DE102024206822A1

DE102024206822A1 - Pressure sensor with a first and second pressure measuring element

Info

Publication number: DE102024206822A1
Application number: DE102024206822.5A
Authority: DE
Inventors: Lucas Middelburg; David Thissen; Alexander Schoenhals
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2024-07-19
Filing date: 2024-07-19
Publication date: 2026-01-22

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drucksensor (10) zur Messung eines Umgebungsdrucks, aufweisend ein erstes Druckmesselement (12) mit einer ersten Kavität (16) und wenigstens einem die erste Kavität (16) zumindest abschnittsweise überspannenden und abhängig von dem Umgebungsdruck in eine Normalrichtung (18) auslenkbaren ersten Auslenkungselement (20), ein zweites Druckmesselement (14) mit einer zweiten Kavität (44) und wenigstens einem die zweite Kavität (44) zumindest abschnittsweise überspannenden und abhängig von dem Umgebungsdruck in die Normalrichtung (18) auslenkbaren zweiten Auslenkungselement (46), wobei das zweite Auslenkungselement (46) das erste Druckmesselement (12) und einen an das erste Druckmesselement (12) angrenzenden randseitigen Auslenkungsbereich (48) umfasst, wobei die zweite Kavität (44) die erste Kavität (16) in Bezug auf die Normalrichtung (18) zumindest abschnittsweise überlappt, wobei das erste Auslenkungselement (20) eine geringere Materialdicke als der randseitige Auslenkungsbereich (48) aufweist. The invention relates to a pressure sensor (10) for measuring ambient pressure, comprising a first pressure measuring element (12) with a first cavity (16) and at least one first deflection element (20) spanning at least section by section over the first cavity (16) and deflectable in a normal direction (18) depending on the ambient pressure, a second pressure measuring element (14) with a second cavity (44) and at least one second deflection element (46) spanning at least section by section over the second cavity (44) and deflectable in the normal direction (18) depending on the ambient pressure, wherein the second deflection element (46) comprises the first pressure measuring element (12) and a peripheral deflection region (48) adjacent to the first pressure measuring element (12), wherein the second cavity (44) overlaps the first cavity (16) at least section by section with respect to the normal direction (18), wherein the first The deflection element (20) has a smaller material thickness than the edge-side deflection area (48).

Description

Die Erfindung betrifft einen Drucksensor nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a pressure sensor according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

In DE 10 2021 207 736 A1 ist ein Drucksensor beschrieben, mit zwei Drucksensorelementen jeweils mit einer Membran, die zueinander verschiedene Steifigkeiten aufweisen und die bei gleichem Umgebungsdruck unterschiedlich durchgebogen werden. Die Druckmessung kann in einem ersten Druckbereich sowohl mit dem ersten als auch mit dem zweiten Drucksensorelement erfolgen. In einem darüber liegenden zweiten Druckbereich erfolgt die Druckmessung ausschließlich über das zweite Drucksensorelement.In DE 10 2021 207 736 A1 A pressure sensor is described, comprising two pressure sensor elements, each with a diaphragm, which have different stiffnesses and deflect differently at the same ambient pressure. Pressure measurement can be performed using either the first or the second pressure sensor element in a first pressure range. In a second, higher pressure range, pressure measurement is performed exclusively using the second pressure sensor element.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird einen Drucksensor mit den Merkmalen nach Anspruch 1 vorgeschlagen. Dadurch kann der Drucksensor die Druckmessung genauer und über einen größeren Druckbereich ausführen und kompakter und kostengünstiger ausgeführt werden.According to the present invention, a pressure sensor with the features of claim 1 is proposed. This allows the pressure sensor to perform pressure measurements more accurately and over a wider pressure range, and to be designed in a more compact and cost-effective manner.

Der Drucksensor kann ein mikroelektromechanischer Drucksensor sein.The pressure sensor can be a microelectromechanical pressure sensor.

Das erste Auslenkungselement kann eine erste Membran aufweisen. Die erste Membran kann in die Normalrichtung eine Materialdicke aufweisen, die um ein Vielfaches kleiner als eine Erstreckung der ersten Membran in wenigstens einer zu der Normalrichtung senkrechten Richtung ist.The first deflection element can include a first membrane. The first membrane can have a material thickness in the normal direction that is many times smaller than the extent of the first membrane in at least one direction perpendicular to the normal direction.

