturänderung, auf die Sensoreinheit vermieden wird. Dadurch kann eine mögliche Beeinflussung eines Messergebnisses der Sensoreinheit durch das Stützelement zuverlässig verhindert werden. Alternativ liegt eine Ausnehmungskontur der Ausnehmung zumindest abschnittsweise an der Sensoreinheit an. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Drucksensor besonders einfach und kostengünstig ausgebildet sein kann. Insbesondere kann dadurch die Porenstruktur auch in dem Gehäuseinnenraum aufgeschäumt werden.In a further embodiment, the support element has a recess. The recess is arranged on a side of the support element facing away from the first membrane. The sensor unit is arranged in the recess. A gap is arranged between the support element and the sensor unit, the gap being at least partially filled with the pressure transmission medium. This configuration has the advantage that direct contact of the support element with the sensor unit is avoided, so that a mechanical effect of the support element on the sensor unit, for example in the event of a temperature change, is avoided. As a result, a possible influencing of a measurement result of the sensor unit by the support element can be reliably prevented. Alternatively, a recess contour of the recess bears against the sensor unit at least in sections. This refinement has the advantage that the pressure sensor can be designed in a particularly simple and cost-effective manner. In particular, the pore structure can also be foamed in the interior of the housing.

In einer Ausführungsform sind die erste Membran und das Stützelement einstückig oder und materialeinheitlich ausgebildet. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass durch die einstückige und materialeinheitliche Ausgestaltung die Anzahl von Verfahrensschritten zur Herstellung des Drucksensors besonders gering ist. Alternativ sind die erste Membran und das Stützelement stoffschlüssig miteinander verbunden. Vorzugsweise sind die erste Membran und das Stützelement miteinander laminiert. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die erste Membran beispielsweise aus einer Folie hergestellt werden kann und das Stützelement aus einem Schaum, beispielsweise von einer Rolle kommend, ausgeschnitten werden kann.In one embodiment, the first membrane and the support element are formed in one piece or and of the same material. This configuration has the advantage that the number of process steps for producing the pressure sensor is particularly small due to the one-piece configuration and the same material. Alternatively, the first membrane and the support element are materially connected to one another. Preferably, the first membrane and the support member are laminated together. This configuration has the advantage that the first membrane can be produced from a foil, for example, and the supporting element can be cut out of a foam, for example coming from a roll.

Das Stützelement weist in einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung zwischen dem Gehäuse und der Porenstruktur einen im Wesentlichen fluiddicht ausgebildeten Dichtabschnitt auf. Der Dichtabschnitt kann folienartig ausgebildet sein. Der Dichtabschnitt liegt an einer den Gehäuseinnenraum begrenzenden Gehäuseinnenseite des Gehäuses dichtend an. Auf einer der Gehäuseinnenseite abgewandten Seite des Dichtabschnitts ist der Dichtabschnitt stoffschlüssig mit der Porenstruktur verbunden. Vorzugsweise schließt sich der Dichtabschnitt in der ersten Richtung an die erste Membran an. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass auf eine stoffschlüssige Verbindung der ersten Membran mit dem Gehäuse verzichtet werden kann. Dadurch kann der Drucksensor besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden.In a second direction perpendicular to the first direction between the housing and the pore structure, the support element has a sealing section which is designed to be essentially fluid-tight. The sealing section can be formed like a foil. The sealing section rests in a sealing manner on a housing inner side of the housing that delimits the housing interior. On a side of the sealing section facing away from the inside of the housing, the sealing section is materially connected to the pore structure. The sealing section preferably adjoins the first membrane in the first direction. This configuration has the advantage that a cohesive connection between the first membrane and the housing can be dispensed with. As a result, the pressure sensor can be manufactured in a particularly simple and cost-effective manner.

In einer weiteren Ausführungsform ist die erste Membran um eine Gehäusekante des Gehäuses gefaltet, sodass wenigstens ein Kragen der ersten Membran an einer dem Gehäuseinnenraum abgewandten Gehäuseaußenseite anliegt. Ein Befestigungsmittel befestigt Kragen an der Gehäuseaußenseite. Das Befestigungsmittel kann beispielsweise als Spannring ausgebildet sein und form- und kraftschlüssig den Rand an die Gehäuseaußenseite pressen. Auch kann das Befestigungsmittel beispielsweise eine Klebverbindung zwischen dem Rand und der Gehäuseaußenseite sein. Dadurch wird der Gehäuseinnenraum besonders fluiddicht gegenüber der Umgebung abgedichtet. Dadurch kann auch mit einem hohen Druck auf den Gehäuseinnenraum und die erste Membran gewirkt werden, ohne dass dadurch ein Austritt des Druckübertragungsmediums aus dem Gehäuseinnenraum auftritt.In a further embodiment, the first membrane is folded around a housing edge of the housing, so that at least one collar of the first membrane rests on a housing outside facing away from the housing interior. A fastener attaches collars to the exterior of the housing. The fastening means can be designed, for example, as a clamping ring and can press the edge against the outside of the housing in a positive and non-positive manner. The fastening means can also be, for example, an adhesive connection between the edge and the outside of the housing. As a result, the interior of the housing is sealed off from the environment in a particularly fluid-tight manner. As a result, a high pressure can also be applied to the housing interior and the first membrane without the pressure transmission medium escaping from the housing interior.

In einer weiteren Ausführungsform weist das Gehäuse an der Öffnung einen umlaufenden Gehäuserand auf, wobei sich die erste Membran über den Gehäuserand erstreckt und den Gehäuserand zumindest abschnittsweise bedeckt, wobei die erste Membran stoffschlüssig mit dem Gehäuserand verbunden ist.In a further embodiment, the housing has a peripheral housing edge at the opening, the first membrane extending over the housing edge and covering the housing edge at least in sections, the first membrane being bonded to the housing edge.

Besonders gut kann eine Verschmutzung des Drucksensors dadurch vermieden werden, dass das Gehäuse an der Öffnung einen umlaufenden Gehäuserand aufweist, wobei eine Außenseite der ersten Membran, die auf einer dem Gehäuseinnenraum abgewandten Seite angeordnet ist, und der Gehäuserand bündig angeordnet sind.Contamination of the pressure sensor can be avoided particularly well if the housing has a peripheral housing edge at the opening, with an outer side of the first membrane, which is arranged on a side facing away from the housing interior, and the housing edge being arranged flush.

In einer weiteren Ausführungsform weist das Stützelement wenigstens einen der folgenden Werkstoffe auf: Kunststoff, Thermoplast, Duroplast, Elastomer, Silikon. Diese Werkstoffe eignen sich insbesondere, um ein besonders elastisches Stützelement herzustellen. Ferner weist das Stützelement vorzugsweise eine Steifigkeit auf Druck von einschließlich 1 kPa bis einschließlich 20 kPa auf. Dadurch wird sichergestellt, dass das Stützelement besonders elastisch ist und Druckschwankungen von der ersten Membran an die Sensoreinheit über das Druckübertragungsmedium besonders gut übertragen werden können.In a further embodiment, the support element has at least one of the following materials: plastic, thermoplastic, thermoset, elastomer, silicone. These materials are particularly suitable for producing a particularly elastic support element. Furthermore, the support element preferably has a compressive stiffness of 1 kPa up to and including 20 kPa. This ensures that the support element is particularly elastic and that pressure fluctuations can be transmitted particularly well from the first membrane to the sensor unit via the pressure transmission medium.

In einem Verfahren zur Herstellung des Drucksensors wird ein Gehäuse mit einem Gehäuseinnenraum und eine in dem Gehäuseinnenraum angeordnete Sensoreinheit bereitgestellt. Ein Stützelement mit wenigstens einer Porenstruktur wird erzeugt. Die Porenstruktur wird mit einem Druckübertragungsmedium verfüllt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Stützelement sowohl außerhalb des Gehäuseinnenraums als auch in dem Gehäuseinnenraum erzeugt werden kann.In a method for producing the pressure sensor, a housing with a housing interior and a sensor unit arranged in the housing interior are provided. A support element with at least one pore structure is produced. The pore structure is filled with a pressure transmission medium. This configuration has the advantage that the support element can be produced both outside the housing interior and in the housing interior.

Das Stützelement wird aufgeschäumt. Das Stützelement wird nach Aushärten des Stützelements in dem Gehäuseinnenraum angeordnet. Der Gehäuseinnenraum und wenigstens die Porenstruktur werden im Wesentlichen zeitgleich mit dem Druckübertragungsmedium befüllt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Stützelement außerhalb des Gehäuseinnenraums besonders präzise und kostengünstig aufgeschäumt werden kann. Das zeitgleiche Befüllen des Gehäuseinnenraums und der Porenstruktur mit dem Druckübertragungsmedium hat den Vorteil, dass ein Verbrauch am Druckübertragungsmedium besonders gering ist.The support element is foamed. The support element is arranged in the housing interior after the support element has hardened. The housing interior and at least the pore structure are filled with the pressure transmission medium essentially at the same time. This configuration has the advantage that the support element can be foamed particularly precisely and cost-effectively outside the housing interior. The simultaneous filling of the housing interior and the pore structure with the pressure transmission medium has the advantage that consumption of the pressure transmission medium is particularly low.

In einer weiteren Ausführungsform wird ein Gemisch aus dem Druckübertragungsmedium, einem ersten Vorprodukt und wenigstens einem zweiten Vorprodukt in den Gehäuseinnenraum eingebracht. Die Sensoreinheit wird durch das Gemisch vorzugsweise umschlossen. Das erste Vorprodukt und das zweite Vorprodukt werden zu dem Stützelement aufgeschäumt und schließen das Druckübertragungsmedium in die Porenstruktur ein. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass auf zusätzliche Formen verzichtet werden kann und das Gehäuse selbst als Form dient.In a further embodiment, a mixture of the pressure transmission medium, a first preliminary product and at least one second preliminary product introduced into the interior of the housing. The sensor unit is preferably enclosed by the mixture. The first preliminary product and the second preliminary product are foamed to form the support element and enclose the pressure transmission medium in the pore structure. This configuration has the advantage that additional molds can be dispensed with and the housing itself serves as a mold.

