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DE102008043567A1 - Drucksensor - Google Patents

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DE102008043567A1
DE102008043567A1 DE200810043567 DE102008043567A DE102008043567A1 DE 102008043567 A1 DE102008043567 A1 DE 102008043567A1 DE 200810043567 DE200810043567 DE 200810043567 DE 102008043567 A DE102008043567 A DE 102008043567A DE 102008043567 A1 DE102008043567 A1 DE 102008043567A1
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DE
Germany
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opening
pressure sensor
recess
metal pin
measuring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200810043567
Other languages
English (en)
Inventor
Ulfert Drewes
Frank Hegner
Andreas Rossberg
Elke Schmidt
Nils Ponath
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser SE and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser SE and Co KG filed Critical Endress and Hauser SE and Co KG
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Publication of DE102008043567A1 publication Critical patent/DE102008043567A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0072Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Es ist ein Drucksensor mit einem Grundkörper (1), einer mit dem Grundkörper (1) unter Bildung einer Messkammer (3) druckdicht mittels einer ersten Fügestelle (7) verbundenen Messmembran (5), und einem elektromechanischen Wandler, der dazu dient, eine druckabhängige Verformung der Messmembran (5) in ein elektrisches Primärsignal umzuwandeln, sowie ein zugehöriges Herstellungsverfahren beschrieben, der bzw. das es ermöglicht, einen Primärsignalpfad für das Primärsignal auch dann auf zeiteffiziente kostengünstige Weise über einen in den Grundkörper (1) eingesetzten Metallstift (15) zu führen, wenn der Grundkörper fertigungsbedingte Toleranzen aufweist, indem im Grundkörper (1) eine zylindrische durch den Grundkörper (1) führende Öffnung (13) vorgesehen ist, auf einer der Messmembran (5) zugewandten Seite des Grundkörpers (1) eine topfförmige in die Öffnung (13) mündende erste Ausnehmung (17) vorgesehen ist, deren Innenfläche mit einer Elektrode (9) des Wandlers ausgekleidet ist, und ein Metallstift (15) in die Öffnung (13) eingesetzt ist, der ein vollständig in der ersten Ausnehmung (17) angeordnetes zu einem Schließkopf (19) verformtes Stiftende (27) aufweist, das flächig auf der die Ausnehmung (17) auskleidenden Elektrode (9) aufliegt, und dessen dem Schließkopf (19) gegenüberliegendes Stiftende (21) bündig mit einem von der Messmembran (5) abgewandten Ende (25) der Öffnung (13) abschließt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Drucksensor mit einem Grundkörper, einer mit dem Grundkörper unter Bildung einer Messkammer druckdicht mittels einer Fügestelle verbundenen Messmembran, einem elektromechanischen Wandler, der dazu dient, eine druckabhängige Verformung der Messmembran in ein elektrisches Primärsignal umzuwandeln, und einem durch den Grundkörper hindurch führenden Primärsignalpfad, über den der Wandler elektrisch anschließbar ist.
  • Drucksensoren im hier verwendeten Sinn umfassen Absolutdrucksensoren, die den absoluten Druck eines Messmediums gegen Vakuum messen, Relativdrucksensoren, die die Differenz zwischen dem Druck in einem Messmedium und dem aktuellen Atmosphärendruck messen, sowie Differenzdrucksensoren, die eine Druckdifferenz zwischen einem ersten und einem zweiten Mediendruck erfassen.
  • Sie finden heute weit gefächerte Anwendung in nahezu allen Bereichen der industriellen Messtechnik.
  • Entsprechende Drucksensoren werden von der Anmelderin unter der Bezeichnung Cerabar hergestellt und in Verkehr gebracht.
  • Diese Drucksensoren weisen bevorzugt keramische Grundkörper und Membranen auf, da Keramik für die Anwendung in der Druckmesstechnik besonders vorteilhafte thermische, chemische und mechanische Eigenschaften aufweist, die unter anderem eine hohe Langzeitstabilität der erzielbaren Messergebnisse und einen innerhalb weiter Temperaturbereiche verhältnismäßig spannungsfreien Einbau des Sensors in entsprechende in der Regel metallische Sensorgehäuse und/oder Prozessanschlüsse erlauben.
