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Title:
METHOD FOR PRODUCING A MEASURING TRANSDUCER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/061036
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing a measuring transducer in order to transform at least one physical variable into at least one electric variable. According to the invention, a plurality of planar, insulating and conductive layers (21- 26 and 11-17) are respectively structured according to predefineable models which are adapted to each other and which are assembled in order to form a multi-layered arrangement.

Inventors:
KRIPPNER PETER (DE)
KANG SANGKYUN (KR)
FABIAN TIBOR (US)
PRINZ FRITZ B (US)
Application Number:
PCT/EP2004/013950
Publication Date:
June 15, 2006
Filing Date:
December 08, 2004
Export Citation:
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Assignee:
ABB PATENT GMBH (DE)
KRIPPNER PETER (DE)
KANG SANGKYUN (KR)
FABIAN TIBOR (US)
PRINZ FRITZ B (US)
International Classes:
G01L1/08; G01L1/18; G01L1/14; G01L1/22; G01L5/00; G01L5/16; G01L9/00; G01L13/02; G01L19/00; G01L19/04; G01L19/06
Foreign References:
US6021675A2000-02-08
US6030851A2000-02-29
FR2766919A11999-02-05
US6327911B12001-12-11
US20020029638A12002-03-14
US5549006A1996-08-27
US4672354A1987-06-09
US4565096A1986-01-21
US6129613A2000-10-10
US20010020320A12001-09-13
US6604425B12003-08-12
DE4031369A11992-04-09
FR2629592A11989-10-06
EP0114239A21984-08-01
EP0343784A21989-11-29
US20030072127A12003-04-17
US4732647A1988-03-22
EP0229553A11987-07-22
US4510671A1985-04-16
GB2064873A1981-06-17
US3805377A1974-04-23
US3748571A1973-07-24
Attorney, Agent or Firm:
Marks, Frank c/o ABB Patent GmbH (PAT 6 Oberhausener Strasse 33, Ratingen, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Messumformers zur Umsetzung mindestens einer physikalischen Größe in mindestens eine elektrische Größe dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl planarer isolierender und leitfähiger Schichten (21 bis 26 und 11 bis 17) jeweils nach vorgebbaren, aufeinander abgestimmten Mustern strukturiert werden, und zu einer mehrschichtigen Anordnung gefügt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Muster in die isolierenden und/oder leitfähigen Schichten (21 bis 26 und 11 bis 17) eingeprägt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Muster in den isolierenden und/oder leitfähigen Schichten (21 bis 26 und 11 bis 17) ausgenommen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Muster der isolierenden und/oder leitfähigen Schichten (21 bis 26 und 11 bis 17) aufgewachsen werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die isolierenden und leitfähigen Schichten (21 bis 26 und 11 bis 17) der mehrschichtigen Anordnung miteinander unter Zwischenlage eines Haftmittlers und unter Druckbelastung gefügt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 5 dadurch gekennzeichnet, dass die isolierenden und leitfähigen Schichten (21 bis 26 und 11 bis 17) der mehrschichtigen Anordnung in mehreren Schritten gefügt werden, wobei zwischen zwei aufeinanderfolgenden Fügeschπ'tten mindestens eine der isolierenden und/oder leitfähigen Schichten (21 bis 26 und 11 bis 17) mit elektrischen Schaltelementen bestückt werden.
7. Verfahren nach nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei aufeinanderfolgenden Fügeschritten mindestens ein messumformerspezifisches Ausrüstungselement eingefügt wird.
Description:
Verfahren zur Herstellung eines Messumformers

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Messumformers zur Umsetzung mindestens einer physikalischen Größe in mindestens eine elektrische Größe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Messumformer zur Umwandlung physikalischer Größen wie Druck, Temperatur, Durchflussmenge oder dergleichen in eine elektrische Größe wie Spannung, Strom oder Impulsfolge sind durch Vorbenutzung und aus einschlägigen Veröffentlichungen bekannt.

