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DE3919059A1 - Drucksensor zum erfassen von druckschwankungen einer druckquelle - Google Patents

Drucksensor zum erfassen von druckschwankungen einer druckquelle

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DE3919059A1
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membrane
pressure
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pressure sensor
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Robert Bosch GmbH
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    • GPHYSICS
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Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Drucksensor zum Erfassen von Druckschwankungen einer Druckquelle entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Ein derartiger Drucksensor ist beispielsweise aus der Europäischen Patentanmeldung 02 14 468 bekannt. Dort be­ steht der Drucksensor aus einem plättchenförmigen Grund­ körper aus einem Stahlsubstrat, an dessen der dem Meßdruck abgewandten Seite eine Membran aus Glaskeramik angebracht ist. Diese dehnt sich unter Druckeinwirkung. Das Maß der Dehnung wird durch an der Oberseite der Membran geordnete Dehnmeßstreifen erfaßt.
Diese Anordnung hat den Nachteil, daß zum Aufbringen der Membran ein zusätzlicher Arbeitsschritt notwendig wird. Ferner verhalten sich der Stahlgrundkörper und die Glas­ membran bei Temperaturschwankungen sehr unterschiedlich, so daß die Widerstände immer häufiger abgeglichen bzw. geeicht werden müssen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Entwicklung eines genauen, kostengünstigen Drucksensors der o. g. Art, welcher robust ist und in einem weiten Temperaturbereich, insbesondere im Motorbereich eines Kraftfahrzeuges, einge­ setzt werden kann.
Vorteile der Erfindung
Der Drucksensor entsprechend dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 hat den Vorteil, daß Grundkörper und Membran aus dem gleichen Material geformt sind. Bei Temperatur­ schwankungen gibt es deshalb geringfügigere Verhaltens­ unterschiede, so daß die Meßergebnisse des Drucksensors wesentlich verbessert werden.
Ferner ist eine kostengünstige Herstellung äußerst robuster Sensoren möglich, die in einem großen Temperaturbereich eingesetzt werden können. Das Sensorsubstrat, welches beispielsweise ein metallisches oder keramisches Substrat sein kann, ist äußerst stabil. Es ist auch bei starker mechanischer Beanspruchung einsetzbar. Es ist so robust, daß der abgeglichene Sensorhybrid in das Gehäuse einge­ bettet werden kann, ohne dabei Änderungen zu erfahren.
Von besonderer erfinderischer Bedeutung ist die Ausge­ staltung des Übergangs von Membran zum Grundkörper des Sensorsubstrates. Seine Ausgestaltung besteht in der Ein­ formung einer Rundung, welche gewährleistet, daß die höchste Zugspannung, welche auf die Membran einwirkt, zur Membran­ mitte hin konzentriert wird. Deshalb sollen die Wider­ stände auf der Membranfläche selbst Dehnungswerte und die Widerstände im Randbereich der Membran Stauchungs­ werte erfassen können.
Insgesamt soll das Membranprofil so ausgestaltet sein, daß möglichst große Flächen mit konstanter Dehnung bzw. mit konstanter Stauchung (Pressung) entstehen, auf welchen die Widerstände angeordnet sind, welche diese Verformun­ gen erfassen.
Die Verbindung der einzelnen Widerstände geschieht bevor­ zugt durch eine Brückenschaltung, wobei jeweils ein Wider­ stand aus der Membranfläche mit einem Widerstand aus dem Randbereich gekoppelt ist. Auf diese Weise wird ein opti­ males Sensorsignal in Form einer Brückenspannung erzeugt. Die Brückenwiderstände haben bis auf eine Reststreuung dasselbe Temperaturverhalten, sowie dieselbe Alterungs­ drift. Daraus resultiert eine geringe Temperaturabhängig­ keit des Brückensignals sowie eine gute Alterungstabili­ tät über die Lebensdauer hinweg.