  • Dabei erfolgt der elektrische Anschluss des Wandlers typischer Weise über eine auf der membran-zugewandten Seite des Grundkörpers aufgebrachte Elektrode des Wandlers und einen in eine zylindrische, durch den Grundkörper hindurch führende Öffnung eingesetzten Metallstift. Die elektrische Verbindung zwischen Metallstift und Elektrode wird dabei beispielsweise dadurch bewirkt, dass die zylindrische Öffnung an deren membran-zugewandten Ende einen sich trichterförmig in membran-zugewandter Richtung aufweitenden Abschnitt aufweist. Die Elektrode des Wandlers erstreckt sich über die innere Mantelfläche dieses Trichters. Der elektrische Kontakt wird hergestellt, indem der Metallstift passgenau in den Grundkörper eingesetzt und gegen ein auf der membran-abgewandten Seite des Grundkörpers angesetztes Widerlager gepresst wird. Dadurch wird das dem Widerlager gegenüber liegende Ende des Metallstifts gegen die auf der Mantelfläche des Trichters aufgebrachte Elektrode gepresst. Diese Kaltverschweißung bewirkt einen zuverlässigen elektrischen Kontakt.
  • Zusätzlich wird ein zwischen dem Metallstift und der zylindrischen Öffnung bestehender Ringspalt auf der messmembran-abgewandten Seite des Grundkörpers mittels eines Aktivlots abgedichtet. Um die elektrische Kontaktierung des über den Metallstift verlaufenden Primärsignalpfads auf der messmembran-abgewandten Seite mittels einer Weichlotverbindung zu ermöglichen, wird hierzu ein Aktivlot eingesetzt, das mit dem anschließenden Weichlötprozess kompatibel ist. Hierzu eignen sich beispielsweise Ag-Cu-Aktivlote. Diese Lote weisen jedoch eine deutlich niedrigere Löttemperatur auf als die Aktivhartlote, die bevorzugt zum Fügen der Messmembran mit dem keramischen Grundkörper eingesetzt werden. Dies führt dazu, dass beim Fügen von Messmembran und Grundkörper in einem Hochvakuumlötprozess bis zum Erreichen der Löttemperatur des hierfür verwendeten Aktivhartlots Komponenten des auf der messmembran-abgewandten Seite des Grundkörpers aufgebrachten Aktivlots aufgrund ihrer unterschiedlichen Dampfdruckwerte unterschiedlich stark abdampfen. Hierdurch kann sich zum einen die Zusammensetzung des Aktivlots nachteilig verändern. Zum anderen kann hierdurch eine Kontamination des Aktivhartlots bzw. der damit zu verlötenden Oberflächen auf der messmembran-zugewandten Seite des Grundkörpers erfolgen. Es bleibt damit nur ein enges Fenster von Prozessparametern, bei denen die Herstellung dieser Drucksensoren im Hochvakuumlötprozess überhaupt erfolgen kann.
  • Eine Lösung dieses Problems ist in der am 3.07.2007 angemeldeten Deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2007 030 910.6 der Anmelderin beschrieben. Dabei wird in dem Grundkörper auf dessen messmembran-abgewandten Seite eine an die zylindrische Öffnung angrenzende Ausnehmung vorgesehen, die mittels eines metallischen Körpers verschlossen wird. Dieser metallische Körper weist eine ebene der Messkammer zugewandte Fläche auf, die mittels einer, ein Aktivhartlot aufweisenden, die Öffnung druckdicht verschließenden Fügestelle mechanisch mit dem Grundkörper und elektrisch leitend mit dem Metallstift verbunden ist. Die Weichlötfähigkeit dieser Kontaktstelle ist nun über das Material des metallischen Körpers bzw. über eine entsprechende Beschichtung desselben gegeben. Dementsprechend muss das Aktivlot für die Fügung von metallischem Körper und Grundkörper nicht mehr in Abhängigkeit von dem nachfolgenden Weichlötprozess ausgewählt werden. Es kann nun ein Aktivhartlot eingesetzt werden, bei dem die oben genannten Probleme nicht mehr auftreten. Dies wird durch die Verwendung eines Aktivhartlots bewirkt, das eine Löttemperatur aufweist, die nicht mehr als 50°C, vorzugsweise nicht mehr als 25°C niedriger ist, als die des Aktivhartlot, das für die Fügung von Messmembran und Grundkörper eingesetzt wird. Vorzugsweise wird für die beiden Fügungen das gleiche Aktivhartlot eingesetzt. Derzeit bevorzugt sind ternäre Aktivhartlote, die eine Zr-Ni-Legierung und Titan aufweisen, wie sie beispielsweise in der EP 0 490 807 B1 beschrieben sind.