In einer weiteren Ausführungsform wird die erste Membran an das Stützelement und an dem Gehäuse befestigt. Das Druckübertragungsmedium koppelt fluidisch die Sensoreinheit mit der ersten Membran. Die erste Membran verschließt den Gehäuseinnenraum fluiddicht. Diese Ausgestaltung stellt sicher, dass ein Austritt von Fluid aus dem Gehäuseinnenraum besonders zuverlässig verhindert wird.In a further embodiment, the first membrane is attached to the support element and to the housing. The pressure transmission medium fluidly couples the sensor unit to the first diaphragm. The first membrane closes the interior of the housing in a fluid-tight manner. This configuration ensures that fluid is prevented from escaping from the interior of the housing in a particularly reliable manner.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

  • 1 eine Schnittansicht durch einen Drucksensor gemäß einer ersten Ausführungsform;
  • 2 eine Schnittansicht durch einen Drucksensor gemäß einer zweiten Ausführungsform;
  • 3 eine Schnittansicht durch einen Drucksensor gemäß einer dritten Ausführungsform;
  • 4 einen Querschnitt durch einen Drucksensor gemäß einer vierten Ausführungsform;
  • 5 eine Schnittansicht durch einen Drucksensor gemäß einer fünften Ausführungsform;
  • 6 eine Schnittansicht durch einen Drucksensor gemäß einer sechsten Ausführungsform;
  • 7 eine schematische Darstellung eines Drucksensors 10 gemäß einer siebten Ausführungsform;
  • 8 einen Ausschnitt des in 7 gezeigten Drucksensors während eines dritten Verfahrensschritts;
  • 9 eine Schnittansicht durch den in 7 gezeigten Drucksensor nach dem dritten Verfahrensschritt;
  • 10 eine Schnittansicht durch einen Drucksensor gemäß einer achten Ausführungsform;
  • 11 eine Schnittansicht durch den in 10 gezeigten Drucksensor während des ersten Verfahrensschritts; und
  • 12 eine Schnittansicht durch den in 10 gezeigten Drucksensor während des dritten Verfahrensschritts.
The invention is explained in more detail below with reference to figures. show:
  • 1 a sectional view through a pressure sensor according to a first embodiment;
  • 2 a sectional view through a pressure sensor according to a second embodiment;
  • 3 a sectional view through a pressure sensor according to a third embodiment;
  • 4 a cross section through a pressure sensor according to a fourth embodiment;
  • 5 a sectional view through a pressure sensor according to a fifth embodiment;
  • 6 a sectional view through a pressure sensor according to a sixth embodiment;
  • 7 a schematic representation of a pressure sensor 10 according to a seventh embodiment;
  • 8th a section of the in 7 shown pressure sensor during a third step;
  • 9 a sectional view through the in 7 shown pressure sensor after the third step;
  • 10 a sectional view through a pressure sensor according to an eighth embodiment;
  • 11 a sectional view through the in 10 shown pressure sensor during the first step; and
  • 12 a sectional view through the in 10 shown pressure sensor during the third step.

1 zeigt eine Schnittansicht durch einen Drucksensor 10 gemäß einer ersten Ausführungsform. 1 shows a sectional view through a pressure sensor 10 according to a first embodiment.

Der Drucksensor 10 kann beispielsweise als barometrischer Drucksensor oder als Mikrofonsensor ausgebildet sein. Auch eine andere Ausgestaltung des Drucksensors 10 ist denkbar.The pressure sensor 10 can be designed, for example, as a barometric pressure sensor or as a microphone sensor. Another configuration of the pressure sensor 10 is also conceivable.

Der Drucksensor 10 weist ein Gehäuse 15, eine Sensoreinheit 20, ein Druckübertragungsmedium 25, ein Stützelement 30 und vorzugsweise eine erste Membran 35 auf. Die Sensoreinheit 20 weist ein mikromechanisches Bauelement 40 auf. Das Gehäuse 15 weist innenseitig einen Gehäuseinnenraum 65 auf. In dem Gehäuseinnenraum 65 sind die Sensoreinheit 20, das Druckübertragungsmedium 25 und das Stützelement 30 angeordnet.The pressure sensor 10 has a housing 15, a sensor unit 20, a pressure transmission medium 25, a support element 30 and preferably a first diaphragm 35. The sensor unit 20 has a micromechanical component 40 . The housing 15 has a housing interior 65 on the inside. In the housing interior 65, the sensor unit 20, the pressure transmission medium 25 and the support element 30 are arranged.

Das mikromechanische Bauelement 40 weist ein Substrat 45 auf, wobei in dem Substrat 45 und/oder an dem Substrat 45 wenigstens eine Kavität 50 angeordnet ist. Die Kavität 50 wird beispielsweise auf einer der ersten Membran 35 zugewandten Seite durch eine zweite Membran 55 verschlossen. Die zweite Membran 55 schließt sich in Höhenrichtung direkt an eine Sensoroberseite 60 der Sensoreinheit 20 an. Die Sensoroberseite 60 ist beispielhaft auf einer der ersten Membran 35 zugewandten Seite angeordnet. Zusätzlich zu der Kavität 50 kann die Sensoreinheit 20 auch eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (application-specific integrated circuit, kurz ASIC) und/oder eine weitere mikromechanische Struktur (micro-electro-mechanical system, kurz MEMS) aufweisen.The micromechanical component 40 has a substrate 45 , at least one cavity 50 being arranged in the substrate 45 and/or on the substrate 45 . The cavity 50 is closed, for example, by a second membrane 55 on a side facing the first membrane 35 . The second membrane 55 directly adjoins a sensor upper side 60 of the sensor unit 20 in the vertical direction. The sensor top 60 is arranged, for example, on a side facing the first membrane 35 . In addition to the cavity 50, the sensor unit 20 can also have an application-specific integrated circuit (ASIC) and/or a further micromechanical structure (micro-electro-mechanical system, MEMS).

Mit einer Sensorunterseite 70, die auf einer der Sensoroberseite 60 abgewandten Seite der Sensoreinheit 20 angeordnet ist, ist die Sensoreinheit 20 beispielhaft an einem Gehäusegrund 75 des Gehäuses 15 befestigt. Beispielhaft sind die erste Membran 35 und die zweite Membran 55 parallel zueinander verlaufend ausgebildet.The sensor unit 20 is fastened to a housing base 75 of the housing 15 by way of example with a sensor underside 70 which is arranged on a side of the sensor unit 20 which is remote from the sensor upper side 60 . For example, the first membrane 35 and the second membrane 55 are designed to run parallel to one another.

Oberseitig wird eine Öffnung 36 des Gehäuses 15 durch die erste Membran 35 fluiddicht verschlossen. In der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform weist die erste Membran 35 einen zu einem ersten Werkstoff des Stützelements 30 unterschiedlichen zweiten Werkstoff auf. Die erste Membran 35 kann beispielhaft folienartig oder hautartig ausgebildet sein. Die erste Membran 35 kann eine Dicke von 5 µm bis 50 µm aufweisen. Die erste Membran 35 ist flexibel und elastisch ausgebildet. Die erste Membran 35 ragt beispielsweise seitlich in x- und/oder y-Richtung über das Stützelement 30 hinweg und ist an einer Membranunterseite in einem ersten Abschnitt 100 der ersten Membran 35 mit dem Gehäuse 15 verbunden.At the top, an opening 36 of the housing 15 is closed in a fluid-tight manner by the first membrane 35 . in the in 1 shown first embodiment, the first membrane 35 to a first material of the support element 30 different second material. The first membrane 35 can be formed, for example, like a film or like a skin. The first membrane 35 can have a thickness of 5 μm to 50 μm. The first membrane 35 is flexible and elastic. The first membrane 35 protrudes laterally beyond the support element 30 in the x and/or y direction, for example, and is connected to the housing 15 on a membrane underside in a first section 100 of the first membrane 35 .

In einen an den ersten Abschnitt 100 in x-Richtung angrenzenden zweiten Abschnitt 105 der ersten Membran 35 ist vorzugsweise unterseitig die erste Membran 35 stoffschlüssig mit dem Stützelement 30 verbunden. Das Stützelement 30 erstreckt sich in z-Richtung zwischen dem zweiten Abschnitt 105 der ersten Membran 35 und dem Gehäusegrund 75. Von besonderem Vorteil ist, wenn das Stützelement 30 und die erste Membran 35 miteinander laminiert sind. Auch kann die erste Membran 35 mit dem Gehäuse 15 im ersten Abschnitt 100 an das Gehäuse 15 anlaminiert sein.In a second section 105 of the first membrane 35 adjoining the first section 100 in the x-direction, the first membrane 35 is preferably cohesively connected to the support element 30 on the underside. The support element 30 extends in the z-direction between the second section 105 of the first membrane 35 and the housing base 75. It is particularly advantageous if the support element 30 and the first membrane 35 are laminated to one another. The first membrane 35 with the housing 15 can also be laminated to the housing 15 in the first section 100 .

Das Stützelement 30 liegt mit einer Mantelfläche 110 innenseitig an einer Gehäuseinnenseite 115 des Gehäuses 15 an.The support element 30 bears with a lateral surface 110 on the inside against a housing inside 115 of the housing 15 .

Von besonderem Vorteil ist, wenn das Stützelement 30 in Längsrichtung und/oder Querrichtung (x- und/oder y-Richtung) vorgespannt in dem Gehäuseinnenraum 65 angeordnet ist. Dabei bildet das Stützelement 30 zu der Gehäuseinnenseite 115 einen Reibschluss aus, sodass eine ungewollte Bewegung des Stützelements 30 bei Erschütterung im Gehäuseinnenraum 65 zum einen vermieden wird und zum andern ein Verrutschen des Stützelements 30 in z-Richtung verhindert wird.It is of particular advantage if the support element 30 is arranged in the housing interior 65 prestressed in the longitudinal direction and/or transverse direction (x and/or y direction). The support element 30 forms a frictional connection with the housing interior 115 so that an unwanted movement of the support element 30 in the event of vibration in the housing interior 65 is avoided on the one hand and slipping of the support element 30 in the z-direction is prevented on the other.

Ebenso liegt das Stützelement 30 unterseitig an dem Gehäusegrund 75 beabstandet zu der Sensoreinheit 20 an. Das Stützelement 30 weist auf einer der ersten Membran 35 abgewandten Seite eine Ausnehmung 80 auf. Die Ausnehmung 80 ist beispielhaft nutartig ausgebildet. In der Ausnehmung 80 ist die Sensoreinheit 20 angeordnet. Eine Ausnehmungskontur 85 der Ausnehmung 80 ist beispielhaft so gewählt, dass die Ausnehmungskontur 85 zusammen mit einer ersten äußeren Umfangsseite 90 der Sensoreinheit 20 einen Spalt 95 begrenzt. Durch den Spalt 95 ist die erste äußere Umfangsseite 90 der Sensoreinheit 20 beabstandet zu dem Stützelement 30 angeordnet. Insbesondere wird ein mechanischer Kontakt zwischen der zweiten Membran 55 und dem Stützelement 30 verhindert.Likewise, the support element 30 rests on the underside of the housing base 75 at a distance from the sensor unit 20 . The support element 30 has a recess 80 on a side facing away from the first membrane 35 . The recess 80 is designed in the manner of a groove, for example. The sensor unit 20 is arranged in the recess 80 . A recess contour 85 of the recess 80 is selected, for example, in such a way that the recess contour 85 delimits a gap 95 together with a first outer peripheral side 90 of the sensor unit 20 . The first outer peripheral side 90 of the sensor unit 20 is arranged at a distance from the support element 30 by the gap 95 . In particular, mechanical contact between the second membrane 55 and the support element 30 is prevented.