Das zweite Auslenkungselement kann eine zweite Membran aufweisen. Die zweite Membran kann in die Normalrichtung eine Materialdicke aufweisen, die um ein Vielfaches kleiner als eine Erstreckung der zweiten Membran in wenigstens einer zu der Normalrichtung senkrechten Richtung ist.The second deflection element can have a second membrane. The second membrane can have a material thickness in the normal direction that is many times smaller than the extent of the second membrane in at least one direction perpendicular to the normal direction.

Der Auslenkungsbereich und das erste Auslenkungselement können einteilig miteinander ausgeführt sein.The deflection area and the first deflection element can be manufactured as a single unit.

Mit Materialdicke ist die mittlere Materialdicke gemeint.Material thickness refers to the average material thickness.

Das erste Druckmesselement kann eingerichtet sein, den Umgebungsdruck in einem ersten Druckbereich zu messen. Das zweite Druckmesselement kann eingerichtet sein, den Umgebungsdruck in einem zweiten Druckmessbereich messen. Der zweite Druckmessbereich kann eine untere Bereichsgrenze aufweisen, die größer als eine untere Bereichsgrenze des ersten Druckmessbereichs ist. Der zweite Druckmessbereich kann eine obere Bereichsgrenze aufweisen, die größer als eine obere Bereichsgrenze des ersten Druckmessbereichs ist. Die obere Bereichsgrenze des ersten Druckmessbereichs kann kleiner oder größer als oder gleich groß wie die untere Bereichsgrenze des zweiten Druckmessbereichs sein.The first pressure sensor can be configured to measure the ambient pressure within a first pressure range. The second pressure sensor can be configured to measure the ambient pressure within a second pressure range. The second pressure range can have a lower limit that is greater than the lower limit of the first pressure range. The second pressure range can have an upper limit that is greater than the upper limit of the first pressure range. The upper limit of the first pressure range can be less than, greater than, or equal to the lower limit of the second pressure range.

Der erste Druckbereich kann beispielsweise von 0,1 bis 1 bar aufgespannt sein. Der zweite Druckbereich kann beispielsweise von 1 bis 10 bar aufgespannt sein.The first pressure range can, for example, be from 0.1 to 1 bar. The second pressure range can, for example, be from 1 to 10 bar.

Das erste Druckmesselement weist bevorzugt eine von dem zweiten Druckmesselement abweichende Druckempfindlichkeit auf.The first pressure measuring element preferably has a pressure sensitivity that differs from that of the second pressure measuring element.

Das erste Auslenkungselement kann ab einem vorgegebenen Grenzdruckwert mechanisch anschlagen und eine weitere Auslenkung des ersten Auslenkungselements kann dadurch unterbunden sein. Der Grenzdruckwert kann innerhalb des zweiten Druckmessbereichs liegen. Der Grenzdruckwert kann die obere Bereichsgrenze des ersten Druckmessbereichs bilden.The first deflection element can mechanically engage at a predetermined pressure limit, thereby preventing further deflection. This pressure limit can lie within the second pressure measuring range. Alternatively, it can define the upper limit of the first pressure measuring range.

Das zweite Auslenkungselement kann ab einem vorgegebenen Grenzdruckwert mechanisch anschlagen und eine weitere Auslenkung des zweiten Auslenkungselements kann dadurch unterbunden sein. Der Grenzdruckwert kann die obere Bereichsgrenze des zweiten Druckmessbereichs bilden.The second deflection element can be mechanically stopped at a predetermined pressure limit, thereby preventing further deflection of the second deflection element. This pressure limit can define the upper limit of the second pressure measuring range.

