DE19716521C2 - Kraftsensor in LTCC-Technologie - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Kraftsensor in LTCC- Technologie, insbesondere Drucksensor, mit wenig­ stens einer Meßmembran, die in Folge einer zu de­ tektierenden Kraft eine Auslenkung in Richtung ei­ ner beabstandet zur Meßmembran angeordneten Schicht erfährt, Auswertemittel zur Detektion und Auslen­ kung und Anschlagmittel, die die Auslenkung der Meßmembran begrenzen, wobei die Meßmembran derart ausgelegt ist, daß sie bei durch das Anschlagmittel begrenzter Auslenkung unbeschädigt bleibt, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der Druckschrift DE 34 26 165 A1 ist beispiels­ weise ein kapazitiver Kraftmesser bekannt, dessen Meßglied aus Silicium besteht und mit einer Dünn­ schichtelektrode versehen ist. Diese auslenkbare Dünnschichtelektrode liegt über Abstandshalter be­ abstandet zu einer weiteren Dünnschichtelektrode, die auf einem Substrat ortsfest angeordnet ist.

Entsprechend aufgebaute Kraftmesser sind auch in der sogenannten LTTC-Technologie (Low Temperature Cofire-Ceramic) bekannt. Bei dieser Technologie werden mehrere Schichten, sogenannte Tapes, über­ einander angeordnet, zusammengefügt, beispielsweise verklebt, und am Ende bei einer niederen Temperatur gesintert. Eine der Schichten einer solchen Tape- Struktur dient als Meßmembran, indem sie durch eine von außen einwirkende Kraft auslenkbar ist. Die Auslenkung der Meßmembran erfolgt in eine soge­ nannte Kaverne, die in den unter der Meßmembran liegenden Schichten ausgebildet ist und die bei ei­ ner kapazitiven Messung eine weitere Elektrode um­ faßt.

Um eine Beschädigung der Meßmembran zu verhindern, muß diese hinsichtlich ihrer Abmessungen so ausge­ legt sein, daß sie die Auslenkung durch eine inner­ halb eines gewünschten Überlastbereichs liegenden Kraft unbeschadet widersteht. Diese Auslegungs-An­ forderung hat jedoch direkten Einfluß auf den er­ zielbaren Meßbereich beziehungsweise auf die Meß­ genauigkeit, was die Einsatzmöglichkeiten des Kraftmessers einschränkt.

Ferner ist aus der DE-Z:cav 1994, Juli, S. 14/16 ein Kraftsensor bekannt, der einen Grundkörper und eine beabstandet zu diesem angeordnete Meßmembran aufweist. Um einen Überlastschutz zu realisieren, ist die Meßmembran derart ausgebildet, dass sie sich bei Überlast oder Druckspitzen an den Grund­ körper anlegt und somit nach Entlastung ohne Scha­ den wieder in ihre Ausgangslage zurückkehren kann. Nachteilig bei dem bekannten Kraftsensor ist, daß ein Abstandshalter für jeden Meßbereich und für je­ den Überlastwert entsprechend ausgebildet werden muß, damit sich die Meßmembran, bevor eine Beschä­ digung bei Überlast eintritt, an den Grundkörper anlegen kann. Dazu muß die Dicke des Aktivlotrings sehr genau eingestellt werden. Bei dem in dieser Druckschrift aus einer Legierung hergestellten Lot­ ring ist dies nur unter großem Aufwand möglich.

Aus der DE 26 11 494 A1 ist ein Druck- und Kraft­ wandler bekannt, der eine aus einem rostfreien Stahl gefertigte Membran aufweist, die in einem Ab­ schnitt derart geformt ist, daß sie mit einem als höhenverstellbare Platte ausgebildeten Anschlagele­ ment zusammenwirkt.

Ferner ist aus der US-A-4,089,036 eine Kraftmeßdose bekannt, die eine aus Metall hergestellte Meßmem­ bran aufweist, welche einstückig mit ihr ausgebil­ dete Anschlagmittel (ebenfalls Metall) aufweist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Kraftsensor an­ zugeben, bei dem eine Entkopplung zwischen der Dicke der als Abstandshalter dienenden Schicht und dem Meßbereich, also der Auslenkung der Meßmembran bis zum Anschlag, erreicht wird.