Das Stützelement 30 weist eine Porenstruktur 116 mit wenigstens einer Pore 120 auf. Die Porenstruktur 116 kann beispielsweise geschlossenporig und/oder offenporig ausgebildet sein. Auch kann die Porenstruktur 116 gemischtporig ausgebildet sein. Dabei wird unter gemischtporig verstanden, dass die Porenstruktur 116 sowohl geschlossene Poren 120 als auch offene Poren 120 aufweist, wobei vorzugsweise ein Anteil von offenen Poren 120 wenigstens 60 %, vorzugsweise 70 % der Porenstruktur 116 beträgt. Auch könnte Porenstruktur 116 oberflächenbehandelt sein und beispielsweise mit einer NanoStruktur versehen sein, sodass die Porenstruktur 116 beispielsweise nach Art eines Oleo-Schwamm ausgebildet ist. Auch könnte die Porenstruktur 116 einen gesinterten Kunststoff aufweisen. Ferner wäre möglich, dass die Porenstruktur 116 porös gebundene Fasern aufweist. Die Fasern können ausgerichtet oder ungerichtet in der Porenstruktur 116 sein. Die Fasern können zu Faserbündel, beispielsweise zu Nano- oder Mikrofaserbündel zusammengefasst sein.The support element 30 has a pore structure 116 with at least one pore 120 . The pore structure 116 can be designed with closed pores and/or open pores, for example. The pore structure 116 can also be formed with mixed pores. Mixed-pore is understood here to mean that the pore structure 116 has both closed pores 120 and open pores 120 , with a proportion of open pores 120 preferably being at least 60%, preferably 70%, of the pore structure 116 . The pore structure 116 could also be surface-treated and provided with a nanostructure, for example, so that the pore structure 116 is formed in the manner of an oleo-sponge, for example. The pore structure 116 could also have a sintered plastic. It would also be possible for the pore structure 116 to have fibers bound in a porous manner. The fibers can be oriented or random in the pore structure 116 . The fibers can be combined into fiber bundles, for example nano- or microfiber bundles.

Der erste Werkstoff des Stützelements 30 ist elastisch durch eine auf die erste Membran 35 wirkende Kraft F verformbar. Insbesondere kann beispielsweise das Stützelement 30 einen Kunststoff, einen Thermoplast, ein Duroplast, ein Elastomer, Silikon aufweisen. Vorzugsweise ist das Stützelement 30 derart ausgebildet, dass es eine mechanische Steifigkeit auf Druck von von einschließlich 1 kPa bis einschließlich 20 kPa aufweist.The first material of the support element 30 can be elastically deformed by a force F acting on the first membrane 35 . In particular, for example, the support element 30 can have a plastic, a thermoplastic, a duroplastic, an elastomer, or silicone. The support element 30 is preferably designed in such a way that it has a mechanical stiffness under pressure of from 1 kPa up to and including 20 kPa.

In der Ausführungsform sind die Poren 120 der Porenstruktur 116 vollständig mit dem Druckübertragungsmedium 25 befüllt. Dabei ist von Vorteil, wenn das Druckübertragungsmedium 25 ausschließlich in flüssigem Phasenzustand vorliegt. Vorzugsweise weist das Druckübertragungsmedium 25 eine Viskosität von 1 mPas bis 1000 mPas bei Betriebstemperatur der Sensoreinheit 20 auf. Vorzugsweise kann die Viskosität des Druckübertragungsmediums 25 in einem Bereich von 1 mPas bis 10 mPas liegen, sodass das Druckübertragungsmedium 25 dünnflüssig ist.In the embodiment, the pores 120 of the pore structure 116 are completely filled with the pressure transmission medium 25 . It is advantageous if the pressure transmission medium 25 is present exclusively in the liquid phase state. The pressure transmission medium 25 preferably has a viscosity of 1 mPas to 1000 mPas at the operating temperature of the sensor unit 20 . The viscosity of the pressure transmission medium 25 can preferably be in a range from 1 mPas to 10 mPas, so that the pressure transmission medium 25 is of low viscosity.

Der Gehäuseinnenraum 65 ist derart mit dem Druckübertragungsmedium 25 befüllt, dass gasförmige Einschlüsse, insbesondere Lufteinschlüsse, im Wesentlichen nicht vorliegen und bei der Herstellung des Drucksensors 10 verhindert werden. Die Kavität 50 der Sensoreinheit 20 ist fluiddicht durch das Substrat 45 und die zweite Membran 55 gegenüber dem Gehäuseinnenraum 65 verschlossen, sodass ein Eintritt des Druckübertragungsmediums 25 in die Kavität 50 verhindert wird.The housing interior 65 is filled with the pressure transmission medium 25 in such a way that gaseous inclusions, in particular air inclusions, are essentially absent and are prevented during the production of the pressure sensor 10 . The cavity 50 of the sensor unit 20 is sealed in a fluid-tight manner by the substrate 45 and the second membrane 55 with respect to the housing interior 65 so that the pressure transmission medium 25 is prevented from entering the cavity 50 .

In der Ausführungsform ist beispielsweise der Drucksensor 10 als barometrischer Drucksensor ausgebildet. Ein Umgebungsdruck einer Umgebung 125 wirkt mit der Kraft F auf die Außenseite 135 der ersten Membran 35 ein.In the embodiment, for example, the pressure sensor 10 is designed as a barometric pressure sensor. An ambient pressure of an environment 125 acts with the force F on the outside 135 of the first membrane 35 .

Die erste Membran 35 wirkt mit der in 1 gezeigten Kraft F beispielsweise nach unten hin in z-Richtung sowohl gegen das Stützelement 30 als auch auf das Druckübertragungsmedium 25. Durch die besonders elastische Ausgestaltung des Stützelements 30 wird verhindert, dass das Stützelement 30 mit einer Gegenkraft FG, die gegen die Kraft F gerichtet ist, wirkt. Dadurch wirkt die Kraft F über die erste Membran 35 im Wesentlichen auf das Druckübertragungsmedium 25, wobei die Kraft F nicht oder nur geringfügig ( <5 %) durch das Stützelement 30 abgeschwächt wird. Durch das Druckübertragungsmedium 25 ist die erste Membran 35 hydraulisch mit der zweiten Membran 55 gekoppelt. Dadurch kann die Sensoreinheit 20 ein korrespondierend zu der Umgebung 125 entsprechendes Drucksignal bereitstellen.The first membrane 35 acts with the in 1 Force F shown, for example, downwards in the z-direction both against the support element 30 and on the pressure transmission medium 25. The particularly elastic design of the support element 30 prevents the support element 30 from acting with a counterforce F G directed against the force F is, works. As a result, the force F acts via the first membrane 35 essentially on the pressure transmission medium 25, with the force F not being weakened or only slightly (<5%) weakened by the supporting element 30. through the pressure transmission medium 25, the first membrane 35 is hydraulically coupled to the second membrane 55. As a result, the sensor unit 20 can provide a pressure signal corresponding to the environment 125 .

Die beabstandete Anordnung der Ausnehmungskontur 85 zu der Sensoreinheit 20 hat den Vorteil, dass bei Wirken der Kraft F über die erste Membran 35 auf das Stützelement 30 über das Stützelement 30 die Kraft F nicht in die Sensoreinheit 20 eingeleitet wird, sondern die Kraft F ausschließlich hydraulisch über das im Spalt 95 vorhandene Druckübertragungsmedium 25 auf die zweite Membran 55 übertragen wird.The arrangement of the recess contour 85 at a distance from the sensor unit 20 has the advantage that when the force F acts via the first membrane 35 on the support element 30, the force F is not introduced into the sensor unit 20 via the support element 30, but the force F is exclusively hydraulic is transmitted to the second membrane 55 via the pressure transmission medium 25 present in the gap 95 .

Dadurch, dass das Stützelement 30 und dessen Porenstruktur 116 vollständig mit dem Druckübertragungsmedium 25 durchflutet ist, werden durch das Stützelement 30 ungewollte Strömungen bei Erschütterung des Drucksensors 10 und Verwirbelungen des Druckübertragungsmediums 25 im Gehäuseinnenraum 65 verhindert. Dadurch wird ein ungewolltes Wirken eines bewegten Druckübertragungsmediums 25 auf die zweite Membran 55 verhindert, sodass der Drucksensor 10 besonders präzise einen Umgebungsdruck einer Umgebung 125 messen kann.Because the support element 30 and its pore structure 116 is completely flooded with the pressure transmission medium 25 , the support element 30 prevents unwanted flows when the pressure sensor 10 is shaken and the pressure transmission medium 25 turbulences in the housing interior 65 . This prevents a moving pressure transmission medium 25 from having an unwanted effect on the second membrane 55, so that the pressure sensor 10 can measure an ambient pressure of an environment 125 particularly precisely.

Um den in 1 gezeigten Drucksensor 10 herzustellen, wird beispielsweise in einem ersten Verfahrensschritt das Gehäuse 15 spritzgegossen. Ferner wird nach bekannten Herstellungsschritten die Sensoreinheit 20 beispielsweise als mikromechanisches Bauelement 40 hergestellt.around the in 1 To produce the pressure sensor 10 shown, the housing 15 is injection molded, for example, in a first method step. Furthermore, the sensor unit 20 is produced, for example, as a micromechanical component 40 according to known production steps.

In einem zweiten Verfahrensschritt wird die Sensoreinheit 20 in den Gehäuseinnenraum 65 eingebracht und beispielsweise an der Sensorunterseite 70 stoffschlüssig mit dem Gehäusegrund 75 verbunden, beispielsweise verklebt. In a second method step, the sensor unit 20 is introduced into the housing interior 65 and, for example, on the underside 70 of the sensor, is cohesively connected to the housing base 75, for example glued.

In einem auf den zweiten Verfahrensschritt folgenden dritten Verfahrensschritt wird außerhalb des Gehäuses 15 das Stützelement 30 hergestellt. Dabei kann ein Vorprodukt des Stützelements 30 beispielsweise mechanisch/physikalisch oder chemisch aufgeschäumt werden und während und/oder nach dem Aufschäumen polymerisieren und aushärten. Auch wäre möglich, dass das Stützelement 30 durch eine Reaktion eines Gemischs aus wenigstens zwei Vorprodukten, beispielsweise ein Polyol und ein Isocyanat, aufgeschäumt wird. Dabei kann ein Treibmittel, beispielsweise Wasser den Vorprodukten zugemischt sein. Dabei kann beispielsweise das Stützelement 30 zu einem plattenartig ausgebildeten Stützelement 30 aufgeschäumt werden. Alternativ kann das Stützelement 30 in einer Form aufgeschäumt werden oder aus einem plattenförmigen Grundmaterial ausgeschnitten werden.In a third method step following the second method step, the support element 30 is produced outside of the housing 15 . A preliminary product of the support element 30 can be foamed mechanically/physically or chemically, for example, and can polymerize and harden during and/or after the foaming. It would also be possible for the support element 30 to be foamed by reacting a mixture of at least two precursors, for example a polyol and an isocyanate. A blowing agent, for example water, can be added to the precursors. In this case, for example, the support element 30 can be foamed to form a plate-like support element 30 . Alternatively, the support element 30 can be foamed in a mold or cut out of a plate-shaped base material.

