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DE102008054987A1 - Drucksensor - Google Patents

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DE102008054987A1
DE102008054987A1 DE102008054987A DE102008054987A DE102008054987A1 DE 102008054987 A1 DE102008054987 A1 DE 102008054987A1 DE 102008054987 A DE102008054987 A DE 102008054987A DE 102008054987 A DE102008054987 A DE 102008054987A DE 102008054987 A1 DE102008054987 A1 DE 102008054987A1
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DE
Germany
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housing
pressure sensor
connection
sensor according
measuring
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102008054987A
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English (en)
Inventor
Andreas Spitz
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
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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 DE102008054987A1 publication Critical patent/DE102008054987A1/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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • G01L9/0075Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance using a ceramic diaphragm, e.g. alumina, fused quartz, glass
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/0061Electrical connection means
    • G01L19/0084Electrical connection means to the outside of the housing
    • GPHYSICS
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    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/14Housings
    • G01L19/148Details about the circuit board integration, e.g. integrated with the diaphragm surface or encapsulation
    • H10W72/07554
    • H10W72/547

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (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 verbundenen Messmembran (5), einem elektromechanischen Wandler, der dazu dient, eine druckabhängige Verformung der Messmembran (5) in ein elektrisches Primärsignal umzuwandeln, und der mindestens einen auf eine Außenseite des Grundkörpers (1) geführten elektrischen Anschluss (11) aufweist, und einer Vorortelektronik (33) beschrieben, bei dem die Vorortelektronik und deren elektrische Verbindungen zum elektrommechanischen Wandler vor Feuchtigkeit geschützt sind, mit einem auf der Außenseite des Grundkörpers (1) angeordneten Gehäuse (15), in dessen auf dem Grundkörper (1) aufliegenden Gehäuseboden (23) für jeden Anschluss (11) des Wandlers eine Ausnehmung (24) vorgesehen ist, die den Anschluss (11) freigibt, in dessen Gehäusewand (25) mindestens eine elektrische Durchführung (27) vorgesehen ist, die innerhalb und außerhalb des Gehäuses (15) jeweils ein elektrisch kontaktierbares Anschlusselement (29, 31) aufweist, bei dem die Vorortelektronik (33) in dem Gehäuse (15) angeordnet ist, durch die Ausnehmungen im Gehäuseboden (23) hindurch an die Anschlüsse (11) des elektromechanischen Wandlers angeschlossen ist, und im Gehäuse (15) an die Anschlusselemente (31) der Durchführungen (27) angeschlossen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Drucksensor mit einem Grundkörper, mindestens einer mit dem Grundkörper unter Bildung einer Messkammer druckdicht verbundenen Messmembran, einem elektromechanischen Wandler, der dazu dient, eine druckabhängige Verformung der Messmembran in ein elektrisches Primärsignal umzuwandeln, und einer auf dem Grundkörper aufgebrachten Vorortelektronik, die anhand des Primärsignals ein Messsignal generiert und einer weiteren Verarbeitung, Auswertung und/oder Anzeige zur Verfügung stellt.
  • 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 alten Bereichen der industriellen Messtechnik.
  • Derartige Drucksensoren werden regelmäßig in Druckmessgeräten eingesetzt, in denen der Drucksensor in ein entsprechendes Sensorgehäuse eingesetzt wird, dass dann am Einsatzort des Druckmessgeräts montiert wird. Druckmessgeräte weisen üblicher Weise eine Messgerätelektronik auf, über die die Vorortelektronik gespeist wird und die deren Messsignale aufnimmt und einer weiteren Verarbeitung, Auswertung und/oder Anzeige unterzieht.
  • Entsprechende Druckmessgeräte werden von der Anmelderin z. B. unter der Bezeichnung Cerabar hergestellt und in Verkehr gebracht.
  • Die 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.
