[发明专利]压力传感器和制造压力传感器的方法

说明书

本发明涉及一种压力传感器(1)，其具有主体(2)和压敏陶瓷测量膜(3)，其中，所述测量膜(3)的外边缘通过环绕接头(5)以压密方式连接到所述主体(2)的面对所述测量膜(3)的所述外边缘的表面，以便封围出压力腔室(2)，其中，所述接头(5)具有共晶成分构成的三元活性硬焊料(6)。所述压力传感器(1)能够通过包括以下步骤的方法生产出来：提供所述主体(2)、所述测量膜(3)和所述活性硬焊料(6)；将所述活性硬焊料(6)定位在所述测量膜(3)的所述外边缘与所述主体(2)的面对所述测量膜(3)的所述外边缘的表面之间；将所述主体(2)、所述测量膜(3)和所述活性硬焊料(6)加热至接合温度，所述接合温度基本对应于所述活性硬焊料(6)的共晶点的温度。此外，本发明还涉及一种生产压力传感器(1)的方法。

技术领域

本发明涉及一种具有主体和压敏陶瓷测量膜的压力传感器，其中，测量膜的外边缘通过环绕接头以压密方式连接，以便在主体的面对测量膜的外边缘的表面上封围出压力腔室。本发明还涉及一种用于制造压力传感器的方法。

背景技术

在压力测量技术中，已知有绝对压力传感器、差压传感器和相对压力传感器。绝对压力传感器绝对地(即，通常相对于真空)确定占主导的压力，而差压传感器确定两个不同压力之间的差异。在相对压力传感器的情况下，要测量的压力是相对于参考压力确定的，其中，在相对压力传感器的环境中占主导的大气压力用作参考压力。

一般的压力传感器包括主体和陶瓷测量膜，该陶瓷测量膜通过活性硬焊料以压密方式连接到主体以形成测量腔室。而且，压力传感器一般包括用于将测量膜的依赖于压力的变形转换成电初级信号的转换器，以及延伸穿过主体的初级信号路径。转换器可以是例如电容式或电阻式换能器。初级信号路径通常包括穿过主体的至少一个电馈通。

主体与测量膜之间的环绕接头在很大程度上确定压力传感器的抗压缩强度和防漏性。这样的接头通常是通过活性硬焊料来生产的，该活性硬焊料包括活性组分，在活性硬焊接期间，上述活性组分与测量膜的陶瓷反应，并且可能的是与主体的陶瓷反应。由于陶瓷的表面的还原，在陶瓷与活性硬焊料之间产生了机械高强度的化学键。活性硬焊料提供的优点在于，由于其中含有的活性组分，所以活性硬焊料能够润湿陶瓷组分，并使陶瓷组分能够直接进行焊接，而无需预先对陶瓷进行金属化。活性硬焊接是通过在真空或保护气体中将由主体、焊料层和测量膜整体形成的布置结构加热到至少与焊料的熔化温度相对应的接合温度，并将该布置结构保持较长时间段，特别是5分钟至15分钟的时间段来执行的。

EP 0 490 807 B1和DE 10 2011 005 665 A1公开了一种由以钛为活性组分的锆/镍合金构成的三元活性硬焊料，其可以用于制造压力传感器。

例如，这样的成分为Zr:Ni:Ti＝63原子％:22原子％:15原子％的活性硬焊料用于在大约900℃的接合温度下接合压力传感器。该成分中的活性硬焊料的熔化温度大约为870℃。由于该工艺，焊接通常在高于上述熔化温度的接合温度下进行，例如，高出约30K。

已知的活性硬焊料具有与主体和测量膜的热膨胀系数相适应的热膨胀系数。然而，上述两个热膨胀系数不相同，这意味着：当接头或压力传感器从接合温度冷却到室温时，但在压力传感器(尽管匹配比较好)中仍将会产生机械应力。在不同热膨胀系数的材料相遇时，会形成在量值形式方面最大的应力。因而，应力不仅集中在面对测量膜的接头边缘区域中，而且也集中在面对主体的接头边缘区域中。

虽然面对主体的接头边缘区域中的应力对测量性能的影响相对较小，但面对测量膜的接头边缘区域中的应力直接影响测量膜的依赖压力的变形性，因而影响压力传感器的测量性能。这些应力作为环境温度的函数规律地变化，从而产生测量结果的另外的温度依赖性。此外，这些应力可能导致测量结果的滞后，这取决于环境温度的时间曲线和/或要测量的压力，这种滞后导致可实现的测量精度劣化。

发明内容

因此，本发明的目标在于提供一种压力传感器，在该压力传感器中，接头的区域中的应力减小，并且指定一种用于制造这样的压力传感器的对应方法。