  • Um den Metallstift passgenau in den Grundkörper einsetzen zu können und eine zuverlässige elektrische Verbindung zu der Elektrode herstellen zu können, ist hier jedoch eine verhältnismäßig präzise Fertigung des Grundkörpers erforderlich. Dabei muss insb. sichergestellt sein, dass der Metallstift auf keinen Fall in die Messkammer hineinragt. Da der Abstand zwischen Grundkörper und Messmembran in Abhängigkeit von dem zu messenden auf die Messmembran einwirkenden Druck sehr gering sein kann, könnte dies unter Umständen zu einer Beeinträchtigung der druck-abhängigen Auslenkung der Messmembran führen. Bei kapazitiven Drucksensoren befindet sich auf der dem Grundkörper zugewandten Innenseite der Messmembran eine Gegenelektrode, die zusammen mit der auf dem Grundkörper aufgebrachten Messelektrode einen Kondensator bildet, dessen druck-abhängige Kapazität das eigentliche Messsignal des Wandlers bildet. In diesem Fall könnte ein in die Messkammer hineinragender Metallstift bei einer ausreichend großen Messmembranauslenkung zu einem Kurzschluss führen, der den Drucksensor unbrauchbar macht.
  • Keramische Grundkörper werden heutzutage aus einem Granulat gefertigt, dass in eine vorgefertigte Form eingefüllt wird. Anschließend wird das Granulat gepresst, in dem ein entsprechend geformter Pressstempel passgenau in die Form hineingepresst wird, und es wird das gepresste Granulat gesintert.
  • Auf diese Weise lässt sich die zylindrische, durch den Grundkörper führende Öffnung und eine daran angrenzende Ausnehmung mit sehr geringen Fertigungstoleranzen herstellen. Dabei werden die zylindrische Öffnung und die Ausnehmung durch die vorgefertigte Form granulatfrei gehalten, und der Pressstempel weist eine ebene Pressfläche auf. Durch das Verpressen gegebenenfalls entstehende Inhomogenitäten konzentrieren sich dabei in der Regel auf der dem Pressstempel zugewandten Oberseite der Keramik und können nachträglich durch Abschleifen entfernt werden. Um auch geringe Toleranzen der Dicke des Grundkörpers einhalten zu können, wird die durch das Abschleifen bewirkte Reduktion der Dicke durch ein entsprechende Schleifzugabe berücksichtigt.
  • Versucht man jedoch, auf die gleiche Weise einen Grundkörper herzustellen, der eine zylindrische Öffnung aufweist, deren eines Ende trichterförmig verbreitert ist und an dessen anderem Ende eine Ausnehmung für den metallischen Körper vorgesehen ist, so treten deutlich größere Fertigungstoleranzen auf. Inhomogenitäten, die sich an den beiden gegenüberliegenden Grundkörperoberflächen ausbilden, können hier zwar auch abgeschliffen werden, dies führt jedoch dazu, dass sich die Höhe des für die Aufnahme des Metallstifts im Inneren des Grundkörpers zur Verfügung stehenden Innenraums, die durch die Höhe der zylindrischen Öffnung und des daran anschließenden trichterförmigen Bereichs vorgegebenen ist, verändern kann. Dementsprechend müsste jeder Grundkörper einzeln ausgemessen und die Länge des Metallstifts entsprechend angepasst werden. Alternativ könnte der Grundkörper ohne die Ausnehmung für den metallischen Körper gefertigt werden und diese Ausnehmung nachträglich unter Einhaltung sehr geringer Fertigungstoleranzen in den Grundkörper eingefräst werden. Beide Verfahren sind teuer und aufwendig und insb. für eine Serienfertigung in großen Stückzahlen zu umständlich und zu zeitaufwendig.