  • Es sind Drucksensoren dieser Art bekannt, bei denen die Vorortelektronik unmittelbar auf dem Grundkörper aufgebracht, z. B. aufgeklebt, wird, und elektrisch über angelötete oder gebondete Anschlussdrähte angeschlossen wird.
  • Sowohl die Vorortelektronik als auch deren Anschlussdrähte sowie die zugehörigen Bond- bzw. Lötverbindungen sind sehr empfindlich gegenüber Umgebungseinflüssen, insb. gegenüber Feuchtigkeit. Dies gilt ganz besonders im Hinblick auf die Verbindungen zwischen der Vorortelektronik und dem elektromechanischen Wandler, da hierüber das noch unverstärkte analoge Primärsignal des Wandlers übertragen wird. Selbst geringfügige Beeinträchtigungen dieser Verbindung können damit zu erheblichen Einbußen in der erzielbaren Messgenauigkeit führen. Im schlimmsten Fall können Feuchtigkeit und/oder Kondensat zu einem Kurzschluss führen, der eine Messung völlig unmöglich macht.
  • Es ist natürlich möglich, die elektrischen Verbindungen zwischen der Vorortelektronik und dem Wandler durch eine Vergussmasse zu schützen. Handelsübliche Vergüsse bieten zwar einen Schutz vor Betauung, jedoch keinen absoluten Schutz vor Feuchtigkeit, so dass mit der Zeit geringe Mengen an Feuchtigkeit in den Verguss einziehen können und die Signalübertragung nachhaltig verschlechtern können. Des Weiteren können die in der Regel sehr dünnen Anschlussdrähte durch eine thermische Ausdehnung der Vergussmasse räumlich gegeneinander verschoben werden, was ebenfalls zu einer nachteiligen Beeinträchtigung der Messgenauigkeit führen kann.
  • Die Vorortelektronik selbst kann durch eine entsprechende Kapselung derselben in einem Elektronikgehäuse vor Feuchtigkeit geschützt werden. Die empfindlichen Anschlussdrähte die die Vorortelektronik mit dem Wandler verbinden bleiben jedoch auch in diesem Fall ungeschützt, da sie aus der Kapselung heraus zum Wandler geführt werden müssen und außerhalb der Kapselung frei liegen.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Drucksensor der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die Vorortelektronik und deren elektrische Verbindungen zum elektromechanischen Wandler vor Feuchtigkeit geschützt sind.
  • Hierzu besteht die Erfindung in einem Drucksensor mit
    • – einem Grundkörper,
    • – einer mit dem Grundkörper unter Bildung einer Messkammer druckdicht verbundenen Messmembran,
    • – einem elektromechanischen Wandler, • der dazu dient, eine druckabhängige Verformung der Messmembran in ein elektrisches Primärsignal umzuwandeln, und • der mindestens einen auf eine Außenseite des Grundkörpers geführten elektrischen Anschluss aufweist,
    • – einem auf dieser Außenseite des Grundkörpers angeordneten hermetisch dichten Gehäuse, • in dessen auf dem Grundkörper aufliegenden Gehäuseboden für jeden Anschluss des Wandlers eine Ausnehmung vorgesehen ist, die den Anschluss freigibt, • in dessen Gehäusewand mindestens eine elektrische Durchführung vorgesehen ist, die innerhalb und außerhalb des Gehäuses jeweils ein elektrisch kontaktierbares Anschlusselement aufweist, und
    • – einer in dem Gehäuse angeordneten Vorortelektronik, • die durch die Ausnehmungen im Gehäuseboden hindurch an die Anschlüsse des elektromechanischen Wandlers angeschlossen ist, und • die im Gehäuse an die im Gehäuse befindlichen Anschlusselemente der Durchführungen angeschlossen ist.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist die Vorortelektronik mit den Anschlüssen des Wandlers über Bondverbindungen verbunden.
  • Gemäß einer weiteren Weiterbildung ist die Vorortelektronik über Bondverbindungen an die im Gehäuse befindlichen Anschlusselemente der Durchführungen angeschlossen.