Vorteile der Erfindung

Der Kraftmesser mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß quasi eine Ent­ kopplung zwischen der Auslegung der Meßmembran im Meßbereich und im Überlastbereich möglich ist. Da­ durch läßt sich ein Überlastbereich realisieren, der ein Vielfaches des Meßbereichs beträgt. Als Überlastbereich wird jener Druck- bzw. Kraftbereich bezeichnet, der dem Meßbereich folgt und noch zu keiner Beschädigung der Meßmembran führt. Ferner ist es vorteilhaft, der Meßmembran und/oder der gegenüberliegenden Schicht ein Anschlagelement zu­ zuordnen, das den Auslenkungsweg auf einen Wert re­ duziert, der kleiner ist als der Abstand von Meß­ membran und gegenüberliegender Schicht im nicht ausgelenkten Zustand. Hiermit läßt sich eine Ent­ kopplung zwischen der Dicke der als Abstandshalter dienenden Schicht und dem Meßbereich, also der Aus­ lenkung der Meßmembran bis zum Anschlag, erreichen.

Dadurch, daß ein Anschlagmittel vorgesehen ist, welches nach einer definierten Meßmembran-Auslen­ kung die Meßmembran stützt und damit die Auslenkung bei weiterer Erhöhung der Kraft verlangsamt, läßt sich der Überlastbereich deutlich erhöhen. Die Meß­ membran selbst muß lediglich so dimensioniert sein, daß sie zumindest die Auslenkung bis zum Anschlag unbeschadet übersteht.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung der der Meßmembran gegenüberliegenden Schicht als Anschlag­ mittel. Diese Ausführungsform ist besonders einfach zu realisieren.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfin­ dung ist darin zu sehen, ein Anschlagdetektionsmit­ tel vorzusehen, das einen Anschlag der Meßmembran an der gegenüberliegenden Schicht signalisiert, so daß die Messung beispielsweise unterbrochen werden kann. Dem Benutzer wird desweiteren signalisiert, daß der Meßbereich überschritten und die angezeig­ ten Meßwerte falsch sind.

Dieses Anschlagdetektionsmittel umfaßt vorzugsweise zumindest zwei Kontakte, die bei einem Anschlag über einen weiteren Kontakt elektrisch miteinander verbunden und somit kurzgeschlossen werden.

Als Auswertemittel werden bevorzugt piezoresistive Meßelemente und/oder kapazitive Meßelemente einge­ setzt.

Zeichnung

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbei­ spielen mit Bezug auf die Zeichnung näher erläu­ tert. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines kapazitiven Drucksensors in schematischer Darstellung,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines kapazitiven Drucksensors in schematischer Darstellung, und

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines piezoresi­ stiven Drucksensors in schematischer Dar­ stellung.

Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist ein kapazitiver Drucksensor 1 ge­ zeigt, der in der LTCC-Technologie hergestellt ist. Bei der LTCC-Technologie handelt es sich um ein Herstellungsverfahren, bei dem - wie bereits er­ wähnt - mehrere Schichten oder Tapes sandwichartig zusammengefügt und anschließend bei einer niederen Temperatur gesintert werden. Die Schichten selbst bestehen üblicherweise aus einem keramischen sin­ terfähigen Material, beispielsweise Aluminiumoxid, das zur Senkung der Sintertemperatur zusätzlich mit Glas versetzt ist. Eine genaue Beschreibung des LTCC-Verfahrens ist in den deutschen Offen­ legungsschriften 196 01 077.2 und 196 01 080.2 der An­ melderin beschrieben und wird hiermit in den Umfang der Offenbarung der Erfindung aufgenommen.