Das erste und zweite Druckmesselement können sich wenigstens einen elektrischen Anschluss, beispielsweise ein elektrisches Versorgungspotenzial oder ein Masseanschluss, teilen.The first and second pressure measuring elements can share at least one electrical connection, for example an electrical supply potential or a ground connection.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die zweite Kavität das erste Druckmesselement in Bezug auf eine die Normalrichtung als Normale aufweisende Ebene vollständig überlappt. Die zweite Kavität kann das erste Druckmesselement in Bezug auf die Normalrichtung unterhalb von dem ersten Druckmesselement überspannen.In a preferred embodiment of the invention, it is advantageous if the second cavity completely overlaps the first pressure measuring element with respect to a plane having the normal direction as its normal. The second cavity can span the first pressure measuring element below the first pressure measuring element with respect to the normal direction.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft, bei der der randseitige Auslenkungsbereich das erste Druckmesselement vollständig umgibt. Der randseitige Auslenkungsbereich kann rechteckig, insbesondere quadratisch oder rund oder oval verlaufen.A preferred embodiment of the invention is advantageous in which the edge-side deflection region completely surrounds the first pressure measuring element. The edge-side deflection region can be rectangular, in particular square, round, or oval.

Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Druckmesselement erste Messmittel mit wenigstens einem piezoresistiven und/oder kapazitiven Messelement zur Umwandlung der Auslenkung des ersten Auslenkungselements in eine elektrische Messgröße aufweist. Die ersten Messmittel können elektrisch in einer Messbrückenschaltung, beispielsweise einer Halbbrückenschaltung oder Vollbrückenschaltung, aufgebaut sein.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the first pressure measuring element comprises first measuring means with at least one piezoresistive and/or capacitive measuring element for converting the deflection of the first deflection The first measuring instruments can be electrically configured in a measuring bridge circuit, for example a half-bridge circuit or a full-bridge circuit.

Bei einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die ersten Messmittel in Bezug auf eine die Normalrichtung als Normale aufweisende Ebene zumindest teilweise überlappend zu der ersten Kavität angeordnet sind. Die ersten Messmittel können über das zweite Auslenkungselement, insbesondere den Auslenkungsbereich, elektrisch angeschlossen sein.In a particular embodiment of the invention, it is advantageous if the first measuring means are arranged at least partially overlapping the first cavity with respect to a plane having the normal direction as its normal. The first measuring means can be electrically connected via the second deflection element, in particular the deflection area.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft, bei der das zweite Druckmesselement zweite Messmittel mit wenigstens einem piezoresistiven und/oder kapazitiven Messelement zur Umwandlung der Auslenkung des zweiten Auslenkungselements in eine elektrische Messgröße aufweist. Die zweiten Messmittel können elektrisch in einer Messbrückenschaltung, beispielsweise einer Halbbrückenschaltung oder Vollbrückenschaltung, aufgebaut sein.A preferred embodiment of the invention is advantageous in which the second pressure measuring element comprises second measuring means with at least one piezoresistive and/or capacitive measuring element for converting the deflection of the second deflection element into an electrical measured quantity. The second measuring means can be electrically configured in a measuring bridge circuit, for example a half-bridge circuit or a full-bridge circuit.

Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweiten Messmittel in Bezug auf eine die Normalrichtung als Normale aufweisende Ebene zumindest teilweise überlappend zu der zweiten Kavität angeordnet sind. Die zweiten Messmittel können außerhalb von dem ersten Druckmesselement angeordnet und elektrisch angeschlossen sein.In an advantageous embodiment of the invention, the second measuring means are arranged to overlap the second cavity at least partially with respect to a plane having the normal direction as its normal. The second measuring means can be arranged outside of the first pressure measuring element and be electrically connected.

Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Druckmesselement wenigstens einen die erste Kavität gegenüberliegend zu dem ersten Auslenkungselement abgrenzenden ersten Bodenbereich aufweist, der in Bezug auf die Normalrichtung zwischen dem ersten Auslenkungselement und der zweiten Kavität angeordnet ist. Das zweite Druckmesselement kann wenigstens einen die zweite Kavität gegenüberliegend zu dem zweiten Auslenkungselement abgrenzenden zweiten Bodenbereich aufweisen.In an advantageous embodiment of the invention, the first pressure measuring element has at least one first bottom region that delimits the first cavity opposite the first deflection element and is arranged between the first deflection element and the second cavity with respect to the normal direction. The second pressure measuring element can have at least one second bottom region that delimits the second cavity opposite the second deflection element.

Der Auslenkungsbereich und der erste Bodenbereich könnten einteilig miteinander oder als getrennte Bauteile ausgeführt sein.The deflection area and the first floor area could be designed as a single unit or as separate components.