Durch das Herausformen der Membran in dem Grundkörper des Sonsorsubstrates ist eine Kaverne ausgebildet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Sensorsubstrat einem Vorsprung eines Gehäuseunterteils so aufgesetzt, daß die Kaverne diesen Gehäusevorsprung übergreift. Durch den Gehäusevorsprung hindurch geschieht mittels beispielsweise einer Bohrung der Anschluß an die zu erfassende Druckquelle. Zwischen der Außenwand des Vorsprunges und der Innenwand der Kaverne des Sensorsub­ strates ist ferner eine Ringdichtung angeordnet, so daß das Innere der Kaverne zur Membran hin abgedichtet ist.
Allerdings bieten sich für den Anschluß des druckführen­ den Mediums aus der Druckquelle unterschiedliche Verbin­ dungsmöglichkeiten. Beispielsweise kann das Sensorsub­ strat auch direkt an ein Gehäuseteil durch Widerstands­ schweißen oder Laserschweißen festgelegt werden. Es bieten sich aber auch Hartlöt- oder Klebeverbindungen bzw. Schraub­ verbindungen mit metallischer Dichtung an. Hier soll dem Rahmen der Erfindung keine Grenze gesetzt sein.
Das Sensorsubstrat kann entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel von einem Gehäuseoberteil auf dem Vorsprung gehalten sein, wobei dieses Gehäuseoberteil einen Steckerteil zum Anschließen von Leitungen an die Widerstände trägt.
Bevorzugt soll die Oberfläche des Sensorsubstrates über Vorbereitungsprozesse so aktiviert werden, daß Standard­ dickschichtsysteme aufgebaut werden können, die dann auch die Widerstände beinhalten. Die Signale dieser Widerstände können dann entweder aus dem Gehäuse des Drucksensors geleitet oder innerhalb des Gehäuses in einem Auswerte­ hybrid verarbeitet werden. Die Dickschichttechnik ist eine Technik zur Realisierung sehr zuverlässiger Sensor­ elemente und Auswerteschaltungen. Sie kann in einem großen Temperaturbereich eingesetzt werden (-50°C bis +200°C) und sie weist eine gute Langzeitstabilität auf. Der Auf­ bau von Sensorelement und Auswerteschaltung ist in einer einheitlichen Technologie zu realisieren. Aufwendige Ver­ bindungen zwischen Sensorelement und Sensorsubstrat ent­ fallen. Die Dickschichttechnik ist ferner geeignet für die vollautomatische Herstellung von Drucksensoren in sehr großen Stückzahlen. Der Sensorhybrid kann sehr kosten­ günstig hergestellt werden. Auf dem Sensorsubstrat können mit relativ geringem Aufwand unterschiedliche Auswerte­ schaltungen für spezielle Anwendungen (z. B. Sensor- Aktuatoren) realisiert werden.
In dem Fall, daß die Widerstände frei auf der Membran angeordnet sind, wird die Membran von einer Druckbeauf­ schlagung gegen einen Umgebungsdruck in dem Gehäuse aus­ gelenkt, so daß hier ein Relativdruck ermittel wird. In vielen Anwendungsfällen soll jedoch der Absolutdruck als Meßwertgröße unter Ausschaltung eines unterschiedlichen Umgebungsdruckes ermittelt werden, was im vorliegenden Aus­ führungsbeispiel durch eine Kappe über die Widerstände erzielt wird. Diese Kappe kann beispielsweise aufgeglast sein und bildet eine Referenz-Kammer, welche evakuiert wird. Selbstverständlich beinhaltet dann diese Kappe auch Leiterbahndurchführungen für die entsprechenden Leitungen zu den Widerständen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Druck­ sensors zum Erfassen von Druckschwankungen einer Druck­ quelle über die Ermittlung von Widerstandswerten von einem Sensorsubstrat zugeordneten Sensorwiderständen, beinhaltet die Ausbildung einer Membran in dem Grundkörper des Sensor­ substrates unter Einformung einer Kaverne. Ferner wird der Übergangsbereich zwischen Membran und Grundkörper so abgerundet, daß bei Aufbringen eines Druckes auf die Membran die Widerstände auf der Membranfläche gedehnt und die Widerstände im Übergangsbereich gestaucht werden. Dabei ist die Geometrie und Lage der Widerstände so opti­ miert, daß die Widerstände über der Membranfläche möglichst gleichmäßig hohe Dehnungen bzw. Stauchungen erfahren.