  • Gemäß einer weiteren Weiterbildung
    • – besteht das Gehäuse aus einem auf dem Grundkörper aufgebrachten Unterteil und einem Deckel,
    • – ist der Deckel auf der vom Grundkörper abgewandten Seite des Unterteils mittels einer hermetisch dichten Verbindung aufgebracht, und
    • – verschließt der Deckel das Gehäuse nach außen vollständig.
  • Gemäß einer Weiterbildung sind die im Inneren des Gehäuses angeordneten Anschlusselemente der Durchführungen Kontaktflächen, die auf Absatzflächen der Gehäusewand angeordnet sind.
  • Gemäß einer weiteren Weiterbildung sind die außerhalb des Gehäuses angeordneten Anschlusselemente der Durchführungen Kontaktflächen, die außen auf der Gehäusewand angeordnet sind.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung bestehen der Grundkörper und das Gehäuse aus Keramik.
  • Gemäß einer Weiterbildung besteht der Deckel aus einem elektrisch leitfähigen Material, insb. aus einem Metall.
  • Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Drucksensors, bei dem
    • – des Unterteil des Gehäuses auf den Grundkörper, insb. in einem Reflowlötverfahren, aufgelötet wird,
    • – die Vorortelektronik auf eine Bodenfläche des Unterteils montiert, insb. aufgeklebt wird,
    • – die Vorortelektronik durch Bonden an die über die Ausnehmungen freiliegenden auf der Außenseite des Grundkörpers angeordneten Anschlüsse des Wandlers angeschlossen wird,
    • – die Vortortelektronik durch Bonden an die im Inneren des Gehäuses befindlichen Anschlusselemente der Durchführungen angeschlossen wird, und
    • – der Deckel auf das Unterteil aufgebracht und mittels einer hermetisch dichten Verbindung, insb. einer Lötverbindung, mit diesem verbunden wird.
  • Der erfindungsgemäße Drucksensor weist den Vorteil auf, dass erfindungsgemäß sowohl die Vorortelektronik als auch deren elektrische Verbindungen zu den Anschlüssen des Wandlers innerhalb des hermetisch dichten Gehäuses angeordnet sind. Die elektrische Verbindung von der Vorortelektronik zum Wandler ist damit vollständig vor Feuchtigkeit geschützt. Zusätzlich bietet das Gehäuse natürlich auch noch einen mechanischen Schutz der die Anschlussdrähte vor Umgebungseinflüssen und vor Verformungen schützt. Dieser Vorteil gilt natürlich genauso für die Verbindungen der Vorortelektronik zu den im Gehäuse befindlichen Anschlusselementen der Durchführungen, die ebenfalls vollständig innerhalb des Gehäuse verlaufen.
  • Die Erfindung und deren Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Drucksensor mit einem an die Vorortelektronik angeschlossenen flexiblen Leiterband; und
  • 2 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Drucksensor mit einem an die Vorortelektronik angeschlossenen auf dem Grundkörper montierten Steckverbinder.
  • 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 Aluminiumoxid. Die Erfindung ist jedoch nicht auf keramische Drucksensoren beschränkt, sondern ist auch in Verbindung mit Drucksensoren anwendbar, deren Grundkörper aus einem anderen Werkstoff besteht.
  • 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 7 und eine auf der Innenseite der Messmembran 5 angeordnete Gegenelektrode 9. Elektrode 7 und Gegenelektrode 9 bilden einen Kondensator, dessen Kapazität sich in Abhängigkeit von der druck-bedingten Auslenkung der Messmembran 5 ändert. Alternativ können auch Wandler eingesetzt werden, die zwei oder mehr auf den Grundkörper 1 aufgebrachte Elektroden, z. B. eine kreisscheibenförmige Messelektrode und eine diese ringscheibenförmig umschließende Referenzelektrode, aufweisen.