Der Drucksensor 1 umfaßt im vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel insgesamt fünf übereinander angeord­ nete Schichten 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 und 3.5 aus kera­ mischen Material, beispielsweise Al₂O₃, mit Glas­ beimischung zur Senkung der Sintertemperatur, wel­ che Schichten - im Querschnitt gesehen - zu einem rechteckigen Körper zusammengefügt sind. Die Schichten 3.1 bis 3.3 und die Schichten 3.4 und 3.5 haben jeweils eine gleiche Schichtdicke, wobei die letzteren eine kleinere Schichtdicke aufweisen als die Schichten 3.1 bis 3.3. Innerhalb der Schicht 3.4 ist eine in Draufsicht vorzugsweise kreisför­ mige Aussparung 5 vorgesehen, die in vertikaler Richtung einerseits durch die Schicht 3.5 und ande­ rerseits durch die Schicht 3.3 begrenzt wird, so daß innerhalb des Schichtaufbaus ein Hohlraum 7 (auch als Kaverne bezeichnet) ausgebildet wird. Die Schicht 3.4 dient somit als Abstandshalter für die als Meßmembran dienende Schicht 3.5 gegenüber der darunterliegenden Schicht 3.3.

Innerhalb des Hohlraums 7 sind die für die Messung notwendigen Meßelemente vorgesehen, die bei einem kapazitiven Drucksensor aus zumindest zwei sich ge­ genüberliegenden, einen Kondensator bildenden Elek­ troden bestehen. Im vorliegenden Ausführungsbei­ spiel ist an der der Schicht 3.3 zugewandten Fläche der Meßmembran 3.5 eine Elektrode 9 vorgesehen. Die Grundfläche dieser Elektrode 9 entspricht im we­ sentlichen der Grundfläche der Aussparung 5 in der Schicht 3.4.

Auf der der Meßmembran 3.5 zugewandten Fläche der Schicht 3.3 ist eine Sensorelektrode 11 vorgesehen, die jedoch lediglich einen Teil der Grundfläche der Aussparung 3.4 bedeckt. Im vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel ist die Sensorelektrode 11 in hori­ zontaler Ebene mittig bezüglich eines Hohlraums 7 angeordnet. Ist die Aussparung 3.4 kreisförmig, so ist auch die Elektrode 9 und die Sensorelektrode 11 jeweils kreisförmig ausgebildet, wobei die Mittel­ punkte der beiden Elektroden fluchten und der Ra­ dius der Sensorelektrode 11 kleiner ist als der Ra­ dius der gegenüberliegenden Elektrode 9.

Selbstverständlich sind auch andere Elektrodenfor­ men möglich.

Im horizontalen Randbereich des Hohlraums 7 ist eine weitere Elektrode 13 vorgesehen, die als Refe­ renzelektrode 13 dient. Sie ist - für den Fall einer kreisförmigen Sensorelektrode 11 - kreisringförmig ausgebildet und konzentrisch zu der Sensorelektrode 11 angeordnet.

Zur elektrischen Kontaktierung der im Hohlraum 7 liegenden Elektroden 9, 11, 13 sind drei vertikal durch die Schichten 3.1, 3.2 und 3.3 verlaufende Durchkontaktierungen 15.1, 15.2 und 15.3 vorgese­ hen. Die Durchkontaktierung 15.1 verbindet dabei eine auf der der Schicht 3.2 abgewandten äußeren Seite der Schicht 3.1 liegende Verdrahtung 17.1 (beziehungsweise Anschlußpad) mit einem horizontal sich erstreckenden Verdrahtungsbereich 19.1. Dieser Verdrahtungsbereich 19.1 schafft eine elektrische Verbindung zwischen der Durchkontaktierung 15.1 und der im Hohlraum 7 liegenden Referenzelektrode 13.

Die Durchkontaktierung 15.2 kontaktiert direkt die der Schicht 3.3 zugewandte Fläche der Sensorelek­ trode 11, so daß in diesem Fall auf einen zusätzli­ chen horizontal verlaufenden Verdrahtungsbereich verzichtet werden kann. An der Außenseite der Schicht 3.1 ist auch für die Durchkontaktierung 15.2 eine Verdrahtung 17.2 (beziehungsweise ein An­ schlußpad) vorgesehen.