  • Dieses Problem tritt nicht nur bei keramischen Grundkörpern auf, sondern natürlich auch bei allen anderen Grundkörpern, die aus Kostengründen und/oder aus fertigungstechnischen Gründen nicht hochpräzise mit sehr geringen Fertigungstoleranzen herstellbar sind.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Drucksensor der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem der Primärsignalpfad auch dann auf zeiteffiziente kostengünstige Weise über einen in den Grundkörper eingesetzten Metallstift geführt werden kann, wenn der Grundkörper fertigungsbedingte Toleranzen aufweist.
  • Hierzu besteht die Erfindung in einem Drucksensor mit
    • – einem Grundkörper,
    • – einer mit dem Grundkörper unter Bildung einer Messkammer druckdicht mittels einer ersten Fügestelle verbundenen Messmembran, und
    • – einem elektromechanischen Wandler, der dazu dient, eine druckabhängige Verformung der Messmembran in ein elektrisches Primärsignal umzuwandeln, bei dem
    • – im Grundkörper eine zylindrische durch den Grundkörper führende Öffnung vorgesehen ist,
    • – auf einer der Messmembran zugewandten Seite des Grundkörpers eine topfförmige, in die Öffnung mündende erste Ausnehmung vorgesehen ist, deren Innenfläche mit einer Elektrode des Wandlers ausgekleidet ist, und
    • – ein Metallstift in die Öffnung eingesetzt ist,
    • – der ein vollständig in der ersten Ausnehmung angeordnetes, zu einem Schließkopf verformtes Stiftende aufweist, das flächig auf der die Ausnehmung auskleidenden Elektrode aufliegt, und
    • – dessen dem Schließkopf gegenüberliegendes Ende bündig mit einem von der Messmembran abgewandten Ende der Öffnung abschließt. Gemäß einer Weiterbildung
    • – umfasst die erste Fügestelle ein Aktivhartlot,
    • – ist auf einer von der Messmembran abgewandten Seite des Grundkörpers eine an die Öffnung angrenzende zweite Ausnehmung vorgesehen, und
    • – ist die zweite Ausnehmung mittels eines metallischen Körpers verschlossen, der eine ebene, der Messkammer zugewandte Fläche aufweist, die mittels einer zweiten, ein Aktivhartlot aufweisenden, die Öffnung druckdicht verschließenden Fügestelle mechanisch mit dem Grundkörper und elektrisch leitend mit dem Metallstift verbunden ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung besteht der Metallstift aus Tantal.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung besteht der metallische Körper aus einer Mo-Ti-Zr Legierung, und die erste und die zweite Fügestelle umfassen ein ternäres Aktivhartlot, insb. ein eine Zr-Ni Legierung und Ti ausweisendes Aktivhartlot.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung bestehen der Grundkörper und die Messmembran aus Keramik, insb. aus Korund.
  • Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Drucksensors, bei dem
    • – ein Widerlager am Grundkörper angesetzt wird, dass bündig mit dem von der topfförmigen Ausnehmung abgewandten Ende der Öffnung abschließt,
    • – ein Metallstift derart in die Öffnung eingesetzt wird, dass er auf dem Widerlager aufsitzt und in die topfförmige Ausnehmung hinein ragt, und
    • – der Metallstift mittels eines Pressstempels derart gegen das Widerlager gepresst wird, dass dessen in die topfförmige Ausnehmung hinein ragendes Stiftende derart verformt wird, dass es den Schließkopf bildet, der flächig auf der die Ausnehmung auskleidenden Elektrode aufliegt.
  • Die Erfindung und deren Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläutert. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Drucksensor;
    und
  • 2 zeigt zeigt den Grundkörper des Drucksensors von 1 zusammen mit einem Widerlager und einem gegen das Widerlager in den Grundkörper eingesetzten Metallstift.