  • Der Wandler weist mindestens einen auf eine Außenseite des Grundkörpers 1 geführten elektrischen Anschluss 11 auf. Die Außenseite ist hier die von der Messmembran 5 abgewandten Seite des Grundkörpers 1. Je nach Art des verwendeten Wandlers können natürlich auch zwei oder mehr Anschlüsse vorgesehen sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Anschluss 11 eine auf den Grundkörper 1 aufgebrachte metallische Kontaktfläche, die über eine elektrische durch den Grundkörper 1 hindurch geführte Durchführung 13 elektrisch leitend mit der Elektrode 7 verbunden ist. Die Durchführung 13 ist beispielsweise ein in eine den Grundkörper 1 durchdringende Bohrung eingesetzter Metallstift, der die Elektrode 7 elektrisch leitend mit dem auf dem Grundkörper 1 angeordneten Anschluss 11 verbindet. Der Anschluss 11 besteht beispielsweise aus einem scheibenförmigen Metallplättchen, das auf dem Grundkörper 1 aufgebracht oder in eine Ausnehmung in dessen Oberfläche eingesetzt ist. Die Kontaktfläche des Metallplättchens dient vorzugsweise als Anschlussfläche für eine Bondverbindung. Sie besteht aus einem hierzu geeigneten Material oder weist eine entsprechende Beschichtung auf.
  • Auf der von der Messmembran 5 abgewandten Außenseite des Grundkörpers 1 ist ein Gehäuse 15 angeordnet. Das Gehäuse 15 besteht aus einem elektrisch isolierenden hermetisch dichten Material, das vorzugsweise einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der dem des Grundkörpers 1 entspricht, bzw. diesem möglichst ähnlich ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem keramischen Grundkörper 1 besteht sie vorzugsweise aus Keramik. Hierzu wird vorzugsweise das gleiche Material gewählt, aus dem auch der Grundkörper 1 besteht. Grundkörper 1 und Gehäuse 15 weisen damit den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, so dass thermische Spannungen zwischen Grundkörper 1 und Gehäuse 15 vermieden werden. Das Gehäuse 15 besteht aus einem auf dem Grundkörper 1 aufgebrachten Unterteil 17 und einem Deckel 19. Das Unterteil 17 ist mechanisch fest mit dem Grundkörper 1 verbundenen, z. B. aufgelötet. Der Deckel 19 ist auf der vom Grundkörper 1 abgewandten Seite des Unterteils 17 mittels einer hermetisch dichten Verbindung 21, z. B. einer Lötung, aufgebracht. Er verschließt das Gehäuse 15 nach außen vollständig. Der Deckel 19 besteht entweder aus dem gleichen Material, wie das Unterteil 17, oder aus einem elektrisch leitfähigen Material, insb. aus einem Metall. Ein Deckel 19 aus einem leitfähigen Material bietet den Vorteil, dass durch diesen eine partielle elektrische Abschirmung des Gehäuseinnenraums bewirkt wird.
  • Das Gehäuse 15 umfasst einen Gehäuseboden 23, der flächig auf der Außenseite des Grundkörper 1 aufliegt. In dem Gehäuseboden 23 ist für jeden Anschluss 11 des elektromechanischen Wandlers eine Ausnehmung 24 vorgesehen, die den Anschluss 11 freigibt, so dass dieser vom Innenraum des Gehäuses 15 her zugänglich ist.
  • Des Weiteren ist in einer Gehäusewand 25 des Gehäuses 15 mindestens eine elektrische Durchführung 27 vorgesehen, die innerhalb und außerhalb des Gehäuses 15 jeweils ein elektrisch kontaktierbares Anschlusselement 29, 31 aufweist. Das im Inneren des Gehäuses angeordnete Anschlusselement 31 der Durchführung 27 umfasst eine Kontaktfläche, die auf einer parallel zur Grundkörperoberfläche verlaufenden Absatzfläche der Gehäusewand 25 angeordnet ist. Auch diese Kontaktfläche dient vorzugsweise als Anschlussfläche für eine Bondverbindung, und besteht aus einem hierzu geeigneten Material.