Zusätzlich kann, wenn, wie in 1 gezeigt, das Stützelement 30 außerhalb des Gehäuseinnenraums 65 gefertigt wird, die Mantelfläche 110 beispielsweise konusartig ausgebildet sein, um ein besonders gutes Einfügen des Stützelements 30 in den Gehäuseinnenraum 65 sicherzustellen.Additionally, if, as in 1 shown, the support element 30 is manufactured outside of the housing interior 65, the lateral surface 110 may be cone-shaped, for example, in order to ensure a particularly good insertion of the support element 30 into the housing interior 65.

In einem auf den dritten Verfahrensschritt folgenden vierten Verfahrensschritt wird die Ausnehmung 80 in das Stützelement 30 eingebracht. Dies kann beispielsweise durch ein Stanzen oder ein thermisches Ausschneiden, beispielsweise mittels Laser, aus dem Stützelement 30 erfolgen.In a fourth method step following the third method step, the recess 80 is introduced into the support element 30 . This can be done, for example, by stamping or thermal cutting out of the support element 30, for example by means of a laser.

In einem auf den vierten Verfahrensschritt folgenden fünften Verfahrensschritt wird beispielsweise der zweite Abschnitt 105 der ersten Membran 35 stoffschlüssig mit dem Stützelement 30 verbunden, beispielsweise laminiert.In a fifth method step following the fourth method step, for example the second section 105 of the first membrane 35 is cohesively connected to the support element 30, for example laminated.

In einem auf den fünften Verfahrensschritt folgenden sechsten Verfahrensschritt wird das Stützelement 30 in den Gehäuseinnenraum 65 eingefügt, bis der erste Abschnitt 100 der ersten Membran 35 auf einem Gehäuserand 130 des Gehäuses 15 aufliegt.In a sixth method step following the fifth method step, the support element 30 is inserted into the housing interior 65 until the first section 100 of the first membrane 35 rests on a housing edge 130 of the housing 15 .

In einem auf den sechsten Verfahrensschritt folgenden siebten Verfahrensschritt wird der erste Abschnitt 100 stoffschlüssig mit dem Gehäuserand 130 verbunden, beispielsweise laminiert. Dadurch ist der Gehäuseinnenraum 65 fluidisch gegenüber der Umgebung 125 abgedichtet.In a seventh method step following the sixth method step, the first section 100 is cohesively connected to the housing edge 130, for example laminated. As a result, the housing interior 65 is fluidically sealed off from the environment 125 .

In einem auf den siebten Verfahrensschritt folgenden achten Verfahrensschritt wird der Gehäuseinnenraum 65 entlüftet. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die elastische erste Membran 35 mittels einer dünnen Kanüle durchstoßen wird und ein im Gehäuseinnenraum 65 vorhandenes Restgas abgesaugt wird.In an eighth method step following the seventh method step, the housing interior 65 is vented. This can be done, for example, in that the elastic first membrane 35 is pierced by means of a thin cannula and residual gas present in the housing interior 65 is sucked out.

In einem auf den achten Verfahrensschritt folgenden neunten Verfahrensschritt wird der Gehäuseinnenraum 65 mit dem Druckübertragungsmedium 25 über die Kanüle befüllt. Der siebte und achte Verfahrensschritt können beispielsweise abwechselnd durchgeführt werden, bis der Gehäuseinnenraum 65 vollständig mit dem Druckübertragungsmedium 25 befüllt ist.In a ninth method step following the eighth method step, the housing interior 65 is filled with the pressure transmission medium 25 via the cannula. The seventh and eighth method step can be carried out alternately, for example, until the housing interior 65 is completely filled with the pressure transmission medium 25 .

In einem auf den achten Verfahrensschritt folgenden neunten Verfahrensschritt wird die Kanüle abgezogen. Die elastische erste Membran 35 ist dabei derart ausgebildet, dass die erste Membran 35 beispielsweise selbstverschließend ausgebildet ist und dadurch nach Abziehen der Kanüle der Gehäuseinnenraum 65 fluidisch durch die erste Membran 35 gegenüber der Umgebung 125 verschlossen ist.In a ninth method step following the eighth method step, the cannula is removed. The elastic first membrane 35 is designed in such a way that the first membrane 35 is designed to be self-closing, for example, and the housing interior 65 is thus fluidically sealed by the first membrane 35 from the environment 125 after the cannula has been pulled off.

Während des Einfüllens des Druckübertragungsmediums 25 mittels der Kanüle durchflutet das Druckübertragungsmedium 25 die Porenstruktur 116. Von besonderem Vorteil ist hierbei, wenn die Porenstruktur 116 offen ausgebildet ist. Dies stellt sicher, dass die Porenstruktur 116 und der Gehäuseinnenraum 65 vollständig mit dem Druckübertragungsmedium 25 durchflutet werden. Auch wird durch die offene Porenstruktur 116 sichergestellt, dass das im Gehäuseinnenraum 65 vorhandene Restgas gut aus dem Gehäuseinnenraum 65 und insbesondere aus der Porenstruktur 116 abgefördert werden kann.During the filling of the pressure transmission medium 25 by means of the cannula, the pressure transmission medium 25 flows through the pore structure 116. It is of particular advantage here if the pore structure 116 is designed to be open. This ensures that the pore structure 116 and the housing interior 65 are completely flooded with the pressure transmission medium 25 . The open pore structure 116 also ensures that the residual gas present in the housing interior 65 can be easily removed from the housing interior 65 and in particular from the pore structure 116 .

In einer Weiterbildung der in 1 gezeigten Ausführungsform wird auf die erste Membran 35 an der Öffnung 36 verzichtet. In dieser Ausgestaltung wird die Dichtfunktion von dem Stützelement 30 übernommen. Dazu kann beispielsweise das Stützelement 30 geschlossenporig oder beispielsweise als Oleo-Schwamm ausgebildet sein und das Druckübertragungsmedium 25 einschließen und das Druckübertragungsmedium 25 an einem Austritt aus dem Gehäuseinnenraum 65 an der Öffnung 36 hindern.In a further development of the in 1 In the embodiment shown, the first membrane 35 at the opening 36 is dispensed with. In this embodiment, the sealing function is taken over by the support element 30 . For this purpose, for example, the support element 30 can be designed with closed pores or, for example, as an oleo-sponge and enclose the pressure-transmission medium 25 and prevent the pressure-transmission medium 25 from escaping from the housing interior 65 at the opening 36 .

2 zeigt eine Schnittansicht durch einen Drucksensor 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform. 2 shows a sectional view through a pressure sensor 10 according to a second embodiment.

Der Drucksensor 10 ist im Wesentlichen identisch zu dem in 1 gezeigten Drucksensor 10 ausgebildet. Im Folgenden wird ausschließlich auf die Unterschiede des in 2 gezeigten Drucksensors 10 gegenüber dem in 1 gezeigten Drucksensor 10 eingegangen.The pressure sensor 10 is essentially identical to that in FIG 1 shown pressure sensor 10 is formed. In the following, only the differences of the in 2 Pressure sensor 10 shown compared to that in 1 pressure sensor 10 shown received.

Abweichend gegenüber 1 sind die erste Membran 35 und das Stützelement 30 einstückig und materialeinheitlich ausgebildet. Dabei kann insbesondere die erste Membran 35 eine Art fluiddichte Haut ausbilden, die sich an die Porenstruktur 116 oberseitig anschließt. Die erste Membran 35 schließt mit ihrer Außenseite 135 bündig mit dem Gehäuserand 130 ab, der sich in x-Richtung und/oder in y-Richtung direkt an die erste Membran 35 anschließt.Different to 1 the first membrane 35 and the support element 30 are formed in one piece and of the same material. In this case, the first membrane 35 in particular can form a type of fluid-tight skin which adjoins the pore structure 116 on the upper side. The first membrane 35 terminates with its outer side 135 flush with the housing edge 130, which directly adjoins the first membrane 35 in the x-direction and/or in the y-direction.

Vorzugsweise sind das Stützelement 30 und die erste Membran 35 derartig in dem Gehäuseinnenraum 65 angeordnet, vorzugsweise vorgespannt angeordnet, dass sowohl die Mantelfläche 110 des Stützelements 30 als auch eine weitere Mantelfläche 140 der ersten Membran 35 gegen die Gehäuseinnenseite 115 pressen und einen Reibschluss ausbilden. Dabei schließt die erste Membran 35 an der weiteren Mantelfläche 140 durch das Anliegen an der Gehäuseinnenseite 115 fluiddicht den Gehäuseinnenraum 65 gegenüber der Umgebung 125 ab.Preferably, the support element 30 and the first membrane 35 are arranged in the housing interior 65, preferably prestressed, in such a way that both the lateral surface 110 of the support element 30 and another lateral surface 140 of the first membrane 35 press against the housing inner side 115 and form a frictional connection. The first membrane 35 seals off the housing interior 65 from the surroundings 125 in a fluid-tight manner on the further lateral surface 140 by being in contact with the housing interior 115 .

Der in 2 gezeigte Drucksensor 10 hat den Vorteil, dass in der Herstellung des Drucksensors 10 auf den fünften Verfahrensschritt mit dem Auflaminieren des ersten Abschnitts 100 auf den Gehäuserand 130 verzichtet werden kann. Dadurch ist die Herstellung des Drucksensors 10 vereinfacht und besonders kostengünstig. In der in 2 gezeigten Ausführungsform genügt der Reibschluss zwischen der Mantelfläche 110 und der weiteren Mantelfläche 140 an der Gehäuseinnenseite 115, um sowohl die erste Membran 35 als auch das Stützelement 30 zuverlässig zu fixieren.the inside 2 The pressure sensor 10 shown has the advantage that in the production of the pressure sensor 10 the fifth method step with the lamination of the first section 100 onto the housing edge 130 can be dispensed with. This simplifies the manufacture of the pressure sensor 10 and makes it particularly cost-effective. in the in 2 In the embodiment shown, the frictional connection between the lateral surface 110 and the further lateral surface 140 on the housing inside 115 is sufficient to reliably fix both the first membrane 35 and the support element 30 .

3 zeigt eine Schnittansicht durch einen Drucksensor 10 gemäß einer dritten Ausführungsform. 3 shows a sectional view through a pressure sensor 10 according to a third embodiment.

Der Drucksensor 10 ist im Wesentlichen eine Kombination aus der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform mit der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform des Drucksensors 10. Im Folgenden wird ausschließlich auf die Merkmale der Kombination des Drucksensors 10 gemäß der ersten Ausführungsform und des Drucksensors 10 gemäß der zweiten Ausführungsform eingegangen.The pressure sensor 10 is essentially a combination of the 1 shown first embodiment with in 2 shown second embodiment of the pressure sensor 10. In the following, only the features of the combination of the pressure sensor 10 according to the first embodiment and the pressure sensor 10 according to the second embodiment will be discussed.