Die oben erwähnte Brückenschaltung zur Verbindung der Widerstände hat infolge geringer Streuungen der Widerstands­ werte der Sensorwiderstände einen Offset-Fehler. Dieser Offset-Fehler wird durch ein im Dickschichtverfahren auf das Sensorsubstrat aufgebrachtes Widerstandsnetzwerk korri­ giert und durch beispielsweise Lasertrimmen abgeglichen.
Bevorzugt soll eine noch verbleibende Temperaturabhängig­ keit des abgeglichenen Brückensignals durch ein Dickschicht­ netzwerk mit positivem oder negativem Temperaturkoeffi­ zienten kompensiert werden. Ergebnis dieser Anordnung ist ein abgeglichenes und temperaturkompensiertes unver­ stärktes Sensorsignal, welches direkt am Sensorsubstrat abgegriffen werden kann.
In vielen Anwendungsbereichen wird aber ein verstärktes und in der Empfindlichkeit geeichtes Sensorsignal erwünscht. Zu diesem Zwecke ist eine aktive Verstärkerschaltung als Löthybrid mit SMD-Bauelementen bzw. in Chip + Wire - Technik auf das Sensorsubstrat aufgebracht. Über einen Funktions­ abgleich wird dann jeder Sensor individuell geeicht.
Zeichnung
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie zeigt in
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Drucksensor;
Fig. 2 einen teilweise und vergrößert dargestellten Quer­ schnitt durch ein Substrat;
Fig. 3 ein Beispiel einer Anordnung von Widerständen auf dem Substrat;
Fig. 4 ein Beispiel einer Schaltung von Widerständen auf dem Substrat;
Fig. 5 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungs­ beispiel eines Substrates;
Fig. 6 bis 8 Querschnitte durch weitere Ausführungs­ beispiele von Drucksensoren.
Ein Drucksensor P weist gemäß Fig. 1 ein Gehäuse 1 auf, welches aus einem Oberteil 2 und einem Unterteil 3 besteht. Das Unterteil 3 besitzt einen Anschluß 4, beispielsweise in Form eines entsprechenden Nippels, an eine nicht näher gezeigte Druckquelle.
Entsprechende Druckdifferenzen werden über eine Bohrung 5 in das Innere des Gehäuses 1 übertragen und von einem Sensorsubstrat 6 aufgenommen. Dieses Sensorsubtrat 6 kann ein metallisches Substrat sein oder aus einem anderen Material bestehen, welches dafür geeignet ist, daß nach speziellen Vorbehandlungen bzw. Vorbereitungsschritten Standarddickschichtprozesse aufgebaut werden können. Der­ artige Substrate sind beispielsweise in der DE-OS 21 50 695, der DE-OS 34 26 804 und der EP 01 71 699 genannt.
Aus dem eigentlichen Grundkörper 7 des Sensorsubstrates 6 ist eine Membran 8 herausgearbeitet, was beispielsweise durch Fräsen mit einem Formfräser, durch ein NC-gesteuer­ tes Drehen, durch Erodieren oder bei sinterfähigem Substrat­ material durch Formpressen und Sintern erfolgt. Als Materia­ lien für das Sensorsubstrat kommen alle in Betracht, welche für Standarddickschichtprozesse geeignet sind, insbesondere Metall (Titan oder Titanlegierungen) und Keramik.
