Mediengetrennter Sensor

Die vorliegende Erfindung betrifft einen mediengetrennten Drucksensor zum Einsatz in aggressiven Medien.

Die Messung von Differenz-, Relativ- und Absolutdruck in aggressiven Medien erfordert die Separation des sensitiven Elementes vom Messmedium (mediengetrennte Messzelle) . Aggressive Medien können beispielsweise sein: Säuren, säurehaltige Fluide oder Gase (z.B. Kfz-Abgase) , halogenidhaltige Fluide oder Gase, Wasserstoff.

Zunehmende Ressourcenschonung schafft auch in solchen aggressiven Medien Bedarf nach hochintegrierten, miniaturisierten Multi-Sensoren in einem Gehäuse, beispielsweise zur Bestimmung von Druck, Temperatur, Reinheit, Feuchte, Fließgeschwindigkeit, etc.

Steigende Anforderungen an Medienstabilität und Stabilität des Sensorsignales über eine lange Lebensdauer lassen sich mit den derzeit etablierten Aufbau- und Verbindungstechnolo- gien nicht umsetzen.

Absolut-, Relativ- oder Differenzdrucksensoren für die Überwachung aggressiver Medien (Verbrennungsabgase, Säuren, Wasserstoff) werden im Stand der Technik über Trennung eines MEMS (Micro Electro Mechanical System) - Sensorchips vom aggressiven Medium über eine drucksensitive, hermetische Membran sowie ein inkompressibles flüssiges Medium (Öl) zur Druckübermittlung realisiert. Die medienabtrennende Membran wird aus dünnem Edelstahl erzeugt, die Substrate und Schal- tungsträger werden aus Gründen der mechanischen Robustheit aus Keramik oder Stahl gefertigt . Die Aufbau- und Verbindungstechnik erfolgt in Hybridtechnik, d . h . Verbünde au Werkstof fen unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoef fi zienten, die im Temperaturf eld untereinander Spannungen ausbilden und das Bauteil mechanisch beanspruchen, und dementsprechend auch dessen Lebensdauer und Genauigkeit negativ beeinflussen .

Das Bauteildesign wird dadurch technisch aufwändig und kostenintensiv . Ferner stellt j ede Fügung auch einen potentiellen Aus fallmechanismus dar, dessen Auftrittswahrscheinlichkeit mit der physikalischen und chemischen Andersartigkeit der j eweiligen Fügepartner ansteigt . Edelstahl hat zudem eine begrenzte Medienresistenz und ein erhöhtes Korrosionsrisiko , z . B . bei Anwesenheit von Halogeniden oder Wasserstof f .

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es einen Drucksensor zu beschreiben, welcher die im Stand der Technik vorherrschenden Probleme löst .

Diese Aufgabe wird durch einen mediengetrennten Sensor zur Bestimmung von Di f ferenz- , Relativ- oder Absolutdruck gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst .

Gemäß einem Aspekt wird ein mediengetrennter Sensor beschrieben . Der Sensor ist ein Drucksensor . Der Sensor ist zur Bestimmung von Di f ferenz- , Relativ- oder Absolutdruck ausgebildet . Der Sensor ist zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug geeignet , beispielsweise als KFZ-Abgas-Applikation und/oder im Powertrain . Der Sensor ist ferner beispielsweise als Kühlmittel- oder Wasserstof f-Drucksensor zur Überwachung industrieller Prozesse geeignet . Der Sensor weist ein Sensorelement auf . Das Sensorelement ist beispielsweise ein MEMS Sensor . Das Sensorelement ist ein Bauteil , mit dem eine druckbedingte Auslenkung einer Membran bestimmt wird . Es kann in verschiedenen technischen Varianten ausgeführt sein, beispielsweise eine direkte Druckbestimmung über Nutzung des piezoelektrischen Ef fekts oder über Messung der Dehnung der Membran mithil fe von beispielsweise Widerstandselementen oder die Verformung der Membran mit der Messung einer Kapazitätsänderung .