Bei einer speziellen Ausführung der Erfindung ist es von Vorteil, wenn der erste Bodenbereich eine größere Materialdicke als das erste Auslenkungselement aufweist. Dadurch kann die Steifigkeit des ersten Druckmesselements außerhalb von dem ersten Auslenkungselement erhöht werden.In a specific embodiment of the invention, it is advantageous if the first base area has a greater material thickness than the first deflection element. This allows the stiffness of the first pressure measuring element outside of the first deflection element to be increased.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft, bei der der erste Bodenbereich eine größere Materialdicke als der Auslenkungsbereich aufweist. Auch kann die Materialdicke des ersten Bodenbereichs gleich wie oder kleiner als die Materialdicke des Auslenkungsbereichs sein.A preferred embodiment of the invention is advantageous in which the first base region has a greater material thickness than the deflection region. The material thickness of the first base region can also be equal to or less than the material thickness of the deflection region.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.Further advantages and advantageous embodiments of the invention will become apparent from the description of the figures and the illustrations.

FigurenbeschreibungCharacter description

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:

1: Einen Querschnitt eines Drucksensors in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
2: Eine Draufsicht auf den Drucksensor aus 1.
3: Einen Querschnitt eines Drucksensors in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
4: Eine Draufsicht auf den Drucksensor aus 3.

The invention is described in detail below with reference to the illustrations. These show, in detail:

1 : A cross-section of a pressure sensor in a special embodiment of the invention.
2 : A top view of the pressure sensor from 1 .
3 : A cross-section of a pressure sensor in a further special embodiment of the invention.
4 : A top view of the pressure sensor from 3 .

1 zeigt einen Querschnitt eines Drucksensors in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Der Drucksensor 10 umfasst zur Messung eines Umgebungsdrucks ein erstes Druckmesselement 12 zur Messung des Umgebungsdrucks in einem ersten Druckmessbereich und ein zweites Druckmesselement 14 zur Messung des Umgebungsdrucks in einem zweiten Druckmessbereich. Der zweite Druckmessbereich umfasst größere Druckwerte des Umgebungsdrucks als der erste Druckmessbereich. 1 Figure 10 shows a cross-section of a pressure sensor in a specific embodiment of the invention. The pressure sensor 10 comprises, for measuring ambient pressure, a first pressure measuring element 12 for measuring the ambient pressure in a first pressure measuring range and a second pressure measuring element 14 for measuring the ambient pressure in a second pressure measuring range. The second pressure measuring range covers higher ambient pressure values than the first pressure measuring range.

Das erste Druckmesselement 12 umfasst eine erste Kavität 16 und ein die erste Kavität 16 zumindest abschnittsweise überspannendes und abhängig von dem Umgebungsdruck in eine Normalrichtung 18 auslenkbares erstes Auslenkungselement 20 und ein die erste Kavität 16 zumindest abschnittsweise überspannendes und abhängig von dem Umgebungsdruck in die Normalrichtung 18 auslenkbares weiteres erstes Auslenkungselement 22. Das erste Druckmesselement 12 weist einen die erste Kavität 16 gegenüberliegend zu dem ersten und weiteren ersten Auslenkungselement 20, 22 abgrenzenden ersten Bodenbereich 24 auf. Der erste Bodenbereich 24 weist eine größere Materialdicke als das erste und weitere erste Auslenkungselement 20, 22 auf.The first pressure measuring element 12 comprises a first cavity 16 and a first deflection element 20, which spans at least part of the first cavity 16 and is deflectable in a normal direction 18 depending on the ambient pressure, and a further first deflection element 22, which spans at least part of the first cavity 16 and is deflectable in a normal direction 18 depending on the ambient pressure. The first pressure measuring element 12 has a first bottom region 24 that delimits the first cavity 16 opposite the first and further first deflection elements 20, 22. The first bottom region 24 has a greater material thickness than the first and further first deflection elements 20, 22.