Die bekannten Messumformer sind durch einen aufwendigen vielteiligen und spezialisierten Aufbau gekennzeichnet, der durch vielfältige Fügetechnologien hergestellt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von Messumformern zu vereinfachen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Mitteln des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 7 beschrieben.

Die Erfindung geht von einer Messumformer mit mindestens einem Sensor zur Umsetzung mindestens einer physikalischen Größe in mindestens eine elektrische Größe aus.

Der Kern der Erfindung besteht in einer planaren mehrschichtigen Anordnung bestehend aus isolierenden und voneinander isolierten leitfähigen Schichten, die jeweils nach vorgebbaren, aufeinander abgestimmten Mustern strukturiert werden, und zu einer mehrschichtigen Anordnung gefügt werden. Ausgehend von einer ersten Schicht werden aufeinanderfolgend weitere Schichten aufgestapelt. Abschließend wird der Stapel unter Druckbelastung gefügt.

Prinzipiell ist dieser Prozess zur Herstellung von mehrlagigen Leiterplatten als Trägerelemente für elektronische Bauelemente in gedruckten Schaltungen bekannt, jedoch hat sich überraschenderweise gezeigt, dass das für sich bekannte Trägermaterial als Funktionselement in einem Messumformer geeignet ist und somit der Herstellungsprozess auf wenige, technologisch beherrschte Schritte reduziert wird.

Nach einem Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Muster in den isolierenden und/oder leitfähigen Schichten ausgenommen werden. Bei aufeinander abgestimmten Mustern in aufeinanderfolgenden Schichten werden auf diese Weise Ausnehmungen gebildet, in denen ein Sensor und elektrische Schaltelemente untergebracht werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, die Muster in die isolierenden und/oder leitfähigen Schichten eingeprägt werden. Auf diese Weise werden Kanäle gebildet, über die ein Prozessmedium an den Sensor herangeführt wird.

Während die oben genannten Bemusterungen auf einem Materialabtrag beziehungsweise auf einer Materialverdrängung basieren, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass die Muster der isolierenden und/oder leitfähigen Schichten aufgewachsen werden. Darunter soll im Rahmen dieser Offenbarung jede Form von musterbildendem Materialzuwachs in einer Schicht verstanden werden. Insbesondere werden auf diese Weise die Schichtdicken von Leiterbahnen, also bemusterte leitfähige Schichten, verstärkt.

Ausgangspunkt der mehrschichtigen Anordnung ist eine für sich bekannte Leiterplatte bestehend aus einer tragenden Isolierschicht und mindestens einer in Form von Leiterbahnen nach vorgegebenen Mustern strukturierten leitfähigen Schicht. Diese Leiterplatte wird in Abhängigkeit von der Art des Messumformers mit einem oder mehreren Sensorelementen und weiteren elektrischen Schaltelementen bestückt. Die elektrische Verbindung zwischen den elektrischen Schaltelementen und den Sensorelementen wird durch mindestens eine gemusterte leitfähige Schicht gebildet.

Die Leiterplatte besteht aus einem harzgetränkten Trägermaterial, das ein- oder beidseitig mit einer Kupferfolie beschichtet ist. In Abhängigkeit von der Art der elektrischen Schaltelemente und der Sensorelemente werden diese auf geeignete Weise mit der bemusterten Kupferfolie verbunden. Dazu gehören insbesondere aber nicht abschließend Löten und Bonden.

Auf diese Leiterplatte werden zumindest einseitig weitere gleichartige, isolierende und voneinander isolierte leitfähige Schichten gestapelt. Die aufeinanderfolgenden Schichten werden miteinander unter Zwischenlage eines Haftmittlers und unter Druckbelastung gefügt. Als Haftmittler sind insbesondere aber nicht ausschließlich sogenannte Prepregs, das sind Verbundfolien bestehend aus einem Trägermaterial und einem heißhärtenden Epoxidharz als Bindemittel, vorgesehen.

