压差传感器及其制造方法技术

本发明专利技术涉及压差传感器(1)，包括测量膜(10)，该测量膜(10)布置在两个平台(20)之间，并且经相应的第一绝缘层(26)与平台(20)中的每个压力紧密地连接，以便在平台与测量膜之间形成压力室。绝缘层尤其包括氧化硅。压差传感器进一步包括用于记录测量膜的压力依赖偏转的电换能器。平台(20)具有支撑位置(27)，在过载的情况下，测量膜(10)至少部分地接触支撑位置(27)。支撑位置(10)具有位置依赖高度h。压差传感器的特征在于，支撑位置(27)通过各向同性蚀刻形成在第一绝缘层(26)中，并且每个支撑位置的相应高度h是在基准平面中的支撑位置的基部的距离的函数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种压差传感器及其制造方法。
技术介绍
压差传感器根据它们的目的测量第一介质压力与第二介质压力之间的压差，其中，待测量的压差的范围显著小于第一或第二介质压力。这导致在设计压差传感器方面的相冲突的目的，一方面，应能够测量小压差，而另一方面，必须抵抗高介质压力，其中，尤其是在不正确操作的情况下，压差的确可以达到介质压力大小的量级。在无保护措施的情况下，压差传感器的测量膜会被这样的高压差毁坏。在保护措施方面已知的是例如过载膜，该过载膜防止压差的上升到临界值以上。这些过载膜集成在液压测量辅助工具中，该液压测量辅助工具借助于压力传递液体经液压路径将第一和第二介质压力供给至测量膜的相应的侧，所述液压路径在每种情况下从独立的隔膜室延伸，该独立的隔膜室被孤立的隔膜覆盖。过载膜与压差传感器或与其测量膜平行地连接。当现在压差超过临界值时，过载膜足够远地弯曲，使得在较高压力的一侧上的该独立的隔膜室中的压力传递液体的整个体积被过载膜吸收，并且该孤立的隔膜静止。于是，可靠地防止压差的进一步上升。然而，使用过载膜绝对导致压力传递液体的更大体积冲程并且因此——在相等的性能下——导致更大的独立隔膜区域，这意味着更大的装置尺寸和更高的成本。而且，测量机构动态受到过载膜和更大体积的压力传递液体的不利影响。因此，存在针对通过膜床为测量膜实施过载保护的已知的努力。在这样的情况下，在超过正压的极限值之后，测量膜应被支撑在膜床上至少到甚至在额外压力上升的情况下也不会达到测量膜的破裂应力的程度。对于这样的目的，尤其是非球面膜床是适当的，其接近在正压的极限值下测量膜的弯曲线。专利US4,458,537公开了一种具有玻璃制的非球面隔膜床的电容性压差传感器，该传感器以共轴环的结构生产，其中，环的高度形成与测量膜的弯曲线相对应的轮廓。德国公开说明书DE102009046229A1公开了一种具有由玻璃制的非球面隔膜的压力传感器或压差传感器，其通过热成型而形成。专利US7,360,431B2公开了一种具有非球面隔膜床的压力传感器或压差传感器，其借助于灰度光刻以硅制备。德国公开说明书DE102010028773A1公开了一种具有非球面隔膜床的压力传感器或压差传感器，其借助于激光蚀刻接着进行氧化步骤和终止蚀刻以硅制备。JP10078366A公开了一种具有阶梯式隔膜床的电阻性半导体压力传感器，其以硅制备。专利US5,381,299公开了一种用硅制造的电容式压力传感器，其具有接近测量膜的弯曲线的阶梯式隔膜床，其中，在中心区域中膜床的包络曲线具有比测量膜更大的曲率半径。所提及的压力传感器具有膜床，所述膜床基本上满足所提及的目的。然而，膜床的制备或将它们集成到压力传感器中是复杂的。因此，本专利技术的目的是提供一种能够简单制造的抗过载的压差传感器及其制造方法。
技术实现思路