Die Durchkontaktierung 15.3 verbindet eine an der Außenseite der Schicht 3.1 liegende Anschlußver­ drahtung 17.3 (beziehungsweise einen Anschlußpad) mit einer an der der Schicht 3.4 zugewandten Seite der Meßmembran 3.5 anliegenden Verdrahtungsbereich 19.2, der sich horizontal zur Elektrode 9 erstreckt und mit dieser elektrischen Kontakt hat. Selbstver­ ständlich sind auch andere Verläufe der Verdrah­ tungsbereiche und Durchkontaktierungen denkbar.

Der in Fig. 1 dargestellte Drucksensor 1 ist in einem unausgelenkten, das heißt entspannten Zustand gezeigt. Dabei ist der Abstand zwischen der Elek­ trode 9 und der Elektrode 11 einerseits über die gesamte Fläche konstant und andererseits gleich dem Abstand der Elektrode 9 zu der Referenzelektrode 13. Dieser Abstand kann weniger als 25 µm betragen. Aufgrund dieses Abstands und der Elektrodengrund­ fläche stellt sich ein Kapazitätswert zwischen Sen­ sorelektrode 11 und Elektrode 9 sowie zwischen Re­ ferenzelektrode 13 und Elektrode 9 ein, der über die Verdrahtung 17 von außen ermittelt werden kann.

Zur Messung eines Drucks beziehungsweise einer Kraft F wird die der Schicht 3.4 abgewandte Seite der Meßmembran 3.5 dieser Kraft ausgesetzt. Die Meßmembran 3.5 wird durch diese Kraft im Bereich des Hohlraums 7 vertikal zur Schicht 3.3 hin ausge­ lenkt. Diese Auslenkung führt zu einer Verringerung des Abstands zwischen der Elektrode 9 und der Sen­ sorelektrode 11, was eine Veränderung des meßbaren Kapazitätswerts zur Folge hat. Die Änderung dieses Kapazitätswerts ist dabei eine Funktion des Maßes der Auslenkung und damit der Größe der Kraft.

Überschreitet diese Kraft F einen vorgegebenen Überlastwert, wird die Meßmembran 3.5 soweit ausge­ lenkt, daß sie beziehungsweise die Elektrode 9 an der gegenüberliegenden Schicht 3.3 beziehungsweise an der Sensorelektrode 11 anschlägt. Damit wirkt der Kraft F ein Widerstand entgegen, der für eine deutliche Verlangsamung der Auslenkung der Meßmem­ bran 3.5 bei Erhöhung der Kraft sorgt. Eine Ver­ größerung des Überlastbereichs läßt sich somit er­ zielen.

Um dem Benutzer zu zeigen, daß der Meßbereich über­ schritten und ein Druck erreicht ist, der im Über­ lastbereich liegt, wird die Kontaktierung der Elek­ trode 9 mit der Sensorelektrode 11 dazu benutzt, ein Signal zu generieren. Selbstverständlich ist es auch denkbar, getrennt von den beiden Elektroden 9, 11 angeordnete elektrische Kontakte zu benutzen, die im Falle eines Anschlags ein Signal auslösen.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist deut­ lich zu erkennen, daß die Dicke der Schicht 3.4 ge­ ringer ist als die Dicke der darunterliegenden Schichten 3.1 bis 3.3. Der Grund liegt darin, daß zur Einstellung eines bestimmten Meß- und Überlast­ bereichs ein definierter Abstand zwischen Elektrode 9 und Sensorelektrode 11 vorliegen muß. Insbeson­ dere müssen die Dicke der Meßmembran 3.5 und die Dicke der Schicht 3.4 so ausgelegt sein, daß bei Erreichen des Überlastbereichs die Meßmembran 3.5 um die Dicke der Schicht 3.4 ausgelenkt wird.

Eine fertigungstechnische Vereinfachung wird durch die in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsform erreicht. Da dieser Drucksensor 1 im wesentlichen den gleichen Aufbau wie der Drucksensor des vorher­ gehenden Ausführungsbeispiels aufweist, wird auf eine nochmalige Beschreibung der mit gleichen Be­ zugszeichen gekennzeichneten Bauteile verzichtet.

Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel wei­ sen die Schichten 3.1 bis 3.5 gleiche Schichtdicke auf. Somit läßt sich die Herstellung des Schichtaufbaus der aus einem keramischen Material und Glas bestehenden einzelnen Schichten bewerk­ stelligen.

Zur definierten Einstellung des Überlastbereichs, das heißt der maximalen Auslenkung der Meßmembran 3.5, ist ein Podest 21 vorgesehen. Dieser ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Meßmembran 3.5 zugeordnet und innerhalb des Hohlraums 7 an ei­ ner Stelle plaziert, an der die maximale Auslenkung erfolgt. Bei einer kreisförmigen Aussparung fällt dieser Punkt mit dem Mittelpunkt zusammen.

Die Fig. 2 läßt desweiteren erkennen, daß hier die Anordnung der Elektroden 9, 11, 13 gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel vertauscht ist. So lie­ gen die Referenzelektrode 13 und die Sensorelek­ trode 11 auf der Innenseite, das heißt der Schicht 3.3 zugeordneten Seite der Meßmembran, während die Elektrode 9 auf der gegenüberliegenden Seite der Schicht 3.3 angeordnet ist. Eine Funktionsänderung ergibt sich dadurch jedoch nicht.

Die Dicke des Podests 21, das heißt dessen verti­ kale Erstreckung, wird so gewählt, daß der Podest an der gegenüberliegenden Elektrode 9 anschlägt, wenn die auf die Meßmembran 3.5 wirkende Kraft F den Überlastbereich erreicht hat. Die Dicke läßt sich im Gegensatz zu der Dicke 3.4 sehr einfach durch Einsatz eines Siebdruckverfahrens in sehr en­ gen Bereichen einstellen. Das hat den Vorteil, daß die Wahl der Dicke der Schicht 3.1 bis 3.5 unabhän­ gig von dem gewünschten Überlastbereich beziehungs­ weise Meßbereich wird und damit einheitlich ausfal­ len kann.

Selbstverständlich ist es auch möglich, den Podest 21 nicht auf der Sensorelektrode 11, sondern auf der gegenüberliegenden Elektrode 9 anzuordnen.

Die Fig. 2 läßt noch erkennen, daß die Sensorelek­ trode 11 über den horizontal sich erstreckenden Verdrahtungsbereich 19.3 mit der Durchkontaktierung 15.3 und der außenliegenden Verdrahtung 17.3 ver­ bunden ist. Desweiteren verläuft die Durchkontak­ tierung 15.2, die die außenliegende Verdrahtung 17.2 mit der Elektrode 9 verbindet, nicht in einer vertikalen Linie, sondern ist in zwei vertikale Ab­ schnitte aufgeteilt, die zueinander versetzt ange­ ordnet sind. Der in der Fig. 2 unten liegende ver­ tikale Abschnitt durchläuft die beiden Schichten 3.1 und 3.2 und endet an einem sich horizontal er­ streckenden Verdrahtungsbereich 23, der seinerseits mit dem zweiten vertikalen Abschnitt der Durchkon­ taktierung 15.2 verbunden ist.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel ei­ nes Drucksensors, der statt kapazitiver piezoresi­ stive Meßelemente umfaßt.

Der ebenfalls in LTCC-Technologie hergestellte Drucksensor 31 hat ebenfalls insgesamt fünf über­ einanderliegende Schichten 33.1 bis 33.5, die aus dem gleichen Material wie die Schichten 3.1-3.5 des vorhergehenden Ausführungsbeispiels sind aber im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 unterschiedliche Schichtdicken aufweisen. Die Schichten 33 sind aus einem keramischen Material, beispielsweise Aluminiumoxid, hergestellt, wobei jedoch Glas zur Verringerung der Sintertemperatur beigemischt ist (sogenannte Niedertemperaturkera­ mik-LTCC).

In der in Fig. 3 untenliegenden Schicht 33.1 ist ein vertikal verlaufender Kanal 35 eingebracht, der in einen Innenraum 37 mündet. Dieser Innenraum wird durch eine vorzugsweise kreisförmige Aussparung ge­ bildet, die in der auf der Schicht 33.1 angeordne­ ten Schicht 33.2 ausgebildet ist. Auf dieser Schicht 33.2 ist auf der der Schicht 33.1 abgewand­ ten Seite eine als Meßmembran dienende Schicht 33.3 aufgebracht, die den Innenraum 37 vertikal - in der Fig. 3 nach oben - begrenzt.