Der Sensor weist ferner ein Trägerelement auf . Das Trägerelement kann als Einzelsubstrat oder als Mehrlagenverbund ausgebildet sein . Beispielsweise weist das Trägerelement eine durch LTCC ( Low Temperature Cofired Ceramics - Niedrigtemperatur-Mehrlagenkeramik) Technik hergestellte Mehrlagen- Keramik auf .

Das Trägerelement dient als Träger für das Sensorelement und dessen elektrischen Anschluss . Das Trägerelement kann ferner als ein Gehäuse bzw . Schutzelement für das Sensorelement ausgebildet sein . In diesem Fall kann das Sensorelement zumindest teilweise in einem Innenbereich des Trägerelements eingebettet sein . Der elektrische Anschluss kann auf einer Oberseite des Trägerelements angeordnet sein und dient dazu, ein Messsignal aus dem Sensor heraus zu leiten, wo es extern verarbeitet wird und wo dem Messsignal ein Druck zugeordnet wird . Unter der Oberseite des Trägerelements wird in diesem Zusammenhang eine dem Trennelement abgewandte Seite des Trägerelements verstanden .

Der Sensor weist weiterhin ein Trennelement auf . Das Trennelement weist eine Membran auf . Das Trennelement ist dazu ausgebildet und angeordnet das Sensorelement vor einem direkten Kontakt mit einem aggressiven Medium zu schützen / bzw. das Sensorelement von einem direkten Kontakt mit einem aggressiven Medium zu trennen.

Das Trennelement weist ein anorganisches, nichtmetallisches Material auf. Mit anderen Worten, das Trennelement ist frei von Metall. Damit ersetzt das Trennelement bislang übliche Edelstahlmembranen zur Trennung des Sensorelements von einem Medium.

Beispielsweise kann das Trennelement ein amorphes Material (z.B. Glas) oder ein kristallines Material (z.B. eine Keramik) aufweisen. Technologien zur Fertigung dünner, fester und flexibler Glas- und Keramikwerkstoffe sind in der letzten Dekade stark gereift, so dass diese industriell mit geringen Eigenschaf tstoleranzen und in großer Menge hergestellt werden können. So kann der Aufbau des mediengetrennten Sensors kostensparend im Mehrfachnutzen beispielsweise in keramischer Dickschichttechnik erfolgen. Damit ist eine hocheffiziente und kostengünstige Herstellung des Drucksensors gewährleistet .

Das anorganisch-nichtmetallische Material des Trennelements weist eine sehr hohe Medienresistenz auf, welche diejenige von Edelstahl übertrifft, so z.B. gegenüber Säuren, Halogeniden und Wasserstoff. Ferner weist das Trennelement eine hohe Temperaturstabilität bis 500° C und eine hohe Härte und Abriebfestigkeit auf. Damit wird ein sehr robuster, langlebiger und zuverlässiger Sensor bereitgestellt.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine thermische Dehnung des Materials des Trennelements an eine thermische Dehnung des Trägerelements angepasst . Insbesondere weisen das Material des Trennelements und das Material des Trägerelements einen ähnlichen Ausdehnungskoef fi zienten aus . Vorzugsweise sind die Ausdehnungskoef fi zienten von Trennelement und Trägermaterial derart aufeinander abgestimmt , dass sie idealerweise identisch sind .

Durch Anpassbarkeit des Ausdehnungskoef fi zienten des Trennelements auf das j eweils präferierte Trägermaterial wird eine optimale Fügung ohne mechanische Spannungen zwischen den Fügepartnern im Temperaturf eld erreicht . Dadurch werden die Robustheit und Langlebigkeit des Sensors maximiert und gleichzeitig über die Lebensdauer graduell eintretendes Materialkriechen und infolgedessen Risiko einer Of fsetdri ft wirksam vermieden .