  • 1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Drucksensor mit einem im wesentlichen zylindrischen Grundkörper 1 und einer mit dem Grundkörper 1 unter Bildung einer Messkammer 3 druckdicht verbundenen kreisscheibenförmigen Messmembran 5. Je nach Zielsetzung des Drucksensors herrscht in der Messkammer 3 ein anderer Gegendruck zu einem auf die Außenseite der Messmembran 5 einwirkenden Druck p. Bei einem Relativdrucksensor ist der Gegendruck der Atmosphärendruck in der Umgebung des Sensors, der über eine hier nicht dargestellte Referenzdruckzufuhr in die Messkammer 3 eingeleitet ist. Bei einem Absolutdrucksensor ist die Messkammer 3 entsprechend evakuiert. Grundkörper 1 und Messmembran 5 bestehen vorzugsweise aus Keramik, insb. aus Korund. Die Messmembran 5 und der Grundkörper 1 sind an deren Rand mittels einer Fügestelle 7 druckdicht und gasdicht miteinander verbunden. Dabei definiert die Fügestelle 7 den Abstand zwischen der Messmembran 5 und dem Grundkörper 1. Für diese Fügestelle 7 wird vorzugsweise ein Aktivhartlot eingesetzt. Besonders bevorzugt sind die eingangs genannten ternären Aktivhartlote, die eine Zr-Ni-Legierung und Titan aufweisen.
  • Die Messmembran 5 ist druckempfindlich, d. h. ein auf sie einwirkender Druck p bewirkt eine Auslenkung der Messmembran 5 aus deren Ruhelage. Der Drucksensor weist einen elektromechanischen Wandler auf, der dazu dient eine druckabhängige Verformung der Messmembran 5 in ein elektrisches Primärsignal umzuwandeln. Hierzu eignen sich beispielsweise kapazitive oder resistive Wandler. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel eines kapazitiven Drucksensors umfasst der Wandler eine auf einer der Messmembran 5 zugewandten Seite des Grundkörpers 1 aufgebrachte Elektrode 9 und eine auf der Innenseite der Messmembran 5 angeordnete Gegenelektrode 11. Elektrode 9 und Gegenelektrode 11 bilden einen Kondensator, dessen Kapazität sich in Abhängigkeit von der druck-bedingten Auslenkung der Messmembran 5 ändert. Die druck-abhängige Kapazität bzw. deren Änderung wird über eine an die Elektrode 9 und die Gegenelektrode 11 angeschlossene, hier nicht dargestellte Messschaltung erfasst und in ein druck-abhängiges Messsignal umgewandelt, dass dann zur Anzeige, zur weiteren Verarbeitung und/oder Auswertung zur Verfügung steht.
  • Die Elektrode 9 wird über einen durch den Grundkörper 1 hindurch nach außen geführten Primärsignalpfad elektrisch kontaktiert. Hierzu ist im Grundkörper 1 eine zylindrische durch den Grundkörper 1 hindurch führende Öffnung 13 vorgesehen, in die ein Metallstift 15 eingesetzt ist. Der Metallstift 15 besteht vorzugsweise aus dem gleichen Werkstoff wie die Elektrode 9, vorzugsweise aus Tantal.
  • Auf der der Messmembran 5 zugewandten Seite des Grundkörpers 1 ist eine topfförmige Ausnehmung 17 vorgesehen, die in die Öffnung 13 mündet und deren Innenfläche mit der Elektrode 9 des Wandlers ausgekleidet ist. Der Metallstift 15 weist ein vollständig in der topfförmigen Ausnehmung 17 angeordnetes zu einem Schließkopf 19 verformtes Stiftende auf, das flächig auf der die Ausnehmung 17 auskleidenden Elektrode 9 aufliegt, und dessen dem Schließkopf 19 gegenüberliegendes Stiftende 21 bündig mit einem von der Messmembran 5 abgewandten Ende 25 der Öffnung 13 abschließt.