Auf der Meßmembran 33.3 wiederum ist eine als Ab­ standshalter dienende Schicht 33.4 aufgebracht, die eine als Schutzmembran dienende Schutzmembran 33.5 beabstandet zur Meßmembran 33.3 hält. Die Schicht 33.4 ist vorzugsweise aus einem LTCC-Material gefertigt. Alternativ ist es jedoch auch möglich, ein siebdruckfähiges Material zu benutzen mit dem Vorteil, daß die Schichtdicke einfach mittels eines Siebdruckverfahrens einstellbar ist. Die Schicht 33.4 weist eine vorzugsweise kreisförmige Ausspa­ rung auf, die einen Innenraum 39, der vertikal von der Meßmembran 33.3 und der Schutzmembran 33.5 be­ grenzt ist, ausbildet.

Innerhalb dieses Innenraums 39 sind mittig zwei piezoresistive Meßwiderstände 41 auf der Meßmembran 33.3 angeordnet, die über nicht gezeigte Verdrah­ tungsbereiche mit den Anschlußverdrahtungen 43 ver­ bunden sind. Die Anschlußverdrahtungen 43 sind über durch die Schichten 33.2 und 33.3 laufende Durch­ kontaktierungen 45 mit Verdrahtungsbereichen 47 verbunden, die einen Anschluß von außen ermögli­ chen.

Zusätzlich zu den beiden Meßwiderständen 41 sind im Innenraum 39 auf der Meßmembran 33.3 Referenzwider­ stände, im vorliegenden Fall zwei, vorgesehen, die ebenfalls über eine Anschlußverdrahtung 51, die Schichten 33.2 und 33.3 durchlaufende Durchkontak­ tierungen 53, mit Verdrahtungsbereichen verbunden sind, die eine Kontaktierung von außen ermöglichen.

Auch bei diesem Drucksensor wird bedingt durch eine Kraft F die Meßmembran 33.3 in einen Innenraum, im vorliegenden Fall den Innenraum 39, ausgelenkt. Diese Auslenkung und damit Dehnung der Meßmembran 33.3 wird von den piezoresistiven Meßwiderständen 41 aufgezeichnet. Der geänderte Widerstand ist dann über nicht dargestellte Anschlußpads, die mit den Durchkontaktierungen 45 elektrischen Kontakt haben, abgreifbar.

Übersteigt die auf die Meßmembran 33.3 wirkende Kraft F einen bestimmten Überlastwert, so schlägt die Meßmembran 33.3 mit den beiden Meßwiderständen 41 an der darüberliegenden Schutzmembran 33.5 an. Die Kraft, die hierfür wirken muß, ist einerseits definiert durch die Abmessungen der Meßmembran 33.3, also der Dicke und die von der Kraft beauf­ schlagte Fläche im Innenraum 37, und, andererseits durch die Dicke der Schicht 33.4.

Um eine Entkopplung von der Schichtdicke der Schicht 33.4 zu erreichen, läßt sich auf der der Schutzmembran 33.5 zugewandten Seite der Meßmembran 33.3 ein Podest 55 alternativ vorsehen, das den Auslenkungsweg der Meßmembran 33.3 in vertikaler Richtung begrenzt. Dieser Podest 55 wird vorzugs­ weise an jener Stelle angeordnet, an der die größte Auslenkung erfolgt. Bei einer kreisförmigen Ausspa­ rung in der Schicht 33.2, das heißt einer kreisför­ migen Fläche der Meßmembran 33.3, auf die die Kraft F wirkt, ist der Podest 55 im Mittelpunkt des Krei­ ses angeordnet. Um eine Auslenkung der Meßmembran 33.3 zu erleichtern, wird der Innenraum 39 über entsprechende Öffnungen, die in Fig. 3 nicht näher dargestellt sind, entlüftet.