根据本专利技术，该目的通过如权利要求1所限定的压差传感器和如权利要求14所限定的方法来获得。本专利技术的压差传感器包括：测量膜；第一平台；第二平台；其中，所述测量膜布置在所述第一与第二平台之间，其中，所述测量膜与所述第一平台和所述第二平台在每种情况下经第一绝缘层压力紧密地连接，以便在所述平台与所述测量膜之间分别形成第一、第二压力室，其中，所述压差传感器进一步包括用于记录所述测量膜的压力依赖偏转的电换能器，其中，所述第一平台和/或所述第二平台具有支撑位置，在单侧过载的情况下，所述测量膜至少部分地抵靠所述支撑位置定位，其中，所述支撑位置具有相对于基准平面的位置依赖高度h，该基准平面平行于由所述测量膜限定的平面延伸，其中，根据本专利技术，支撑位置通过各向同性蚀刻形成在所述第一绝缘层中，并且在每种情况下，支撑位置的具体高度h是从所述基准平面中的所述支撑位置的基部的距离的函数。基准平面可以尤其是在过载的情况下测量膜的中心所抵靠的平面。根据本专利技术的进一步的发展，绝缘层尤其包括氧化硅。在本专利技术的进一步的发展中，支撑位置的高度是从基准平面中的支撑位置的基部到支撑位置的高度h的位置的相应最小距离的单调函数。在本专利技术的进一步的发展中，测量膜包括圆形可偏转区域，并且其中，至少一个支撑位置具有与测量膜共轴的圆形形状或圆弧形形状，其中，支撑位置至少部分地具有恒定高度。在本专利技术的进一步的发展中，测量膜具有圆形可偏转区域，并且其中，相对于垂直于圆形区域通过圆形区域的中点延伸的轴线，至少一个支撑位置具有径向路线，其中，支撑位置至少部分地具有随径向位置改变的高度h。在本专利技术的进一步的发展中，在压力室的内部径向区域中，支撑位置具有圆形形状或圆弧形形状的曲线。在本专利技术的进一步的发展中，在压力室的外部径向区域中，支撑位置具有径向路线。在本专利技术的进一步的发展中，电换能器包括电容式换能器，该电容式换能器包括至少一个平台电极，该至少一个平台电极与测量膜电隔离，其相对于测量膜的电容取决于将被测量的压差。在本专利技术的进一步的发展中，至少一个平台电极由环形空间包围，其中，平台电极通过该空间与平台的围绕该空间的部分电隔离。在本专利技术的进一步的发展中，在测量膜的静止位置中，空间具有为平台电极与测量膜之间的距离的至少20倍，优选地至少40倍并且尤其是至少80倍。在本专利技术的进一步的发展中，测量膜包括可偏转区域，该可偏转区域的直径为在静止位置中的测量膜与至少一个平台电极之间的距离的至少200倍，尤其是至少400倍并且优选地至少800倍。在本专利技术的进一步的发展中，第一绝缘层的厚度为不超过16μm，尤其是不超过8μm并且优选地不超过4μm。在本专利技术的进一步的发展中，平台具有层状结构，该层状结构具有第一导电层和第二导电层，所述第一导电层和第二导电层通过第二绝缘层彼此隔离，其中，所述第一导电层面对测量膜并且包括平台电极，其中，所述空间延伸穿过所述第一导电层到所述第二绝缘层。在本专利技术的进一步的发展中，第二绝缘层具有的厚度为不小于第一绝缘层的厚度，其中，第二绝缘层的厚度尤其是为不小于第一绝缘层的厚度的两倍，优选地为不小于第一绝缘层的厚度的三倍。在本专利技术的进一步的发展中，平台具有平坦表面段，支撑位置从表面段上升，其中，表面段受空间的限制，其中，表面段在其表面的不超过20％，尤其是不超过10％，并且优选地不超过7.5％上具有支撑位置的升起部分。本专利技术的用于制备压差传感器的平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压差传感器(1)，包括：测量膜(10)；第一平台(20)；和第二平台(20)，其中，所述测量膜(10)布置在所述第一与第二平台(20)之间，其中，所述测量膜经第一绝缘层(26)在每种情况下与所述第一平台(20)和所述第二平台(20)压力紧密地连接，以便在所述平台与所述测量膜之间分别形成第一、第二压力室，其中，所述绝缘层尤其包括氧化硅，其中，所述压差传感器进一步包括用于记录所述测量膜的压力依赖偏转的电换能器，其中，所述第一平台(20)和/或所述第二平台(20)具有支撑位置(27)，在单侧过载的情况下，所述测量膜(10)至少部分地抵靠所述支撑位置(27)定位，其中，所述支撑位置(10)具有相对于基准平面的位置依赖高度h，所述基准平面平行于由所述测量膜限定的平面延伸，其特征在于，所述支撑位置(27)通过各向同性蚀刻形成在所述第一绝缘层(26)中，并且在每种情况下，支撑位置的具体高度h是距所述基准平面中的所述支撑位置的基部的距离的函数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.10.09 