Das erste Druckmesselement 12 weist erste Messmittel 26 mit kapazitiven Messelementen 28 zur Umwandlung der Auslenkung des ersten Auslenkungselements 20 in eine elektrische Messgröße auf. Das erste Auslenkungselement 20 umfasst eine erste Membran 30 und ein erstes Messelement 32 mit einer ersten Messelektrode 34 und das weitere erste Auslenkungselement 22 umfasst eine weitere erste Membran 36 und ein zweites Messelement 38 mit einer zweiten Messelektrode 40. Die erste Messelektrode 34 und eine an dem ersten Bodenbereich 24 oder oberhalb davon angeordnete und gegenüber dem ersten Bodenbereich 24 festgelegte, aber hier nicht eingezeichnete, erste Gegenelektrode bilden eine erste Messkapazität des ersten Messelements 32, die abhängig von der Auslenkung des ersten Auslenkungselements 20 und den damit veränderbaren Abstand zwischen der ersten Messelektrode 34 und der ersten Gegenelektrode in Bezug auf die Normalrichtung 18 veränderbar ist. Die zweite Messelektrode 40 und eine an dem ersten Bodenbereich 24 oder oberhalb davon angeordnete und gegenüber dem ersten Bodenbereich 24 festgelegte, aber hier nicht eingezeichnete, zweite Gegenelektrode bilden eine zweite Messkapazität des zweiten Messelements 38, die abhängig von der Auslenkung des weiteren ersten Auslenkungselements 22 und den damit veränderbaren Abstand zwischen der zweiten Messelektrode 40 und der zweiten Gegenelektrode in Bezug auf die Normalrichtung 18 veränderbar ist. Die ersten Messmittel 26 sind in Bezug auf eine die Normalrichtung 18 als Normale aufweisende Ebene vollständig überlappend zu der ersten Kavität 16 angeordnet.The first pressure measuring element 12 has first measuring means 26 with capacitive measuring elements 28 for converting the deflection of the first deflection element 20 into an electrical measurement quantity. The first deflection element 20 comprises a first diaphragm 30 and a first measuring element 32 with a first measuring electrode 34, and the further first deflection element 22 comprises a further first diaphragm 36 and a second measuring element 38 with a second measuring electrode 40. The first measuring electrode 34 and a first counter electrode arranged on or above the first base region 24 and fixed relative to the first base region 24, but not shown here, form a first measuring capacitance of the first measuring element 32, which is variable depending on the deflection of the first deflection element 20 and the resulting variable distance between the first measuring electrode 34 and the first counter electrode with respect to the normal direction 18. The second measuring electrode 40 and a second counter electrode arranged on or above the first bottom region 24 and fixed relative to the first bottom region 24 (but not shown here) form a second measuring capacitance of the second measuring element 38, which is variable depending on the deflection of the further first deflection element 22 and the resulting change in the distance between the second measuring electrode 40 and the second counter electrode with respect to the normal direction 18. The first measuring means 26 are arranged completely overlapping the first cavity 16 with respect to a plane having the normal direction 18 as its normal.

Der Drucksensor 10 umfasst weiterhin das zweite Druckmesselement 14 mit einer zweiten Kavität 44 und einem die zweite Kavität 44 überspannenden und abhängig von dem Umgebungsdruck in die Normalrichtung 18 auslenkbaren zweiten Auslenkungselement 46. Das zweite Auslenkungselement 46 umfasst das erste Druckmesselement 12 und einen an das erste Druckmesselement 12 angrenzenden randseitigen Auslenkungsbereich 48, der das erste Druckmesselement 12 vollständig umgibt. Bei Auslenkung des zweiten Auslenkungselements 46 wird das gesamte erste Druckmesselement 12 mit ausgelenkt. Die erste Kavität 16 ist in Bezug auf die Normalrichtung 18 und einer Sensorumgebung 50 zugewandt oberhalb von der zweiten Kavität 44 angeordnet. Die zweite Kavität 44 überlappt dabei das erste Druckmesselement 12 in Bezug auf eine die Normalrichtung 18 als Normale aufweisende Ebene vollständig. Die zweite Kavität 44 überlappt die erste Kavität 16 in Bezug auf die Normalrichtung 18 zumindest abschnittsweise um das erste Druckmesselement 12, erstreckt sich also in Bezug auf die Normalrichtung 18 zumindest abschnittsweise überlappend zu der ersten Kavität 16 in Richtung der Sensorumgebung 50.The pressure sensor 10 further comprises the second pressure measuring element 14 with a second cavity 44 and a second deflection element 46 spanning the second cavity 44 and deflectable in the normal direction 18 depending on the ambient pressure. The second deflection element 46 comprises the first pressure measuring element 12 and a peripheral deflection area 48 adjacent to the first pressure measuring element 12, which completely surrounds the first pressure measuring element 12. When the second deflection element 46 is deflected, the entire first pressure measuring element 12 is also deflected. The first cavity 16 is arranged above the second cavity 44 with respect to the normal direction 18 and a sensor environment 50. The second cavity 44 completely overlaps the first pressure measuring element 12 with respect to a plane having the normal direction 18 as its normal. The second cavity 44 overlaps the first cavity 16 at least section by section with respect to the normal direction 18 around the first pressure measuring element 12, thus extending at least section by section overlapping the first cavity 16 with respect to the normal direction 18 in the direction of the sensor environment 50.

