WO2016156162A1 - Capacitive pressure sensor - Google Patents

Capacitive pressure sensor Download PDF

Info

Publication number
WO2016156162A1
WO2016156162A1 PCT/EP2016/056436 EP2016056436W WO2016156162A1 WO 2016156162 A1 WO2016156162 A1 WO 2016156162A1 EP 2016056436 W EP2016056436 W EP 2016056436W WO 2016156162 A1 WO2016156162 A1 WO 2016156162A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
measuring
dependent
pressure
electrode
esp
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/056436
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Stefan Kraus
Karl-Peter Hauptvogel
Sascha KOCH
Andreas Rossberg
Thomas Uehlin
Martin BURGARD
Nils Ponath
Ulfert Drewes
Original Assignee
Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg filed Critical Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg
Publication of WO2016156162A1 publication Critical patent/WO2016156162A1/en

Links

Classifications

    • 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
    • G01L9/0073Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance using a semiconductive diaphragm
    • 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
    • G01L19/04Means for compensating for effects of changes of temperature, i.e. other than electric compensation
    • 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
    • G01L9/12Measuring 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 by making use of variations in capacitance, i.e. electric circuits therefor
    • G01L9/125Measuring 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 by making use of variations in capacitance, i.e. electric circuits therefor with temperature compensating means

Definitions

  • the invention relates to a capacitive pressure sensor, with a pressure chamber including a pressure chamber arranged on a base body, acted upon by a pressure-elastically deformable measuring membrane, an outer edge of the measuring membrane enclosing the pressure chamber with an outer edge of the measuring membrane facing end side of the body connecting Addition, in particular an active brazing, and a capacitive electromechanical transducer for metrological detection of a dependent of the pressure to be measured deflection of the measuring membrane, the at least one arranged on a side facing the base body side of the measuring membrane membrane electrode and one on one of
  • Capacitive pressure sensors can be designed as absolute pressure sensors, as relative pressure sensors or as differential pressure sensors, and are used in industrial applications
  • Measurement technology used to measure pressures.
  • capacitive ceramic pressure sensors in which at least the
  • Measuring diaphragm made of ceramic has the advantage that the ceramic measuring membrane can be exposed directly to the medium whose pressure is to be measured.
  • ceramic has particularly advantageous chemical and mechanical properties for use in pressure measurement technology.
  • Esp. are diaphragm seals that transmit the pressure to be measured by means of a pressure-transmitting liquid to the pressure sensor, not required.
  • a capacitive electromechanical transducer for metrological detection of a dependent of the pressure to be measured deflection of the measuring membrane the at least one arranged by a arranged on a base body side of the diaphragm membrane electrode and a arranged on one of the measuring membrane facing the end face of the main body electrode body Capacitor includes.
  • These pressure sensors are manufactured by prefabricating the measuring diaphragm and the base body, and the membrane electrode is mounted on the measuring diaphragm and the diaphragm
  • Base electrode are applied to the body. Subsequently, a solder layer is introduced from an active brazing material between the measuring membrane and the base body, and the assembly is heated under vacuum in total to a lying above the melting temperature of the solder soldering solder.
  • EP 0 445 382 A2 DE it is described to apply a protective layer of an oxide of the electrode material to the electrodes, which prevents solder which melts during active brazing from flowing over the electrodes.
  • electrodes made of tantalum are preferably used for this purpose, on which a protective layer of tantalum pentoxide is arranged.
  • Tantalum pentoxide is known as an insulator with very high permittivity, and is used e.g. in
  • Electrolytic capacitors as well as in the semiconductor industry as - often as high-k
  • Dielectric called - used high-quality dielectric.
  • the protective layer of tantalum pentoxide described in EP 0 445 382 A2 DE is produced by thermal or anodic oxidation of the tantalum electrodes.
  • the application of the electrodes and the generation of the oxide layer on the electrodes represent two separate process steps, which are carried out in two different systems.
  • the application of the electrodes e.g. takes place in a sputtering system, in which the electrodes are sputtered as a coating on measuring membrane and body
  • the thermal oxidation takes place in a separate from the sputtering furnace.
  • the surfaces of the electrodes during transport from the sputtering system to the oven by particles, fibers or touch pollute, resulting in rejects.
  • the thermal oxidation of tantalum electrodes is a time-consuming process that regularly takes several hours, z. B. 4 to 5 hours to complete.
  • DE 10 2013 106 045 A1 describes a pressure sensor in which the solder stop and membrane electrode are prepared from the same material system.
  • a membrane electrode is used which has titanium oxide.
  • titanium oxide is conductive and can therefore be used as an electrode material.
  • non-stoichiometric titanium oxide is preferably used, since the latter has a higher conductivity than stoichiometric titanium oxide.
  • DE 10 2013 106 045 A1 describes increasing the conductivity of the electrode material by doping with Cr, Nb or W ,.
  • the preparation of the membrane electrode is carried out according to DE 10 2013 106 045 A1, preferably by reactive sputtering.
  • the invention comprises a pressure sensor, with
  • a pressure diaphragm which can be acted upon by a pressure chamber and which is arranged on a base body and can be acted upon by a pressure, is elastically deformable in a pressure-dependent manner
  • a capacitive electromechanical transducer for metrological detection of a dependent of the pressure to be measured deflection of the measuring membrane the at least one arranged on a side facing the base of the measuring membrane membrane electrode and one on one of the measuring membrane facing
  • the membrane electrode consists of semiconducting, doped tantalum oxide, in particular semiconducting, doped ditantalum pentoxide.
  • the main body electrode consists of semiconducting, doped tantalum oxide, in particular semiconducting, doped ditantalum pentoxide.
  • the doping comprises titanium (Ti), wherein the doped tantalum oxide esp.
  • Doped dopant tallow Ti 2 0 5 ), in which a titanium content of the titanium-tantalum metal content of the doped Ditantalpentoxids on the order of 10 mol.%.
  • the semiconductive membrane electrode has an impedance dependent on the temperature of the measuring membrane
  • a measuring circuit is provided, which is the temperature-dependent impedance, in particular its ohmic component, or dependent on the temperature-dependent impedance
  • Measuring variable esp. A time constant of a charging and / or discharging the capacitor formed by the membrane electrode and the main body electrode or one of a caused by the capacitor in an AC circuit
  • Phase shift between AC and AC voltage dependent variable, esp. A dielectric power loss of the capacitor or tangent of a loss angle, or a quality or attenuation of a condenser containing, esp. In resonance operated, resonant circuit determined.
  • the measuring circuit based on the impedance or the impedance-dependent
  • Measured variable determines a temperature of the measuring membrane, and in particular for the compensation of a temperature-dependent measurement error of the pressure sensor provides or used.
  • the measuring circuit based on the impedance or the impedance-dependent
  • the invention comprises a method for producing a pressure sensor according to the invention, which is characterized in that
  • the membrane electrode is applied to the side of the measuring membrane facing the base body, in particular by gas-phase deposition, in particular by physical vapor deposition, in particular by sputtering, in particular by DC or magnetron sputtering, is applied,
  • Main body is applied, esp. By vapor deposition, esp. By physical vapor deposition, in particular by sputtering, esp. By DC or magnetron sputtering applied, and
  • sputtering takes place by means of a sputtering target consisting of a semiconducting, doped ditantalpine oxide, in particular titanium-doped ditantalum pentoxide.
  • the invention has the advantage that the membrane electrode consisting of semiconducting, doped tantalum oxide, esp. Doped Ditantalpentoxid, at the same time forms a Lotstopp, which counteracts an inflow of molten active brazing material into the pressure chamber of the pressure sensor during the Aktivhartlötens.
  • the membrane electrodes can be produced in a single process step comparatively quickly and inexpensively with low variance. Since the doped tantalum pentoxide is semiconducting, the membrane electrode can be deposited by DC or magnetron sputtering. Thus, no high-frequency sputtering system is required, as required for sputtering insulators.
  • DC and magnetron sputtering By means of DC and magnetron sputtering, thin, essentially non-porous layers can be produced in reproducibly high quality.
  • DC and magnetron sputtering moreover has the advantage that the composition of the sputtered layers is easier to control than reactive sputtering.
  • Fig. 1 shows: a capacitive pressure sensor.
  • Fig. 1 shows a section through an embodiment of a pressure sensor.
  • This comprises a pressure membrane p acted upon and pressure-dependent elastically deformable measuring membrane 1, which is arranged on a base body 3.
  • the measuring diaphragm 1 and preferably also the base body 3 are made of ceramic, e.g. made of aluminum oxide
  • the illustrated pressure sensor can be designed as an absolute pressure sensor.
  • the pressure chamber 5 enclosed under the measuring diaphragm 1 is evacuated.
  • it can be configured as a relative pressure sensor, in that the pressure chamber 5 is supplied with a reference pressure p ref , for example an atmospheric pressure, via a bore 9 leading through the main body 3, shown in dashed lines in FIG. 1, relative to that acting on the measuring diaphragm 1 Pressure p is to be detected.
  • a reference pressure p ref for example an atmospheric pressure
  • the pressure sensor comprises an electromechanical transducer which serves to metrologically detect a pressure-dependent deformation of the measuring diaphragm 1.
  • This includes e.g. at least one capacitor with a depending on the pressure-induced deflection of the measuring membrane 1 changing capacity of a on a base body 3 facing side of the measuring membrane 1 applied membrane electrode 1 1 and one of the measuring membrane 1 facing end of
  • Base body 3 applied base body electrode 13 has.
  • the membrane electrode 1 1 extends over the base body 3 facing side of the measuring membrane 1 to the joint 7, and is preferably on the preferably as Aktivhartlötung
  • Counterelectrode 13 is preferably carried out via a contact pin 15 inserted in a bore leading through the base body 3, e.g. a tantalum pin, which produces an electrically conductive connection to the main body electrode 13.
  • a contact pin 15 inserted in a bore leading through the base body 3, e.g. a tantalum pin, which produces an electrically conductive connection to the main body electrode 13.
  • the pressure-dependent capacity of this capacitor or its changes are detected by a connected to the membrane electrode 1 1 and the main body electrode 13, not shown here measurement circuit and converted into a pressure-dependent measurement signal, which then to display, for further processing and / or Evaluation is available.
  • the membrane electrode 1 1 consists of semiconducting, doped
  • Tantalum oxide preferably of semiconducting, doped ditantalum pentoxide (Ta20 5 ).
  • this is particularly suitable for doping with titanium (Ti).
  • Ti titanium
  • a doping is suitable in which the titanium content of the titanium-tantalum metal content of the doped
  • porous electrodes are unsuitable for use in pressure sensors, since porous electrodes in the pressure chamber 5 absorb moisture penetrating, which then to impairments of the
  • the membrane electrode 1 Preferably, not only the membrane electrode 1 1, but also the main body electrode 13 of the doped, semiconducting tantalum oxide, preferably the doped semiconducting Ditantalpentoxid (Ta20 5 ).
  • Doped tantalum pentoxide has the advantage that it is due to the doping in
  • the semiconductive membrane electrode 1 1 has the advantage of having a temperature-dependent impedance as a semiconductor.
  • Pressure sensor provides or uses. For this purpose, by means of a measuring circuit, not shown here, the impedance of the membrane electrode 1 1, in particular its ohmic component, or dependent on the temperature-dependent impedance
  • Measured variable determined As described in DE 10 2013 1 14 734.8, for this purpose, a measured variable dependent on the temperature-dependent impedance of the membrane electrode 1 1 of the capacitor formed by the membrane electrode 1 1 and the main body electrode 13 can be detected by measurement using the measuring circuit. In particular, a time constant of a charging and / or discharging process of the
  • Capacitor or one of a caused by the capacitor in an AC circuit phase shift ⁇ between AC and AC voltage dependent variable, such as a dielectric loss of the
  • the deformation of the measuring membrane 1 can be determined by the capacitance of the capacitor.
  • Pressure sensors can be used, which have further electrodes.
  • An example of this are pressure sensors described in DE 10 201 1078 557 A1, the electromechanical transducers of which have two capacitors, one of which is formed by the membrane electrode and a first main body electrode arranged centrally on the end face of the main body facing the measuring diaphragm, and a second main body electrode which is surrounded on the outside by the membrane electrode and the first main body electrode is formed.
  • Differential pressure sensors can be used, the at least one including an
  • Pressure chamber arranged on a base body can be acted upon with a pressure, pressure-dependent elastically deformable measuring membrane, the outer edge is connected to the inclusion of a pressure chamber with an outer edge of the measuring diaphragm facing end of the body via a joint, esp.
  • An active brazing, and at least one capacitive electromechanical transducer comprising at least one arranged by a arranged on a side facing the base of the measuring membrane membrane electrode and a capacitor arranged on one of the measuring membrane facing end side of the base body arranged base electrode.
  • Pressure sensors according to the invention are produced by prefabricating the measuring membrane 1 and base body 3, the membrane electrode 1 1 on
  • the side of the measuring diaphragm 1 facing the main body 3 is applied, and the main body electrode 13 is applied to the end face of the main body 3 facing the measuring diaphragm 1.
  • the application of the membrane electrode 1 1 and the main body electrode 13 is preferably carried out by vapor deposition, preferably by physical
  • a sputtering target consisting of semiconducting, doped ditantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), which is doped with, for example, titanium, is preferably used.
  • the application of the membrane electrode 1 1 and the main body electrode 13 is preferably carried out by means of DC or magnetron sputtering. By DC, as well as by magnetron sputtering can thin, in
  • Substantially non-porous layers can be produced in reproducibly high quality.
  • DC and magnetron sputtering moreover has the advantage that the composition of the sputtered layers is easier to control than is the case with reactive sputtering.
  • an electrical connection of the counter electrode 13 can be provided by the contact pin 15, for example a tantalum pin, is inserted into the leading through the body 3 bore, and produces an electrically conductive connection to the main body electrode 13 ,
  • the tantalum electrodes provided at the outset known from the prior art with a protective layer of ditantalum pentoxide produced by thermal oxidation no further operation is required for producing the electrodes according to the invention.
  • the entire manufacturing process of the electrodes thus takes place in a single system. Accordingly, no transport of the components from one system to another is required, in which the surfaces of the components could be contaminated by particles, fibers or touch. This avoids rejects.
  • the sputtering process is a relatively fast executable process, which usually takes about 30 minutes. In comparison, for thermal oxidation of tantalum electrodes, several hours, e.g. 4 to 5 hours, needed.
  • Pressure chamber 5 pressure-tightly connected by active brazing.
  • a solder layer is arranged between the outer facing edges of the base body 3 and the measuring membrane 1 to be joined by the joining 7.
  • Lot Mrs can e.g. in the manner described in EP 490 807 A1 as solder paste or in the form of a preformed solder preform, e.g. a solder ring, are introduced.
  • joints 7 having a height of greater than or equal to 30 ⁇ m can be produced.
  • joints 7 can be produced with a height of the order of magnitude of 10 ⁇ m.
  • the arrangement formed by the main body 3, the solder layer and the measuring membrane 1 is heated in total to a soldering temperature above the melting temperature of the active hard solder and heated there over a longer period of time, in particular a period of 5 min to 15 min, held.
  • a soldering temperature above the melting temperature of the active hard solder in particular a period of 5 min to 15 min, held.
  • Aktivhartlöt compiler be used in which the solder layer is completely melted under vacuum by laser radiation.
  • the membrane electrode 1 1 which adjoins the active hard solder, acts as a solder stop, which counteracts an inflow of molten active brazing solder into the pressure chamber 5.
  • the achieved by DC or magnetron sputtering precise adjustment of the composition of the membrane electrode 1 1 has the advantage that on the targeted adjustment of the composition of the temperature range by the membrane electrode 1 1 forms an effective Lotstopp, can be increased.