Neben der Funktion als Anschlagmittel dient die Schutzmembran 33.5 ebenfalls dazu, die Meßwider­ stände sowie die Referenzwiderstände vor aggressi­ ven Medien oder flüssigen Medien, wie Spritzwasser, zu schützen. So ist es beispielsweise auch denkbar, auf die zum Schutz der Meßwiderstände üblicherweise aufgebrachten Abdeckgläser zu verzichten, was Ko­ stenvorteile und reduzierte thermische Belastungen nach sich zieht.

Auch dieses Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ver­ fügt über elektrische Kontakte, die einen Anschlag der Meßmembran 33.3 beziehungsweise des Podests 55 an der Schutzmembran 33.5 signalisieren. Diese Kon­ takte lassen sich beispielsweise dadurch realisie­ ren, daß zwei beabstandet zueinander angeordnete Kontaktelemente 57 auf der Meßmembran 33.3 angeord­ net sind und sich in Richtung der Schutzmembran 33.5 erstrecken. Diesen beiden Kontaktelementen 57 gegenüberliegend ist dann ein Kontaktelement 59 auf der Schutzmembran 33.5 angeordnet, derart, daß bei Erreichen des Anschlags eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontaktelementen 57 und dem Kontakt 59 entsteht. Dieser Kurzschluß kann dann über eine entsprechende Verdrahtung von außen abge­ griffen werden.

Selbstverständlich sind auch andere Mittel denkbar, einen Anschlag zu signalisieren.

Claims (9)

1. Kraftsensor, insbesondere Drucksensor, in LTCC- Technik, mit wenigstens einer Meßmembran, die in­ folge einer zu detektierenden Kraft eine Auslenkung in Richtung einer beabstandet zur Meßmembran ange­ ordneten Schicht erfährt, Auswertemittel zur Detek­ tion und Auslenkung und Anschlagmittel, die die Auslenkung der Meßmembran begrenzen, wobei die Meß­ membran derart ausgelegt ist, daß sie bei durch das Anschlagmittel begrenzter Auslenkung unbeschädigt bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlag­ mittel durch ein Anschlagelement (Podest 21, 55) ge­ bildet ist, das auf der Meßmembran (3.5; 33, 5) und/oder auf der Schicht (3.3; 33.5) aufgebracht ist, wobei das Anschlagelement (Podest 21, 55) im Siebdruckverfahren hergestellt ist.

2. Kraftsensor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die der Meßmembran zugewandte Fläche der Schicht (3.3; 33.5) als Anschlagmittel dient.

3. Kraftsensor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Anschlagmittel (21; 55) im Bereich der auf die Membran wirkenden Kraft angeordnet ist, vorzugsweise im Bereich der maximalen Auslenkung.

4. Kraftsensor nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlag­ detektionsmittel (57, 59) vorgesehen ist, das einen Anschlag der Meßmembran am Anschlagmittel anzeigt.

5. Kraftsensor nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Anschlagdetektionsmittel zumin­ dest zwei Kontakte (57) umfaßt, wobei ein Kontakt auf der Meßmembran und der andere Kontakt gegen­ überliegend auf der Schicht angebracht ist, derart, daß bei einem Anschlag ein elektrischer Meßkreis geschlossen wird.

6. Kraftsensor nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Anschlagdetektionsmittel zumin­ dest zwei Kontakte auf der Membran oder der Schicht aufweist und zumindest einen Kontakt auf der Schicht oder der Meßmembran, der die beiden anderen Kontakte bei einem Anschlag elektrisch verbindet.

7. Kraftsensor nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte­ mittel zumindest ein piezoresistives Meßelement (41) umfassen, und daß die Schicht als Schutz­ schicht (33.5) für das Meßelement dient.

8. Kraftsensor nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte­ mittel zumindest ein kapazitives Meßelement (9, 11) umfassen.

9. Kraftsensor nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Meß­ membran (3.5. 33.3) und Schicht (3.3; 33.5) eine als Abstandshalter dienende weitere Schicht (3.4; 33.4) vorgesehen ist, die aus einem siebgedruckten Mate­ rial besteht.