Gemäß einem Aus führungsbeispiel beträgt eine Dicke des Trennelements zwischen 10 pm und 200 pm . Unter dem Begri f f „Dicke" wird in diesem Zusammenhang eine Ausdehnung des Trennelements senkrecht zu einer Hauptausdehnungsrichtung bzw . Längsachse des Sensors verstanden . Das Trennelement ist folglich sehr kompakt ausgebildet und lässt sich auf einfache Weise an das Trägerelement anfügen oder in das Trägerelement integrieren .

Eine Länge (Hauptausdehnung entlang der Längsachse ) des kompletten Sensors ist vorzugsweise < 25 mm, bevorzugt < 20 mm . Eine Breite des kompletten Sensors ist vorzugsweise < 15 mm, bevorzugt < 10 mm . Eine Dicke des kompletten Sensors ist vorzugsweise < 1 , 5 mm, bevorzugt < 1 mm .

Gemäß einem Aus führungsbeispiel weist das Trennelement wenigstens eine funktionalisierte Oberfläche auf . Die funktio- nalisierte Oberfläche kann mit Hil fe von Laserprozessen er- zeugt werden . Beispielsweise weist eine Oberfläche , z . B . eine Außenfläche , des Trennelements Strukturen im nm Bereich bis pm Bereich auf . Die funktionalisierte / strukturierte Oberfläche des Trennelements kann zum Beispiel den Lotusef fekt aufweisen .

Die funktionalisierte Oberfläche kann wenigstens ein, vorzugsweise eine Viel zahl an funktionalisierten Oberflächenelementen aufweisen . Das funktionalisierte Oberflächenelement kann beispielsweise durch keramische Dickschichttechnologien und -Werkstof fe hergestellt sein . Das so erzeugte funktionalisierte Oberflächenelement kann elektrische Leitungen, Widerstände oder I solationen aufweisen . Somit können auf einfache Weise zusätzliche , schnell ansprechende sensorische Funktionen direkt am Ort der Messwerterfassung über Dickschichtschaltungen integriert werden, um z . B . Feuchtigkeit , Temperatur und/oder Fließgeschwindigkeit zu erfassen .

Das funktionalisierte Oberflächenelement kann alternativ dazu durch Dünnschichttechnologien und -Werkstof fe hergestellt sein . Das so erzeugte funktionalisierte Oberflächenelement kann beispielsweise elektrische Leitungen, Widerstände , I solationen oder Thermoelemente umfassen .

Zur Realisierung höherer Grade an Funktionsintegration bzw . von wireless Funktionen kann auch keramische Mehrlagentechnik (HTCC (High Temperature Cofired Ceramics - Hochtemperatur-

Mehrlagenkeramik) oder LTCC ) verwendet werden .

Gemäß einem Aus führungsbeispiel ist eine maximale Auslenkung des Trennelements auf wenigstens einer Seite des Trennelements begrenzt . Unter Auslenkung wird in diesem Zusammenhang eine Verformung bzw . Bewegung des Trennelements senkrecht zur Hauptausdehnungsrichtung des Sensors verstanden . Dadurch wird das Trennelement vor Überbelastung, beispielsweise auf Grund von Eisbildung, geschützt und die Lebensdauer des Sensors erhöht .

Beispielsweise kann auf einer Seite des Trennelements ein mechanischer Anschlag ausgebildet sein, der die maximale Auslenkung des Trennelements begrenzt . Alternativ oder zusätzlich kann auch ein minimaler Abstand des Trennelements zum Trägerelement vorgesehen sein, um eine maximale Auslenkung des Trennelements zu begrenzen . Vorzugsweise ist eine entsprechende Anschlagsbegrenzung zwischen dem Trennelement und dem Trägerelement - und damit angrenzend zu einer Innenseite des Trennelements - ausgebildet .