Nach einem Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit von der Art des Messumformers zwischen zwei aufeinanderfolgenden Fügeschritten mindestens ein messumformerspezifisches Ausrüstungselement eingefügt wird. Dazu gehören insbesondere aber nicht abschließend Membranen, Kapillaren zur Befüllung des Sensorraumes mit einem messumformerspezifischen Medium.

Im Erfolg dieser Maßnahmen entsteht ein Messumformer, der nach einem einheitlichen Herstellungsprozess unter Anwendung technologisch einfacher, technisch eingeführter Prozesse gefertigt ist.

Vorteilhafterweise sind die Bestandteile der Einhausung des Sensors und der elektrischen Schaltelemente, die Trägerelemente für die elektrischen Schaltelemente einschließlich der elektrischen Verbindungsmittel sowie die messumformerspezifischen

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Ausrüstungselemente aus derselben Werkstoffkombination hergestellt und nach einem einheitlichen Verfahren gefügt.

In besonders vorteilhafter Weise sind tragende und funktionale Elemente in demselben Bauteil vereinigt. Dieses Bauteil wird durch einen für sich bekannten, technologisch aufwandsarmen Prozess hergestellt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend am Beispiel einer Differenzdruckmessumformereinheit in mehreren Ausführungsformen näher erläutert. Die dazu erforderlichen Zeichnungen zeigen:

Figur 1 eine geschnittene Darstellung einer ersten Ausführungsform einer

Differenzdruckmessumformereinheit

Figur 2 eine geschnittene Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Differenzdruckmessumformereinheit

Figur 3 eine geschnittene Darstellung einer dritten Ausführungsform einer

Differenzdruckmessumformereinheit Figur 4 eine geschnittene Darstellung eines Differenzdruckmessumformers

In der Figur 1 ist eine geschnittene Darstellung der wesentlichen Bestandteile einer Differenzdruckmessumformereinheit in einer ersten Ausführungsform gezeigt. Die Differenzdruckmessumformereinheit besteht im wesentlichen aus einem Stapel isolierender Schichten 21 bis 25 und voneinander isolierter leitfähiger Schichten 11 bis 15, die teilweise aufeinander abgestimmt bemustert, einander überdeckende Ausnehmungen 31 bis 37 aufweisen, in denen ein Sensor 60 und weitere elektrische Schaltelemente, wie Messwertverarbeitungsmittel, 80 untergebracht sind.

In dieser ersten Ausführungsform weist die isolierende Schicht 21 zwei gleichartige, trichterförmige Ausnehmungen 31 und 32 auf. Die Aussenseite der isolierenden Schicht 21 ist mit der leitfähigen Schicht 11 belegt, die im Bereich der Ausnehmungen 31 und 32 als Trennmembran 51 und 52 ausgeführt ist. Die Trennmembranen 51 und 52 werden vorzugsweise in Form eines für sich bekannten, konzentrischen Wellenmusters geprägt. Die Prozessdrücke wirken auf die der isolierenden Schicht 21 abgewandten Seite der Trennmembranen 51 und 52.

Die durch die isolierende Schicht 23 voneinander beabstandeten isolierenden Schichten 22 und 24 werden aufeinander abgestimmt bemustert und weisen deckungsgleiche Ausnehmungen 33 und 34 auf. Im Deckungsbereich der Ausnehmungen 33 und 34 ist die isolierende Schicht 23 als Membran 50 ausgeführt. Die Ausnehmung 33 ist über einen Kanal 42 mit der trichterförmigen Ausnehmung 32 verbunden. Die Ausnehmung 34 ist über einen Kanal 41 mit der trichterförmigen Ausnehmung 31 verbunden.