Abstract

The invention describes a capacitive pressure sensor comprising a measuring diaphragm (1) which is arranged on a main body (3) with the inclusion of the pressure chamber (5), can be subjected to the action of a pressure (p) and can be elastically deformed in a pressure-dependent manner, comprising an active hard solder (7) which connects an outer edge of the measuring diaphragm (1) to an outer edge of an end face of the main body (3) which faces the measuring diaphragm (1), with the inclusion of a pressure chamber (5), and comprising a capacitive electromechanical transducer for detecting by measurement a deflection of the measuring diaphragm (1), which deflection is dependent on the pressure (p) which is to be measured, said capacitive electromechanical transducer comprising at least one capacitor which is formed by a diaphragm electrode (11), which is arranged on a side of the measuring diaphragm (1) which faces the main body (3), and a main body electrode (13), which is formed on an end face of the main body (3) which faces the measuring diaphragm (1), which capacitive pressure sensor can be produced in a cost-effective manner, in particular with little variance in respect of the level of quality, and which is distinguished in that the diaphragm electrode (11) is composed of a semiconducting, doped tantalum oxide, in particular semiconducting, doped tantalum pentoxide (Ta2O5).

Description

Kapazitiver Drucksensor  Capacitive pressure sensor
Die Erfindung betrifft einen kapazitiven Drucksensor, mit einer unter Einschluss einer Druckkammer auf einem Grundkörper angeordneten, mit einem Druck beaufschlagbaren, druckabhängig elastisch verformbaren Messmembran, einer einen äußeren Rand der Messmembran unter Einschluss der Druckkammer mit einem äußeren Rand einer der Messmembran zugewandten Stirnseite des Grundkörpers verbindenden Fügung, insb. einer Aktivhartlötung, und einem kapazitiven elektromechanischen Wandler zur messtechnischen Erfassung einer vom zu messenden Druck abhängigen Auslenkung der Messmembran, der mindestens einen durch eine auf einer dem Grundkörper zugewandten Seite der Messmembran angeordnete Membran-Elektrode und eine auf einer der The invention relates to a capacitive pressure sensor, with a pressure chamber including a pressure chamber arranged on a base body, acted upon by a pressure-elastically deformable measuring membrane, an outer edge of the measuring membrane enclosing the pressure chamber with an outer edge of the measuring membrane facing end side of the body connecting Addition, in particular an active brazing, and a capacitive electromechanical transducer for metrological detection of a dependent of the pressure to be measured deflection of the measuring membrane, the at least one arranged on a side facing the base body side of the measuring membrane membrane electrode and one on one of
Messmembran zugewandten Stirnseite des Grundkörpers angeordnete Grundkörper- Elektrode gebildeten Kondensator umfasst. Kapazitive Drucksensoren können als Absolutdrucksensoren, als Relativdrucksensoren oder als Differenzdrucksensoren ausgebildet sein, und werden in der industriellen Measuring membrane-facing front side of the body arranged arranged base body electrode capacitor comprises. Capacitive pressure sensors can be designed as absolute pressure sensors, as relative pressure sensors or as differential pressure sensors, and are used in industrial applications
Messtechnik zur Messung von Drücken eingesetzt. Measurement technology used to measure pressures.
Dabei weisen kapazitive keramische Drucksensoren, bei denen zumindest die In this case, capacitive ceramic pressure sensors, in which at least the
Messmembran aus Keramik besteht, den Vorteil auf, dass die keramische Messmembran unmittelbar dem Medium ausgesetzt werden kann, dessen Druck gemessen werden soll. Keramik weist insoweit für die Anwendung in der Druckmesstechnik besonders vorteilhafte chemische und mechanische Eigenschaften auf. Insb. sind Druckmittler, die den zu messenden Druck mittels einer Druck übertragenden Flüssigkeit auf den Drucksensor übertragen, nicht erforderlich. Measuring diaphragm made of ceramic, has the advantage that the ceramic measuring membrane can be exposed directly to the medium whose pressure is to be measured. In this respect, ceramic has particularly advantageous chemical and mechanical properties for use in pressure measurement technology. Esp. are diaphragm seals that transmit the pressure to be measured by means of a pressure-transmitting liquid to the pressure sensor, not required.
In der EP 0 445 382 A2 ist ein kapazitiver keramischer Drucksensor beschrieben, mitIn EP 0 445 382 A2 a capacitive ceramic pressure sensor is described, with
- einer unter Einschluss einer Druckkammer auf einem Grundkörper angeordneten, mit einem Druck beaufschlagbaren, druckabhängig elastisch verformbaren Messmembran, - einer einen äußeren Rand der Messmembran unter Einschluss der Druckkammer mit einem äußeren Rand einer der Messmembran zugewandten Stirnseite des Grundkörpers verbindenden Aktivhartlötung, und - One including a pressure chamber arranged on a base body, can be acted upon with a pressure, pressure-dependent elastically deformable measuring diaphragm, - an outer edge of the measuring membrane enclosing the pressure chamber with an outer edge of the measuring membrane facing end face of the body connecting Aktivhartlötung, and
- einem kapazitiven elektromechanischen Wandler zur messtechnischen Erfassung einer vom zu messenden Druck abhängigen Auslenkung der Messmembran, der mindestens einen durch eine auf einer dem Grundkörper zugewandten Seite der Messmembran angeordnete Membran-Elektrode und eine auf einer der Messmembran zugewandten Stirnseite des Grundkörpers angeordnete Grundkörper-Elektrode gebildeten Kondensator umfasst. Die Herstellung dieser Drucksensoren erfolgt, indem Messmembran und Grundkörper vorgefertigt werden, und die Membran-Elektrode auf die Messmembran und die - A capacitive electromechanical transducer for metrological detection of a dependent of the pressure to be measured deflection of the measuring membrane, the at least one arranged by a arranged on a base body side of the diaphragm membrane electrode and a arranged on one of the measuring membrane facing the end face of the main body electrode body Capacitor includes. These pressure sensors are manufactured by prefabricating the measuring diaphragm and the base body, and the membrane electrode is mounted on the measuring diaphragm and the diaphragm
Grundkörper-Elektrode auf den Grundkörper aufgebracht werden. Anschließend wird eine Lotschicht aus einem Aktivhartlot zwischen Messmembran und Grundkörper eingebracht, und die Anordnung unter Vakuum insgesamt auf eine oberhalb der Schmelztemperatur des Lots liegende Löttemperatur aufgeheizt. Base electrode are applied to the body. Subsequently, a solder layer is introduced from an active brazing material between the measuring membrane and the base body, and the assembly is heated under vacuum in total to a lying above the melting temperature of the solder soldering solder.
In der EP 0 445 382 A2 DE ist beschrieben, auf den Elektroden eine Schutzschicht aus einem Oxid des Elektrodenmaterials aufzubringen, die verhindert, dass beim Aktivhartlöten aufschmelzendes Lot über die Elektroden fließt. Gemäß der EP 0 445 382 A2 DE werden hierzu vorzugsweise Elektroden aus Tantal verwendet, auf denen eine Schutzschicht aus Tantalpentoxid angeordnet ist. In EP 0 445 382 A2 DE it is described to apply a protective layer of an oxide of the electrode material to the electrodes, which prevents solder which melts during active brazing from flowing over the electrodes. According to EP 0 445 382 A2 DE, electrodes made of tantalum are preferably used for this purpose, on which a protective layer of tantalum pentoxide is arranged.
Tantalpentoxid ist bekannt als Isolator mit sehr hoher Permitivität, und wird z.B. in Tantalum pentoxide is known as an insulator with very high permittivity, and is used e.g. in
Elektrolytkondensatoren, sowie in der Halbleiterindustrie als - häufig als high-k Electrolytic capacitors, as well as in the semiconductor industry as - often as high-k
Dielektrikum bezeichnetes - hochwertiges Dielektrikum eingesetzt. Dielectric called - used high-quality dielectric.
Die in der EP 0 445 382 A2 DE beschriebene Schutzschicht aus Tantalpentoxid wird durch thermische oder anodische Oxidation der Tantal-Elektroden erzeugt wird. Dabei stellen das Aufbringen der Elektroden und das Erzeugen der Oxidschicht auf den Elektroden zwei separate Verfahrensschritte dar, die in zwei verschiedenen Anlagen ausgeführt werden. Während das Aufbringen der Elektroden z.B. in einer Sputter-Anlage erfolgt, in der die Elektroden als Beschichtung auf Messmembran und Grundkörper aufgesputtert werden, erfolgt die thermische Oxidation in einem von der Sputter-Anlage getrennten Ofen. Dabei besteht die Gefahr, dass die Oberflächen der Elektroden beim Transport von der Sputter-Anlage zum Ofen durch Partikel, Fasern oder Berührung verschmutzen, was zu Ausschuss führt.  The protective layer of tantalum pentoxide described in EP 0 445 382 A2 DE is produced by thermal or anodic oxidation of the tantalum electrodes. In this case, the application of the electrodes and the generation of the oxide layer on the electrodes represent two separate process steps, which are carried out in two different systems. While the application of the electrodes e.g. takes place in a sputtering system, in which the electrodes are sputtered as a coating on measuring membrane and body, the thermal oxidation takes place in a separate from the sputtering furnace. There is a risk that the surfaces of the electrodes during transport from the sputtering system to the oven by particles, fibers or touch pollute, resulting in rejects.