Gemäß einem Aus führungsbeispiel weist das Trennelement Strukturen zur Erwärmung des Trennelements auf . Beispielsweise kann auf eine Oberfläche des Trennelements ein metallischer Hei zmäander aufgebracht sein . Dadurch kann beispielsweise ein Vereisen des Trennelements und eine damit einhergehende Überbelastung des Trennelements wirksam verhindert werden . Somit wird ein besonders robuster und langlebiger Sensor zur Verfügung gestellt .

Gemäß einem Aus führungsbeispiel weist das Trennelement ein amorphes Material , insbesondere Glas , auf . Bevorzugt besteht das Trennelement aus Glas . Dünne Trennelemente aus Glas können auf einfache Weise und kostengünstig als Viel fachanordnung hergestellt werden . Zudem weist Glas eine sehr hohe Medienresistenz auf . Glas bietet ferner durch seine Oxidzusam- mensetzung den Vorteil , dass seine Eigenschaften optimal an das verwendete Trägermaterial angepasst werden können . Gemäß einem Aus führungsbeispiel ist das Glas über Hartlöten mit einem Glaslot oder mit einem metallischen Lot an das Trägerelement angefügt bzw . mit diesem verbunden . Eine thermische Dehnung des Glaslotes ist dabei an eine thermische Dehnung des Glases angepasst . Damit kann eine optimale Fügung ohne mechanische Spannung zwischen den Fügepartnern erzielt werden . Alternativ dazu kann das Glas auch über ein Laserverfahren, z . B . mit Ultrakurzlaserpulsen, an das Trägerelement angefügt sein .

Gemäß einem Aus führungsbeispiel wird eine optische Transparenz des Glases zur Detektion optischer Signale genutzt . Mit anderen Worten auf Grund seiner transparenten Eigenschaften, kann das Trennelement dazu verwendet werden, optische Signale aus dem Medium zu empfangen / zu detektieren .

Beispielsweise kann an einer Oberfläche des Glases eine LED zum Aussenden eines Lichtsignals in das Medium angeordnet werden . Weiterhin kann an einer Oberfläche des Glases eine Fotodiode zum Erf assen/Detektieren des vom Medium reflektierten Lichtsignals angeordnet werden, wodurch auf das Streuverhalten des Mediums geschlossen werden kann . Auf diese Weise können beispielsweise eine Zusammensetzung, Konzentration, Partikelgröße und/oder Reinheit des Mediums erfasst werden .

Auch eine Detektion größerer Festkörper bzw . von Korrosion oder Korrosionsprodukten der Medienführung über LiDAR ( Light Detection And Ranging - Lichterkennung und Reichweitenmessung) ist möglich . Insbesondere kann über LiDAR eine Reichweitenmessung erfolgen, um beispielsweise eine Verschmutzung und/oder eine Geometrieänderung eines Behältnisses , in dem sich das Medium befindet , zu detektieren . Damit kann der Innenraum des Behältnisses überwacht werden . Somit wird ein be- sonders vielseitiger und flexibel einsetzbarer Drucksensor bereit gestellt .

Gemäß einem Aus führungsbeispiel weist das Trennelement einen kristallinen anorganisch-nichtmetallischem Werkstof f (ANW) auf . Bevorzugt besteht das Trennelement aus dem ANW . Der ANW kann eine Keramik oder einen Einkristall , z . B . Saphir, aufweisen . Als Materialien sind beispielsweise AI2O3, ZrCh oder LTCC vorstellbar . Keramische Materialien sind I solatoren, damit sind zusätzliche schnell ansprechende sensorische Funktionen direkt am Ort der Messwerterfassung über Dickschichtschaltungen leicht integrierbar ( z . B . zur Erfassung von Feuchtigkeit , Temperatur, Fließgeschwindigkeit ) .

Gemäß einem Aus führungsbeispiel ist der ANW über Hartlöten mit einem Glaslot an das Trägerelement angefügt . Eine thermische Dehnung des Glaslotes ist dabei an eine thermische Dehnung des ANW angepasst . So kann eine optimale Fügung bzw . Verbindung des Trennelements mit dem Trägerelement erzielt werden ohne mechanische Spannung zwischen den Fügepartnern zu erzeugen . Alternativ dazu kann der ANW aber auch über Ultrakurzlaserpulse an das Trägerelement angefügt sein .

