具有活性釬焊的壓力傳感器制造技術

本發明專利技術涉及一種壓力傳感器，其包括經由活性釬焊接合部(7)連接在一起的兩個主體，該活性釬焊接合部(7)通過對活性硬焊料進行活性釬焊來生產，該兩個主體特別是測量膜(1)，尤其是陶瓷測量膜(1)，和基礎主體(3)，特別是陶瓷基礎主體(3)，所述測量膜通過施加壓力且經受壓力(p)而可彈性變形，該測量膜(1)和基礎主體(3)通過連接測量膜(1)的外邊緣(包含壓力室(5))與基礎主體(3)的面向測量膜(1)的前側的外邊緣的活性釬焊接合部(7)連接，壓力傳感器的測量特性被改進在于，活性釬焊接合部(7)具有取決于活性釬焊接合部(7)的度量和主體的材料，并且適配于至少一個主體，特別是測量膜(1)的熱膨脹系數的熱膨脹系數。

Pressure sensor with active brazing

\u672c\u53d1\u660e\u6d89\u53ca\u4e00\u79cd\u538b\u529b\u4f20\u611f\u5668\uff0c\u5176\u5305\u62ec\u7ecf\u7531\u6d3b\u6027\u948e\u710a\u63a5\u5408\u90e8(7)\u8fde\u63a5\u5728\u4e00\u8d77\u7684\u4e24\u4e2a\u4e3b\u4f53\uff0c\u8be5\u6d3b\u6027\u948e\u710a\u63a5\u5408\u90e8(7)\u901a\u8fc7\u5bf9\u6d3b\u6027\u786c\u710a\u6599\u8fdb\u884c\u6d3b\u6027\u948e\u710a\u6765\u751f\u4ea7\uff0c\u8be5\u4e24\u4e2a\u4e3b\u4f53\u7279\u522b\u662f\u6d4b\u91cf\u819c(1)\uff0c\u5c24\u5176\u662f\u9676\u74f7\u6d4b\u91cf\u819c(1)\uff0c\u548c\u57fa\u7840\u4e3b\u4f53(3)\uff0c\u7279\u522b\u662f\u9676\u74f7\u57fa\u7840\u4e3b\u4f53(3)\uff0c\u6240\u8ff0\u6d4b\u91cf\u819c\u901a\u8fc7\u65bd\u52a0\u538b\u529b\u4e14\u7ecf\u53d7\u538b\u529b(p)\u800c\u53ef\u5f39\u6027\u53d8\u5f62\uff0c\u8be5\u6d4b\u91cf\u819c(1)\u548c\u57fa\u7840\u4e3b\u4f53(3)\u901a\u8fc7\u8fde\u63a5\u6d4b\u91cf\u819c(1)\u7684\u5916\u8fb9\u7f18(\u5305\u542b\u538b\u529b\u5ba4(5))\u4e0e\u57fa\u7840\u4e3b\u4f53(3)\u7684\u9762\u5411\u6d4b\u91cf\u819c(1)\u7684\u524d\u4fa7\u7684\u5916\u8fb9\u7f18\u7684\u6d3b\u6027\u948e\u710a\u63a5\u5408\u90e8(7)\u8fde\u63a5\uff0c\u538b\u529b\u4f20\u611f\u5668\u7684\u6d4b\u91cf\u7279\u6027\u88ab\u6539\u8fdb\u5728\u4e8e\uff0c\u6d3b\u6027\u948e\u710a\u63a5\u5408\u90e8(7)\u5177\u6709\u53d6\u51b3\u4e8e\u6d3b\u6027\u948e\u710a\u63a5\u5408\u90e8(7)\u7684\u5ea6\u91cf\u548c\u4e3b\u4f53\u7684\u6750\u6599\uff0c\u5e76\u4e14\u9002\u914d\u4e8e\u81f3\u5c11\u4e00\u4e2a\u4e3b\u4f53\uff0c In particular, the thermal expansion coefficient of the thermal expansion coefficient of the membrane (1) is measured.