Die thermische Oxidation von Tantal-Elektroden ist ein zeitaufwendiges Verfahren, das regelmäßig mehrere Stunden, z. B. 4 bis 5 Stunden, in Anspruch nimmt. Dabei können sich neben dem gewünschten Ditantalpentoxid auch niederwertigere Tantaloxide bilden, was zu einer Varianz der Oxidschichten führt. The thermal oxidation of tantalum electrodes is a time-consuming process that regularly takes several hours, z. B. 4 to 5 hours to complete. In addition to the desired ditantalum pentoxide, it is also possible for lower valent tantalum oxides to form, which leads to a variance of the oxide layers.
Dabei führen insb. bei der thermischen Oxidation entstehende niederwertige Oxide dazu, dass der Temperaturbereich, in dem die Tantaloxidschicht zuverlässig als Lotstopp einsetzbar ist, nach oben begrenzt ist. Um während der Aktivhartlötung von Messmembran und Grundkörper einen zuverlässigen Lotstopp zu gewährleisten ist folglich die In particular, lower-value oxides which form during the thermal oxidation lead to an upper limit on the temperature range in which the tantalum oxide layer can reliably be used as a solder stop. To ensure a reliable solder stop during Aktivhartlötung of measuring diaphragm and body is therefore the
Löttemperatur, bei der die Aktivhartlötung erfolgt, entsprechend nach oben zu begrenzen. Darüber hinaus weisen die Tantalschicht und die darauf erzeugte Oxidschicht Soldering temperature at which the active brazing is done, according to limit upwards. In addition, the tantalum layer and the oxide layer formed thereon have
unterschiedliche thermischem Ausdehnungskoeffizienten, was bei einem Einsatz des Drucksensors in einem größerem Temperaturbereich zu thermomechanischen different coefficients of thermal expansion, which in a use of the pressure sensor in a wider temperature range to thermomechanical
Spannungen führen kann, die sich auf die Druckempfindlichkeit der Messmembran auswirken können. Can cause voltages that can affect the pressure sensitivity of the measuring membrane.
In der DE 10 2013 106 045 A1 ist ein Drucksensor beschrieben, bei dem Lotstopp und Membran-Elektrode aus dem gleichen Werkstoffsystem präpariert werden. Hierzu wird eine Membran-Elektrode eingesetzt, die Titanoxid aufweist. Im Gegensatz zu Tantalpentoxid ist Titanoxid leitfähig und kann somit als Elektrodenwerkstoff eingesetzt werden. Dabei wird vorzugsweise nichtstöchiometrisches Titanoxid eingesetzt, da letzteres eine höhere Leitfähigkeit aufweist als stöchiometrisches Titanoxid. Darüber hinaus ist in der DE 10 2013 106 045 A1 beschrieben, die Leitfähigkeit des Elektrodenmaterials durch eine Dotierung mit Cr, Nb oder W, zu erhöhen. Die Präparation der Membran-Elektrode erfolgt gemäß der DE 10 2013 106 045 A1 vorzugsweise durch reaktives Sputtern. DE 10 2013 106 045 A1 describes a pressure sensor in which the solder stop and membrane electrode are prepared from the same material system. For this purpose, a membrane electrode is used which has titanium oxide. In contrast to tantalum pentoxide, titanium oxide is conductive and can therefore be used as an electrode material. In this case, non-stoichiometric titanium oxide is preferably used, since the latter has a higher conductivity than stoichiometric titanium oxide. In addition, DE 10 2013 106 045 A1 describes increasing the conductivity of the electrode material by doping with Cr, Nb or W ,. The preparation of the membrane electrode is carried out according to DE 10 2013 106 045 A1, preferably by reactive sputtering.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen alternativ hierzu einsetzbaren kapazitiven It is an object of the invention an alternative usable capacitive
Drucksensor anzugeben, der kostengünstig, und insb. mit geringerer Varianz in hoher Qualität hergestellt werden kann, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben. Specify a pressure sensor that can be produced inexpensively, and in particular with lower variance in high quality, and to provide a method for its production.
Hierzu umfasst die Erfindung einen Drucksensor, mit For this purpose, the invention comprises a pressure sensor, with
- einer unter Einschluss einer Druckkammer auf einem Grundkörper angeordneten, mit einem Druck beaufschlagbaren, druckabhängig elastisch verformbaren Messmembran, a pressure diaphragm which can be acted upon by a pressure chamber and which is arranged on a base body and can be acted upon by a pressure, is elastically deformable in a pressure-dependent manner,
- einer einen äußeren Rand der Messmembran unter Einschluss der Druckkammer mit einem äußeren Rand einer der Messmembran zugewandten Stirnseite des Grundkörpers verbindenden Fügung, insb. einer Aktivhartlötung, und - A joining an outer edge of the measuring diaphragm, including the pressure chamber with an outer edge of the measuring membrane facing the front side of the body joining, esp. An active brazing, and
- einem kapazitiven elektromechanischen Wandler zur messtechnischen Erfassung einer vom zu messenden Druck abhängigen Auslenkung der Messmembran, der mindestens einen durch eine auf einer dem Grundkörper zugewandten Seite der Messmembran angeordnete Membran-Elektrode und eine auf einer der Messmembran zugewandten - A capacitive electromechanical transducer for metrological detection of a dependent of the pressure to be measured deflection of the measuring membrane, the at least one arranged on a side facing the base of the measuring membrane membrane electrode and one on one of the measuring membrane facing
Stirnseite des Grundkörpers angeordnete Grundkörper-Elektrode gebildeten Kondensator umfasst, Comprises end face of the main body arranged arranged base body electrode capacitor,
der sich dadurch auszeichnet, dass characterized by the fact that
die Membran-Elektrode aus halbleitendem, dotiertem Tantaloxid, insb. halbleitendem, dotiertem Ditantalpentoxid, besteht. the membrane electrode consists of semiconducting, doped tantalum oxide, in particular semiconducting, doped ditantalum pentoxide.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung besteht die Grundkörper- Elektrode aus halbleitendem, dotiertem Tantaloxid, insb. halbleitendem, dotiertem Ditantalpentoxid. Eine Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Dotierung Titan (Ti) umfasst, wobei das dotierte Tantaloxid insb. dotiertes Ditantalpentoxid (Ta205) ist, bei dem ein Titananteil am Titan-Tantal-Metallgehalt des dotierten Ditantalpentoxids in der Größenordnung von 10 Mol. % liegt. According to a preferred embodiment, the main body electrode consists of semiconducting, doped tantalum oxide, in particular semiconducting, doped ditantalum pentoxide. A development of the invention is characterized in that the doping comprises titanium (Ti), wherein the doped tantalum oxide esp. Doped dopant tallow (Ta 2 0 5 ), in which a titanium content of the titanium-tantalum metal content of the doped Ditantalpentoxids on the order of 10 mol.%.
Eine bevorzugte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass A preferred development is characterized in that
- die halbleitende Membran-Elektrode eine von der Temperatur der Messmembran abhängige Impedanz aufweist, und  the semiconductive membrane electrode has an impedance dependent on the temperature of the measuring membrane, and
- eine Messschaltung vorgesehen ist, die die temperatur-abhängige Impedanz, insb. deren ohmschen Anteil, oder eine von der temperatur-abhängigen Impedanz abhängige - A measuring circuit is provided, which is the temperature-dependent impedance, in particular its ohmic component, or dependent on the temperature-dependent impedance
Messgröße, insb. eine Zeitkonstante eines Lade- und/oder Entladevorgangs des durch die Membran-Elektrode und die Grundkörper-Elektrode gebildeten Kondensators oder eine von einer durch den Kondensator in einem Wechselstromkreis bewirkten Measuring variable, esp. A time constant of a charging and / or discharging the capacitor formed by the membrane electrode and the main body electrode or one of a caused by the capacitor in an AC circuit
Phasenverschiebung zwischen Wechselstrom und Wechselspannung abhängige Messgröße, insb. eine dielektrische Verlustleistung des Kondensators oder ein Tangens eines Verlustwinkels, oder eine Güte oder Dämpfung eines den Kondensator enthaltenden, insb. in Resonanz betriebenen, Schwingkreises, bestimmt.  Phase shift between AC and AC voltage dependent variable, esp. A dielectric power loss of the capacitor or tangent of a loss angle, or a quality or attenuation of a condenser containing, esp. In resonance operated, resonant circuit determined.
Eine Weiterbildung der bevorzugten Weiterbildung sieht vor, dass A development of the preferred embodiment provides that
die Messschaltung anhand der Impedanz oder der von der Impedanz abhängigen the measuring circuit based on the impedance or the impedance-dependent
Messgröße eine Temperatur der Messmembran bestimmt, und insb. zur Kompensation eines temperatur-abhängigen Messfehlers des Drucksensors zur Verfügung stellt oder verwendet. Eine weitere Weiterbildung der bevorzugten Weiterbildung sieht vor, dass  Measured variable determines a temperature of the measuring membrane, and in particular for the compensation of a temperature-dependent measurement error of the pressure sensor provides or used. A further development of the preferred embodiment provides that
- die Messschaltung anhand der Impedanz oder der von der Impedanz abhängigen  - The measuring circuit based on the impedance or the impedance-dependent
Messgröße eine Temperatur der Messmembran bestimmt, und  Measured a temperature of the measuring membrane determines, and
- die Messschaltung bei der Bestimmung der Temperatur eine Kompensation einer  - The measuring circuit in the determination of the temperature compensation of a