Darüber hinaus weisen die isolierenden Schichten 23 und 24 sowie die leitfähige Schicht 14 sich teilweise überdeckende Ausnehmungen 35 und 36 auf, in denen der Sensor 60 untergebracht ist. Der Sensor 60 ist druckdicht mit der isolierenden Schicht 24 verbunden. Die leitfähige Schicht 14 ist durchbrochen gemustert. Der Sensor 60 weist elektrische Anschlüsse auf, die über Bondverbindungen 70 mit verschiedenen Mustern der leitfähigen Schicht 14 verbunden sind. Die Ausnehmung 35 ist über den bereits erwähnten Kanal 41 mit der trichterförmigen Ausnehmungen 31 und der Ausnehmung 34 verbunden. Die Ausnehmung 36 ist über einen Kanal 43 mit der Ausnehmung 33 und im weiteren über den Kanal 42 mit der trichterförmigen Ausnehmung 32 verbunden.

Die Kanäle 41 bis 43 werden als Ausnehmungen der zwischen den isolierenden

Schichten 22, 23 und 24 angeordneten, leitfähigen Schichten 13 und 14 ausgeführt.

Die Membran 50 und die Ausnehmungen 33 und 34 stellen das Überlastsystem der Differenzdruckmessumformereinheit dar. Die Differenz des auf die Trennmembranen 51 und 52 wirkenden Prozessdrucks lenkt die Trennmembranen 51 und 52 unter

Vergrößerung oder Verkleinerung der freien Volumina der Ausnehmungen 33 und 34 aus. Die Volumendifferenz wird über die Kanäle 41 bis 43 in die Sensorkammern 35 und 36 und die Ausnehmungen 33 und 34 ausgeglichen. Bei Überlast wird die Membran 50 druckabhängig ausgelenkt.

Weiterhin weisen die isolierenden Schichten 22 und 23 sowie die leitfähige Schicht 13 sich überdeckende Ausnehmungen 37 auf, in denen die Messwertverarbeitungsmittel 80 untergebracht sind. In dieser Ausführungsform ist die Ausnehmung 37 allseitig geschlossen, so dass die Messwertverarbeitungsmittel 80 gegen mechanische Beschädigung geschützt eingebettet sind. Die Messwertverarbeitungsmittel 80 sind

elektrisch und mechanisch mit bahnförmigen Mustern der leitfähigen Schicht 14 verbunden.

Die zwischen den isolierenden Schichten 21 und ' 22 sowie 24 und 25 angeordneten leitfähigen Schichten 12 und 15 sind als Schirmflächen zur Abschirmung des Sensors 60 und der Messwertverarbeitungsmittel 80 vor elektromagnetischer Strahlung ausgebildet.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die leitfähigen Schichten 12 bis 15 aus Kupfer und die isolierenden Schichten 21 bis 25 aus faserverstärktem Kunstharz bestehen. Für die leitfähige Schicht 11 ist Edelstahl vorgesehen.

Ausgehend von einer Basisleiterplatte bestehend aus der isolierenden Schicht 24 und der leitfähigen Schichten 14 werden bei der Herstellung der Differenzdruckmessumformereinheit weitere isolierende und leitfähige Schichten gemäß dem oben beschriebenen Aufbau unter Zwischenlage eines Haftmittlers aufgelegt und der gesamte Stapel heiß miteinander verpresst.

Als Haftmittler ist in bevorzugter Ausführungsform eine für sich bekannte Klebefolie bestehend aus Kunstharz vorgesehen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Differenzdruckmessumformereinheit aus einem Stapel beidseitig kupferkaschierter Kunstharzplatten aufgebaut ist und dass Lot als Haftmittler vorgesehen ist.

Die Ausnehmungen 31 bis 36 sowie die Kanäle 41 bis 43 sind mit einem weitgehend inkompressiblen Fluid, insbesodere Silikonöl, gefüllt. Das Fluid wird über in Figur 3 dargestellte Kapillaren 53 und 54 in die Hohlräume eingebracht. Nach der Befüllung werden die Kapillaren 53 und 54 druckdicht verschlossen.