Das erste Auslenkungselement 20 weist eine geringere Materialdicke als der randseitige Auslenkungsbereich 48 des zweiten Auslenkungselements 46 auf. Dadurch kann die Druckempfindlichkeit des ersten Druckmesselements 12 erhöht werden und mit dem zweiten Druckmesselement 14 dennoch ein breiter Druckmessbereich für die Druckmessung abgedeckt werden.The first deflection element 20 has a smaller material thickness than the edge deflection area 48 of the second deflection element 46. This allows the pressure sensitivity of the first pressure measuring element 12 to be increased, while still covering a wide pressure measuring range with the second pressure measuring element 14.

Der erste Bodenbereich 24 ist in Bezug auf die Normalrichtung 18 zwischen dem ersten und weiteren ersten Auslenkungselement 20, 22 und der zweiten Kavität 44 angeordnet. Der erste Bodenbereich 24 weist beispielsweise eine größere Materialdicke als der Auslenkungsbereich 48 auf.The first bottom section 24 is arranged with respect to the normal direction 18 between the first and subsequent first deflection elements 20, 22 and the second cavity 44. The first bottom section 24 has, for example, a greater material thickness than the deflection section 48.

Das zweite Druckmesselement 14 weist zweite Messmittel 52 mit piezoresistiven Messelementen 54 zur Umwandlung der Auslenkung des zweiten Auslenkungselements 46 in eine elektrische Messgröße auf. Die zweiten Messmittel 52 sind in dem Auslenkungsbereich 48 angeordnet. Die zweiten Messmittel 52 sind in Bezug auf eine die Normalrichtung 18 als Normale aufweisende Ebene zumindest teilweise überlappend zu der zweiten Kavität 44 angeordnet.The second pressure measuring element 14 has second measuring means 52 with piezoresistive measuring elements 54 for converting the deflection of the second deflection element 46 into an electrical measurement. The second measuring means 52 are arranged in the deflection area 48. The second measuring means 52 are arranged at least partially overlapping the second cavity 44 with respect to a plane having the normal direction 18 as its normal.

Der Auslenkungsbereich 48 schließt an ein Trägerelement 56, insbesondere in Substrat an. An wenigstens einer Seite des Auslenkungsbereichs 48 auf dem Substrat sind elektrische Kontaktelemente 58, insbesondere Bondpads, angeordnet.The deflection area 48 adjoins a support element 56, in particular in the substrate. Electrical contact elements 58, in particular bond pads, are arranged on at least one side of the deflection area 48 on the substrate.

2 zeigt eine Draufsicht auf den Drucksensor aus 1. Der randseitige Auslenkungsbereich 48 umgibt das erste Druckmesselement 12 vollständig und verläuft rechteckig. Die zweiten Messmittel 52 umfassen insgesamt vier piezoresistive Messelemente 54, die in dem Auslenkungsbereich 48 angeordnet sind. 2 shows a top view of the pressure sensor 1 The deflection area 48 at the edge completely surrounds the first pressure measuring element 12 and is rectangular in shape. The second measuring means 52 comprise a total of four piezoresistive measuring elements 54, which are arranged in the deflection area 48.

Die erste Messelektrode 34 an dem ersten Auslenkungselement 20 und die zweite Messelektrode 40 an dem weiteren ersten Auslenkungselement 22 sind rechteckig ausgeführt.The first measuring electrode 34 on the first deflection element 20 and the second measuring electrode 40 on the further first deflection element 22 are rectangular in shape.