Die Form des Sensorsubstrates 6 kann in weitem Rahmen den Bedingungen von einfachen, kostengünstigen und robusten Gehäuseformen angepaßt werden. Im vorliegenden Ausführungs­ beispiel ist es eine Scheibe, in welche zur Ausbildung der Membran 8 eine Kaverne 9 eingeformt ist. In Gebrauchs­ lage greift in diese Kaverne 9 ein aus dem Unterteil 3 im Gehäuseinneren herausgeformter nippelförmiger Vorsprung 10 ein und ist randseitig gegenüber der Kaverne 9 durch eine Ringdichtung 11 abgedichtet. Auch dieser Vorsprung 10 wird von der Bohrung 5 durchzogen.
Das Oberteil 2 dient im wesentlichen zur Halterung des Sensorsubstrates 6 bzw. zu dessen Abdeckung. Ihm ist ein Steckerteil 12 aufgesetzt, wobei entsprechende Stecker 13 das Oberteil 2 durchbrechen. Entsprechende elektrische Leitungen 14 führen von den Steckern 13 zum Sensorsubstrat 6. Das Sensorsubstrat 6 bzw. das Verhältnis von Membran 8 zu Grundkörper 7 weist eine bestimmte Konfiguration auf. Der Übergang von Membran 8 zu Grundkörper 7 besitzt eine derartige Rundung 15, daß die höchste Zugspannung bei Druckbeaufschlagung in der Membranmitte auftritt. Darüber hinaus ist das Membranprofil so gestaltet, daß möglichst große Flächen mit konstanter Dehnung bzw. mit konstanter Pressung entstehen, auf welchen die Widerstände angeordnet sind, welche die Verformung erfassen. Die Ermittlung der geeigneten Form der Membran erfolgt mit Hilfe entspre­ chender FEM-Rechnungen.
Die ebene Oberfläche des Sensorsubstrates wird über Vorbe­ reitungsprozesse so aktiviert, daß Standartdickschicht­ systeme aufgebaut werden können. Dabei sind über der Mem­ bran Dickschichtwiderstände 16 und 17 so angeordnet, daß durch die Verformung der Membran 8 die mittleren Dick­ schichtwiderstände 16 gedehnt und die äußeren Widerstände 17 gestaucht werden. Eine entsprechende Anordnung ist schematisch in Fig. 3 gezeigt.
Bei der Dehnung ändern sich die Widerstandswerte entspre­ chend ihres k-Faktors in Abhängigkeit von der Verformung. Die Geometrie und Lage der Widerstände 16 bzw. 17 ist so optimiert, daß sie über die aktive Fläche möglichst gleichmäßig hohe Dehnungen bzw. Stauchungen (Pressungen) erfahren. Dabei ist die Widerstandsfläche selbst möglichst groß, wodurch ein geringes Rauschen, hohe Stabilität und geringe Randeffekte erzielt werden. Die Anbindung der Leitungen 14 ist ebenfalls möglichst flächenmäßig groß, wodurch ein geringer Einfluß von Alterungsdriften erhalten wird. All diese Randbedingungen führen dazu, daß nicht nur rechteckförmige Widerstandsgeometrie gewählt werden, sondern je nach Bedarf auch poligonförmige, halbkreis­ förmige, parabelförmige und ähnliche Widerstandsgeometrie gewählt werden.
Bei entsprechender Verknüpfung der Widerstände 16 bzw. 17 in einer Brückenschaltung, wie dies in Fig. 4 darge­ stellt wird, wird ein optimales Sensorsignal in Form einer Brückenspannung erzeugt. Die Brückenwiderstände haben bis auf eine Reststreuung dasselbe Temperaturverhalten sowie dieselbe Alterungsdrift. Daraus resultiert eine geringe Temperaturabhängigkeit des Brückensignals (< 10% des Signalhubs im Temperaturbereich von -40°C bis +130°C) sowie eine gute Alterungsstabilität über die Lebensdauer (ca. 1% des Signalhubs). Die Brückenschaltung hat infolge geringer Streuungen der Widerstandswerte der Sensorwider­ stände 16 und 17 einen Offsetfehler (Gleichanteil). Dieser Offsetfehler wird durch ein Widerstandsnetzwerk in Dick­ schichttechnik korrigiert, welches durch Lasertrimmen abgeglichen wird. Die verbleibende Temperaturabhängigkeit des abgeglichenen Brückensignals wird ebenfalls durch ein Dickschichtnetzwerk mit positivem oder negativem Tempe­ raturkoeffizienten kompensiert.