  • Das außerhalb des Gehäuses 15 angeordnete Anschlusselement 29 der Durchführung 27 ist eine Kontaktfläche, die außen auf der Gehäusewand 25 angeordnet ist. Die Kontaktfläche wird beispielsweise durch eine in diesem Bereich außen auf die Gehäusewand 25 aufgebrachte elektrisch leitende Schicht gebildet. Dies kann beispielsweise eine z. B. durch Sputtern aufgebrachte Schicht, z. B. aus Wolfram sein. Zusätzlich können auf diese Schicht weitere Schichten zur Verbesserung der Kontakteigenschaften und/oder zum Schutz vor Korrosion und/oder Oxidation aufgebracht werden. Hierzu eignen sich z. B. Nickel und/oder Gold.
  • Das Unterteil 17 wird beispielsweise in einem Sandwichprozess hergestellt, bei dem in den Bereichen der Durchführungen 27 jeweils eine elektrisch leitende Schicht zwischen einen topfförmigen Boden 17a des Unterteils 17 und einen hohlzylindrischen Aufsatz 17b gefügt wird. Der topfförmige Boden 17a weist eine erheblich dickere Wandstärke auf als der Aufsatz 17b. Die elektrisch leitende Schicht erstreckt sich ausschließlich über den Bereich der Durchführung 27 und ist dort auf ein Segment der ringscheibenförmige Stirnfläche des Bodens 17 aufgebracht. Die Schicht führt somit im Endzustand durch die Gehäusewand 25 hindurch und bildet im Inneren des Gehäuses 15 eine aufgrund der unterschiedlichen Wandstärken frei liegende Kontaktfläche.
  • Im Inneren des keramischen Gehäuses 15 ist eine Vorortelektronik 33 angeordnet. Diese liegt flächig auf dem Gehäuseboden 23 auf und ist dort mechanisch befestigt, z. B. aufgeklebt.
  • Die Vorortelektronik 33 dient dazu ein elektrisches Primärsignal des Wandlers aufzunehmen, zu verstärken und anhand des Primärsignals ein druckabhängiges Messsignal zu generieren und einer weiteren Verarbeitung, Auswertung und/oder Anzeige zur Verfügung stellen. Neben der Ableitung des Primärsignal und der Verstärkung kann die Vorortelektronik 33 natürlich auch eine Verarbeitung und/oder Aufbereitung des Messsignals ausführen. Die Vorortelektronik 33 kann digitale und/oder analoge Schaltungskomponenten umfassen. Vorzugsweise werden hier anwendungs-spezifische integrierte Schaltkreise (ASIC'S) eingesetzt.
  • Die Vorortelektronik 33 ist im Gehäuse 15 durch die Ausnehmungen 24 im Gehäuseboden 23 hindurch an die Anschlüsse 11 des elektromechanischen Wandlers angeschlossen. Vorzugsweise erfolgt dies über Bondverbindungen, wie in 1 durch den dargestellten Bonddraht 35 angezeigt. Bondverbindungen bieten Vorteil, dass der Bondvorgang automatisierbar ist.
  • Zusätzlich ist die Vorortelektronik 33 im Inneren des Gehäuses 15 an die im Gehäuseinneren befindlichen Anschlusselemente 31 der Durchführungen 27 angeschlossen. Vorzugsweise erfolgt auch dies über Bondverbindungen, wie in 1 durch den dargestellten Bonddraht 37 angezeigt. Bondverbindungen bieten auch hier den Vorteil, dass der Bondvorgang automatisierbar ist.
  • Der elektrische Anschluss des Wandlers an die Vorortelektronik 33 liegt damit vollständig innerhalb des Gehäuses 15 und ist durch dieses geschützt. Das gleiche gilt natürlich für den Anschluss der Vorortelektronik 33 an die Anschlusselemente 31 der Durchführungen 27. Das Gehäuse 15 ist hermetisch dicht und bietet damit einen fortwährenden absoluten Schutz vor Feuchtigkeit.
