一种制造压力传感器的方法，所述方法包括：提供陶瓷平台、陶瓷测量膜和中间环；通过气相沉积，至少在第一表面的第一表面段上和第二表面的第二表面段上提供活性钎焊材料，其中所述第一表面是借助所述活性硬焊料或钎焊料要与所述中间环连接的平台表面、或者是借助所述活性硬焊料或钎焊料要与所述平台连接的所述中间环的表面；其中所述第二表面是借助所述活性硬焊料或钎焊料要与所述中间环连接的测量膜表面、或是借助所述活性硬焊料或钎焊料要与所述测量膜连接的所述中间环的表面；将所述中间环布置在所述测量膜和所述平台之间；和在焊接或钎焊工艺中加热所述活性硬焊料或钎焊料，其中在所述焊接或钎焊工艺期间，所述中间环本质上保持固态。
通过气相沉积，至少在第一表面的第一表面段上和第二表面的第二表面段上提供活性硬焊料或钎焊料，其中所述第一表面是借助活性硬焊料或钎焊料要与所述中间环连接的平台表面、或者是借助活性硬焊料或钎焊料要与所述平台连接的所述中间环的表面；
其中所述第二表面是借助活性硬焊料或钎焊料要与所述中间环连接的测量膜表面、或者是借助活性硬焊料或钎焊料要与所述测量膜连接的所述中间环的表面；
在焊接或钎焊工艺中加热所述活性硬焊料或钎焊料，其中在所述焊接或钎焊工艺期间，所述中间环本质上保持固态。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述焊接或钎焊工艺为真空焊接或钎焊工艺，或在保护气体下进行的焊接或钎焊工艺。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述中间环包含金属材料。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述中间环包含W、MoTiZr或MoCu。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述中间环包含陶瓷材料。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述中间环包含刚玉。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述中间环具有不小于10μm的厚度。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述中间环具有不大于60μm的厚度。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述中间环具有不大于45μm的厚度。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述中间环具有不大于30μm的厚度。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述中间环具有不大于25μm的厚度。
12.根据权利要求1所述的方法，其中通过气相沉积在表面段上提供的所述活性硬焊料或钎焊料的厚度总计不小于0.05μm。
13.根据权利要求1所述的方法，其中通过气相沉积在表面段上提供的所述活性硬焊料或钎焊料的厚度总计不小于0.1μm。
14.根据权利要求1所述的方法，其中提供所述活性硬焊料或钎焊料是通过气相沉积以下列方式进行的：通过气相沉积分别在将要与所述中间环结合的所述测量膜、或所述平台的两个表面段上、以及在要结合的所述中间环的至少一个表面上提供所述活性硬焊料或钎焊料。
15.根据权利要求1所述的方法，其中提供所述活性硬焊料或钎焊料是通过气相沉积以下列方式进行的：通过气相沉积分别在将要与所述中间环结合的所述测量膜、或所述平台的两个表面段上、以及在要结合的所述中间环的两个表面上提供所述活性硬焊料或钎焊料。
16.根据权利要求1所述的方法，其中提供所述活性硬焊料或钎焊料是通过气相沉积以下列方式进行的：通过气相沉积在将要结合的所述中间环的两个表面上、以及在将要与所述中间环表面结合的所述测量膜、或所述平台的至少一个表面段上提供所述活性硬焊料或钎焊料。
17.根据权利要求1所述的方法，其中提供所述活性硬焊料或钎焊料是通过气相沉积以下列方式进行的：通过气相沉积在将要结合的所述中间环的两个表面上、以及在将要与所述中间环表面结合的所述平台和所述测量膜的两个表面段上提供所述活性硬焊料或钎焊料。
18.根据权利要求1所述的方法，其中提供所述活性硬焊料或钎焊料是通过气相沉积以下列方式进行的：至少一个陶瓷表面、或一个陶瓷表面段被至少涂以所述活性硬焊料或钎焊料的活性成分。
19.根据权利要求18所述的方法，其中然后在所述活性成分的层上，沉积所述活性焊料的所有成分的混合物，以便提供可焊接或可钎焊的活性硬焊料或钎焊料，和/或其中在要与其上沉积了所述活性成分的所述陶瓷表面、或陶瓷表面段相结合的表面或表面段上提供所述活性硬焊料或钎焊料的所有成分的混合物。
20.根据权利要求1所述的方法，其中所述中间环是金属中间环，其中在所述中间环上沉积粘结促进剂。
21.根据权利要求1所述的方法，其中所述中间环是金属中间环，其中在所述中间环上沉积钛。
22.一种压力传感器，所述压力传感器包括陶瓷平台、陶瓷测量膜和布置在所述平台和所述测量膜之间的中间环，其中所述平台通过第一接点连接所述中间环，并且所述中间环通过第二接点连接所述测量膜，其中在每种情况下，所述第一和第二接点包含活性硬焊料或钎焊料。