Ergebnis dieser Anordnung ist ein abgeglichenes und tempe­ raturkompensiertes, unverstärktes Sensorsignal, welches direkt am Sensorsubstrat 6 abgegriffen werden kann.
Bei vielen Anwendungen ist ein verstärktes und in der Empfindlichkeit geeichtes Sensorsignal erwünscht. In Er­ weiterung der eben genannten Anordnung wird deshalb auf dem Sensorsubstrat 6 eine aktive Verstärkerschaltung als Lothybrid mit SMD-Bauelementen bzw. in Chip + Wire - Technik aufgebaut. Über einen Funktionsabgleich wird dann jeder Sensor individuell geeicht.
Eine geringe Temperaturabhängigkeit wird durch Wahl ge­ eigneter Temperaturkoeffizienten der Widerstände im Ver­ stärkerzweig entweder fest eingestellt oder bei erhöhten Genauigkeitsanforderungen individuell für jeden Sensor abgeglichen.
Weiterhin wird für spezielle Anwendungen die Schaltung sowie die integrierten Schaltkreise (IC′S) für eine Sig­ nalverarbeitung mit auf das Sensorsubstrat 7 integriert, so daß beispielsweise Leistungsschalter bei bestimmten Druckwerten als Aktuatoren Steuerungsvorgänge auslösen.
Bei Bedarf wird die Auswertung des Sensorsignals in Form einer digitalen Schaltung vorgenommen. Dabei werden Eich­ und Korrekturwerte in digitaler Form gespeichert. Außer­ dem werden zur Auswertung gewisser Zustände digitale Algo­ rithmen verwendet und der Informationsaustausch mit einem Steuergerät über eine digitale Schnittstelle (z.B. CAN Bus) realisiert. Diese digitale Auswertschaltung wird, sofern es vom räumlichen Aufbau des Sensors bzw. Sensor- Aktuators sinnvoll ist, (z. B. bei einem flachen Gehäuse) ebenfalls auf dem Sensorsubstrat 6 integriert. Bei anderen Gehäuseformen, welche z. B. gemäß Fig. 6 zylinderförmig mit geringem Durchmesser ausgestaltet sein können, wird auf das Sensorsubstrat ein Sensorhybrid 18 aufgebracht und darauf ein Auswerthybrid 19 aufgesetzt, z. B. auf­ gelötet. Die Verbindung kann selbstverständlich auch durch Kleben oder Bonden erfolgen.
Sind die Widerstände 16 bzw. 17 frei auf der Oberfläche des Sensorsubstrates 6 aufgebracht, wird die Membran 8 von dem herrschenden Arbeitsdruck im Inneren der Kaverne 9 gegen den Umgebungsdruck im Gehäuseinneren ausgelenkt, so daß der Relativdruck ermittelt wird. Für die Anwendung zur Ermittlung eines Absolutdruckes wird über den nicht gezeigten Sensorwiderständen eine Referenz-Kammer gebil­ det, indem eine Kappe 21 auf das Sensorsubstrat 6 aufge­ glast und die Referenzkammer 20 evakuiert wird. Bei 22 sind Leiterbahndurchführungen im Glas angedeutet.
Ein weiteres wichtiges Merkmal für die Herstellung von kostengünstigen Sensorhybriden ist die Integration einer beliebigen (eventuell auch digitalen) kompletten Auswerte­ schaltung auf dem Sensorsubstrat. In diesem Fall entfallen kostspielige Verbindung zwischen Substrat und Auswerte­ schaltung sowie aufwendige Montagearbeiten bei der Her­ stellung. Ferner ist es dann möglich, den Drucksensor sehr flach zu halten.