  • Bei der Herstellung dieser erfindungsgemäßen Drucksensoren wird dabei derart verfahren, dass ein Widerlager 23 am Grundkörper 1 angesetzt wird, das bündig mit dem von der topfförmigen Ausnehmung 17 abgewandten Ende 25 der Öffnung 13 abschließt. Dies ist in 2 dargestellt. Das Widerlager 23 verschließt die Öffnung 13 bündig. Anschließend wird der Metallstift 15 derart in die Öffnung 13 eingesetzt, dass dessen eines Stiftende 21 auf dem Widerlager 23 aufsitzt und dessen anderes Stiftende 27 in die topfförmige Ausnehmung 17 hinein ragt. Der auf diese Weise abgestützte Metallstift 15 wird nun mittels eines Pressstempels 29 derart gegen das Widerlager 23 gepresst, dass dessen in die topfförmige Ausnehmung 17 hinein ragendes Stiftende 27 derart verformt wird, dass es, wie bei einem Niet, den Schließkopf 19 bildet, der dann flächig auf der die Ausnehmung 17 auskleidenden Elektrode 9 aufliegt. Das Pressen des Schließkopfes 19 bewirkt eine Kaltverschweißung zwischen der der Elektrode 9 zugewandten, die Öffnungsmündung radial umschließenden Unterseite des Schließkopfes 19, durch die ein zuverlässiger elektrischer Anschluss an die Elektrode 9 entsteht.
  • Aufgrund der topfförmigen Ausnehmung 17 und der Verformung des Stiftendes 27 in den Schließkopf 19 ist es möglich, durchaus erhebliche Toleranzen der Abmessungen des Grundkörper 1 auszugleichen. Dieser Vorteil gilt natürlich in erste Linie für Toleranzen in der Höhe der Öffnung 13 und der Höhe der topfförmigen Ausnehmung 17. Einerseits ist durch das Widerlager 23 sichergestellt, dass das Stiftende 21 passgenau bündig mit der Öffnung 13 abschließt. Anderseits ist durch die topfförmige Ausnehmung 17 und die Verformung des Stiftendes 27 in den Schließkopf 19 sichergestellt, dass der Metallstift 15 auch bei starken Abweichungen der Grundkörpermaße von den vorgegebenen Sollmaßen genügend Platz zur Aufnahme der gegebenenfalls überschüssigen Metallstiftlänge zur Verfügung steht. Dadurch ist sichergestellt, dass der Metallstift 15 nicht übersteht und somit niemals mit der Messmembran 5 in Berührung gelangt. Damit ist es möglich, in der Serienfertigung für alle Sensoren Metallstifte 15 einer vorgegebenen Länge einzusetzen. Ein genaues Ausmessen der tatsächlichen Grundkörpermaße und/oder eine Anpassung der Stiftlänge ist nicht erforderlich.
  • Dieser Vorteil der Toleranzverträglichkeit gilt natürlich auch im Hinblick auf den Durchmesser der Öffnung 13. Der Durchmesser muss lediglich die Einführung des Metallstift 15 erlauben, er muss aber nicht passgenau auf den Durchmesser des Metallstifts 15 abgestimmt sein, da der elektrische Kontakt nicht über den zylindrischen Bereich des Metallstifts 15 erfolgt, sondern über den durch die Pressung automatische perfekt in der Form angepassten Schließkopf 19. Dabei werden durch die Pressung von der Endform des Schließkopfs 19 auch Unebenheiten der Bodenfläche der topfförmigen Ausnehmung 17, die zwangsläufig zu Unebenheiten der Elektrode 9 in diesem Bereich führen, berücksichtigt.
  • Ein weiterer Vorteil der topfförmigen Ausnehmung 17 besteht darin, dass die Elektrode 9 problemlos durch Sputtern aufgebracht werden kann.
  • Besonders vorteilhaft ist die Erfindung aus den eingangs erläuterten Gründen in Verbindung mit einem Drucksensor einsetzbar, bei dem auf der von der Messmembran 5 abgewandten Seite des Grundkörpers 1 eine an die Öffnung 17 angrenzende zweite Ausnehmung 31 vorgesehen ist, die mittels eines metallischen Körpers 33 verschlossen ist. Der metallische Körper 33 weist eine ebene der Messkammer 3 zugewandte Fläche auf, die mittels einer zweiten ein Aktivhartlot aufweisenden die Öffnung 13 druckdicht verschließenden Fügestelle 35 mechanisch mit dem Grundkörper 1 und elektrisch leitend mit dem Metallstift 15 verbunden ist. Vorzugsweise wird für diese Fügestelle 35 das gleiche Aktivhartlot verwendet, dass auch für die Fügestelle 7 zwischen der Messmembran 5 und dem Grundkörper 1 eingesetzt wird. Der metallische Körper 33 ist vorzugsweise ein kreisscheibenförmiges Metallplättchen, z. B. ein Metallplättchen mit einer Dicke von etwa 200 μm und einem Durchmesser von etwa 4 mm, und dient als Weichlotkontaktpunkt. Hierzu besteht es entweder aus einem Material, das als solches für eine Weichlötung geeignet ist, oder es weist eine entsprechende Beschichtung auf. Hierzu eignet sich beispielsweise Wolfram oder eine Legierung, die Molybdän und Kupfer bzw. Molybdän, Titan und Zirkonium enthält. Vorzugsweise wird ein metallischer Körper 33 aus einer Mo-Ti-Zr Legierung verwendet, auf dessen nach außen weisenden Oberfläche eine 2 μm starke Ni-Schicht aufgebracht ist, die mit einer 10 nm starken Au-Schicht gegen Oxidation geschützt ist. Vor dem Aufbringen der Ni-Schicht wurde die Oberfläche mittels Sputterätzen vorbehandelt. Über diesen Weichlotkontaktpunkt können weitere Schaltungen an den elektromechanischen Wandler angeschlossen werden. Die Herstellung dieser Weichlotkontakte kann auch in automatisierten Verfahren erfolgen. Unter Schutzgas kann hierbei ggf. auf Flussmittel verzichtet werden.
  • 1
    Grundkörper
    3
    Messkammer
    5
    Messmembran
    7
    erste Fügestelle
    9
    Elektrode
    11
    Gegenelektrode
    13
    Öffnung
    15
    Metallstift
    17
    topfförmige Ausnehmung
    19
    Schließkopf
    21
    dem Schließkopf gegenüberliegendes Stiftende
    23
    Widerlager
    25
    Ende der Öffnung
    27
    in die Ausnehmung hineinragendes Stiftende
    29
    Pressstempel
    31
    Ausnehmung
    33
    metallischer Körper
    35
    zweite Fügestelle
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102007030910 [0008]
    • - EP 0490807 B1 [0008]

Claims (6)

  1. Drucksensor mit – einem Grundkörper (1), – einer mit dem Grundkörper (1) unter Bildung einer Messkammer (3) druckdicht mittels einer ersten Fügestelle (7) verbundenen Messmembran (5), und – einem elektromechanischen Wandler, der dazu dient, eine druckabhängige Verformung der Messmembran (5) in ein elektrisches Primärsignal umzuwandeln, bei dem – im Grundkörper (1) eine zylindrische durch den Grundkörper (1) führende Öffnung (13) vorgesehen ist, – auf einer der Messmembran (5) zugewandten Seite des Grundkörpers (1) eine topfförmige, in die Öffnung (13) mündende erste Ausnehmung (17) vorgesehen ist, deren Innenfläche mit einer Elektrode (9) des Wandlers ausgekleidet ist, und – ein Metallstift (15) in die Öffnung (13) eingesetzt ist, – der ein vollständig in der ersten Ausnehmung (17) angeordnetes, zu einem Schließkopf (19) verformtes Stiftende (27) aufweist, das flächig auf der die Ausnehmung (17) auskleidenden Elektrode (9) aufliegt, und – dessen dem Schließkopf (19) gegenüberliegendes Stiftende (21) bündig mit einem von der Messmembran (5) abgewandten Ende (25) der Öffnung (13) abschließt.
  2. Drucksensor nach Anspruch 1, bei dem – die erste Fügestelle (7) ein Aktivhartlot umfasst, – auf einer von der Messmembran (5) abgewandten Seite des Grundkörpers (1) eine an die Öffnung (13) angrenzende zweite Ausnehmung (31) vorgesehen ist, und – die zweite Ausnehmung (31) mittels eines metallischen Körpers (33) verschlossen ist, der eine ebene, der Messkammer (3) zugewandte Fläche aufweist, die mittels einer zweiten, ein Aktivhartlot aufweisenden, die Öffnung (13) druckdicht verschließenden Fügestelle (35) mechanisch mit dem Grundkörper (1) und elektrisch leitend mit dem Metallstift (15) verbunden ist.