Gemäß einem Aus führungsbeispiel sind das Trennelement und das Trägerelement einstückig ausgebildet . Mit anderen Worten, Trennelement und Trägerelement stellen ein gemeinsames Bauteil dar . Beispielsweise kann das Trennelement aufweisend ANW als eine äußerste Lage des Trägerelements ausgebildet sein . Ein zusätzlicher Schritt zur Herstellung des Trennelements entfällt damit . Ferner wird auch zusätzliches Anfügen des Trennelements vermieden . Damit wird ein besonders einfach aufgebauter und sehr zuverlässiger Sensor zur Verfügung gestellt . Die nachfolgend beschriebenen Zeichnungen sind nicht als maßstabsgetreu auf zufassen . Vielmehr können zur besseren Darstellung einzelne Dimensionen vergrößert , verkleinert oder auch verzerrt dargestellt sein .

Elemente , die einander gleichen oder die die gleiche Funktion übernehmen, sind mit gleichen Bezugs zeichen bezeichnet .

Es zeigen :

Figur la eine perspektivische Darstellung eines mediengetrennten Sensors zur Bestimmung eines Relativdrucks gemäß einem ersten Aus führungsbeispiel ,

Figur 1b eine Detailansicht des mediengetrennten

Sensors gemäß Figur la,

Figur 2 eine Schnittdarstellung eines mediengetrennten Sensors zur Bestimmung eines Di f ferenzdrucks gemäß einem weiteren Aus- führungsbei spiel ,

Figur 3 eine Schnittdarstellung eines mediengetrennten Sensors zur Bestimmung eines Di f ferenzdrucks gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel .

Die Figuren la und 1b zeigen einen mediengetrennten Sensor 1 ( Drucksensor ) gemäß einem ersten Aus führungsbeispiel . In dieser Aus führung ist der Sensor 1 dazu geeignet einen Relativdruck zu bestimmen . Der Sensor 1 weist ein Sensorelement 3 , ein Trägerelement 4 und ein Trennelement 2 auf . Das Trägerelement 4 weist eine Oberseite 4a und eine Unterseite 4b auf . Zwischen dem Trägerelement 4 und dem Trennelement 2 ist ein Hohlraum 5 ausgebildet . Der Hohlraum 5 ist mit einem Öl 9 gefüllt . Das Öl 9 dient dazu einen Druck p eines Mediums auf das Sensorelement 3 zu übertragen, wodurch in der weiteren Folge - durch eine externe Auswerteelektronik (nicht expli zit dargestellt ) - der Relativdruck bestimmt wird . Der Sensor 1 weist eine Hauptausdehnungsrichtung bzw . Längsachse X auf ( Figur 1b ) .

Das Sensorelement 2 ist beispielsweise ein MEMS Sensor . Das Sensorelement ist ein Bauteil , mit dem eine druckbedingte Auslenkung einer Membran bestimmt wird . Das Trägerelement 4 kann als Einzelsubstrat oder als Mehrlagenverbund, beispielsweise LTCC oder HTCC Mehrlagen-Keramik, ausgebildet sein .

Das Trägerelement 4 dient als Schutzelement und als Träger für das Sensorelement 2 sowie als dessen elektrischer Anschluss über Verbindungselemente 6 , beispielsweise Bonddrähte ( siehe hierzu Figur 2 ) . Der elektrische Anschluss kann auf der Oberseite 4a des Trägerelements 4 angeordnet sein ( siehe hierzu Figur 2 ) und dient ferner dazu, ein Messsignal aus dem Sensor 1 heraus zu leiten, wo es extern verarbeitet wird und wo dem Messsignal ein Druck zugeordnet wird .