In der Ausführungsform sind, wie in 2 erläutert, die erste Membran 35 und das Stützelement 30 einstückig und materialeinheitlich ausgebildet. Abweichend gegenüber 2 ist in Längs- und/oder Querrichtung (x- und/oder y-Richtung) die erste Membran 35 breiter als der Gehäuseinnenraum 65 ausgebildet, sodass die erste Membran 35 wie in 1 mit dem ersten Abschnitt 100 das Gehäuse 15 überragt. Dabei liegt mit dem ersten Abschnitt 100 die erste Membran 35 an dem Gehäuserand 130 an und ist mit dem Gehäuserand 130 stoffschlüssig verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch Laminieren hergestellt werden.In the embodiment, as in 2 explained, the first membrane 35 and the support member 30 is formed in one piece and of the same material. Different to 2 the first membrane 35 is designed to be wider than the housing interior 65 in the longitudinal and/or transverse direction (x and/or y direction), so that the first membrane 35 as in FIG 1 protrudes beyond the housing 15 with the first section 100 . The first membrane 35 rests with the first section 100 on the housing edge 130 and is materially connected to the housing edge 130 . The material connection can be produced, for example, by lamination.

Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass auf das Auflaminieren der ersten Membran 35 auf das Stützelement 30 verzichtet werden kann. Insbesondere können die erste Membran 35 und das Stützelement 30 in der Form gemeinsam hergestellt werden. Die erste Membran 35 kann dabei als Haut des Stützelements 30 ausgebildet sein.This configuration has the advantage that the first membrane 35 does not need to be laminated onto the support element 30 . In particular, the first membrane 35 and the supporting element 30 can be produced together in the mold. The first membrane 35 can be designed as the skin of the support element 30 .

4 zeigt einen Querschnitt durch einen Drucksensor 10 gemäß einer vierten Ausführungsform. 4 shows a cross section through a pressure sensor 10 according to a fourth embodiment.

Der Drucksensor 10 ist im Wesentlichen identisch zu dem in 2 gezeigten Drucksensor 10 ausgebildet. Im Folgenden wird ausschließlich auf die Unterschiede des in 4 gezeigten Drucksensors 10 gegenüber dem in 2 gezeigten Drucksensor 10 gemäß der zweiten Ausführungsform eingegangen. The pressure sensor 10 is essentially identical to that in FIG 2 shown pressure sensor 10 is formed. In the following, only the differences of the in 4 Pressure sensor 10 shown compared to that in 2 shown pressure sensor 10 received according to the second embodiment.

Seitlich weist das Stützelement 30 zusätzlich einen Dichtabschnitt 145 auf. Der Dichtabschnitt 145 schließt sich oberseitig an die erste Membran 35 an. Der Dichtabschnitt 145, das Stützelement 30 und die erste Membran 35 sind in der Ausführungsform einstückig und materialeinheitlich ausgebildet. Der Dichtabschnitt 145 kann dabei eine im Wesentlichen gleiche oder ähnliche Materialstärke wie die erste Membran 35 aufweisen. Der Dichtabschnitt 145 ist fluiddicht ausgebildet und kann beispielsweise ähnlich wie die erste Membran 35 hautartig ausgebildet sein. In x-Richtung ist der Dichtabschnitt 145 zwischen der Porenstruktur 116 und der Mantelfläche 110 angeordnet, wobei in x-Richtung sich der Dichtabschnitt 145 direkt an die Mantelfläche 110 anschließt.The support element 30 also has a sealing section 145 on the side. The sealing section 145 adjoins the first membrane 35 on the upper side. The sealing section 145, the support element 30 and the first membrane 35 are formed in one piece and of the same material in the embodiment. The sealing section 145 can have a material thickness that is essentially the same as or similar to that of the first membrane 35 . The sealing section 145 is designed to be fluid-tight and can be designed like a skin, for example, similar to the first membrane 35 . The sealing section 145 is arranged between the pore structure 116 and the lateral surface 110 in the x-direction, the sealing section 145 directly adjoining the lateral surface 110 in the x-direction.

Der Dichtabschnitt 145 liegt mit der Mantelfläche 110 direkt an der Gehäuseinnenseite 115 an. Der Dichtabschnitt 145 erstreckt sich in z-Richtung im Wesentlichen über eine gesamte Höhe h des Gehäuseinnenraums 65. Somit stößt der Dichtabschnitt 145 mit einem unterseitigen Ende gegen den Gehäusegrund 75. Die Porenstruktur 116 liegt innenseitig des Dichtabschnitts 145 an dem Gehäusegrund 75 an. Durch die große Erstreckung in z-Richtung und das flächige Anliegen der Mantelfläche 110 an der Gehäuseinnenseite 115 in Verbindung mit der fluiddichten Ausgestaltung des Dichtabschnitts 145 kann zuverlässig ein Austritt des Druckübertragungsmediums 25 aus dem Gehäuseinnenraum 65 verhindert werden. Insbesondere kann auch bei einer dünnflüssigen Ausgestaltung, beispielsweise bei einer Viskosität von 1 mPas bis 100 mPas, ein Kriechen des Druckübertragungsmediums 25 zwischen der Mantelfläche 110 und der Gehäuseinnenseite 115 durch die in 4 gezeigte Ausgestaltung des Stützelements 30 verhindert werden.The lateral surface 110 of the sealing section 145 bears directly against the inside 115 of the housing. The sealing section 145 extends in the z-direction essentially over an entire height h of the housing interior 65. The sealing section 145 thus abuts with a lower end against the housing base 75. The pore structure 116 rests on the inside of the sealing section 145 on the housing base 75. The large extent in the z-direction and the planar contact of the lateral surface 110 on the housing interior 115 in conjunction with the fluid-tight configuration of the sealing section 145 can reliably prevent the pressure transmission medium 25 from escaping from the housing interior 65 . In particular, even with a low-viscosity configuration, for example with a viscosity of 1 mPas to 100 mPas, pressure-transmission medium 25 can creep between lateral surface 110 and housing interior 115 through the in 4 shown configuration of the support member 30 can be prevented.

5 zeigt eine Schnittansicht durch einen Drucksensor 10 gemäß einer fünften Ausführungsform. 5 shows a sectional view through a pressure sensor 10 according to a fifth embodiment.

Der Drucksensor 10 ist im Wesentlichen eine Kombination aus dem in 3 gezeigten Drucksensor 10 und dem in 4 gezeigten Drucksensor 10 gemäß der vierten Ausführungsform. Im Folgenden wird ausschließlich auf die Kombinationsmerkmale der beiden Drucksensoren 10 gemäß der dritten und vierten Ausführungsform (vgl. 3 und 4) eingegangen.The pressure sensor 10 is essentially a combination of the in 3 shown pressure sensor 10 and in 4 shown pressure sensor 10 according to the fourth embodiment. In the following, only the combination features of the two pressure sensors 10 according to the third and fourth embodiment (cf. 3 and 4 ) received.

Zusätzlich zu dem in 4 gezeigten Dichtabschnitt 145 ist der erste Abschnitt 100 der ersten Membran 35 vorgesehen. Der erste Abschnitt 100 schließt sich oberseitig direkt an den Dichtabschnitt 145 an, sodass die erste Membran 35 und der Dichtabschnitt 145 T-förmig aneinanderstoßen. Dadurch dass der Dichtabschnitt 145 und der erste Abschnitt 100 vorgesehen sind, wird eine besonders gute Abdichtung des Druckübertragungsmediums 25 gegenüber der Umgebung 125 sichergestellt. Von besonderem Vorteil ist hierbei, wenn der erste Abschnitt 100 stoffschlüssig mit dem Gehäuserand 130 verbunden ist.In addition to the in 4 Sealing section 145 shown, the first section 100 of the first membrane 35 is provided. The first section 100 directly adjoins the sealing section 145 on the upper side, so that the first membrane 35 and the sealing section 145 abut one another in a T-shape. The fact that the sealing section 145 and the first section 100 are provided ensures that the pressure transmission medium 25 is sealed off particularly well from the environment 125 . It is of particular advantage here if the first section 100 is connected to the housing edge 130 in a materially bonded manner.

6 zeigt eine Schnittansicht durch einen Drucksensor 10 gemäß einer sechsten Ausführungsform. 6 shows a sectional view through a pressure sensor 10 according to a sixth embodiment.

Der Drucksensor 10 ist im Wesentlichen eine Weiterbildung des in 5 gezeigten Drucksensors 10 gemäß der fünften Ausführungsform. Im Folgenden wird ausschließlich auf die Unterschiede der in 6 gezeigten sechsten Ausführungsform gegenüber der in 5 gezeigten fünften Ausführungsform eingegangen.The pressure sensor 10 is essentially a further development of the 5 shown pressure sensor 10 according to the fifth embodiment. In the following, only the differences of the in 6 sixth embodiment shown compared to that in FIG 5 shown fifth embodiment received.

In 6 ist der erste Abschnitt 100 breiter ausgebildet als in 5 und breiter ausgebildet als der Gehäuserand 130. Ferner ist der erste Abschnitt 100 um eine Gehäusekante 150 des Gehäuses 15 gefaltet und umgestülpt, sodass die erste Membran 35 am ersten Abschnitt 100 im Wesentlichen einen Kragen 151 ausbildet. Die Gehäusekante 150 wird durch eine Gehäuseaußenseite 153 und des Gehäuserands 130 gebildet. Umfangsseitig kann außenseitig an dem Kragen 151 ein Befestigungsmittel 152 vorgesehen sein. Das Befestigungsmittel 152 ist in 6 schematisch angedeutet. Das Befestigungsmittel 152 kann beispielsweise ein Spannring sein, der den Kragen 155 an die Gehäuseaußenseite 153 des Gehäuses 15 anpresst. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Stützelement 30 und die erste Membran 35 des Befestigungsmittels 152 besonders gut am Gehäuse 15 befestigt sind. Ferner wird durch das Anpressen des Kragens 151 an die Gehäuseaußenseite 153 des Gehäuses 15 eine zusätzliche fluidische Abdichtung des Gehäuseinnenraums 65 sichergestellt. Dadurch eignet sich der Drucksensor 10 insbesondere zum Einsatz bei hohen Drücken.In 6 the first section 100 is wider than in 5 and wider than the housing edge 130. Furthermore, the first section 100 is folded and turned inside out around a housing edge 150 of the housing 15, so that the first membrane 35 essentially forms a collar 151 on the first section 100. The housing edge 150 is formed by a housing outside 153 and the housing edge 130 . A fastening means 152 can be provided circumferentially on the outside of the collar 151 . The fastener 152 is in 6 indicated schematically. The fastening means 152 can be a clamping ring, for example, which presses the collar 155 against the housing outside 153 of the housing 15 . This configuration has the advantage that the support element 30 and the first membrane 35 of the fastening means 152 are fastened to the housing 15 particularly well. Furthermore, an additional fluid seal of the housing interior 65 is ensured by the collar 151 being pressed against the housing outside 153 of the housing 15 . As a result, the pressure sensor 10 is particularly suitable for use at high pressures.