In diesem Fall muß selbstverständlich das Sensorhybrid bzw. die Drucksensoroberfläche genügend groß gehalten werden, damit die Auswerteschaltung (-hybrid) genügend Platz besitzt. In der Regel wird die Auswerteschaltung auf dem Sensorsubstrat in Standarddickschichttechnik, d. h. in derselben Art und Weise wie das Sensorelement, aufgebracht.
Weitere Beispiele von Drucksensoren, insbesondere mit auf dem Sensorsubstrat angeordneten Auswerteschaltungen sind in Fig. 7 und 8 dargestellt. Gemäß Fig. 7 wird bei dem Drucksensor P2 das Sensorsubstrat 6 durch einen Gehäuserahmen 23 auf dem Unterteil 3 gehalten. Im Bereich der Membran 8 sind Sensorelemente 16 und 17 erkennbar, während außerhalb der Membran 8 auf dem Sensorsubstrat aufgebrachte Auswerteschaltungen 19 angedeutet sind.
In dem weiteren Ausführungsbeispiel eines Drucksensors P3 stützt sich ein Gehäuseoberteil 2 über entsprechende Füße 24 auf der Oberfläche des Sensorsubstrates 6 zwischen den Sensorelementen 16 bzw. 17 und den Auswerteschaltungen 19 ab. Entsprechende Leiterbahnen werden durch Isolier­ gläser geschützt, so daß unter der Gegendruckfläche 25 Durchkontaktierungen gebildet sind.

Claims (18)

1. Drucksensor zum Erfassen von Druckschwankungen einer Druckquelle über die Ermittlung von Widerstandswerten von einem Sensorsubstrat zugeordneten Sensorwiderständen, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem Grundkörper (7) des Sensorsubstrates (6) eine Membran (8) herausgeformt ist und Sensorwiderstände (16, 17) sowohl in deren Rand­ bereich, als auch über die Fläche der Membran (8) verteilt angeordnet sind.
2. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang von Membran (8) zum Grundkörper (7) des Sensorsubstrates (6) eine Rundung (15) aufweist.
3. Drucksensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Widerstände (16) auf der Fläche der Membran (8) dehnbar und die Widerstände (17) im Randbereich der Membran stauchbar sind, wobei die Widerstände und Leiter­ bahnen bevorzugt in Dickschichttechnik auf das Substrat aufgebracht sind.
4. Drucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der Widerstand (16a bzw. 16b) aus der Fläche der Membran (8) mit einem Widerstand (17a bzw. 17b) aus dem Randbereich zu einer Brückenschaltung verbunden ist.
5. Drucksensor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Herausformen der Membran (8) in dem Sensorsubstrat (6) eine Kaverne (9) ausgebildet ist, in welche ein Vorsprung (10) eines Gehäuseunterteils (3) mit einer Bohrung (5) zur Druckquelle eingreift und gegenüber welchem sich der Vorsprung (10) unter Einlegung einer Ringdichtung (11) abstützt.
6. Drucksensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsubstrat (6) auf dem Vorsprung (10) von einem Gehäuseoberteil (2) gehalten ist, welches einen Steckerteil (12) zum Anschließen von Leitungen (14) an die Widerstände (16, 17) trägt.
7. Drucksensor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Sensorsubstrat (6a) ein Sensorhybrid (18) aufgebracht ist.
8. Drucksensor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß in die Leitung (14) ein Auswertehybrid (19) einge­ schaltet ist.
9. Drucksensor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine komplette Auswerte­ schaltung (19a) auf dem Sensorsubstrat (6) angeordnet ist.
10. Drucksensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (-hybrid) (19a) auf dem Sensor­ substrat (6) in Standard-Dickschichttechnik aufgebracht ist.
11. Drucksensor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das mit der Auswerteschaltung (19a) und den Sensorelementen (16, 17) belegte Sensorelement (6) außen von einem Gehäuserahmen (23) gehalten ist.