Unter Verwendung gleicher Bezugszeichen für gleiche Mittel ist in Figur 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Differenzdruckmessumformereinheit gezeigt. Die Differenzdruckmessumformereinheit besteht im wesentlichen aus einem Stapel isolierender Schichten 21 bis 25 und voneinander isolierter leitfähiger Schichten 11 bis 16, die teilweise aufeinander abgestimmten Mustern mit einander überdeckende Ausnehmungen 31 bis 37 aufweisen, in denen ein Sensor 60 und Messwertverarbeitungsmittel 80 untergebracht sind.

In dieser zweiten Ausfiihrungsform weisen die isolierenden Schichten 21 und 25 jeweils symmetrisch gegenüberliegend eine trichterförmige Ausnehmung 31 und 32 auf. Die Aussenseite der isolierenden Schicht 21 ist mit der leitfähigen Schicht 11 belegt und die Aussenseite der isolierenden Schicht 25 ist mit der leitfähigen Schicht 16 belegt. Die leitfähigen Schichten 11 und 16 sind im Bereich der Ausnehmungen 31 und 32 als Trennmembran 51 und 52 ausgeführt ist. Die Trennmembranen 51 und 52 werden vorzugsweise in Form eines für sich bekannten, konzentrischen Wellenmusters geprägt. Die Prozessdrücke wirken auf die der isolierenden Schicht 21 abgewandten Seite der Trennmembran 51 und auf die der isolierenden Schicht 25 abgewandten Seite der Trennmembran 52.

Die durch die isolierende Schicht 23 voneinander beabstandeten isolierenden Schichten 22 und 24 weisen deckungsgleiche Ausnehmungen 33 und 34 auf. Im Deckungsbereich der Ausnehmungen 33 und 34 ist die isolierende Schicht 23 als

Membran 50 ausgeführt. Die Ausnehmung 33 ist mit der trichterförmigen Ausnehmung 32 verbunden. Die Ausnehmung 34 ist mit der trichterförmigen Ausnehmung 31 verbunden.

Darüber hinaus weisen die isolierenden Schichten 23 und 24 sowie die leitfähige

Schicht 14 sich teilweise überdeckende Ausnehmungen 35 und 36 auf, in denen der Sensor 60 untergebracht ist. Der Sensor 60 ist druckdicht mit der isolierenden Schicht 24 verbunden. Die leitfähige Schicht 14 ist durchbrochen gemustert. Der Sensor 60 weist elektrische Anschlüsse auf, die über Bondverbindungen 70 mit verschiedenen Mustern der leitfähigen Schicht 14 verbunden werden. Die Ausnehmung 35 ist über einen Kanal 41 mit der Ausnehmung 34 und im weiteren mit der trichterförmigen Ausnehmungen 31 verbunden. Die Ausnehmung 36 ist über einen Kanal 43 mit der Ausnehmung 33 und im weiteren mit der trichterförmigen Ausnehmung 32 verbunden.

Die Kanäle 41 und 43 werden als Ausnehmungen der zwischen den isolierenden

Schichten 22 und 23 sowie 24 und 25 angeordneten, leitfähigen Schichten 13 und 15 ausgeführt.

Die Membran 50 und die Ausnehmungen 33 und 34 stellen das Überlastsystem der Differenzdruckmessumformereinheit dar. Die Differenz des auf die Trennmembranen

51 und 52 wirkenden Prozessdrucks lenkt die Trennmembranen 51 und 52 unter Vergrößerung oder Verkleinerung der freien Volumina der Ausnehmungen 33 und 34 aus. Die Volumendifferenz wird in die Ausnehmungen 33 und 34 und über die Kanäle 41 und 43 in die Sensorkammern 35 und 36 ausgeglichen. Bei Überlast wird die Membran 50 druckabhängig ausgelenkt.