7 zeigt eine schematische Darstellung eines Drucksensors 10 gemäß einer siebten Ausführungsform. 7 shows a schematic representation of a pressure sensor 10 according to a seventh embodiment.

Der Drucksensor 10 ist im Wesentlichen identisch zu dem in 1 gezeigten Drucksensor 10 ausgebildet. Im Folgenden wird ausschließlich auf die Unterschiede des in 7 gezeigten Drucksensors 10 gegenüber dem in 1 gezeigten Drucksensor 10 (erste Ausführungsform) eingegangen.The pressure sensor 10 is essentially identical to that in FIG 1 shown pressure sensor 10 is formed. In the following, only the differences of the in 7 Pressure sensor 10 shown compared to that in 1 shown pressure sensor 10 (first embodiment) received.

In 7 liegt das Stützelement 30 mit der Ausnehmungskontur 85 direkt an der Sensoreinheit 20 und somit auch an der zweiten Membran 55 an. Somit entspricht die Ausnehmungskontur 85 der konstruktiven äußeren Ausgestaltung der Sensoreinheit 20. Insbesondere kann die Ausnehmungskontur 85 stoffschlüssig mit der Sensoreinheit 20 verbunden sein. Auch kann ein Anhaften des Stützelements 30 an der Sensoreinheit 20, insbesondere im Bereich der Ausnehmungskontur 85, beispielsweise durch ein Antihaftmittel, beispielsweise aufgebracht auf der Sensoreinheit 20, verhindert werden. Dadurch wird eine Beweglichkeit der zweiten Membran 55 gegenüber dem Stützelement 30 sichergestellt.In 7 the support element 30 with the recess contour 85 rests directly on the sensor unit 20 and thus also on the second membrane 55 . Thus, the recess contour 85 corresponds to the structural outer configuration of the sensor unit 20. In particular, the recess contour 85 can be integrally connected to the sensor unit 20. It is also possible to prevent the support element 30 from adhering to the sensor unit 20, in particular in the region of the recess contour 85, for example by means of an anti-adhesive agent, for example applied to the sensor unit 20. This ensures mobility of the second membrane 55 relative to the support element 30 .

Die in 7 gezeigte Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Stützelement 30, entgegen dem zu 1 beschriebenen Herstellungsverfahren, in dem Gehäuseinnenraum 65 direkt aufgeschäumt werden kann, sodass auf den vierten bis sechsten Verfahrensschritt zur Herstellung und Montage des Stützelements 30 in dem Gehäuseinnenraum 65 verzichtet werden kann.In the 7 shown embodiment has the advantage that the support member 30, contrary to the 1 described production method, can be foamed directly in the housing interior 65, so that the fourth to sixth method steps for producing and assembling the support element 30 in the housing interior 65 can be dispensed with.

8 zeigt einen Ausschnitt des in 7 gezeigten Drucksensors 10 während eines dritten Verfahrensschritts. 9 zeigt eine Schnittansicht durch den in 7 gezeigten Drucksensor 10 nach dem dritten Verfahrensschritt. 8th shows a section of the in 7 shown pressure sensor 10 during a third step. 9 shows a sectional view through the in 7 shown pressure sensor 10 after the third step.

Das Herstellungsverfahren zur Herstellung des in 7 gezeigten Drucksensors 10 ist im Wesentlichen identisch zu dem in 1 erläuterten Herstellungsverfahren. Im Folgenden wird ausschließlich auf die Unterschiede des in 7 und 8 gezeigten Herstellungsverfahrens gegenüber dem in 1 erläuterten Herstellungsverfahren eingegangen.The manufacturing process used to manufacture the in 7 The pressure sensor 10 shown is essentially identical to that in FIG 1 explained manufacturing process. In the following, only the differences of the in 7 and 8th manufacturing process shown compared to that in 1 explained manufacturing process received.

Im dritten Verfahrensschritt wird das Druckübertragungsmedium 25 zusammen mit einem Vorprodukt, vorzugsweise einem Gemisch aus einem ersten und zweiten Vorprodukt, in den Gehäuseinnenraum 65 eingebracht. Das erste und zweite Vorprodukt reagieren miteinander und schäumen zu der Porenstruktur 116 auf. Dabei wird in die Porenstruktur 116 das Druckübertragungsmedium 25 in die Poren 120 der Porenstruktur 116 eingeschlossen. Insbesondere kann dadurch die Porenstruktur 116 geschlossenporig oder gemischtporig ausgebildet sein. Dadurch ist das Druckübertragungsmedium 25 direkt in der Porenstruktur 116 integriert.In the third method step, the pressure transmission medium 25 is introduced into the housing interior 65 together with a preliminary product, preferably a mixture of a first and second preliminary product. The first and second precursors react with one another and foam up to form the pore structure 116 . The pressure transmission medium 25 is enclosed in the pores 120 of the pore structure 116 in the pore structure 116 . In particular, as a result, the pore structure 116 can be formed with closed pores or mixed pores. As a result, the pressure transmission medium 25 is integrated directly into the pore structure 116 .

Wesentlich bei der Wahl des Gemischs aus dem ersten und zweiten Vorprodukt zu dem Druckübertragungsmedium 25 ist, dass das Druckübertragungsmedium 25 keine Reaktion bei dem Aushärten und Aufschäumen des ersten und zweiten Vorprodukts eingeht, sodass in den Poren 120 das Druckübertragungsmedium 25 unverändert nach dem Aufschäumen und Aushärten vorliegt.When selecting the mixture of the first and second precursor for the pressure transmission medium 25, it is essential that the pressure transmission medium 25 does not react when the first and second precursor is cured and foamed, so that the pressure transmission medium 25 remains unchanged in the pores 120 after foaming and curing present.

Um ein Aufschäumen des Stützelements 30 über den Gehäuserand 130 zu verhindern, kann vor dem dritten Verfahrensschritt zusätzlich ein in 8 strichliert dargestellter Deckel 155 auf das Gehäuse 15 aufgesetzt werden, sodass das Stützelement 30 oberseitig bündig mit dem Gehäuserand 130 nach dem Schäumen abschließt (vgl. 9).In order to prevent the support element 30 from foaming over the housing edge 130, an additional in 8th cover 155 shown in dashed lines can be placed on the housing 15 so that the support element 30 ends flush with the housing edge 130 on the upper side after foaming (cf. 9 ).

Nach dem Aushärten der Porenstruktur 116 des Stützelements 30 kann oberseitig der Deckel 155 entfernt werden. Auf den vierten und sechsten Verfahrensschritt kann verzichtet werden. Ferner werden der fünfte Verfahrensschritt und der siebte Verfahrensschritt integriert ausgeführt, sodass auf das Stützelement 30, das sich beim Aufschäumen im Gehäuseinnenraum 65 ausgebreitet hat, und den Gehäuserand 130 die erste Membran 35 aufgebracht wird und beispielsweise stoffschlüssig mit dem Stützelement 30 und dem Gehäuserand 130 verbunden wird.After the pore structure 116 of the support element 30 has hardened, the cover 155 can be removed on the upper side. The fourth and sixth method step can be omitted. Furthermore, the fifth method step and the seventh method step are carried out in an integrated manner, so that the first membrane 35 is applied to the support element 30, which has spread out during foaming in the housing interior 65, and the housing edge 130, and is bonded, for example, to the support element 30 and the housing edge 130 becomes.

Alternativ kann die Porenstruktur 116 auch als Integralschaum ausgebildet werden, sodass sich die erste Membran 35, wie in 2 und 4 gezeigt, ausformt. Auch kann sich zusätzlich, wie in 4 gezeigt, der Dichtabschnitt 145 ausbilden. Insbesondere bei Ausbildung des Dichtabschnitts 145 im Rahmen des Aufschäumens als Integralschaum kann zusätzlich der Dichtabschnitt 145 sich stoffschlüssig mit der Gehäuseinnenseite 115 verbinden, sodass eine zusätzliche fluidische Abdichtung des Druckübertragungsmediums 25 gegenüber der Umgebung 125 sichergestellt ist.Alternatively, the pore structure 116 can also be designed as an integral foam, so that the first membrane 35, as in 2 and 4 shown, formed. In addition, as in 4 shown, the sealing portion 145 form. In particular when the sealing section 145 is formed as part of the foaming process as an integral foam, the sealing section 145 can also be cohesively connected to the housing inner side 115 so that an additional fluid seal of the pressure transmission medium 25 with respect to the environment 125 is ensured.

Ebenso kann auch den achten und neunten Verfahrensschritt verzichtet werden, sodass der in 7 gezeigte Drucksensor 10 besonders einfach herzustellen ist.Likewise, the eighth and ninth method step can also be omitted, so that the 7 Pressure sensor 10 shown is particularly easy to manufacture.

10 zeigt eine Schnittansicht durch einen Drucksensor 10 gemäß einer achten Ausführungsform. 10 shows a sectional view through a pressure sensor 10 according to an eighth embodiment.

Der Drucksensor 10 ist im Wesentlichen identisch zu dem in 1 gezeigten Drucksensor 10 ausgebildet. Abweichend dazu weist der Drucksensor 10 eine Kappe 160 auf. Die Kappe 160 ist in der Ausnehmung 80 angeordnet. Die Ausnehmungskontur 85 ist beispielsweise korrespondierend zu einer äußeren Ausgestaltung der Kappe 160 ausgebildet. Insbesondere liegt an einer zweiten äußeren Umfangsseite 165 der Kappe 160 das Stützelement 30 direkt an und ist vorzugsweise stoffschlüssig mit der zweiten äußeren Umfangsseite 165 der Kappe 160 verbunden. Die Kappe 160 ist fluidisch durchgängig. Die Kappe 160 weist eine Öffnungsstruktur 169 auf, wobei die Öffnungsstruktur 169 vorzugweise mehrere versetzt zueinander angeordnete Durchgangsöffnungen 170 aufweist. Die Durchgangsöffnungen 170 können beispielsweise bohrungsartig ausgebildet sein und einen Durchmesser von 1 µm bis 5 µm aufweisen. Zwischen der Kappe 160 und der Sensoreinheit 20 ist hierbei kein Stützelement 30 angeordnet. Hierbei ist die erste Membran 35 hydraulisch über das Druckübertragungsmedium 25 und die Öffnungsstruktur 169 mit der Sensoreinheit 20 gekoppelt. Dabei kann das Druckübertragungsmedium 25 durch die Öffnungsstruktur 169 strömen. Von besonderem Vorteil ist, wenn die Porenstruktur 116 gemischtporig oder offenporig ausgebildet ist.The pressure sensor 10 is essentially identical to that in FIG 1 shown pressure sensor 10 is formed. Deviating from this, the pressure sensor 10 has a cap 160 . The cap 160 is arranged in the recess 80 . The recess contour 85 is designed, for example, to correspond to an outer configuration of the cap 160 . In particular, the support element 30 rests directly on a second outer peripheral side 165 of the cap 160 and is preferably connected to the second outer peripheral side 165 of the cap 160 in a materially bonded manner. The cap 160 is fluidically permeable. The cap 160 has an opening structure 169, the opening structure 169 preferably having a plurality of through-openings 170 arranged offset to one another. The through-openings 170 can, for example, be designed like bores and have a diameter of 1 μm to 5 μm. In this case, no support element 30 is arranged between the cap 160 and the sensor unit 20 . Here the first memb ran 35 is hydraulically coupled to the sensor unit 20 via the pressure transmission medium 25 and the opening structure 169 . In this case, the pressure transmission medium 25 can flow through the opening structure 169 . It is of particular advantage if the pore structure 116 is designed with mixed pores or open pores.