Weiterhin dient das Trägerelement 4 als Träger für eine weitere Elektronik 8 , beispielsweise ein SMD ( Surface Mounted Device - oberflächenmontierbares Bauteil ) und/oder ein anwendungsspezi fisches Standardprodukt (Application Speci fic Standard Product , ASSP ) . Der Sensor 1 kann zusätzlich zu dem Trägerelement 4 ein Schutzelement 7, beispielsweise ein Gehäuse, ein Gel, einen Rahmen, und/oder eine Kappe aufweisen (hier nicht explizit dargestellt, siehe beispielsweise Figur 2) zum Schutz des Sensorelements 3 und der weiteren Elektronik 8 vor externen Einflüssen. Das Schutzelement kann für eine Messung des Absolutdrucks abgedichtet sein oder für eine Messung eines Relativdrucks oder Differenzdrucks Öffnungen enthalten, um z.B. Atmosphärenbedingungen als Referenzdruck zu verwenden. In einer alternativen Aus führungs form (siehe Figur 3) übernimmt das Trägerelement 4 zumindest teilweise die Funktion des Schutzelements, so dass ein zusätzliches Gehäuse entfallen kann .

Das Trennelement 2 ist dazu ausgebildet und angeordnet das Sensorelement 3 vor einem direkten Kontakt mit einem aggressiven Medium zu schützen. Das Trennelement 2 weist eine Membran auf. Vorzugsweise ist das Trennelement 2 eine Membran. Das Trennelement 2 weist eine sehr geringe Dicke, und folglich eine sehr geringe Ausdehnung senkrecht der Längsachse X, auf. Die Dicke des Trennelements 2 liegt vorzugsweise zwischen 20 pm und 200 pm.

Das Trennelement 2 weist ein anorganisches, nichtmetallisches Material auf. Beispielsweise kann das Trennelement 2 ein amorphes Material (z.B. Glas) oder einen kristallinen anorganisch-nichtmetallischem Werkstoff (ANW) (beispielsweise eine Keramik oder einen Einkristall, z.B. Saphir; als Materialien bieten sich hier insbesondere AI2O3, ZrCb oder LTCC an) aufweisen. Das anorganisch-nichtmetallische Material des Trennelements 2 weist eine sehr hohe Medienresistenz sowie eine hohe Temperaturstabilität bis 500° C, eine hohe Härte und eine hohe Abriebfestigkeit auf. Die thermische Dehnung des Materials des Trennelements 2 ist an die thermische Dehnung des Materials des Trägerelements 4 angepasst . Mit anderen Worten Trennelement 2 und Trägerelement 4 weisen einen aufeinander abgestimmten Ausdehnungskoeffi zienten auf . Damit werden mechanische Spannungen reduziert und die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Sensors erhöht .

Das Trennelement 2 kann eine funktionalisierte Oberfläche bzw . funktionalisierte Oberflächenelemente aufweisen (nicht expli zit dargestellt ) . Die funktionalisierte Oberfläche kann mit Hil fe von Laserprozessen erzeugt werden, so dass die Oberfläche Strukturen im nm Bereich bis pm Bereich aufweist .

Das funktionalisierte Oberflächenelement kann aber auch durch keramische Dickschichttechnologien oder durch Dünnschichttechnologien hergestellt sein und kann elektrische Leitungen, Widerstände , I solationen und/oder oder Thermoelemente aufweisen, um auf einfache Weise zusätzliche , schnell ansprechende sensorische Funktionen direkt am Ort der Messwerterfassung zu integrieren . Zur Realisierung höherer Grade an Funktionsintegration bzw . wireless Funktionen kann auch keramische Mehrlagentechnik (HTCC oder LTCC ) verwendet werden .

Alternativ oder zusätzlich kann das Trennelement 2 Strukturen zur Erwärmung des Trennelements 2 aufweisen, wie beispielsweise einen metallischen Hei zmäander (nicht expli zit dargestellt ) .