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】具有活性釬焊的壓力傳感器本專利技術涉及一種壓力傳感器，該壓力傳感器具有經由活性釬焊接合部彼此連接的兩個部件，該活性釬焊接合部通過利用活性硬焊料或釬焊料進行的活性硬焊或釬焊制造，本專利技術尤其是涉及具有可壓力接觸的、依賴于壓力地可彈性變形的測量膜(尤其是陶瓷測量膜)和平臺(尤其是陶瓷平臺)的壓力傳感器，該測量膜和平臺通過連接測量膜(其覆蓋壓力室)的外邊緣與平臺的端部的面向測量膜的外邊緣的活性硬焊料或釬焊料的接合部而被連接。本專利技術還涉及用于制造這種壓力傳感器的方法。作為絕對壓力傳感器、相對壓力傳感器和壓差傳感器實現的壓力傳感器廣泛地應用于工業測量技術的幾乎所有部分中。EP490807A1描述了一種陶瓷壓力傳感器，其具有：-與壓力可接觸的依賴于壓力地可彈性變形的陶瓷測量膜，-陶瓷平臺，以及-將測量膜(其覆蓋壓力室)的外邊緣與平臺的端部的面向測量膜的外邊緣連接的活性釬焊接合部。為了減少壓力傳感器內的熱機械應力，尤其是在測量膜的區域中的熱機械應力，對于活性釬焊接合部，優選地應用了具有與平臺和測量膜的陶瓷的熱膨脹系數匹配的熱膨脹系數的活性硬焊料或釬焊料。為此，對于氧化鋁陶瓷合適的是在EP490807A1中提到的由Zr-Ni合金和鈦構成的三重活性硬焊料或釬焊料。在DE102012110618A1中描述了一種陶瓷壓力傳感器，其具有經由活性釬焊接合部與陶瓷平臺連接的測量膜并且對于其制造，應用了焊料或釬焊料、活性硬焊料或釬焊料的芯，在陶瓷壓力傳感器的面向測量膜和平臺的側面上，在每一種情形中，陶瓷壓力傳感器具有由活性硬焊料或釬焊料構成的涂層，其具有比焊料或釬焊芯的活性硬焊料或釬焊料低的液相溫度。該涂層由鋯、鎳、鈦和鋁構成。測量膜和平臺的接合在此在焊接溫度下發生，在該焊接溫度下，涂層潤濕陶瓷，同時焊料或釬焊料芯基本上保持不變。在這種情形下，例如，應用于焊料或釬焊料芯的是由活性硬焊料或釬焊料的組成的變化確定的活性硬焊料或釬焊料，該活性硬焊料或釬焊料由鋯、鎳和鈦構成并且具有與測量膜和平臺的陶瓷的熱膨脹系數盡可能相似的熱膨脹系數。然而，在活性釬焊料的情形中的熱機械應力也不完全被上述措施阻止。因而，作用于測量膜上的應力導致測量膜的依賴于壓力的變形的改變并且進而影響壓力傳感器的測量性能。經常隨環境溫度可變的這些應力引起測量結果的另外的溫度依賴性。此外，它們可以引起依賴于環境溫度和/或待測量的壓力的時間變化的測量結果的遲滯，這導致可實現的測量精度的降低。本專利技術的目的是提供具有改進的測量性能的壓力傳感器。為此，本專利技術在于一種壓力傳感器，包括：-經由活性釬焊接合部彼此連接的兩個部件，該活性釬焊接合部通過利用活性硬焊料或釬焊料進行的活性硬焊或釬焊制造，該兩個部件尤其是可接觸壓力的、依賴于壓力地可彈性變形的測量膜，尤其是陶瓷測量膜，和平臺，尤其是陶瓷平臺，該測量膜和平臺通過連接測量膜(其覆蓋壓力室)的外邊緣與平臺的端部的面向測量膜的外邊緣的活性釬焊接合部連接，-其中，活性釬焊接合部具有取決于活性釬焊的尺寸和部件的材料并且與部件中的至少一個，尤其是測量膜的熱膨脹系數匹配的熱膨脹系數。進一步的發展在于本專利技術的壓力傳感器，在此情形中，活性釬焊接合部的熱膨脹系數和匹配的部件，尤其是測量膜的熱膨脹系數之間的差異具有小于活性硬焊料或釬焊料的熱膨脹系數與部件的熱膨脹系數之間的差異的絕對值。實施方式在于本專利技術的壓力傳感器，在此情形中，-部件中的至少一個，尤其是測量膜或測量膜和平臺，由氧化物陶瓷，尤其是氧化鋁構成，并且-活性硬焊料或釬焊料包含鋯、鎳和鈦。在上述實施方式的進一步發展中，活性硬焊料或釬焊料包含銅和/或鋁。進一步的發展在于本專利技術的壓力傳感器，在此情形中，活性釬焊接合部由具有組成Zr63Ni22Ti15、Zr60Ni8Ti2Cu20Al10、Zr54.5Ni8Ti7.5Cu20Al10、Zr47Ni35Ti18、Zr58Ni23Ti9Cu10、Zr52.5Ni14.6Ti5Cu17.9Al10、Zr43Ni33Ti24或Zr11Ni8Ti34Cu47的活性硬焊料或釬焊料生產。