  • Die Vorortelektronik 33 ist über die Kontaktfläche des außen an der Gehäusewand 25 aufgebrachten Anschlusselements 29 von außen elektrisch anschließbar. Dies geschieht beispielsweise über Lötverbindungen über die klassische Anschlussleitungen unmittelbar auf dem jeweiligen Anschlusselement 29 verlötet werden. Alternativ kann, wie in 1 nur schematisch dargestellt, ein flexibles Leiterband 39 außen am Gehäuse 15 auf die Anschlusselemente 29 aufgelötet werden.
  • 2 zeigt eine weitere Alternative. Dort ist für den elektrischen Anschluss ein Steckverbinder 41 vorgesehen, der auf dem Grundkörper 1 montiert ist. Der Steckverbinder 41 umfasst hier eine Buchsenleiste 43, die auf einer Stiftleiste 45 montiert ist. Die Stifte der Stiftleiste 45 sind in entsprechend geformten auf der von der Messmembran 5 abgewandten Seite des Grundkörpers 1 angeordneten Sachlockbohrungen verankert. Die Stifte sind über auf die Grundkörperoberfläche aufgebrachte Leiterbahnen 47 an die Anschlusselemente 29 der Durchführungen 27 angeschlossen. Dies geschieht beispielsweise über eine Lötverbindung 51, die das jeweilige Anschlusselement 29 mit der zugehörigen Leiterbahn 47 elektrisch leitend verbindet. An die Buchsenleiste 43 sind passende Anschlusskabel 49 angeschlossen.
  • Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Drucksensors wird vorzugsweise derart verfahren, dass Unterteil 17 auf den Grundkörper 1 aufgebracht wird. Hierzu wird vorzugsweise ein Lötverfahren, insb. ein Reflowlötverfahren, eingesetzt, in dem das keramische Unterteil 17 auf den keramischen Grundkörper 1 aufgelötet wird. Die hierdurch gebildete Lötverbindung 53 ist hermetisch dicht und umschließt die Ausnehmung 24 vollständig. Damit ist der Gehäuseinnenraum im Bereich der Ausnehmung 24 nach außen durch den Gehäuseboden 23, die Lötverbindung 53 und den an die Ausnehmung 24 angrenzenden Bereich des Grundkörpers 1 hermetisch dicht verschlossen.
  • Alternativ oder zusätzlich kann eine weitere Lötverbindung 55 vorgesehen sein, die einen die Ausnehmung 24 vollständig umschließenden Bereich des Gehäusebodens 23 hermetisch dicht mit dem Grundkörper 1 verbindet. Diese Lötverbindung 55 kann beispielsweise in einem vor dem Aufbringen des Deckels 19 vom Gehäuseinnenraum her ausgeführten Laser- oder Ultraschalllötverfahren ausgeführt werden.
  • In einem nächsten Arbeitsgang wird die Vorortelektronik 33 auf die Bodenfläche 23 des Unterteils 17 montiert, insb. aufgeklebt. Anschließend wird die Vorortelektronik 33 vorzugsweise durch Bonden an die über die Ausnehmungen 24 freiliegenden auf der Oberfläche des Grundkörpers 1 angeordneten Anschlüsse 11 des Wandlers und die im Inneren des Gehäuses 15 befindlichen Anschlusselemente 31 der Durchführung 27 angeschlossen. Abschließend wird der Deckel 19 auf das Unterteil 17 aufgebracht und mittels einer hermetisch dichten Verbindung 21, insb. einer Lötverbindung, mit diesem verbunden.