Abhängigkeit der Impedanz von der druckabhängigen Verformung der Messmembran vornimmt.  Dependence of the impedance on the pressure-dependent deformation of the measuring membrane makes.
Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Drucksensors, das sich dadurch auszeichnet, dass Furthermore, the invention comprises a method for producing a pressure sensor according to the invention, which is characterized in that
- Grundkörper und Messmembran bereitgestellt werden,  - Basic body and measuring membrane are provided,
- die Membran-Elektrode auf der dem Grundkörper zugewandten Seite der Messmembran aufgebracht wird, insb. durch Gasphasenabscheidung, insb. durch physikalische Gasphasenabscheidung, insb. durch Sputtern, insb. durch Gleichstrom- oder Magnetron- Sputtern, aufgebracht wird, the membrane electrode is applied to the side of the measuring membrane facing the base body, in particular by gas-phase deposition, in particular by physical vapor deposition, in particular by sputtering, in particular by DC or magnetron sputtering, is applied,
- die Grundkörper-Elektrode auf der der Messmembran zugewandten Stirnseite des  - The main body electrode on the diaphragm facing the end face of the
Grundkörpers aufgebracht wird, insb. durch Gasphasenabscheidung, insb. durch physikalische Gasphasenabscheidung, insb. durch Sputtern, insb. durch Gleichstromoder Magnetron-Sputtern, aufgebracht wird, und Main body is applied, esp. By vapor deposition, esp. By physical vapor deposition, in particular by sputtering, esp. By DC or magnetron sputtering applied, and
- Grundkörper und Messmembran durch Aktivhartlöten miteinander verbunden werden. Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt das Sputtern mittels eines aus halbleitendem, dotiertem Ditantalpentoxid, insb. mit Titan dotiertem Ditantalpentoxid, bestehenden Sputter-Targets. - Body and diaphragm are connected by active brazing. According to one embodiment of the method, sputtering takes place by means of a sputtering target consisting of a semiconducting, doped ditantalpine oxide, in particular titanium-doped ditantalum pentoxide.
Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass die aus halbleitendem, dotiertem Tantaloxid, insb. dotiertem Ditantalpentoxid, bestehende Membran-Elektrode zugleich einen Lotstopp bildet, der während des Aktivhartlötens einem Einfließen von geschmolzenem Aktivhartlot in die Druckkammer des Drucksensors entgegen wirkt. Darüber hinaus können die Membran- Elektroden in einem einzigen Verfahrensschritt vergleichsweise schnell und kostengünstig mit geringer Varianz hergestellt werden. Da das dotierte Tantalpentoxid halbleitend ist, kann die Membran-Elektrode mittels Gleichstrom- oder Magnetron-Sputtern aufgebracht werden. Es wird somit keine Hochfrequenz-Sputteranlage benötigt, wie sie zum Sputtern von Isolatoren erforderlich ist. Durch Gleichstrom-, sowie durch Magnetron-Sputtern können dünne, im Wesentlichen porenfreie Schichten in reproduzierbar hoher Qualität hergestellt werden. Gleichstrom- und Magnetron-Sputtern weisen darüber hinaus den Vorteil auf, dass die Zusammensetzung der durch Sputtern erzeugten Schichten leichter zu kontrollieren ist, als beim reaktiven Sputtern. The invention has the advantage that the membrane electrode consisting of semiconducting, doped tantalum oxide, esp. Doped Ditantalpentoxid, at the same time forms a Lotstopp, which counteracts an inflow of molten active brazing material into the pressure chamber of the pressure sensor during the Aktivhartlötens. In addition, the membrane electrodes can be produced in a single process step comparatively quickly and inexpensively with low variance. Since the doped tantalum pentoxide is semiconducting, the membrane electrode can be deposited by DC or magnetron sputtering. Thus, no high-frequency sputtering system is required, as required for sputtering insulators. By means of DC and magnetron sputtering, thin, essentially non-porous layers can be produced in reproducibly high quality. DC and magnetron sputtering moreover has the advantage that the composition of the sputtered layers is easier to control than reactive sputtering.
Es ist kein separater Arbeitsgang zur Erzeugung einer Lotstopp-Schicht auf der Membran- Elektrode erforderlich. Entsprechend entfällt auch der dazu erforderliche Transport zwischen zwei Anlagen, und die damit verbundene Gefahr einer Verschmutzung. There is no need for a separate operation to create a solder stop layer on the membrane electrode. Accordingly, the required transport between two plants, and the associated risk of contamination, is also eliminated.
Die Erfindung und deren Vorteile werden nun anhand der Figur der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläutert. Fig. 1 zeigt: einen kapazitiven Drucksensor. The invention and its advantages will now be explained in more detail with reference to the figure of the drawing, in which an embodiment is shown. Fig. 1 shows: a capacitive pressure sensor.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Drucksensors. Dieser umfasst eine mit einem Druck p beaufschlagbare und druckabhängig elastisch verformbare Messmembran 1 , die auf einem Grundkörper 3 angeordnet ist. Die Messmembran 1 und vorzugsweise auch der Grundkörper 3 bestehen aus Keramik, z.B. aus AluminiumoxidFig. 1 shows a section through an embodiment of a pressure sensor. This comprises a pressure membrane p acted upon and pressure-dependent elastically deformable measuring membrane 1, which is arranged on a base body 3. The measuring diaphragm 1 and preferably also the base body 3 are made of ceramic, e.g. made of aluminum oxide
(AI2O3), und sind miteinander unter Einschluss einer Druckkammer 5 druckdicht verbunden. Hierzu ist ein äußerer Rand einer dem Grundkörper 3 zugewandten Seite der (AI2O 3 ), and are pressure-tightly connected to each other with the inclusion of a pressure chamber 5. For this purpose, an outer edge of the main body 3 facing side of
Messmembran 1 unter Einschluss der Druckkammer 5 mittels einer Fügung 7, Measuring membrane 1, including the pressure chamber 5 by means of a joint 7,
vorzugsweise einer Aktivhartlötung, mit einem äußeren Rand einer der Messmembran 1 zugewandten Stirnseite des Grundkörpers 3 verbunden. Der dargestellte Drucksensor kann als Absolutdrucksensor ausgebildet sein. In dem Fall ist die unter der Messmembran 1 eingeschlossene Druckkammer 5 evakuiert. Alternativ kann er als Relativdrucksensor ausgebildet werden, indem der Druckkammer 5 über eine durch den Grundkörper 3 hindurch führende, in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnete Bohrung 9 ein Referenzdruck pref, z.B. ein Atmosphärendruck, zugeführt wird, bezogen auf den der auf die Messmembran 1 einwirkende Druck p erfasst werden soll. preferably an active brazing, connected to an outer edge of the measuring membrane 1 facing end side of the base body 3. The illustrated pressure sensor can be designed as an absolute pressure sensor. In that case, the pressure chamber 5 enclosed under the measuring diaphragm 1 is evacuated. Alternatively, it can be configured as a relative pressure sensor, in that the pressure chamber 5 is supplied with a reference pressure p ref , for example an atmospheric pressure, via a bore 9 leading through the main body 3, shown in dashed lines in FIG. 1, relative to that acting on the measuring diaphragm 1 Pressure p is to be detected.
Der Drucksensor umfasst einen elektromechanischen Wandler, der dazu dient, eine druckabhängige Verformung der Messmembran 1 messtechnisch zu erfassen. Dieser umfasst z.B. mindestens einen Kondensator mit einer sich in Abhängigkeit von der druckbedingten Auslenkung der Messmembran 1 verändernden Kapazität, der eine auf einer dem Grundkörper 3 zugewandten Seite der Messmembran 1 aufgebrachte Membran- Elektrode 1 1 und eine auf einer der Messmembran 1 zugewandten Stirnseite des The pressure sensor comprises an electromechanical transducer which serves to metrologically detect a pressure-dependent deformation of the measuring diaphragm 1. This includes e.g. at least one capacitor with a depending on the pressure-induced deflection of the measuring membrane 1 changing capacity of a on a base body 3 facing side of the measuring membrane 1 applied membrane electrode 1 1 and one of the measuring membrane 1 facing end of
Grundkörpers 3 aufgebrachte Grundkörper-Elektrode 13 aufweist. Die Membran-Elektrode 1 1 erstreckt sich über die dem Grundkörper 3 zugewandte Seite der Messmembran 1 bis zur Fügung 7, und wird vorzugsweise über die vorzugsweise als Aktivhartlötung Base body 3 applied base body electrode 13 has. The membrane electrode 1 1 extends over the base body 3 facing side of the measuring membrane 1 to the joint 7, and is preferably on the preferably as Aktivhartlötung
ausgebildete Fügung 7 elektrisch kontaktiert. Der elektrische Anschluss der trained joining 7 electrically contacted. The electrical connection of the
Gegenelektrode 13 erfolgt vorzugsweise über einen in eine durch den Grundkörper 3 führende Bohrung eingesetzten Kontaktstift 15, z.B. einen Tantalstift, der eine elektrisch leitfähige Verbindung zur Grundkörper-Elektrode 13 herstellt. Counterelectrode 13 is preferably carried out via a contact pin 15 inserted in a bore leading through the base body 3, e.g. a tantalum pin, which produces an electrically conductive connection to the main body electrode 13.
Die druckabhängige Kapazität dieses Kondensators bzw. deren Änderungen werden über eine an die Membran-Elektrode 1 1 und die Grundkörper-Elektrode 13 angeschlossene, hier nicht dargestellte Messschaltung erfasst und in ein druckabhängiges Messsignal umgewandelt, das dann zur Anzeige, zur weiteren Verarbeitung und/oder Auswertung zur Verfügung steht. The pressure-dependent capacity of this capacitor or its changes are detected by a connected to the membrane electrode 1 1 and the main body electrode 13, not shown here measurement circuit and converted into a pressure-dependent measurement signal, which then to display, for further processing and / or Evaluation is available.