Weiterhin weisen die isolierenden Schichten 21 , 22 und 23 sowie die leitfähigen Schichten 11 , 12 und 13 sich überdeckende Ausnehmungen 37 auf, in denen die Messwertverarbeitungsmittel 80 untergebracht sind. In dieser Ausführungsform ist die Ausnehmung 37 einseitig geöffnet, so dass die Messwertverarbeitungsmittel 80 zugänglich aber dennoch weitgehend gegen mechanische Beschädigung geschützt eingebettet sind. Die Messwertverarbeitungsmittel 80 sind elektrisch und mechanisch mit bahnförmigen Mustern der leitfähigen Schicht 14 verbunden.

Die zwischen den isolierenden Schichten 21 und 22 sowie 24 und 25 angeordneten leitfähigen Schichten 12 und 15 sind als Schirmflächen zur Abschirmung des Sensors 60 und der Messwertverarbeitungsmittel 80 vor elektromagnetischer Strahlung ausgebildet.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die leitfähigen Schichten 12 bis 15 aus Kupfer und die isolierenden Schichten 21 bis 25 aus faserverstärktem Kunstharz bestehen. Für die leitfähigen Schichten 11 und 16 ist Edelstahl vorgesehen.

Ausgehend von einer Basisleiterplatte bestehend aus der isolierenden Schicht 24 und der leitfähigen Schichten 14 werden bei der Herstellung der

Differenzdruckmessumformereinheit weitere isolierende und leitfähige Schichten gemäß dem oben beschriebenen Aufbau unter Zwischenlage eines Haftmittlers aufgelegt und der gesamte Stapel heiß miteinander verpresst.

Als Haftmittler ist in bevorzugter Ausführungsform eine für sich bekannte Klebefolie bestehend aus Kunstharz vorgesehen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Differenzdruckmessumformereinheit aus einem Stapel beidseitig kupferkaschierter Kunstharzplatten aufgebaut ist und dass Lot als Haftmittler vorgesehen ist.

Die Ausnehmungen 31 bis 36 sowie die Kanäle 41 und 43 sind mit einem weitgehend inkompressiblen Fluid, insbesodere Silikonöl, gefüllt. Das Fluid wird über in Figur 3 dargestellte Kapillaren 53 und 54 in die Hohlräume eingebracht. Nach der Befüllung werden die Kapillaren 53 und 54 druckdicht verschlossen.

Unter Verwendung gleicher Bezugszeichen für gleiche Mittel ist in Figur 3 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Differenzdruckmessumformereinheit gezeigt. Die Differenzdruckmessumformereinheit besteht auch in dieser dritten im wesentlichen aus einem Stapel isolierender Schichten 21 bis 26 und voneinander isolierter leitfähiger Schichten 11 bis 16, die teilweise aufeinander abgestimmte Muster mit einander überdeckende Ausnehmungen 31 bis 37 aufweisen, in denen ein Sensor 60 und Messwertverarbeitungsmittel 80 untergebracht sind.

In dieser dritten Ausführungsform weisen die isolierenden Schichten 21 und 25 jeweils symmetrisch gegenüberliegend eine trichterförmige Ausnehmung 31 und 32 auf. Die Aussenseite der isolierenden Schicht 21 wird mit der leitfähigen Schicht 11 belegt und die Aussenseite der isolierenden Schicht 25 wird mit der leitfähigen Schicht 16 belegt. Die leitfähigen Schichten 11 und 16 sind im Bereich der Ausnehmungen 31 und 32 als Trennmembran 51 und 52 ausgeführt ist. Die Trennmembranen 51 und 52 werden vorzugsweise in Form eines für sich bekannten, konzentrischen Wellenmusters geprägt. Die Prozessdrücke wirken auf die der isolierenden Schicht 21 abgewandten Seite der Trennmembran 51 und auf die der isolierenden Schicht 25 abgewandten Seite der Trennmembran 52.