11 zeigt eine Schnittansicht durch den in 10 gezeigten Drucksensor 10 während des ersten Verfahrensschritts. 11 shows a sectional view through the in 10 shown pressure sensor 10 during the first step.

Das Herstellungsverfahren des in 10 gezeigten Drucksensors 10 ist im Wesentlichen identisch zu dem in 9 erläuterten Herstellungsverfahren. Im ersten Verfahrensschritt wird zusätzlich zu der Sensoreinheit 20 die Kappe 160 in dem Gehäuseinnenraum 65 nach Einsetzen und Befestigen der Sensoreinheit 20 eingesetzt. Dabei nimmt die Kappe 160 die Sensoreinheit 20 auf. Die Kappe 160 sitzt mit einem Kappenrand auf dem Gehäusegrund 75 auf. Die Kappe 160 kann zusätzlich am Gehäusegrund 75 fixiert, beispielsweise angeklebt, sein. Eine innere Umfangsseite 175 der Kappe 160 ist vorzugsweise beabstandet zu der Sensoreinheit 20 angeordnet, sodass die Kappe 160 keinen Berührkontakt mit der Sensoreinheit 20 aufweist.The manufacturing process of the 10 The pressure sensor 10 shown is essentially identical to that in FIG 9 explained manufacturing process. In the first method step, in addition to the sensor unit 20, the cap 160 is inserted into the housing interior 65 after the sensor unit 20 has been inserted and fastened. In this case, the cap 160 accommodates the sensor unit 20 . The cap 160 sits on the housing base 75 with a cap edge. The cap 160 can additionally be fixed, for example glued, to the housing base 75 . An inner peripheral side 175 of the cap 160 is preferably arranged at a distance from the sensor unit 20 so that the cap 160 does not have physical contact with the sensor unit 20 .

12 zeigt eine Schnittansicht durch den in 10 gezeigten Drucksensor 10 während des dritten Verfahrensschritts. 12 shows a sectional view through the in 10 shown pressure sensor 10 during the third step.

Im dritten Verfahrensschritt wird das Druckübertragungsmedium 25 in den Gehäuseinnenraum 65 eingefüllt. Das Druckübertragungsmedium 25 durchströmt die Kappe 160 durch die Öffnungsstruktur 169. Dadurch wird die Sensoreinheit 20 mit dem Druckübertragungsmedium 25 umschlossen.In the third method step, the pressure transmission medium 25 is filled into the housing interior 65 . The pressure transmission medium 25 flows through the cap 160 through the opening structure 169. As a result, the sensor unit 20 is surrounded by the pressure transmission medium 25.

Nach Einfüllen des Druckübertragungsmediums 25 wird ein Gemisch aus dem ersten und zweiten Vorprodukt zur Ausbildung der Porenstruktur 116 in den Gehäuseinnenraum 65 eingefüllt. Das Gemisch aus dem ersten und zweiten Vorprodukt weist vorzugsweise eine deutlich höhere Viskosität auf, sodass das Gemisch die Öffnungsstruktur 169 nicht durchdringt. So kann die Viskosität des Gemischs beispielsweise 200 mPas bis 1000 mPas betragen, während eine Viskosität des Druckübertragungsmediums 25 1 mPas bis 10 mPas vorteilhafterweise beträgt.After the pressure transmission medium 25 has been filled in, a mixture of the first and second preliminary product is filled into the housing interior 65 to form the pore structure 116 . The mixture of the first and second precursor preferably has a significantly higher viscosity, so that the mixture does not penetrate the opening structure 169. For example, the viscosity of the mixture can be 200 mPas to 1000 mPas, while a viscosity of the pressure transmission medium is advantageously 1 mPas to 10 mPas.

Dadurch, dass die Öffnungsstruktur 169 für das höherviskose Gemisch aus dem ersten und zweiten Vorprodukt undurchdringlich ist, wird verhindert, dass das Gemisch die Öffnungsstruktur 169 durchfließen kann. Das Gemisch schäumt somit nur außerhalb der Kappe 160 zu der Porenstruktur 116 des Stützelements 30 auf. Dadurch liegt das Stützelement 35 nur an der Kappe 160 direkt an und nicht an der Sensoreinheit 20.The fact that the opening structure 169 is impenetrable for the more viscous mixture of the first and second preliminary product prevents the mixture from being able to flow through the opening structure 169 . The mixture thus only foams outside of the cap 160 to form the pore structure 116 of the support element 30 . As a result, the support element 35 is only in direct contact with the cap 160 and not with the sensor unit 20.

Von besonderem Vorteil ist, wenn sich nach Aufschäumen des ersten und zweiten Vorprodukts die Porenstruktur 116 Poren 120 mit der Größe von 1 µm bis 10 µm aufweist. Die Öffnungsstruktur 169 wird jedoch durch die größere Porengröße der Porenstruktur 116, verglichen mit der Durchgangsöffnung 170, nicht verschlossen, sodass das Druckübertragungsmedium 25 zwischen der Porenstruktur 116 und der Sensoreinheit 20 ungehindert die Kappe 160 durchströmen kann. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass zum einen das Stützelement 30 im Gehäuseinnenraum 65 hergestellt werden kann und dadurch der zusätzliche Montageschritt gemäß dem Verfahren gemäß 1 verzichtet werden kann, zum anderen wird eine mögliche Verfälschung eines Messergebnisses der Sensoreinheit 20 durch den direkten Kontakt der Sensoreinheit 20 an der zweiten Membran 55 mit dem Stützelement 30 verhindert.It is of particular advantage if, after the first and second preliminary product has been foamed, the pore structure 116 has pores 120 with a size of 1 μm to 10 μm. However, the opening structure 169 is not closed by the larger pore size of the pore structure 116 compared to the through opening 170, so that the pressure transmission medium 25 between the pore structure 116 and the sensor unit 20 can flow through the cap 160 unhindered. This configuration has the advantage that, on the one hand, the support element 30 can be produced in the housing interior 65 and, as a result, the additional assembly step according to the method according to FIG 1 can be dispensed with, on the other hand a possible falsification of a measurement result of the sensor unit 20 through the direct contact of the sensor unit 20 on the second membrane 55 with the support element 30 is prevented.

Die oben beschriebenen Ausführungsformen des Drucksensors 10 haben den Vorteil, dass die Kavität 50 der Sensoreinheit 20 dicht verkapselt ist und eine zuverlässige Übertragung von Druck über das inkompressive Druckübertragungsmedium 25 durch das im Gehäuseinnenraum 65 (versiegelt) eingebrachte Druckübertragungsmedium 25 sichergestellt ist. Dadurch ist die Sensoreinheit 20 gegenüber eindringenden Medien/Gasen oder Schmutz geschützt. Ferner wird durch die komplette Umhüllung der Sensoreinheit 20 mit dem Druckübertragungsmedium 25 eine gute Sensitivität sichergestellt.The embodiments of the pressure sensor 10 described above have the advantage that the cavity 50 of the sensor unit 20 is tightly encapsulated and reliable transmission of pressure via the incompressive pressure transmission medium 25 by the pressure transmission medium 25 introduced (sealed) in the housing interior 65 is ensured. As a result, the sensor unit 20 is protected against penetrating media/gases or dirt. Furthermore, the complete encasing of the sensor unit 20 with the pressure transmission medium 25 ensures good sensitivity.

Durch das aus Kunststoff, vorzugsweise Thermoplast, Duroplast, Elastomer, Silikon, hergestellte Stützelement 30 wird ferner sichergestellt, dass dieses ein ebenso gut aus der Umgebung 125 kommendes Drucksignal nicht verfälscht oder die Druckübertragung über das Druckübertragungsmedium 25 verhindert oder gedämpft wird.The support element 30 made of plastic, preferably thermoplastic, duroplastic, elastomer, silicone, also ensures that this does not falsify a pressure signal coming from the environment 125 or that the pressure transmission via the pressure transmission medium 25 is prevented or dampened.

Durch die Ausgestaltung als Integralschaum und die integrierte Ausbildung der ersten Membran 35 mit dem Stützelement 30 kann der Drucksensor 10 besonders einfach und kostengünstig ausgebildet werden. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass ein Übergang zwischen der Porenstruktur 116 und der ersten Membran 35 „digital“ oder stetig erfolgt. Beim stetigen Übergang nimmt die Porengröße und/oder Porendichte mit zunehmendem Abstand der Poren 120 im Inneren des Stützelements 30 zu der ersten Membran 35 zu.Due to the design as an integral foam and the integrated design of the first membrane 35 with the support element 30, the pressure sensor 10 can be designed in a particularly simple and cost-effective manner. In addition, it can be provided that a transition between the pore structure 116 and the first membrane 35 takes place “digitally” or continuously. In the case of a constant transition, the pore size and/or pore density increases as the distance between the pores 120 in the interior of the support element 30 and the first membrane 35 increases.

Die in den 7 bis 12 gezeigten Ausgestaltungen und Verfahren zur Herstellung der jeweiligen Drucksensoren 10 haben den Vorteil, dass die Anzahl der Verfahrensschritte besonders gering ist.The in the 7 until 12 The configurations and methods shown for producing the respective pressure sensors 10 have the advantage that the number of process steps is particularly low.

Claims (14)

Drucksensor (10), insbesondere ein barometrischer Drucksensor oder ein Mikrofon sensor, - aufweisend ein Gehäuse (15), eine Sensoreinheit (20), ein flüssiges und/oder gasförmiges Druckübertragungsmedium (25) und ein Stützelement (30), - wobei das Gehäuse (15) eine Öffnung (36) aufweist und einen Gehäuseinnenraum (65) begrenzt, in dem die Sensoreinheit (20) und das Druckübertragungsmedium (25) angeordnet sind, - wobei das Druckübertragungsmedium (25) fluidisch die Sensoreinheit (20) mit einer Umgebung (125) des Drucksensors (10) koppelt, - wobei das Stützelement (30) in einer ersten Richtung (z) in dem Gehäuseinnenraum (65) zwischen der Öffnung (36) und der Sensoreinheit (20) angeordnet ist und wenigstens eine Porenstruktur (116) aufweist, - wobei das Druckübertragungsmedium (25) zumindest teilweise die Porenstruktur (116) verfüllt.Pressure sensor (10), in particular a barometric pressure sensor or a microphone sensor, - Having a housing (15), a sensor unit (20), a liquid and/or gaseous pressure transmission medium (25) and a support element (30), - wherein the housing (15) has an opening (36) and delimits a housing interior (65) in which the sensor unit (20) and the pressure transmission medium (25) are arranged, - wherein the pressure transmission medium (25) fluidly couples the sensor unit (20) to an environment (125) of the pressure sensor (10), - wherein the support element (30) is arranged in a first direction (z) in the housing interior (65) between the opening (36) and the sensor unit (20) and has at least one pore structure (116), - Wherein the pressure transmission medium (25) at least partially fills the pore structure (116). Drucksensor (10) nach Anspruch 1, - wobei die Porenstruktur (116) des Stützelements (30) geschlossenporig ausgebildet ist und jeweils in einer Pore (120) der Porenstruktur (116) das Druckübertragungsmedium (25) fluiddicht eingeschlossen ist, - und/oder - wobei die Porenstruktur (116) offenporig ausgebildet ist, - und/oder - die Porenstruktur (116) Fasern aufweist, die gerichtet oder ungerichtet angeordnet sind, - und/oder - wobei die Porenstruktur (116) eine Nanostruktur aufweist, - wobei die Porenstruktur (116) durch das Druckübertragungsmedium (25) durchflutet ist.Pressure sensor (10) after claim 1 - wherein the pore structure (116) of the support element (30) is closed-pored and the pressure transmission medium (25) is enclosed in a fluid-tight manner in each pore (120) of the pore structure (116), - and/or - wherein the pore structure (116) is open-pored is formed, - and/or - the pore structure (116) has fibers which are arranged in a directed or non-directed manner, - and/or - the pore structure (116) has a nanostructure, - the pore structure (116) being penetrated by the pressure transmission medium (25 ) is flooded. Drucksensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - aufweisend eine erste Membran (35), - wobei die erste Membran (35) den Gehäuseinnenraum (65) an der Öffnung (36) des Gehäuses (15) fluiddicht verschließt, - wobei das Stützelement (30) an der ersten Membran (35) anliegt und vorzugsweise mit der ersten Membran (35) verbunden ist.Pressure sensor (10) according to any one of the preceding claims, - having a first membrane (35), - wherein the first membrane (35) closes the housing interior (65) at the opening (36) of the housing (15) in a fluid-tight manner, - Wherein the support element (30) bears against the first membrane (35) and is preferably connected to the first membrane (35). Drucksensor (10) nach Anspruch 3, - wobei das Stützelement (30) eine Ausnehmung (80) aufweist, - wobei die Ausnehmung (80) auf einer der ersten Membran (35) abgewandten Seite des Stützelements (30) angeordnet ist, - wobei in der Ausnehmung (80) die Sensoreinheit (20) angeordnet ist, - wobei zwischen dem Stützelement (30) und der Sensoreinheit (20) ein Spalt (95) angeordnet ist, - wobei der Spalt (95) zumindest teilweise mit dem Druckübertragungsmedium (25) befüllt ist, - oder - wobei eine Ausnehmungskontur (85) der Ausnehmung (80) zumindest abschnittsweise an der Sensoreinheit (20) anliegt.Pressure sensor (10) after claim 3 , - the support element (30) having a recess (80), - the recess (80) being arranged on a side of the support element (30) facing away from the first membrane (35), - the sensor unit being in the recess (80). (20) is arranged, - wherein a gap (95) is arranged between the support element (30) and the sensor unit (20), - wherein the gap (95) is at least partially filled with the pressure transmission medium (25), - or - wherein a recess contour (85) of the recess (80) bears against the sensor unit (20) at least in sections. Drucksensor (10) nach Anspruch 3 oder 4, - wobei die erste Membran (35) und das Stützelement (30) einstückig und materialeinheitlich ausgebildet sind, - oder - wobei die erste Membran (35) und das Stützelement (30) stoffschlüssig miteinander verbunden sind, vorzugsweise laminiert sind.Pressure sensor (10) after claim 3 or 4 - wherein the first membrane (35) and the support element (30) are formed in one piece and of the same material, - or - wherein the first membrane (35) and the support element (30) are cohesively connected to one another, preferably laminated. Drucksensor (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, - wobei das Stützelement (30) in einer zweiten Richtung (x) senkrecht zu der ersten Richtung (z) zwischen dem Gehäuse (15) und der Porenstruktur (116) einen im wesentlichen fluiddicht ausgebildeten Dichtabschnitt (145) aufweist, - wobei der Dichtabschnitt (145) an einer den Gehäuseinnenraum (65) begrenzenden Gehäuseinnenseite (115) des Gehäuses (15) dichtend anliegt, - wobei auf einer der Gehäuseinnenseite (115) abgewandten Seite des Dichtabschnitts (145) der Dichtabschnitt (145) stoffschlüssig mit der Porenstruktur (116) verbunden ist, - wobei vorzugsweise der Dichtabschnitt (145) in der ersten Richtung (z) sich an die erste Membran (35) anschließt.Pressure sensor (10) according to one of claims 3 until 5 , - wherein the support element (30) has a substantially fluid-tight sealing section (145) in a second direction (x) perpendicular to the first direction (z) between the housing (15) and the pore structure (116), - wherein the sealing section (145) rests sealingly on an inner side (115) of the housing (15) delimiting the inner space (65) of the housing, - on a side of the sealing section (145) facing away from the inner side (115) of the housing, the sealing section (145) is integrally bonded to the pore structure (116 ) is connected, - the sealing section (145) preferably adjoining the first membrane (35) in the first direction (z). Drucksensor (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, - wobei die erste Membran (35) um eine Gehäusekante (150) des Gehäuses (15) gefaltet ist, sodass wenigstens ein Kragen (151) der ersten Membran (35) an einer dem Gehäuseinnenraum (65) abgewandten Gehäuseaußenseite (153) anliegt, - wobei ein Befestigungsmittel (152) den Kragen (151) an der Gehäuseaußenseite (153) befestigt.Pressure sensor (10) according to one of claims 3 until 6 - wherein the first membrane (35) is folded around a housing edge (150) of the housing (15), so that at least one collar (151) of the first membrane (35) bears against a housing outside (153) facing away from the housing interior (65), - wherein a fastening means (152) fastens the collar (151) to the housing outside (153). Drucksensor (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, - wobei das Gehäuse (15) an der Öffnung (36) einen umlaufenden Gehäuserand (130) aufweist, - wobei sich die erste Membran (35) über den Gehäuserand (130) erstreckt und den Gehäuserand (130) zumindest abschnittsweise bedeckt, - wobei die erste Membran (35) stoffschlüssig mit dem Gehäuserand (130) verbunden ist.Pressure sensor (10) according to one of claims 3 until 7 , - the housing (15) having a peripheral housing edge (130) at the opening (36), - the first membrane (35) extending over the housing edge (130) and covering the housing edge (130) at least in sections, - wherein the first membrane (35) is materially connected to the housing edge (130). Drucksensor (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, - wobei das Gehäuse (15) an der Öffnung (36) einen umlaufenden Gehäuserand (130) aufweist, - wobei eine Außenseite (135) der ersten Membran (35), die auf einer dem Gehäuseinnenraum (65) abgewandten Seite angeordnet ist, und der Gehäuserand (130) bündig angeordnet sind.Pressure sensor (10) according to one of claims 3 until 7 , - wherein the housing (15) has a peripheral housing edge (130) at the opening (36), - wherein an outer side (135) of the first membrane (35), which is arranged on a side facing away from the housing interior (65), and the Housing edge (130) are arranged flush. Drucksensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei das Stützelement (30) wenigstens einen der folgenden Werkstoffe aufweist: Kunststoff, Thermoplast, Duroplast, Elastomer, Silikon - und/oder - wobei das Stützelement (30) eine Steifigkeit auf Druck von 1 bis 20 kPa aufweist.Pressure sensor (10) according to any one of the preceding claims, - Wherein the support element (30) comprises at least one of the following materials: plastic, thermoplastic, duroplastic, elastomer, silicone - and or - wherein the support element (30) has a stiffness in compression of 1 to 20 kPa. Verfahren zur Herstellung eines Drucksensors (10), - wobei ein Gehäuse (15) mit einem Gehäuseinnenraum (65) und eine in dem Gehäuseinnenraum (65) angeordnete Sensoreinheit (20) bereitgestellt werden, - wobei ein Stützelement (30) mit wenigstens einer Porenstruktur (116) erzeugt wird, - wobei ein Druckübertragungsmedium (25) die Porenstruktur (116) verfüllt.Method for manufacturing a pressure sensor (10), - a housing (15) having a housing interior (65) and a sensor unit (20) arranged in the housing interior (65) being provided, - whereby a support element (30) with at least one pore structure (116) is produced, - wherein a pressure transmission medium (25) fills the pore structure (116). Verfahren nach Anspruch 11, - wobei das Stützelement (30) aufgeschäumt wird, - wobei das Stützelement (30) nach Aushärten des Stützelements (30) in dem Gehäuseinnenraum (65) angeordnet wird, - wobei der Gehäuseinnenraum (65) und wenigstens die Porenstruktur (116) im Wesentlichen zeitgleich mit dem Druckübertragungsmedium (25) befüllt wird.procedure after claim 11 , - the support element (30) being foamed, - the support element (30) being arranged in the housing interior (65) after the support element (30) has hardened, - the housing interior (65) and at least the pore structure (116) being essentially is filled at the same time with the pressure transmission medium (25). Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, - wobei ein Gemisch aus dem Druckübertragungsmedium (25), einem ersten Vorprodukt und wenigstens einem zweiten Vorprodukt in den Gehäuseinnenraum (65) eingebracht werden, - wobei vorzugsweise die Sensoreinheit (20) durch das Gemisch umschlossen wird, - wobei das erste Vorprodukt und das zweite Vorprodukt zu dem Stützelement (30) aufschäumen und das Druckübertragungsmedium (25) in der Porenstruktur (116) einschließen.procedure after claim 11 or 12 , - a mixture of the pressure transmission medium (25), a first preliminary product and at least one second preliminary product being introduced into the housing interior (65), - the sensor unit (20) preferably being surrounded by the mixture, - the first preliminary product and the foam the second precursor to form the support element (30) and enclose the pressure transmission medium (25) in the pore structure (116). Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, - wobei die erste Membran (35) an das Stützelement (30) und an dem Gehäuse (15) befestigt wird, - wobei das Druckübertragungsmedium (25) fluidisch die Sensoreinheit (20) mit der ersten Membran (35) koppelt und die erste Membran (35) den Gehäuseinnenraum (65) fluiddicht verschließt.Procedure according to one of Claims 11 until 13 , - wherein the first membrane (35) is attached to the support element (30) and to the housing (15), - wherein the pressure transmission medium (25) fluidly couples the sensor unit (20) to the first membrane (35) and the first membrane (35) closes the housing interior (65) in a fluid-tight manner.
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