12. Drucksensor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich ein Gehäuseoberteil (2) mit Füßen (24) auf dem Sensorsubstrat (6) zwischen Auswerteschaltung (19a) und Sensorelementen (16, 17) unter Ausbildung von Durchkontaktierungen abstützt.
13. Drucksensor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß über die Sensorwider­ stände (16, 17) eine Kappe (21) unter Ausbildung einer Referenzkammer (20) aufgesetzt, beispielsweise aufgeglast, ist.
14. Drucksensor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem mit Dickschichthybrid belegten Sensor­ substrat (6) und der Kappe (21) Leiterbahndurchführungen (22) vorgesehen sind.
15. Verfahren zum Herstellen eines Drucksensors zum Erfas­ sen von Druckschwankungen einer Druckquelle über die Ermitt­ lung von Widerstandswerten von einem Sensorsubstrat zuge­ ordneten Sensorwiderständen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung einer Membran in den Grundkörper des Sensor­ substrates eine Kaverne eingeformt wird und der Übergangs­ bereich zwischen Membran und Grundkörper so abgerundet wird, daß beim Aufbringen eines Druckes auf die Membran die Widerstände im Übergangsbereich gestaucht werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Offsetfehler der Widerstandswerte der Sensorwider­ stände infolge geringer Streuung durch ein im Dickschicht­ verfahren auf das Sensorsubstrat aufgebrachtes Widerstands­ netzwerk korrigiert und durch beispielsweise Lasertrimmen abgeglichen wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine verbleibende Temperaturabhängigkeit des abge­ glichenen Wertes durch ein Dickschichtnetzwerk mit positiven oder negativen Temperaturkoeffizienten kompensiert wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines geeichten Sensor­ signals auf dem Sensorsubstrat eine Verstärkerschaltung als Löthybrid, in Chip + Wire - Technik, oder in ähnlicher Weise aufgebracht wird.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4111149A1 (de) * 1991-04-06 1992-10-08 Bosch Gmbh Robert Drucksensor
DE4111148A1 (de) * 1991-04-06 1992-10-08 Bosch Gmbh Robert Sensor
EP0530434A1 (de) * 1991-08-09 1993-03-10 Siemens-Albis Aktiengesellschaft Druckfühler
EP0561397A3 (en) * 1992-03-18 1993-11-03 Matsushita Electric Industrial Co Ltd A pressure sensor
CH683377A5 (de) * 1991-08-09 1994-02-28 Siemens Ag Albis Druckfühler.
EP1093132A3 (de) * 1999-10-15 2004-06-02 Robert Bosch Gmbh Planarer Abgleichwiderstand, Anwendungen und Verfahren zu seiner Herstellung
WO2010129591A3 (en) * 2009-05-04 2011-01-27 Kulite Semiconductor Products, Inc. Torque insensitive header assembly

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100487685B1 (ko) * 1996-08-27 2005-05-09 로베르트 보쉬 게엠베하 압력센서의 제조방법
DE19844556A1 (de) * 1998-09-29 2000-04-27 Bosch Gmbh Robert Druckgeber
DE10114635A1 (de) * 2001-03-23 2002-09-26 Bernhard Trier Drucksensor
DE20300498U1 (de) 2002-12-18 2003-04-17 Huba Control AG, Würenlos Drucksensor
ITTO20080484A1 (it) * 2008-06-19 2009-12-20 Eltek Spa Dispositivo sensore di pressione
DE102011089608A1 (de) * 2011-12-22 2013-06-27 Horst Siedle Gmbh & Co. Kg Gehäuseteil für einen elektrischen Sensorsowie Verfahren zur Herstellung des Gehäuseteils

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3278882A (en) * 1964-03-10 1966-10-11 Sperry Rand Corp Pressure transducers