  • Die Erfindung ist natürlich in völlig analoger Weise auch für Differenzdrucksensoren einsetzbar, die einen Grundkörper aufweisen, auf den beispielsweise außenseitlich zwei Messmembranen unter Bildung von zwei Messkammern aufgebracht sind. Die Anschlüsse der beiden elektromagnetischen Wandler werden hier analog auf eine Außenseite des Grundkörpers geführt. Auch hier wird die Vorortelektronik in einem Gehäuse angeordnet, dessen Boden Ausnehmungen aufweist, über die die Anschlüsse der Wandler frei liegen. Die Vorortelektronik wird im Inneren des Gehäuses über Bonddrähte an die im Gehäuse frei liegenden Anschlüsse der Wandler und an die im Inneren des Gehäuses befindlichen Anschlusselemente der Durchführungen angeschlossen.
  • 1
    Grundkörper
    3
    Messkammer
    5
    Messmembran
    7
    Elektrode
    9
    Gegenelektrode
    11
    Anschluss
    13
    Durchführung
    15
    Gehäuse
    17
    Unterteil
    19
    Deckel
    21
    hermetisch dichte Verbindung
    23
    Gehäuseboden
    24
    Ausnehmung
    25
    Ausnehmung im Gehäuseboden
    27
    Durchführung
    29
    Anschlusselement
    31
    Anschlusselement
    33
    Vorortelektronik
    35
    Bonddraht
    37
    Bonddraht
    39
    flexibles Leiterband
    41
    Steckverbinder
    43
    Buchsenleiste
    45
    Stiftleiste
    47
    Leiterbahn
    49
    Anschlusskabel
    51
    Lötverbindung
    53
    Lötverbindung
    55
    Lötverbindung

Claims (9)

  1. Drucksensor mit – einem Grundkörper (1), – einer mit dem Grundkörper (1) unter Bildung einer Messkammer (3) druckdicht verbundenen Messmembran (5), – einem elektromechanischen Wandler, • der dazu dient, eine druckabhängige Verformung der Messmembran (5) in ein elektrisches Primärsignal umzuwandeln, und • der mindestens einen auf eine Außenseite des Grundkörpers (1) geführten elektrischen Anschluss (11) aufweist, – einem auf dieser Außenseite des Grundkörpers (1) angeordneten hermetisch dichten Gehäuse (15), • in dessen auf dem Grundkörper (1) aufliegenden Gehäuseboden (23) für jeden Anschluss (11) des Wandlers eine Ausnehmung (24) vorgesehen ist, die den Anschluss (11) freigibt, • in dessen Gehäusewand (25) mindestens eine elektrische Durchführung (27) vorgesehen ist, die innerhalb und außerhalb des Gehäuses (15) jeweils ein elektrisch kontaktierbares Anschlusselement (29, 31) aufweist, und – einer in dem Gehäuse (15) angeordneten Vorortelektronik (33), • die durch die Ausnehmungen (24) im Gehäuseboden (23) hindurch an die Anschlüsse (11) des elektromechanischen Wandlers angeschlossen ist, und • die im Gehäuse (15) an die im Gehäuse (15) befindlichen Anschlusselemente (31) der Durchführungen (27) angeschlossen ist.
  2. Drucksensor nach Anspruch 1, bei dem die Vorortelektronik (33) mit den Anschlüssen (11) des Wandlers über Bondverbindungen verbunden ist.
  3. Drucksensor nach Anspruch 1, bei dem die Vorortelektronik (33) über Bondverbindungen an die im Gehäuse (15) befindlichen Anschlusselemente (31) der Durchführungen (27) angeschlossen ist.
  4. Drucksensor nach Anspruch 1, bei dem – das Gehäuse (15) aus einem auf dem Grundkörper (1) aufgebrachten Unterteil (17) und einem Deckel (19) besteht, – der Deckel (19) auf der vom Grundkörper (1) abgewandten Seite des Unterteils (17) mittels einer hermetisch dichten Verbindung (21) aufgebracht ist, und – der Deckel (19) das Gehäuse (15) nach außen vollständig verschließt.