Weist das Trennelement 2 Glas auf , kann ferner eine optische Transparenz des Glases zur Detektion optischer Sensorik genutzt werden . Das bedeutet , das Trennelement 2 kann dazu verwendet werden, optische Signale aus dem Medium zu empfangen / zu detektieren . Dadurch können beispielsweise eine Zusammensetzung, Konzentration, Partikelgröße und/oder Reinheit des Mediums erfasst werden . Auch eine Detektion größerer Festkörper bzw . Korrosion bzw . Korrosionsprodukte der Medienführung über LiDAR ist vorstellbar .

Das Trennelement 2 und das Trägerelement 4 können als separate Bauteile ausgebildet sein . In diesem Fall ist das Trennelement 2 an das Trägerelement 4 , insbesondere an die Unterseite 4b des Trägerelements 4 , angefügt . In dieser Aus führung kann das Trennelement 2 sowohl ein amorphes Material , insbesondere Glas , als auch einen ANW aufweisen .

Dabei stellen Trennelement 2 und Trägerelement 4 separate Bauteile dar, die miteinander verbunden sind . Weist das Trennelement 2 Glas auf , kann dieses über Hartlöten mit einem Glaslot oder mit einem metallischen Lot an das Trägerelement 4 angefügt sein . Dabei ist eine thermische Dehnung des Glaslotes an eine thermische Dehnung des Glases angepasst , um eine optimale Fügung ohne mechanische Spannung zwischen den Fügepartnern zu erzielen . Alternativ dazu kann das Glas auch über ein Laserverfahren, z . B . mit Ultrakurzlaserpulsen, an das Trägerelement 4 angefügt werden .

Weist das Trennelement 2 einen ANW auf , kann das Trennelement 2 über Hartlöten mit einem Glaslot an das Trägerelement 4 angefügt sein . Auch hier ist eine thermische Dehnung des Glaslotes an eine thermische Dehnung des ANW angepasst . Alternativ dazu kann der ANW aber auch über Ultrakurzlaserpulse an das Trägerelement 4 angefügt sein .

In einem alternativen Aus führungsbeispiel , können Trennelement 2 und Trägerelement 4 auch einstückig ausgebildet sein . Trennelement 2 und Trägerelement 4 stellen folglich ein einziges Bauteil dar . In diesem Fall ist das Trägerelement 4 als Mehrlagen-Keramik ausgestaltet und das Trennelement 2 weist einen ANW auf . Das Trennelement 2 ist hierbei als eine äußerste Lage (hier eine unterste Lage ) des Trägerelements 4 ausgebildet und stellt damit die Unterseite 4b des Trägerelements 4 dar . Zusätzliche Schritte zur Herstellung und Anfügung des Trennelements 2 entfallen damit .

Zum Schutz des Trennelements 2 vor Überbelastung kann der Sensor 1 ferner so ausgebildet sein, dass eine maximale Auslenkung des Trennelements 2 auf wenigstens einer Seite des Trennelements 2 begrenzt ist . Dadurch wird das Trennelement 2 vor Überbelastung, beispielsweise auf Grund von Temperatureffekten oder von Eisbildung, geschützt . Vorzugsweise ist die Auslenkung des Trennelements 2 zu einer Innenseite oder Oberseite 2a des Trennelements 2 hin begrenzt .

Beispielsweise kann auf einer Seite des Trennelements 2 ein mechanischer Anschlag, beispielsweise ein Steg, ausgebildet sein (nicht expli zit dargestellt ) . Alternativ oder zusätzlich kann auch ein minimaler Abstand des Trennelements 2 zum Trägerelement 4 vorgesehen sein, um eine maximale Auslenkung des Trennelements 2 zu begrenzen . In diesem Fall weist der Hohlraum 5 eine maximale Höhe (Ausdehnung senkrecht zur Längsachse X ) auf , welche einen definierten Abstand zwischen Trennelement 2 und Trägerelement 4 darstellt . Bildet sich beispielsweise Eis auf dem Trennelement 2 , so führt dies zu einem höheren Druck und damit zu einer stärkeren Auslenkung des Trennelements 2 . Der Hohlraum 5 wird daher so schmal gestaltet , dass eine Auslenkung des Trennelements 2 nur nach Nenndruck ermöglich wird und eine zusätzliche Auslenkung beispielsweise auf Grund von Eisbildung, verhindert wird, da in diesem Fall des Trennelement 2 bereits an dem Trägerelement 4 anliegt .