Erfindungsgemäß besteht die Membran-Elektrode 1 1 aus halbleitendem, dotiertem According to the invention, the membrane electrode 1 1 consists of semiconducting, doped
Tantaloxid, vorzugsweise aus halbleitendem, dotiertem Ditantalpentoxid (Ta205). Tantalum oxide, preferably of semiconducting, doped ditantalum pentoxide (Ta20 5 ).
Als Dotierung eignet sich hierzu insb. eine Dotierung mit Titan (Ti). Hierzu eignet sich insb. eine Dotierung, bei der der Titananteil am Titan-Tantal-Metallgehalt des dotierten For doping, this is particularly suitable for doping with titanium (Ti). For this purpose, in particular a doping is suitable in which the titanium content of the titanium-tantalum metal content of the doped
Ditantalpentoxids in der Größenordnung von etwa 10 Mol. % liegt. Eine solche Dotierung ist in der US 3, 402,078 A beschrieben, wo sie zur Erzeugung einer porösen Kathode einer Brennstoffzelle verwendet wird. Zur Erzeugung der Kathoden ist dort ein Verfahren beschrieben, bei dem Titanoxid und Tantalpentoxid in einem dem gewünschten Titananteil entsprechenden Mischungsverhältnis gemischt, und in Ethanol gemahlen, getrocknet, geröstet und gesiebt werden, und hieraus mittels einer Ditantalpentoxids on the order of about 10 mol.% Is. Such a doping is described in US Pat. No. 3,402,078, where it is used to produce a porous cathode of a fuel cell. To produce the cathodes there is described a process in which titanium oxide and tantalum pentoxide are mixed in a mixing ratio corresponding to the desired titanium content, and ground, dried, roasted and sieved in ethanol, and from this by means of a
wasserbasierten Lösung eine streichbare Masse erzeugt wird, die dann am Einsatzort aufgetragen, getrocknet und anschließend gebrannt wird. Poröse Elektroden sind jedoch für den Einsatz in Drucksensoren ungeeignet, da poröse Elektroden in die Druckkammer 5 eindringende Feuchtigkeit aufnehmen, die dann zu Beeinträchtigungen der water-based solution a spreadable mass is generated, which is then on site applied, dried and then fired. However, porous electrodes are unsuitable for use in pressure sensors, since porous electrodes in the pressure chamber 5 absorb moisture penetrating, which then to impairments of the
Messeigenschaften des Drucksensor führt. Measuring characteristics of the pressure sensor leads.
Vorzugsweise besteht nicht nur die Membran-Elektrode 1 1 , sondern auch die Grundkörper- Elektrode 13 aus dem dotierten, halbleitenden Tantaloxid, vorzugsweise dem dotierten, halbleitenden Ditantalpentoxid (Ta205). Dotiertes Ditantalpentoxid bietet den Vorteil, dass es aufgrund der Dotierung in Preferably, not only the membrane electrode 1 1, but also the main body electrode 13 of the doped, semiconducting tantalum oxide, preferably the doped semiconducting Ditantalpentoxid (Ta20 5 ). Doped tantalum pentoxide has the advantage that it is due to the doping in
ausreichendem Maße leitfähig ist, um als Elektrodenmaterial geeignet zu sein, und zugleich während der Aktivhartlötung von Messmembran 1 und Grundkörper 3 einen Lotstopp für das zur Aktivhartlötung verwendete Aktivhartlot bildet, der ein Einfließen des Aktivhartlots in die Druckkammer 5 während des Lötvorgangs verhindert. is sufficiently conductive to be suitable as an electrode material, and at the same time during the active brazing of measuring diaphragm 1 and body 3 forms a Lotstopp used for Aktivhartlötung active brazing, which prevents an inflow of Aktivhartlots in the pressure chamber 5 during the soldering process.
Darüber hinaus bietet die halbleitende Membran-Elektrode 1 1 den Vorteil, dass sie als Halbleiter eine von der Temperatur abhängige Impedanz aufweist. Diese In addition, the semiconductive membrane electrode 1 1 has the advantage of having a temperature-dependent impedance as a semiconductor. These
Temperaturabhängigkeit kann auf die in der noch unveröffentlichten Deutschen Temperature dependence may be on the in the unpublished German
Patentanmeldung DE 10 2013 1 14 734.8 der Anmelderin vom 20.12.2013 beschriebene Weise dazu eingesetzt werden, die Temperatur der Messmembran 1 mittels einer entsprechenden Messschaltung zu bestimmen, die diese Messschaltung dann Patent application DE 10 2013 1 14 734.8 the Applicant 20.12.2013 described manner be used to determine the temperature of the measuring diaphragm 1 by means of a corresponding measuring circuit, this measuring circuit then
vorzugsweise zur Kompensation eines temperatur-abhängigen Messfehlers des Preferably, to compensate for a temperature-dependent measurement error of the
Drucksensors zur Verfügung stellt oder verwendet. Hierzu wird mittels einer hier nicht dargestellten Messschaltung die Impedanz der Membran-Elektrode 1 1 , insb. deren ohmscher Anteil, oder eine von der temperaturabhängigen Impedanz abhängige Pressure sensor provides or uses. For this purpose, by means of a measuring circuit, not shown here, the impedance of the membrane electrode 1 1, in particular its ohmic component, or dependent on the temperature-dependent impedance
Messgröße bestimmt. Wie in der DE 10 2013 1 14 734.8 beschrieben, kann hierzu eine von der temperaturabhängigen Impedanz der Membran-Elektrode 1 1 abhängige Messgröße des durch die Membran-Elektrode 1 1 und die Grundkörper-Elektrode 13 gebildeten Kondensators mittels der Messschaltung messtechnisch erfasst werden. Als Messgröße eignen sich insb. eine Zeitkonstante eines Lade- und/oder Entladevorgangs des  Measured variable determined. As described in DE 10 2013 1 14 734.8, for this purpose, a measured variable dependent on the temperature-dependent impedance of the membrane electrode 1 1 of the capacitor formed by the membrane electrode 1 1 and the main body electrode 13 can be detected by measurement using the measuring circuit. In particular, a time constant of a charging and / or discharging process of the
Kondensators, oder eine von einer durch den Kondensator in einem Wechselstromkreis bewirkten Phasenverschiebung φ zwischen Wechselstrom und Wechselspannung abhängige Messgröße, wie zum Beispiel eine dielektrische Verlustleistung des  Capacitor, or one of a caused by the capacitor in an AC circuit phase shift φ between AC and AC voltage dependent variable, such as a dielectric loss of the
Kondensators oder ein Tangens des Verlustwinkels δ, oder eine Güte oder Dämpfung eines den Kondensator enthaltenden, z.B. in Resonanz betriebenen, Schwingkreises.Capacitor or a tangent of the loss angle δ, or a quality or attenuation of a condenser-containing, e.g. operated in resonance, resonant circuit.
Dabei wird bei der Bestimmung der Temperatur der Messmembran 1 anhand der von der Impedanz abhängigen Messgröße vorzugweise eine Kompensation einer Abhängigkeit der Impedanz von der druckabhängigen Verformung der Messmembran 1 vorgenommen, wobei die Verformung der Messmembran 1 über die Kapazität des Kondensators ermittelt werden kann. Auch wenn die Erfindung vorliegend am Beispiel eines nur eine einzige Membran- Elektrode 1 1 und eine einzige Grundkörper-Elektrode 13 aufweisenden Drucksensors beschrieben ist, ist sie natürlich völlig analog auch in Verbindung mit kapazitiven In this case, in the determination of the temperature of the measuring membrane 1 based on the impedance-dependent measurement preferably a compensation of a dependence of the impedance of the pressure-dependent deformation of the measuring membrane 1 made, the deformation of the measuring membrane 1 can be determined by the capacitance of the capacitor. Although the invention is described herein using the example of only a single membrane electrode 1 1 and a single body electrode 13 having pressure sensor, it is of course completely analogous also in connection with capacitive
Drucksensoren einsetzbar, die weitere Elektroden aufweisen. Ein Beispiel hierfür sind in der DE 10 201 1 078 557 A1 beschriebene Drucksensoren, deren elektromechanische Wandler zwei Kondensatoren aufweisen, von denen einer durch die Membran-Elektrode und eine mittig auf der der Messmembran zugewandten Stirnseite des Grundkörpers angeordnete erste Grundkörper-Elektrode gebildet ist, und einer durch die Membran- Elektrode und eine die erste Grundkörper-Elektrode außenseitlich umgebende zweite Grundkörper-Elektrode gebildet ist. Pressure sensors can be used, which have further electrodes. An example of this are pressure sensors described in DE 10 201 1078 557 A1, the electromechanical transducers of which have two capacitors, one of which is formed by the membrane electrode and a first main body electrode arranged centrally on the end face of the main body facing the measuring diaphragm, and a second main body electrode which is surrounded on the outside by the membrane electrode and the first main body electrode is formed.
Ebenso ist die Erfindung natürlich völlig analog auch in kapazitiven keramischen Likewise, the invention is of course completely analogous even in capacitive ceramic
Differenzdrucksensoren einsetzbar, die mindestens eine unter Einschluss einer Differential pressure sensors can be used, the at least one including an