  5. Drucksensor nach Anspruch 1, bei dem die im Inneren des Gehäuses (15) angeordneten Anschlusselemente (31) der Durchführung (27) Kontaktflächen sind, die auf einer Absatzfläche der Gehäusewand (25) angeordnet sind.
  6. Drucksensor nach Anspruch 1, bei dem die außerhalb des Gehäuses (15) angeordneten Anschlusselemente (29) der Durchführungen (27) Kontaktflächen sind, die außen auf der Gehäusewand (25) angeordnet sind.
  7. Drucksensor nach Anspruch 1, bei dem der Grundkörper (1) und das Gehäuse (15) aus Keramik bestehen.
  8. Drucksensor nach Anspruch 4, bei dem der Deckel (19) aus einem elektrisch leitfähigen Material, insb. aus einem Metall, besteht.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Drucksensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem – das Unterteil (17) des Gehäuses (15) auf den Grundkörper (1), insb. in einem Reflowlötverfahren, aufgelötet wird, – die Vorortelektronik (33) auf eine Bodenfläche (23) des Unterteils (17) montiert, insb. aufgeklebt wird, – die Vorortelektronik (33) durch Bonden an die über die Ausnehmungen (24) freiliegenden auf der Außenseite des Grundkörpers (1) angeordneten Anschlüsse (11) des Wandlers angeschlossen wird, – die Vortortelektronik (33) durch Bonden an die im Inneren des Gehäuses (15) befindlichen Anschlusselemente (31) der Durchführung (27) angeschlossen wird, – der Deckel (19) auf das Unterteil (17) aufgebracht und mittels einer hermetisch dichten Verbindung (21), insb. einer Lötverbindung, mit diesem verbunden wird.
DE102008054987A 2008-12-19 2008-12-19 Drucksensor Withdrawn DE102008054987A1 (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012208757A1 (de) * 2012-05-24 2013-07-04 Ifm Electronic Gmbh Verfahren zur Herstellung einer kapazitiven Druckmesszelle
IT201700103447A1 (it) * 2017-09-15 2019-03-15 Kolektor Microtel S P A Sensore di pressione ceramico
DE102019104841A1 (de) * 2019-02-26 2020-08-27 Endress+Hauser SE+Co. KG Messgerät mit einem Sensorelement und einer Mess- und Betriebsschaltung

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1106982A1 (de) * 1999-12-10 2001-06-13 Endress + Hauser GmbH + Co. Drückmessgerät
DE10326975A1 (de) * 2003-06-12 2005-01-20 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Drucksensor mit Feuchteschutz

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1106982A1 (de) * 1999-12-10 2001-06-13 Endress + Hauser GmbH + Co. Drückmessgerät
DE10326975A1 (de) * 2003-06-12 2005-01-20 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Drucksensor mit Feuchteschutz

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012208757A1 (de) * 2012-05-24 2013-07-04 Ifm Electronic Gmbh Verfahren zur Herstellung einer kapazitiven Druckmesszelle
IT201700103447A1 (it) * 2017-09-15 2019-03-15 Kolektor Microtel S P A Sensore di pressione ceramico
WO2019052784A1 (en) * 2017-09-15 2019-03-21 Kolektor Microtel S.P.A. CERAMIC PRESSURE SENSOR
CN111094923A (zh) * 2017-09-15 2020-05-01 克乐克特米克特股份有限公司 陶瓷压力传感器
CN111094923B (zh) * 2017-09-15 2023-02-28 克乐克特米克特股份有限公司 陶瓷压力传感器
DE102019104841A1 (de) * 2019-02-26 2020-08-27 Endress+Hauser SE+Co. KG Messgerät mit einem Sensorelement und einer Mess- und Betriebsschaltung
US11740149B2 (en) 2019-02-26 2023-08-29 Endress+Hauser SE+Co. KG Measuring device with a sensor element and a measurement and operation circuit

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