Die durch die leitfähige Schicht 17 voneinander beabstandeten isolierenden Schichten 22 und 24 sowie die isolierende Schicht 26 und die leitfähige Schicht 14 weisen deckungsgleiche Ausnehmungen 33 und 34 auf. Im Deckungsbereich der Ausnehmungen 33 und 34 ist die leitfähige Schicht 17 als Membran 50 ausgeführt. Die Ausnehmung 33 ist mit der trichterförmigen Ausnehmung 32 verbunden. Die Ausnehmung 34 ist mit der trichterförmigen Ausnehmung 31 verbunden.

Darüber hinaus weisen die isolierenden Schichten 24 und 26 sowie die leitfähige Schicht 14 sich teilweise überdeckende Ausnehmungen 35 und 36 auf, in denen der Sensor 60 untergebracht ist. Der Sensor 60 wird druckdicht mit der isolierenden Schicht 24 verbunden. Die leitfähige Schicht 14 ist durchbrochen gemustert. Der

Sensor 60 weist elektrische Anschlüsse auf, die über Bondverbindungen 70 mit verschiedenen Mustern der leitfähigen Schicht 14 verbunden werden. Die Ausnehmung 35 ist über einen Kanal 41 mit der Ausnehmung 34 und im weiteren mit der trichterförmigen Ausnehmungen 31 verbunden. Die Ausnehmung 36 ist über einen Kanal 43 mit der Ausnehmung 33 und im weiteren mit der trichterförmigen Ausnehmung 32 verbunden.

Die Kanäle 41 und 43 sind als Ausnehmungen in den isolierenden Schichten 22 und 26 ausgeführt. Die kanalbildenden Ausnehmungen sind vorzugsweise in die isolierenden Schichten 22 und 26 eingeprägt.

Die Membran 50 und die Ausnehmungen 33 und 34 stellen das Überlastsystem der Differenzdruckmessumformereinheit dar. Die Differenz des auf die Trennmembranen 51 und 52 wirkenden Prozessdrucks lenkt die Trennmembranen 51 und 52 unter Vergrößerung oder Verkleinerung der freien Volumina der Ausnehmungen 33 und 34 aus. Die Volumendifferenz wird in die Ausnehmungen 33 und 34 und über die Kanäle 41 und 43 in die Sensorkammern 35 und 36 ausgeglichen. Bei Überlast wird die Membran 50 druckabhängig ausgelenkt.

Weiterhin weisen die isolierenden Schichten 25 und 26 sowie die leitfähige Schicht 16 sich überdeckende Ausnehmungen 37 auf, in denen die Messwertverarbeitungsmittel 80 untergebracht sind. In dieser Ausführungsform ist die Ausnehmung 37 einseitig geöffnet, so dass die Messwertverarbeitungsmittel 80 zugänglich aber dennoch weitgehend gegen mechanische Beschädigung geschützt eingebettet sind. Die Messwertverarbeitungsmittel 80 sind elektrisch und mechanisch mit bahnförmigen Mustern der leitfähigen Schicht 14 verbunden.

Die zwischen den isolierenden Schichten 22 und 24 angeordnete leitfähige Schicht 17 ist als Schirmfläche zur Abschirmung des Sensors 60 und der Messwertverarbeitungsmittel 80 vor elektromagnetischer Strahlung ausgebildet.

Darüber hinaus ist eine Ausnehmung 38 vorgesehen, die in dieser dritten Ausführungsform deckungsgleich in den isolierenden Schichten 22 und 24 bis 26 sowie in den leitfähigen Schichten 14, 16 und 17 angeordnet ist. In dieser Ausnehmung 38 werden als messumformerspezifische Ausrüstungselemente die Enden zweier

Kapillaren 53 und 54 untergebracht, deren jeweils entgegengesetzte Enden in die Ausnehmungen 33 und 34 reichen.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die leitfähigen Schichten 14 und 17 aus Kupfer und die isolierenden Schichten 21 bis 26 aus faserverstärktem Kunstharz bestehen. Für die leitfähigen Schichten 11 und 16 ist Edelstahl vorgesehen.