另外，本專利技術在于用于測量本專利技術的壓力傳感器的活性釬焊接合部的熱膨脹系數的裝置，包括：-兩個測量主體，尤其是由壓力傳感器的匹配部件的材料構成的兩個測量主體，--所述兩個測量主體經由活性釬焊接合部彼此連接，所述活性釬焊接合部由相同的活性硬焊料或釬焊料生產，具有待測量的膨脹系數的活性釬焊接合部也由該相同的活性硬焊料或釬焊料生產，并且所述活性釬焊接合部具有與這樣的活性釬焊接合部相同的尺寸，--所述兩個測量主體在相互面向的端部上具有電極，其中電極形成具有取決于其電極間隔的電容的電容器，所述電極間隔取決于活性釬焊接合部的依賴于溫度的高度，-加熱裝置，以及-測量電路，所述測量電路連接到電極，所述測量電路測量在活性釬焊接合部的至少兩個不同的溫度下電容器的電容，并且基于其對活性釬焊接合部的高度的依賴性，尤其是基于其對活性釬焊接合部的高度的依賴性和測量的電容的溫度依賴性，尤其是取決于電極的電極面積的溫度依賴性的測量的電容的溫度依賴性，確定活性釬焊接合部的熱膨脹系數。該裝置的進一步發展在于裝置，在此情形中，-電極具有相同的構造且是圓盤形的，并且-電極的電極面積的溫度依賴性基于電極的依賴于溫度的直徑被考慮，其根據電極膨脹系數隨溫度近似線性地升高，--其中，電極膨脹系數尤其是基于利用本專利技術的兩個裝置執行的電容測量確定的電極膨脹系數，該兩個裝置僅它們的電極的直徑不同。該裝置的另一個進一步發展在于裝置，在此情形中，電極是盤形的并且具有與活性釬焊接合部的高度相比小的盤厚度，尤其是比活性釬焊接合部的高度小102的數量級的盤厚度。另外，本專利技術在于用于制造本專利技術的壓力傳感器的方法，其中，用于制造壓力傳感器的活性釬焊接合部的活性硬焊料或釬焊料通過一種方法來確定，在該方法的情形中，執行至少一個測量，在該測量的情形中，確定利用活性硬焊料或釬焊料執行的活性釬焊接合部的熱膨脹系數，其中該活性釬焊接合部的尺寸等于壓力傳感器的活性釬焊接合部的尺寸并且其中兩個主體，尤其是壓力傳感器的匹配部件的材料的兩個主體，通過所述活性釬焊接合部彼此連接。該方法的進一步發展提供了，一個或多個測量在一種方法中執行，在該情形中，-兩個測量主體，尤其是由壓力傳感器的匹配部件的材料構成的兩個測量主體，經由活性釬焊接合部彼此連接，所述活性釬焊接合部由活性硬焊料或釬焊料生產，具有待測量的膨脹系數的活性釬焊接合部由所述活性硬焊料或釬焊料生產，并且所述活性釬焊接合部具有與后者相同的尺寸，--其中所述測量主體在相互面向的端部上具有電極，并且電極形成具有取決于其電極間隔的電容的電容器，所述電極間隔取決于活性釬焊接合部的依賴于溫度的高度，-所述電容器的電容在所述活性釬焊接合部的至少兩個不同的溫度下測量，并且基于其對所述活性釬焊接合部的高度的依賴性，尤其是基于其對所述活性釬焊接合部的高度的依賴性和測量的電容的溫度依賴性，尤其是取決于電極的電極面積的溫度依賴性的測量的電容的溫度依賴性，確定所述活性釬焊接合部的熱膨脹系數。上一方法的進一步發展包括一種方法，在該方法的情形中，-電極具有相同的構造且是圓盤形的，并且-電極的電極面積的溫度依賴性基于電極的依賴于溫度的直徑被考慮，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種壓力傳感器，包括：?經由活性釬焊接合部(7)彼此連接的兩個部件，所述活性釬焊接合部(7)通過利用活性硬焊料或釬焊料進行的活性硬焊或釬焊制造，所述兩個部件尤其是可接觸壓力(p)的、依賴于壓力地可彈性變形的測量膜(1)，尤其是陶瓷測量膜(1)，和平臺(3)，尤其是陶瓷平臺(3)，所述測量膜(1)和所述平臺(3)通過將覆蓋壓力室(5)的所述測量膜(1)的外邊緣與所述平臺(3)的端部的面向所述測量膜(1)的外邊緣連接的活性釬焊接合部(7)連接，?其中，所述活性釬焊接合部(7)具有取決于所述活性釬焊接合部(7)的尺寸和所述部件的材料并且與所述部件中的至少一個，尤其是所述測量膜(1)的熱膨脹系數匹配的熱膨脹系數。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2015.06.08 DE 102015108950.51.一種壓力傳感器，包括：-經由活性釬焊接合部(7)彼此連接的兩個部件，所述活性釬焊接合部(7)通過利用活性硬焊料或釬焊料進行的活性硬焊或釬焊制造，所述兩個部件尤其是可接觸壓力(p)的、依賴于壓力地可彈性變形的測量膜(1)，尤其是陶瓷測量膜(1)，和平臺(3)，尤其是陶瓷平臺(3)，所述測量膜(1)和所述平臺(3)通過將覆蓋壓力室(5)的所述測量膜(1)的外邊緣與所述平臺(3)的端部的面向所述測量膜(1)的外邊緣連接的活性釬焊接合部(7)連接，-其中，所述活性釬焊接合部(7)具有取決于所述活性釬焊接合部(7)的尺寸和所述部件的材料并且與所述部件中的至少一個，尤其是所述測量膜(1)的熱膨脹系數匹配的熱膨脹系數。2.根據權利要求1所述的壓力傳感器，在該情形中，所述活性釬焊接合部(7)的熱膨脹系數和匹配的部件，尤其是所述測量膜(1)的熱膨脹系數之間的差異具有小于所述活性硬焊料或釬焊料的熱膨脹系數與所述部件的熱膨脹系數之間的差異的絕對值。3.根據權利要求1所述的壓力傳感器，其中-所述部件中的至少一個，尤其是所述測量膜(1)，或尤其是所述測量膜(1)和所述平臺(3)，由氧化物陶瓷，尤其是氧化鋁構成，并且-所述活性硬焊料或釬焊料包含鋯、鎳和鈦。4.根據權利要求3所述的壓力傳感器，其中所述活性硬焊料或釬焊料包含銅和/或鋁。5.根據權利要求1所述的壓力傳感器，其中所述活性釬焊接合部由具有組成Zr63Ni22Ti15、Zr60Ni8Ti2Cu20Al10、Zr54.5Ni8Ti7.5Cu20Al10、Zr47Ni35Ti18、Zr58Ni23Ti9Cu10、Zr52.5Ni14.6Ti5Cu17.9Al10、Zr43Ni33Ti24或Zr11Ni8Ti34Cu47的活性硬焊料或釬焊料生產。6.一種用于測量根據權利要求1所述的壓力傳感器的活性釬焊接合部(7)的熱膨脹系數的裝置，包括：-兩個測量主體(19)，尤其是由所述壓力傳感器的匹配部件的材料構成的兩個測量主體，--所述兩個測量主體(19)經由活性釬焊接合部(7’)彼此連接，所述活性釬焊接合部(7’)由相同的活性硬焊料或釬焊料生產，具有待測量的膨脹系數的活性釬焊接合部(7)也由該相同的活性硬焊料或釬焊料生產，并且所述活性釬焊接合部(7’)具有與所述活性釬焊接合部(7)相同的尺寸，--所述兩個測量主體(19)在相互面向的端部上具有電極(21)，其中所述電極(21)形成具有取決于其電極間隔的電容的電容器，所述電極間隔取決于所述活性釬焊接合部(7’)的依賴于溫度的高度(h)，-加熱裝置(23)，以及-測量電路(25)，所述測量電路(25)連接到所述電極(21)，所述測量電路(25)測量在所述活性釬焊接合部(7’)的至少兩個不同的溫度下所述電容器的電容，并且基于其對所述活性釬焊接合部(7’)的高度(h)的依賴性，尤其是基于其對所述活性釬焊接合部(7’)的高度(h)的依賴性和測量的電容(C(T)、C(T0))的溫度依賴性，尤其是取決于所述電極(21)的電極面積(A(T))的溫度依賴性的測量的電容(C(T)、C(T0))的溫度依賴性，確定所述活性釬焊接合部(7’)的熱膨脹系數。7.根據權利要求6所述的裝置，其中-所述電極(21)具有相同的構造其是圓盤形的，并且-所述電極(21)的電極面積(A(T))的溫度依賴性基于所述電極(21)的依賴于溫度的直徑(d(T))被考慮，所述電極(21)的依賴于溫度的直徑(d(T))根據電極膨脹系數(αE)隨溫度近似線性地升高，--其中，所述電極膨脹系數(αE)尤其是基于利用根據權利要求6所述的兩個裝置執行的電容測量確定的電極膨脹系數(αE)，所述兩個裝置僅它們的電極(21)的直徑不同。8.根據權利要求6所述的裝置，其中，所述電極(21)是盤形的并且具有與所述活性釬焊接合部(7’)的高度(h)相比小的盤厚度，尤其是比所述活性釬焊接合部(7’)的高度(h)小102的數量級的盤厚度。9.一種用于制造根據權利要求1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：安德烈亞斯·羅斯貝格，埃爾克·施密特，馬庫斯·雷滕邁爾，彼得·西格蒙德，烏塔·庫恩，西蒙·保利，尼爾斯·波納特，
申請(專利權)人：恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司，
類型：發明
國別省市：德國,DE