DE7442919U (de) * 1975-06-12 Gesellschaft Fuer Kernforschung Mbh Druckaufnehmer
DE2940441A1 (de) * 1978-10-12 1980-04-24 Magneti Marelli Spa Druck-messvorrichtung unter verwendung eines mit elektrischen widerstaenden versehenen dehnungsmessers
US4325260A (en) * 1979-02-05 1982-04-20 Hitachi, Ltd. Pressure transducer
DE3303980A1 (de) * 1983-02-05 1984-09-27 Erich 7993 Kressbronn Brosa Hochdruckaufnehmer
DE3333498A1 (de) * 1983-09-16 1985-04-04 Vdo Adolf Schindling Ag, 6000 Frankfurt Planarer druckaufnehmer
DE3538453A1 (de) * 1984-10-30 1986-05-07 Burr-Brown Corp., Tucson, Ariz. Druckfuehleinrichtung
DE3707077A1 (de) * 1986-03-10 1987-09-17 Marelli Autronica Dickfilmsensor, insbesondere ein drucksensor

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7442919U (de) * 1975-06-12 Gesellschaft Fuer Kernforschung Mbh Druckaufnehmer
US3278882A (en) * 1964-03-10 1966-10-11 Sperry Rand Corp Pressure transducers
DE2940441A1 (de) * 1978-10-12 1980-04-24 Magneti Marelli Spa Druck-messvorrichtung unter verwendung eines mit elektrischen widerstaenden versehenen dehnungsmessers
US4325260A (en) * 1979-02-05 1982-04-20 Hitachi, Ltd. Pressure transducer
DE3303980A1 (de) * 1983-02-05 1984-09-27 Erich 7993 Kressbronn Brosa Hochdruckaufnehmer
DE3333498A1 (de) * 1983-09-16 1985-04-04 Vdo Adolf Schindling Ag, 6000 Frankfurt Planarer druckaufnehmer
DE3538453A1 (de) * 1984-10-30 1986-05-07 Burr-Brown Corp., Tucson, Ariz. Druckfuehleinrichtung
DE3707077A1 (de) * 1986-03-10 1987-09-17 Marelli Autronica Dickfilmsensor, insbesondere ein drucksensor

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Dickschicht-Schaltungen", in messen prüfen automatisieren, März 1989, S. 92,94,95 *
Integration brings a generation of low-out transducers, Electronics/ December 4, 1972, S. 83-88 *
M. Vieten, Drucksensoren in Dickschicht-Techno- logie,in messen prüfen automatisieren, Juli/August1987, S. 435-437 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4111149A1 (de) * 1991-04-06 1992-10-08 Bosch Gmbh Robert Drucksensor
DE4111148A1 (de) * 1991-04-06 1992-10-08 Bosch Gmbh Robert Sensor
EP0508249A3 (en) * 1991-04-06 1993-08-04 Robert Bosch Gmbh Pressure sensor
EP0530434A1 (de) * 1991-08-09 1993-03-10 Siemens-Albis Aktiengesellschaft Druckfühler
CH683377A5 (de) * 1991-08-09 1994-02-28 Siemens Ag Albis Druckfühler.
EP0561397A3 (en) * 1992-03-18 1993-11-03 Matsushita Electric Industrial Co Ltd A pressure sensor
US5406852A (en) * 1992-03-18 1995-04-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Pressure sensor having a resistor element on a glass dryer with electrodes connected thereto
EP1093132A3 (de) * 1999-10-15 2004-06-02 Robert Bosch Gmbh Planarer Abgleichwiderstand, Anwendungen und Verfahren zu seiner Herstellung
US9316551B2 (en) 2007-07-03 2016-04-19 Kulite Semiconductor Products, Inc. Torque insensitive header assembly
WO2010129591A3 (en) * 2009-05-04 2011-01-27 Kulite Semiconductor Products, Inc. Torque insensitive header assembly
US8286495B2 (en) 2009-05-04 2012-10-16 Kulite Semiconductor Products, Inc. Torque insensitive header assembly

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DE3919059C2 (de) 1993-05-13

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