Ausgehend von einer Basisleiterplatte bestehend aus der isolierenden Schicht 24 und der leitfähigen Schichten 14 werden bei der Herstellung der Differenzdruckmessumformereinheit weitere isolierende und leitfähige Schichten gemäß dem oben beschriebenen Aufbau unter Zwischenlage eines Haftmittlers aufgelegt und der gesamte Stapel heiß miteinander verpresst.

Dabei wird unabhängig von der Ausführungsform vor dem Auflegen der isolierenden Schicht 21 die Kapillare 53 derart eingebracht, dass ein Rohrende in die Ausnehmung 34 und das andere Rohrende in die Ausnehmung 38 ragt. Vor dem Auflegen der isolierenden Schicht 25 wird die Kapillare 54 derart eingebracht, dass ein Rohrende in die Ausnehmung 33 und das andere Rohrende in die Ausnehmung 38 ragt.

Als Haftmittler ist in bevorzugter Ausführungsform eine für sich bekannte Klebefolie bestehend aus Kunstharz vorgesehen.

Die Ausnehmungen 31 bis 36 sowie die Kanäle 41 und 43 werden mit einem weitgehend inkompressiblen Fluid, insbesodere Silikonöl, gefüllt. Das Fluid wird über die Kapillaren 53 und 54 in die Hohlräume eingebracht. Nach der Befüllung werden die Kapillaren 53 und 54 druckdicht verschlossen.

Schließlich ist in Figur 4 eine geschnittene Darstellung eines Differenzdruckmessumformers mit einer Differenzdruckmessumformereinheit nach Figur 2 gezeigt. Dabei ist die Differenzdruckmessumformereinheit zwischen zwei

Flanschkappen 90 eingespannt, die auf den äußeren leitfähigen Schichten 11 und 16 aufliegen.

Jede Flanschkappe 90 weist eine Bohrung 91 auf, deren der Differenzdruckmessumformereinheit abgewandte Öffnung mit einem Flanschansatz 92

ausgestattet ist. Die Bohrung 91 in der Flanschkappe 90 ist im Bereich der Trennmembranen 51 und 52 der Differenzdruckmessumformereinheit angeordnet. Jeder Bohrung 91 in der Flanschkappe 90 sind zwei Gewindebohrungen 93 zugeodnet, die als Sackbohrungen ausgeführt sind.

Die Flanschkappen 90 sind mit einer Mehrzahl von Bolzen 95, die gleichmäßig über den Umfang der Differenzdruckmessumformereinheit verteilt sind, miteinander verschraubt. Dazu weist eine der Flanschkappen 90 Bohrungen und die gegenüberliegende Flanschkappe 90 korrespondierende Gewindebohrungen auf.

Bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des Differenzdruckmessumformers ist an jede Flanschkappe 90 eine Impulsleitung angeschlossen. Die impulsleitungen weisen jeweils einen flanschartigen Kragen auf, der mittels eines Überwurfs in dem Flanschansatz 92 gehalten wird. Der Überwurf wird mit Schrauben an der Flanschkappe 90 befestigt, die in die Gewindebohrungen 93 greifen.

Bezugszeichenliste

11 bis 17 leitfähige Schicht

21 bis 26 isolierende Schicht

31 bis 38 Ausnehmung

41 bis 43 Kanal

50 Membran

51 , 52 Trennmembran

53 , 54 Kapillare

60 Sensor

70 Bondverbindung

80 Messwertverarbeitungsmittel

90 Flanschkappe

91 Bohrung

92 Flanschansatz

93 Gewindebohrung

95 Bolzen