Druckkammer auf einem Grundkörper angeordnete mit einem Druck beaufschlagbare, druckabhängig elastisch verformbare Messmembran aufweisen, deren äußerer Rand unter Einschluss einer Druckkammer mit einem äußeren Rand einer der Messmembran zugewandten Stirnseite des Grundkörpers über eine Fügung, insb. eine Aktivhartlötung, verbunden ist, und die mindestens einen kapazitiven elektromechanischen Wandler aufweisen, der mindestens einen durch eine auf einer dem Grundkörper zugewandte Seite der Messmembran angeordnete Membran-Elektrode und eine auf einer der Messmembran zugewandten Stirnseite des Grundkörpers angeordnete Grundkörper-Elektrode gebildeten Kondensator umfasst. Pressure chamber arranged on a base body can be acted upon with a pressure, pressure-dependent elastically deformable measuring membrane, the outer edge is connected to the inclusion of a pressure chamber with an outer edge of the measuring diaphragm facing end of the body via a joint, esp. An active brazing, and at least one capacitive electromechanical transducer comprising at least one arranged by a arranged on a side facing the base of the measuring membrane membrane electrode and a capacitor arranged on one of the measuring membrane facing end side of the base body arranged base electrode.
Erfindungsgemäße Drucksensoren werden hergestellt, indem Messmembran 1 und Grundkörper 3 vorgefertigt werden, die Membran-Elektrode 1 1 auf Pressure sensors according to the invention are produced by prefabricating the measuring membrane 1 and base body 3, the membrane electrode 1 1 on
die dem Grundkörper 3 zugewandte Seite der Messmembran 1 aufgebracht wird, und die Grundkörper-Elektrode 13 auf die der Messmembran 1 zugewandte Stirnseite des Grundkörpers 3 aufgebracht wird. Das Aufbringen der Membran-Elektrode 1 1 und der Grundkörper-Elektrode 13 erfolgt vorzugsweise durch Gasphasenabscheidung, vorzugsweise durch physikalische the side of the measuring diaphragm 1 facing the main body 3 is applied, and the main body electrode 13 is applied to the end face of the main body 3 facing the measuring diaphragm 1. The application of the membrane electrode 1 1 and the main body electrode 13 is preferably carried out by vapor deposition, preferably by physical
Gasphasenabscheidung, insb. durch Sputtern. Hierzu wird vorzugsweise ein aus halbleitendem, dotiertem Ditantalpentoxid (Ta205) bestehendes Sputtertarget eingesetzt, das zum Beispiel mit Titan dotiert ist. Das Aufbringen der Membran-Elektrode 1 1 und der Grundkörper-Elektrode 13 erfolgt vorzugsweise mittels Gleichstrom- oder Magnetron- Sputtern. Durch Gleichstrom-, sowie durch Magnetron-Sputtern können dünne, im Gas phase deposition, in particular by sputtering. For this purpose, a sputtering target consisting of semiconducting, doped ditantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), which is doped with, for example, titanium, is preferably used. The application of the membrane electrode 1 1 and the main body electrode 13 is preferably carried out by means of DC or magnetron sputtering. By DC, as well as by magnetron sputtering can thin, in
Wesentlichen porenfreie Schichten in reproduzierbar hoher Qualität hergestellt werden. Gleichstrom- und Magnetron-Sputtern weisen darüber hinaus den Vorteil auf, dass die Zusammensetzung der durch Sputtern erzeugten Schichten leichter zu kontrollieren ist, als das beim reaktiven Sputtern der Fall ist. Beim Aufbringen der Membran-Elektrode 1 1 kann zugleich ein elektrischer Anschluss der Gegenelektrode 13 vorgesehen werden, indem der Kontaktstift 15, z.B. ein Tantalstift, in die durch den Grundkörper 3 führende Bohrung eingesetzt wird, und eine elektrisch leitfähige Verbindung zur Grundkörper-Elektrode 13 herstellt. Substantially non-porous layers can be produced in reproducibly high quality. DC and magnetron sputtering moreover has the advantage that the composition of the sputtered layers is easier to control than is the case with reactive sputtering. When applying the membrane electrode 1 1 at the same time an electrical connection of the counter electrode 13 can be provided by the contact pin 15, for example a tantalum pin, is inserted into the leading through the body 3 bore, and produces an electrically conductive connection to the main body electrode 13 ,
Im Unterschied zu den eingangs genannten aus dem Stand der Technik bekannten mit einer durch thermischen Oxidation erzeugten Schutzschicht aus Ditantalpentoxid versehenen Tantal-Elektroden, ist zur Herstellung der erfindungsgemäßen Elektroden kein weiterer Arbeitsgang erforderlich. Der gesamte Herstellungsprozess der Elektroden erfolgt somit in einer einzigen Anlage. Entsprechend ist kein Transport der Bauteile von einer Anlage zur anderen erforderlich, bei dem die Oberflächen der Bauteile durch Partikel, Fasern oder Berührung verschmutzen könnten. Hierdurch wird Ausschuss vermieden. Darüber hinaus ist der Sputtervorgang ein vergleichsweise schnell ausführbarer Prozess, der in der Regel ca. 30 Minuten dauert. Im Vergleich dazu werden für eine thermische Oxidation von Tantal-Elektroden regelmäßig mehrere Stunden, z.B. 4 bis 5 Stunden, benötigt. In contrast to the tantalum electrodes provided at the outset known from the prior art with a protective layer of ditantalum pentoxide produced by thermal oxidation, no further operation is required for producing the electrodes according to the invention. The entire manufacturing process of the electrodes thus takes place in a single system. Accordingly, no transport of the components from one system to another is required, in which the surfaces of the components could be contaminated by particles, fibers or touch. This avoids rejects. In addition, the sputtering process is a relatively fast executable process, which usually takes about 30 minutes. In comparison, for thermal oxidation of tantalum electrodes, several hours, e.g. 4 to 5 hours, needed.
Nachfolgend werden Messmembran 1 und Grundkörper 3 unter Einschluss der Subsequently, measuring diaphragm 1 and base 3 including the
Druckkammer 5 durch Aktivhartlöten druckdicht miteinander verbunden. Hierzu wird zwischen den durch die Fügung 7 zu verbindenden äußeren einander zugewandten Rändern von Grundkörper 3 und Messmembran 1 eine Lotschicht angeordnet. Die Pressure chamber 5 pressure-tightly connected by active brazing. For this purpose, a solder layer is arranged between the outer facing edges of the base body 3 and the measuring membrane 1 to be joined by the joining 7. The
Lotschicht kann z.B. auf die in der EP 490 807 A1 beschriebene Weise als Lotpaste aufgetragen oder in Form eines vorgefertigten Lotformteils, z.B. eines Lotrings, eingebracht werden. Hierdurch lassen sich Fügungen 7 mit einer Höhe von größer gleich 30 μιη herstellen. Eine geringere Mindesthöhe der Messmembran 1 und Grundkörper 3 verbindenden Fügung 7 und damit einhergehend ein zur Erzielung einer höheren Lotschicht can e.g. in the manner described in EP 490 807 A1 as solder paste or in the form of a preformed solder preform, e.g. a solder ring, are introduced. As a result, joints 7 having a height of greater than or equal to 30 μm can be produced. A lower minimum height of the measuring membrane 1 and base 3 connecting joint 7 and, consequently, to achieve a higher
Messgenauigkeit vorteilhafterer geringerer Elektrodenabstand kann gemäß einem in der DE 10 2010 043 1 19 A1 beschriebenen Verfahren erzielt werden, indem die Lotschicht mittels Gasphasenabscheidung auf eine der Fügeflächen oder anteilig auf beide Measuring accuracy of a more advantageous smaller electrode spacing can be achieved in accordance with a method described in DE 10 2010 043 1 19 A1, in which the solder layer is deposited by means of vapor deposition on one of the joining surfaces or proportionally on both
Fügeflächen aufgebracht wird. Hierdurch können Fügungen 7 mit einer Höhe in der Größenordnung von 10 μιη hergestellt werden. Joining surfaces is applied. As a result, joints 7 can be produced with a height of the order of magnitude of 10 μm.
Nach dem Einbringen bzw. Aufbringen der Lotschicht wird die durch den Grundkörper 3, die Lotschicht und die Messmembran 1 gebildete Anordnung insgesamt unter Vakuum auf eine oberhalb der Schmelztemperatur des Aktivhartlots liegende Löttemperatur aufgeheizt und dort über einen längeren Zeitraum, insb. einen Zeitraum von 5 min bis 15 min, gehalten. Alternativ kann ein in der DE 10 201 1 005 665 A1 beschriebenes After the introduction or application of the solder layer, the arrangement formed by the main body 3, the solder layer and the measuring membrane 1 is heated in total to a soldering temperature above the melting temperature of the active hard solder and heated there over a longer period of time, in particular a period of 5 min to 15 min, held. Alternatively, a described in DE 10 201 1 005 665 A1
Aktivhartlötverfahren verwendet werden, bei dem die Lotschicht unter Vakuum durch Laserstrahlung vollständig aufgeschmolzen wird. Während des Aktivhartlötens wirkt die an das Aktivhartlot angrenzende Membran-Elektrode 1 1 als Lotstopp, der einem Einfließen von geschmolzenem Aktivhartlot in die Druckkammer 5 entgegenwirkt. Dabei bietet die durch Gleichstrom- oder Magnetron-Sputtern erzielte präzise Einstellung der Zusammensetzung der Membran-Elektrode 1 1 den Vorteil, dass über die gezielte Einstellung der Zusammensetzung der Temperaturbereich, indem die Membran-Elektrode 1 1 einen wirksamen Lotstopp bildet, erhöht werden kann. Aktivhartlötverfahren be used in which the solder layer is completely melted under vacuum by laser radiation. During the active brazing, the membrane electrode 1 1, which adjoins the active hard solder, acts as a solder stop, which counteracts an inflow of molten active brazing solder into the pressure chamber 5. The achieved by DC or magnetron sputtering precise adjustment of the composition of the membrane electrode 1 1 has the advantage that on the targeted adjustment of the composition of the temperature range by the membrane electrode 1 1 forms an effective Lotstopp, can be increased.
Messmembranmeasuring membrane
Grundkörper body
Druckkammer pressure chamber
Fügung coincidence
Bohrung  drilling
Membran-Elektrode Membrane electrode
G ru nd körper- El ektrod eG ro d body electrodes e
Kontaktstift pin