Die Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines mediengetrennten Sensors 1 zur Bestimmung eines Di f ferenzdrucks gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel . Im Gegensatz zu dem in den Figuren la und 1b dargestellten Sensor weist der Sensor 1 gemäß Figur 2 zwei Sensorelemente 2 auf und es wird ein Di fferenzdruck zwischen einem ersten Druck pl und einem zweiten Druck p2 bestimmt .

Zum Schutz der Sensorelemente 2 vor externen Einflüssen sind diese j eweils vollständig von einem Schutzelement 7 umgeben . Das Schutzelement 7 kann beispielsweise ein Gel aufweisen, wie dies bei dem in der Figur 2 links dargestellten Sensorelement 2 der Fall ist . Das Gel kann dabei in einen Kunststof frahmen eingebracht sein . Das Schutzelement 7 kann auch eine Kunststof f kappe aufweisen, wie dies bei dem in der Figur 2 rechts dargestellten Sensorelement 2 der Fall ist . Ein Ausdehnungskoef fi zient der Kunststof f kappe ist dabei an den Ausdehnungskoef fi zienten des Trägerelements 4 angepasst .

Die Sensorelemente 2 sind über Verbindungselemente 6 (hier Bonddrähte ) mit dem Trägerelement 4 verbunden . Das Trägerelement 4 weist in dieser Aus führung eine Viel zahl von Durchbrüchen bzw . Hohlräumen auf , die mit Öl 9 gefüllt sind, um den Druck an die Sensorelemente 2 weiterzuleiten .

In Bezug auf alle weiteren Merkmale und Eigenschaften, insbesondere im Hinblick auf das Trennelement 2 , wird auf die Beschreibung zu den Figuren la und 1b verwiesen . Die Figur 3 zeigt eine Schnittdarstellung eines mediengetrennten Sensors 1 zur Bestimmung eines Di f ferenzdrucks gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel . In diesem Aus führungsbeispiel ist das Sensorelement 3 in dem mit Öl 9 gefüllten Hohlraum 5 innerhalb des Trägerelements 4 angeordnet . Mit anderen Worten, das Trägerelement 4 umgibt das Sensorelement 3 vollständig . Damit nimmt das Trägerelement 4 die Funktion des Schutzelements 7 bzw . eines Gehäuses ein . Die Oberseite 4a des Trägerelements 4 weist ein weiteres Schutzelement 7 , insbesondere eine Deckschicht , auf . Die Deckschicht kann an das Trägerelement 4 angeklebt sein . Alternativ dazu kann das Trägerelement 4 auch eingeglast sein .

In Bezug auf alle weiteren Merkmale und Eigenschaften des Sensors 1 , insbesondere im Hinblick auf das Trennelement 2 , wird auf die Beschreibung zu den Figuren la und 1b verwiesen .

Die Beschreibung der hier angegebenen Gegenstände ist nicht auf die einzelnen speziellen Aus führungs formen beschränkt . Vielmehr können die Merkmale der einzelnen Aus führungs formen - soweit technisch sinnvoll - beliebig miteinander kombiniert werden .

Bezugs zeichenliste

1 Drucksensor

2 Trennelement

2a Oberseite des Trennelements

3 Sensorelement

4 Trägerelement

4a Oberseite des Trägerelements

4b Unterseite des Trägerelements

5 Hohlraum

6 Verbindungselement

7 Schutzelement

8 Elektronik

9 01 p Druck pl Erster Druck p2 Zweiter Druck

X Längsachse