  3. Drucksensor nach Anspruch 1, bei dem der Metallstift (15) aus Tantal besteht.
  4. Drucksensor nach Anspruch 1, bei dem der metallische Körper (33) aus einer Mo-Ti-Zr Legierung besteht, und die erste und die zweite Fügestelle (7, 35) ein ternäres Aktivhartlot, insb. ein eine Zr-Ni Legierung und Ti ausweisendes Aktivhartlot, umfasst.
  5. Drucksensor nach Anspruch 1, bei dem der Grundkörper (1) und die Messmembran (5) aus Keramik, insb. aus Korund, bestehen.
  6. Verfahren zur Herstellung eines Drucksensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem – ein Widerlager (23) am Grundkörper (1) angesetzt wird, dass bündig mit dem von der topfförmigen Ausnehmung (17) abgewandten Ende (25) der Öffnung (13) abschließt, – ein Metallstift (15) derart in die Öffnung (13) eingesetzt wird, dass er auf dem Widerlager (23) aufsitzt und in die topfförmige Ausnehmung (17) hinein ragt, und – der Metallstift (15) mittels eines Pressstempels (29) derart gegen das Widerlager (23) gepresst wird, dass dessen in die topfförmige Ausnehmung (17) hinein ragendes Stiftende (27) derart verformt wird, dass es den Schließkopf (19) bildet, der flächig auf der die Ausnehmung (17) auskleidenden Elektrode (9) aufliegt.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010053760A1 (de) * 2010-12-02 2012-06-06 Micro-Epsilon Messtechnik Gmbh & Co. Kg Sensor mit einem vorzugsweise mehrschichtigen Keramiksubstrat und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102018108744A1 (de) 2018-04-12 2019-10-17 Endress+Hauser SE+Co. KG Verfahren zur Herstellung eines Drucksensors
DE102018108743A1 (de) 2018-04-12 2019-10-17 Endress+Hauser SE+Co. KG Drucksensor
DE102022133114A1 (de) 2022-12-13 2024-06-13 Endress+Hauser SE+Co. KG Verfahren zum Herstellen eines Drucksensors
DE102023122159A1 (de) 2023-08-18 2025-02-20 Endress+Hauser SE+Co. KG Verfahren zur Herstellung einer hermetischen, elektrisch leitfähigen Durchkontaktierung

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0490807B1 (de) 1990-11-13 1995-12-27 Endress U. Hauser Gmbh U. Co. Ternäres Aktivlot auf der Basis einer Zirconium/Nickel-Legierung
DE102007030910A1 (de) 2007-07-03 2009-01-08 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Drucksensor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0490807B1 (de) 1990-11-13 1995-12-27 Endress U. Hauser Gmbh U. Co. Ternäres Aktivlot auf der Basis einer Zirconium/Nickel-Legierung
DE102007030910A1 (de) 2007-07-03 2009-01-08 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Drucksensor

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010053760A1 (de) * 2010-12-02 2012-06-06 Micro-Epsilon Messtechnik Gmbh & Co. Kg Sensor mit einem vorzugsweise mehrschichtigen Keramiksubstrat und Verfahren zu dessen Herstellung
US9144155B2 (en) 2010-12-02 2015-09-22 Micro-Epsilon Messtechnik Gmbh & Co. Kg Sensor comprising a multi-layered ceramic substrate and method for its production
DE102018108744A1 (de) 2018-04-12 2019-10-17 Endress+Hauser SE+Co. KG Verfahren zur Herstellung eines Drucksensors
DE102018108743A1 (de) 2018-04-12 2019-10-17 Endress+Hauser SE+Co. KG Drucksensor
DE102022133114A1 (de) 2022-12-13 2024-06-13 Endress+Hauser SE+Co. KG Verfahren zum Herstellen eines Drucksensors
WO2024125893A1 (de) 2022-12-13 2024-06-20 Endress+Hauser SE+Co. KG Verfahren zum herstellen eines drucksensors
DE102023122159A1 (de) 2023-08-18 2025-02-20 Endress+Hauser SE+Co. KG Verfahren zur Herstellung einer hermetischen, elektrisch leitfähigen Durchkontaktierung
WO2025040307A1 (de) 2023-08-18 2025-02-27 Endress+Hauser SE+Co. KG Verfahren zur herstellung einer hermetischen, elektrisch leitfähigen durchkontaktierung

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