3 zeigt einen Querschnitt eines Drucksensors in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Der Aufbau des Drucksensors 10 gleicht dem aus 1 bis auf nachfolgende Unterschiede. Das erste Druckmesselement 12 umfasst nur ein erstes Auslenkungselement 20 und die ersten Messmittel 26 umfassen piezoresistive Messelemente 28, die in einem Randbereich des ersten Auslenkungselements 20 angeordnet sind. 3 Figure 1 shows a cross-section of a pressure sensor in a further special embodiment of the invention. The structure of the pressure sensor 10 is equivalent to that shown in Figure 10. 1 except for the following differences. The first pressure measuring element 12 comprises only a first deflection element 20 and the first measuring means 26 comprise piezoresistive measuring elements 28, which are arranged in an edge region of the first deflection element 20.

4 zeigt eine Draufsicht auf den Drucksensor aus 3. Das erste Auslenkungselement 20 ist quadratisch ausgeführt und die ersten Messmittel 26 umfassen insgesamt vier piezoresistive Messelemente 28. Die Messelemente 28 der ersten Messmittel 26 und die Messelemente 54 der zweiten Messmittel 52 sind insbesondere jeweils in einer Mitte einer Seitenlänge 60 des ersten Auslenkungselements 20 und des zweiten Auslenkungselements 46 angeordnet. 4 shows a top view of the pressure sensor 3 The first deflection element 20 is square in shape, and the first measuring means 26 comprise a total of four piezoresistive measuring elements 28. The measuring elements 28 of the first measuring means 26 and the measuring elements 54 of the second measuring means 52 are each specifically arranged in a arranged at the middle of a side length 60 of the first deflection element 20 and the second deflection element 46.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10 2021 207 736 A1 [0002]

Claims

Pressure sensor (10) for measuring ambient pressure, comprising a first pressure measuring element (12) with a first cavity (16) and at least one first deflection element (20) spanning at least section by section over the first cavity (16) and deflectable in a normal direction (18) depending on the ambient pressure, a second pressure measuring element (14) with a second cavity (44) and at least one second deflection element (46) spanning at least section by section over the second cavity (44) and deflectable in the normal direction (18) depending on the ambient pressure, characterized in that the second deflection element (46) comprises the first pressure measuring element (12) and a marginal deflection region (48) adjacent to the first pressure measuring element (12), wherein the second cavity (44) overlaps the first cavity (16) at least section by section with respect to the normal direction (18), wherein the first The deflection element (20) has a smaller material thickness than the edge-side deflection area (48).

Pressure sensor (10) after Claim 1 , characterized in that the second cavity (44) completely overlaps the first pressure measuring element (12) with respect to a plane having the normal direction (18) as its normal.

Pressure sensor (10) after Claim 1 or 2 , characterized in that the edge deflection area (48) completely surrounds the first pressure measuring element (12).

Pressure sensor (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the first pressure measuring element (12) has first measuring means (26) with at least one piezoresistive and/or capacitive measuring element (28, 32, 38) for converting the deflection of the first deflection element (20) into an electrical measured quantity.

Pressure sensor (10) after Claim 4 , characterized in that the first measuring means (26) are arranged at least partially overlapping with the first cavity (16) with respect to a plane having the normal direction (18) as its normal.

Pressure sensor (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the second pressure measuring element (14) has a second measuring means (52) with at least one piezoresistive and/or capacitive measuring element (54) for converting the deflection of the second deflection element (46) into an electrical measured quantity.

Pressure sensor (10) after Claim 6 , characterized in that the second measuring means (52) are arranged at least partially overlapping with the second cavity (44) with respect to a plane having the normal direction (18) as its normal.

Pressure sensor (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the first pressure measuring element (12) has at least one first bottom area (24) defining the first cavity (16) opposite the first deflection element (20), which is arranged between the first deflection element (20) and the second cavity (44) with respect to the normal direction (18).

Pressure sensor (10) after Claim 8 , characterized in that the first bottom area (24) has a greater material thickness than the first deflection element (20).

Pressure sensor (10) after Claim 8 or 9 , characterized in that the first bottom area (24) has a greater material thickness than the deflection area (48).