Claims

Patentansprüche claims
1. Drucksensor, mit 1. Pressure sensor, with
- einer unter Einschluss einer Druckkammer (5) auf einem Grundkörper (3)  - one including a pressure chamber (5) on a base body (3)
angeordneten, mit einem Druck (p) beaufschlagbaren, druckabhängig elastisch verformbaren Messmembran (1 ),  arranged, with a pressure (p) acted upon, pressure-dependent elastically deformable measuring diaphragm (1),
- einer einen äußeren Rand der Messmembran (1 ) unter Einschluss der Druckkammer (5) mit einem äußeren Rand einer der Messmembran (1 ) zugewandten Stirnseite des Grundkörpers (3) verbindenden Fügung (7), insb. einer Aktivhartlötung, und  - One of an outer edge of the measuring membrane (1) including the pressure chamber (5) with an outer edge of one of the measuring membrane (1) facing end side of the base body (3) connecting joint (7), esp. An active brazing, and
- einem kapazitiven elektromechanischen Wandler zur messtechnischen Erfassung einer vom zu messenden Druck (p) abhängigen Auslenkung der Messmembran (1 ), der mindestens einen durch eine auf einer dem Grundkörper (3) zugewandten Seite der Messmembran (1 ) angeordnete Membran-Elektrode (1 1 ) und eine auf einer der Messmembran (1 ) zugewandten Stirnseite des Grundkörpers (3) angeordnete Grundkörper-Elektrode (13) gebildeten Kondensator umfasst,  - A capacitive electromechanical transducer for metrological detection of the pressure to be measured (p) dependent deflection of the measuring diaphragm (1), the at least one arranged on one of the base body (3) facing side of the measuring diaphragm (1) membrane electrode (1 1 ) and a capacitor formed on one of the measuring diaphragm (1) facing the end face of the base body (3) arranged base electrode (13) capacitor,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Membran-Elektrode (1 1 ) aus halbleitendem, dotiertem Tantaloxid, insb.  the membrane electrode (1 1) of semiconducting, doped tantalum oxide, esp.
halbleitendem, dotiertem Ditantalpentoxid (Ta205) besteht. semiconducting, doped Ditantalpentoxid (Ta 2 0 5 ) consists.
Drucksensor gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Pressure sensor according to claim 1, characterized in that
die Grundkörper-Elektrode (13) aus halbleitendem, dotiertem Tantaloxid, insb.  the main body electrode (13) of semiconducting, doped tantalum oxide, esp.
halbleitendem, dotiertem Ditantalpentoxid (Ta205) besteht. semiconducting, doped Ditantalpentoxid (Ta 2 0 5 ) consists.
Drucksensor gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Pressure sensor according to claim 1 or 2, characterized in that
die Dotierung Titan (Ti) umfasst, wobei das dotierte Tantaloxid insb. dotiertes  the doping comprises titanium (Ti), wherein the doped tantalum oxide esp. Doped
Ditantalpentoxid (Ta205) ist, bei dem ein Titananteil am Titan-Tantal-Metallgehalt des dotierten Ditantalpentoxids in der Größenordnung von 10 Mol. % liegt. Ditantalum pentoxide (Ta 2 0 5 ) is in which a titanium content of the titanium-tantalum metal content of the doped Ditantalpentoxids is of the order of 10 mol.%.
4. Drucksensor gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass 4. Pressure sensor according to claim 1, characterized in that
- die halbleitende Membran-Elektrode (1 1 ) eine von der Temperatur der Messmembran - The semiconducting membrane electrode (1 1) one of the temperature of the measuring membrane
(1 ) abhängige Impedanz aufweist, und (1) has dependent impedance, and
- eine Messschaltung vorgesehen ist, die die temperatur-abhängige Impedanz, insb. deren ohmschen Anteil, oder eine von der temperatur-abhängigen Impedanz abhängige Messgröße, insb. eine Zeitkonstante eines Lade- und/oder  a measuring circuit is provided which monitors the temperature-dependent impedance, in particular its ohmic component, or a measured variable dependent on the temperature-dependent impedance, in particular a time constant of a charging and / or charging time
Entladevorgangs des durch die Membran-Elektrode (1 1 ) und die Grundkörper- Discharge of the through the membrane electrode (1 1) and the basic body
Elektrode (13) gebildeten Kondensators oder eine von einer durch den Kondensator in einem Wechselstromkreis bewirkten Phasenverschiebung (φ) zwischen Electrode (13) formed capacitor or one of a caused by the capacitor in an AC circuit phase shift (φ) between
Wechselstrom und Wechselspannung abhängige Messgröße, insb. eine dielektrische Verlustleistung des Kondensators oder ein Tangens eines Verlustwinkels (δ), oder eine Güte oder Dämpfung eines den Kondensator enthaltenden, insb. in Resonanz betriebenen, Schwingkreises, bestimmt. AC and AC dependent measure, in particular a dielectric power dissipation of the capacitor or tangent of a loss angle (δ), or a quality or attenuation of a condenser containing, esp. In resonant, resonant circuit determined.
Drucksensor gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Pressure sensor according to claim 4, characterized in that
die Messschaltung anhand der Impedanz oder der von der Impedanz abhängigen Messgröße eine Temperatur der Messmembran (1 ) bestimmt,  the measuring circuit determines a temperature of the measuring diaphragm (1) on the basis of the impedance or the quantity dependent on the impedance,
und insb. zur Kompensation eines temperatur-abhängigen Messfehlers des  and esp. To compensate for a temperature-dependent measurement error of
Drucksensors zur Verfügung stellt oder verwendet. 6. Drucksensor gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass  Pressure sensor provides or uses. 6. Pressure sensor according to claim 4, characterized in that
- die Messschaltung anhand der Impedanz oder der von der Impedanz abhängigen Messgröße eine Temperatur der Messmembran (1 ) bestimmt, und  the measuring circuit determines a temperature of the measuring diaphragm (1) on the basis of the impedance or the quantity dependent on the impedance, and
- die Messschaltung bei der Bestimmung der Temperatur eine Kompensation einer Abhängigkeit der Impedanz von der druckabhängigen Verformung der  - The measuring circuit in the determination of the temperature compensation of a dependence of the impedance of the pressure-dependent deformation of the
Messmembran (1 ) vornimmt.  Measuring diaphragm (1) performs.
Verfahren zur Herstellung eines Drucksensor gemäß Anspruch 1 , dadurch A method of manufacturing a pressure sensor according to claim 1, characterized
gekennzeichnet, dass  marked that
- Grundkörper (3) und Messmembran (1 ) bereitgestellt werden,  - Basic body (3) and measuring diaphragm (1) are provided,
- die Membran-Elektrode (1 1 ) auf der dem Grundkörper (3) zugewandten Seite der Messmembran (1 ) aufgebracht wird, insb. durch Gasphasenabscheidung, insb. durch physikalische Gasphasenabscheidung, insb. durch Sputtern, insb. durch  - The membrane electrode (1 1) on the base body (3) facing side of the measuring membrane (1) is applied, esp. By vapor deposition, esp. By physical vapor deposition, esp. By sputtering, esp. By
Gleichstrom- oder Magnetron-Sputtern, aufgebracht wird,  DC or magnetron sputtering is applied,
- die Grundkörper-Elektrode (13) auf der der Messmembran (1 ) zugewandten  - The main body electrode (13) on the measuring membrane (1) facing
Stirnseite des Grundkörpers (3) aufgebracht wird, insb. durch  End face of the base body (3) is applied, esp. By
Gasphasenabscheidung, insb. durch physikalische Gasphasenabscheidung, insb. durch Sputtern, insb. durch Gleichstrom- oder Magnetron-Sputtern, aufgebracht wird, und  Gas phase deposition, in particular by physical vapor deposition, in particular by sputtering, in particular by DC or magnetron sputtering applied, and
- Grundkörper (3) und Messmembran (1 ) durch Aktivhartlöten miteinander verbunden werden.  - Body (3) and measuring diaphragm (1) are connected by active brazing.
Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Method according to claim 7, characterized in that
das Sputtern mittels eines aus halbleitendem, dotiertem Ditantalpentoxid (Ta205), insb. mit Titan (Ti) dotiertem Ditantalpentoxid (Ta205), bestehenden Sputter-Targets erfolgt. the sputtering takes place by means of a sputtering target consisting of a semiconducting, doped ditantalpine oxide (Ta 2 O 5 ), in particular with titanium (Ti) doped ditantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ).
PCT/EP2016/056436 2015-04-01 2016-03-23 Capacitive pressure sensor WO2016156162A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015105057.9 2015-04-01
DE102015105057.9A DE102015105057A1 (en) 2015-04-01 2015-04-01 Capacitive pressure sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016156162A1 true WO2016156162A1 (en) 2016-10-06