DE 102012109587.61.一种压差传感器(1)，包括：
测量膜(10)；
第一平台(20)；和
第二平台(20)，
其中，所述测量膜(10)布置在所述第一与第二平台(20)之间，
其中，所述测量膜经第一绝缘层(26)在每种情况下与所述第一
平台(20)和所述第二平台(20)压力紧密地连接，以便在所述平台
与所述测量膜之间分别形成第一、第二压力室，
其中，所述绝缘层尤其包括氧化硅，
其中，所述压差传感器进一步包括用于记录所述测量膜的压力依
赖偏转的电换能器，
其中，所述第一平台(20)和/或所述第二平台(20)具有支撑位
置(27)，在单侧过载的情况下，所述测量膜(10)至少部分地抵靠
所述支撑位置(27)定位，
其中，所述支撑位置(10)具有相对于基准平面的位置依赖高度
h，所述基准平面平行于由所述测量膜限定的平面延伸，
其特征在于，所述支撑位置(27)通过各向同性蚀刻形成在所述
第一绝缘层(26)中，并且在每种情况下，支撑位置的具体高度h是
距所述基准平面中的所述支撑位置的基部的距离的函数。
2.根据权利要求1中所述的压差传感器，其中，支撑位置的高度
是从在所述基准平面中的所述支撑位置的所述基部到所述支撑位置的
所述高度h的位置的相应的最小距离的单调函数。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的压差传感器，其中，所述
测量膜包括圆形可偏转区域，并且其中，至少一个支撑位置具有与所
述测量膜共轴的圆形或圆弧形状的曲线，其中，所述支撑位置至少部
分地具有恒定高度。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的压差传感器，其中，所述
测量膜具有圆形可偏转区域，并且其中，相对于通过所述圆形区域的
中点垂直于所述圆形区域延伸的轴线，至少一个支撑位置具有径向路
线，其中，所述支撑位置至少部分地具有随径向位置改变的高度。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的压差传感器，其中，所述
支撑位置在所述压力室的内部径向区域内具有圆形形状或圆弧形状的
曲线和/或在所述压力室的外部径向区域内具有径向路线。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的压差传感器，其中，所述
电换能器包括电容式换能器，所述电容式换能器包括至少一个平台电
极，所述至少一个平台电极与所述测量膜电隔离，并且所述至少一个
平台电极相对于所述测量膜的电容取决于将被测量的压差。
7.根据权利要求6中所述的压差传感器，其中，所述至少一个平
台电极由环形空间包围，其中，所述平台电极通过所述空间而与所述
平台的围绕所述空间的部分电隔离。
8.根据权利要求7中所述的压差传感器，其中，所述空间具有为
在所述测量膜的静止位置中在所述平台电极与所述测量膜之间的距离
的至少20...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊戈尔·格特曼，托马斯·林克，彼得·诺门森，拉斐尔·泰伊朋，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE