Ziel der Entwicklung
Ziel dieses Vorhabens war es, eine Technologieplattform für kompakte, kostengünstige medienresistente Differenzdrucksensoren zu finden. Im Ergebnis sollen folgende Vorteile gegenüber bestehenden Lösungen identifiziert werden: Zum einen sollte ein leichter Anschluss an die Fluidführung realisierbar sein sowie mechanische Spannungen infolge der Montage kompensiert werden. Außerdem sollte ein miniaturisierter Gesamtaufbau ist möglich sein. Zudem sollte die Verwendung eines Trägers gesichert sein, welcher die elektrischen Kontakte von dem Sensor-Chip aus dem Medienraum herausführt, ohne dass es zu einem Kontakt von Medium und Leiterbahn kommt, sowie eine Sicherstellung von einer abgedichteten elektrischen Verbindungstechnik gegenüber dem Messmedium erfolgen.
Vorteile und Lösungen
Mikromechanische Drucksensoren haben sich am Markt aufgrund der hervorragenden mechanischen Eigenschaften von einkristallinem Silizium seit vielen Jahren etabliert. Das CiS Forschungsinstitut entwickelte eine medienresistente Ausführung seines miniaturisierten piezoresistiven Drucksensors. Ein Aufbau mit zwei identischen siliziumbasierten Absolutdrucksensoren ermöglicht die simultane Messung von Differenzdruck und Prozessdruck in aggressiven Medien. Diese Lösung hat den Vorteil, dass eine sehr kleine und kompakte Aufbauform realisiert werden kann. Der vom CiS Forschungsinstitut verfolgte Ansatz nutzt miniaturisierte Drucksensoren, die mittels Flip-Chip-Technologien auf den Trägermaterialien wie Silizium oder Keramik aufgebracht werden können. Mittels an die gewünschte Applikation angepassten Passivierungsverfahren (ALD, Parylene) sind die Drucksensoren in ihrer Ausführung medienresistent. Die entwickelten Montagetechnologien mit medienbeständigem und hermetisch dichtem Verguss sind hinsichtlich Langzeitstabilität und Medienresistenz optimiert. Der Gesamtaufbau ist kalibriert und enthält zwei anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC) zur Auswertung der Wheatstoneschen Messbrücke. Es wird sowohl ein analoges als auch ein digitales Signal (I2C) ausgegeben.
Zielgruppe und Zielmarkt
Zielapplikationen finden sich in der chemischen Industrie, im automotiven Bereich, in der Medizintechnik und der Forschung. Dies resultiert aus der Tatsache, dass hier häufig mit aggressiven Prozessmedien gearbeitet wird und beispielweise in der Medizintechnik eine kompakte Bauweise, insbesondere bei intrakorporalen Anwendungen, essentiell ist.