Family

ID=55588304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2016/056436 WO2016156162A1 (en) 2015-04-01 2016-03-23 Capacitive pressure sensor

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102015105057A1 (en)
WO (1) WO2016156162A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10612991B1 (en) * 2017-08-25 2020-04-07 Fluke Corporation High dynamic range capacitive pressure sensor

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017130393A1 (en) * 2017-12-18 2019-06-19 Endress+Hauser SE+Co. KG Method for operating a pressure sensor
DE102017130426A1 (en) * 2017-12-19 2019-06-19 Endress+Hauser SE+Co. KG pressure sensor

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6278379B1 (en) * 1998-04-02 2001-08-21 Georgia Tech Research Corporation System, method, and sensors for sensing physical properties
US20040040382A1 (en) * 2000-07-20 2004-03-04 Thomas Peterson Sensor usable in ultra pure and highly corrosive environments
US20060081058A1 (en) * 2004-10-18 2006-04-20 Kia Silverbrook Pressure sensor with thin membrane
US20070013014A1 (en) * 2005-05-03 2007-01-18 Shuwen Guo High temperature resistant solid state pressure sensor
US20080110269A1 (en) * 2006-11-13 2008-05-15 Carsten Strietzel Diaphragm vacuum measuring cell and method for the production of such measuring cell
EP2463635A1 (en) * 2010-12-07 2012-06-13 VEGA Grieshaber KG Pressure measurement cell

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3402078A (en) 1968-09-17 Gen Electric Solid stabilized zirconia or thoria having a layer of tantalum pentoxide and titanium oxide thereon
US5050034A (en) * 1990-01-22 1991-09-17 Endress U. Hauser Gmbh U. Co. Pressure sensor and method of manufacturing same
DE4129414A1 (en) 1990-11-13 1993-03-11 Endress Hauser Gmbh Co Ternary activated solder
DE102010030156A1 (en) * 2010-06-16 2011-12-22 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Ceramic pressure sensor has annular joint made of silicon that is connected with measuring diaphragm and base structure by low temperature co-fired ceramic connection and connected with base structure by gold silicon eutectic connection
DE102010043119A1 (en) 2010-10-29 2012-05-03 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Method for producing a connection between two ceramic parts, in particular parts of a pressure sensor, and a ceramic product, in particular a ceramic pressure sensor
DE102011005665A1 (en) 2011-03-16 2012-09-20 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Ceramic pressure measuring cell and method for its production
DE102011078557A1 (en) 2011-07-01 2013-01-03 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Method for operating an absolute or relative pressure sensor with a capacitive transducer
DE102013106045A1 (en) 2013-06-11 2014-12-11 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Capacitive ceramic pressure measuring cell and method for its production
DE102013114741A1 (en) * 2013-12-20 2015-06-25 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg pressure sensor
DE102013114734A1 (en) 2013-12-20 2015-07-09 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Capacitive pressure cell with at least one temperature sensor and pressure measuring method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6278379B1 (en) * 1998-04-02 2001-08-21 Georgia Tech Research Corporation System, method, and sensors for sensing physical properties
US20040040382A1 (en) * 2000-07-20 2004-03-04 Thomas Peterson Sensor usable in ultra pure and highly corrosive environments
US20060081058A1 (en) * 2004-10-18 2006-04-20 Kia Silverbrook Pressure sensor with thin membrane
US20070013014A1 (en) * 2005-05-03 2007-01-18 Shuwen Guo High temperature resistant solid state pressure sensor
US20080110269A1 (en) * 2006-11-13 2008-05-15 Carsten Strietzel Diaphragm vacuum measuring cell and method for the production of such measuring cell
EP2463635A1 (en) * 2010-12-07 2012-06-13 VEGA Grieshaber KG Pressure measurement cell

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10612991B1 (en) * 2017-08-25 2020-04-07 Fluke Corporation High dynamic range capacitive pressure sensor
US11248975B2 (en) 2017-08-25 2022-02-15 Fluke Corporation High dynamic range capacitive pressure sensor

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015105057A1 (en) 2016-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3094951B1 (en) Capacitive pressure-measuring cell having at least one temperature sensor and pressure measurement method
EP1336086B1 (en) Pressure measuring cell
EP2162714B1 (en) Capacitive pressure sensor
EP0544934B1 (en) Method of stabilizing the surface properties of objects to be thermally treated in a vacuum
EP1040333B1 (en) Membrane for a capacitive vacuum measuring cell
WO2011006741A1 (en) Capacitive ceramic load cell and pressure sensor having such a load cell
EP2904363B1 (en) Pressure sensor comprising a cover layer
EP3080571B1 (en) Pressure sensor
WO2014198490A1 (en) Capacitive, ceramic pressure-measuring cell and method for the production thereof
WO2016156162A1 (en) Capacitive pressure sensor
DE102010021914B4 (en) Physical size sensor device and manufacturing method thereof
WO2016055149A1 (en) Measuring device
WO2016026541A1 (en) Pressure-measuring cell
EP1061351B1 (en) Ceramic capacitance pressure sensor
EP3304019B1 (en) Pressure sensor with active brazing
DE102014210122A1 (en) An apparatus for determining a value of a property of a fluid to be measured, a method for operating a device for determining a value of a property of a fluid to be measured, and a method for producing a device for determining a value of a property of a fluid to be measured
DE3108300C2 (en) Pressure cell and process for its manufacture
EP0150878A2 (en) Process for the manufacture of a thin film strain gage system
WO2013152927A2 (en) Pressure measuring cell and method for the production thereof
DE102016102775A1 (en) Capacitive pressure sensor
WO2016058744A1 (en) Pressure sensor
DE202015103451U1 (en) Capacitive ceramic pressure sensor
DE102017114299A1 (en) Method for producing a pressure measuring device
WO2016087147A1 (en) Capacitive relative pressure sensor
DE102018108743A1 (en) pressure sensor

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16711316

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16711316

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1