23.根据权利要求22所述的压力传感器，其中所述测量膜和/或所述平台包含刚玉，并且其中所述活性硬焊料或钎焊料包含Zr-Ni-Ti合金。
24.根据权利要求22或23所述的压力传感器，其中所述中间环包含金属材料或陶瓷材料。
25.根据权利要求22或23所述的压力传感器，其中所述中间环包含W、MoTiZr、MoCu或刚玉。
26.根据权利要求22所述的压力传感器，其中所述中间环具有不大于60μm的厚度。
27.根据权利要求22所述的压力传感器，其中所述中间环具有不大于45μm的厚度。
28.根据权利要求22所述的压力传感器，其中所述中间环具有不大于30μm的厚度。
29.根据权利要求22所述的压力传感器，其中所述中间环具有不大于20μm的厚度。
压力传感器及其制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种陶瓷压力传感器及其制造方法。陶瓷压力传感器包括平台和测量膜，其中测量膜借助活性硬焊料或钎焊料（braze）与平台相结合。适用于结合其中陶瓷是刚玉的陶瓷部分的适当活性硬焊料或钎焊料为例如Zr-Ni-Ti合金，这是因为其热膨胀系数与刚玉的热膨胀系数相符。
背景技术
[0002] 欧洲专利EP 0 490 807 B1公开了此种活性硬焊料或钎焊料。专利EP 0 558 874 B1公开了一种制造此种活性硬焊料或钎焊料的环的方法。对于连接测量膜和平台，此种活性硬焊料或钎焊料环被作为空间保持器布置在两部分之间，并且以高真空焊接或钎焊工艺熔化，由此在两个陶瓷部分之间产生耐压密闭和高强度、环状连接。施加预制环形式的焊料的替换方式是，以丝网印刷方法提供活性硬焊料或钎焊料。在公开文献EP 0 988 919 A1中公开了一种活性硬焊料或钎焊料的丝网印刷用膏，及其制造方法。
[0003] 由于期望压力传感器小型化，所以间接导致需要更薄的接点，这是因为，例如在具有电容式变换器的陶瓷压力传感器的情况下，小型化导致电容式变换器的电极面积的减小，当电容应保持不变时，需要通过减小间隔来补偿该电极面积的减小。
[0004] 然而，仅能够以最小厚度例如30μm的可再生厚度制造该焊料环，所以不能以足够小的容限制造具有该活性焊料环的较薄接点。
[0005] 同样地，当应实现接点的足够同质性和陶瓷部分之间距离的低容限时，由于焊料的粒度，使用丝网印刷用膏导致30μm的最小接点厚度。
[0006] 尚未公开的申请DE 10 2010 043119公开了一种制造压力传感器的方法，其中通过气相沉积制备全部接点材料。虽然以其能够将薄接点制备为期望程度，但是因为在气相沉积的情况下，自然仅有一部分蒸发材料到达衬底，所以该方法仍然是比较昂贵的方法。
发明内容
[0007] 因此，本发明的目标是提供一种方法和一种相应制造的陶瓷产品，其克服现有技术的缺点。
[0008] 通过权利要求1中限定的方法和权利要求13中限定的压力传感器实现本发明的目标。
[0009] 本发明的制造陶瓷压力传感器的方法包括下列特征：
[0010] 提供陶瓷平台、陶瓷测量膜和中间环；
[0011] 通过气相沉积，至少在第一表面的第一表面段上和第二表面的第二表面段上提供活性钎焊材料，
[0012] 其中第一表面是借助活性硬焊料或钎焊料要与中间环连接的平台表面、或者是借助活性硬焊料或钎焊料要与平台连接的中间环的表面；
[0013] 其中第二表面是借助活性硬焊料或钎焊料要与中间环连接的测量膜表面、或者是借助活性硬焊料或钎焊料要与测量膜连接的中间环的表面；
[0014] 将中间环布置在测量膜和平台之间；和
[0015] 在焊接或钎焊工艺中加热活性硬焊料或钎焊料，其中在焊接或钎焊工艺期间，中间环本质上保持固态。
[0016] 焊接或钎焊工艺能够根据本发明的进一步发展，特别为真空焊接或钎焊工艺，或在保护气体下进行的焊接或钎焊工艺。
[0017] 在本发明的仍进一步发展中，中间环包含金属材料，尤其是W、MoTiZr、MoCu，或者包含陶瓷材料，尤其是刚玉。
[0018] 在本发明的仍进一步发展中，中间环具有不小于10μm的厚度。
[0019] 在本发明的仍进一步发展中，中间环具有不大于60μm，尤其是不大于45μm，优选不大于30μm，尤其优选不大于25μm，的厚度。
[0020] 在本发明的仍进一步发展中，通过气相沉积在表面段上提供的活性钎焊料材料的厚度总计不小于0.05μm，优选不小于0.1μm。
[0021] 在本发明的仍进一步发展中，以下列方式通过气相沉积提供活性钎焊材料：通过气相沉积分别在将要与中间环结合的测量膜或平台的两个表面段上、以及在中间环的至少一个表面上、优选在中间环的两个表面上提供活性钎焊材料。
[0022] 在本发明的另一进一步发展中，以下列方式通过气相沉积提供活性钎焊材料：通过气相沉积在要结合的中间环的两个表面上、以及在将要与中间环结合的测量膜或平台的至少一个表面段上、优选在平台和测量膜的两个表面段上提供活性钎焊材料。
[0023] 在本发明的另一进一步发展中，能够以下列方式通过气相沉积提供活性硬焊料或钎焊料：即至少一个陶瓷表面、或一个陶瓷表面段被至少涂以活性硬焊料或钎焊料的活性成分。然后，在活性焊料或钎焊料的活性成分层上，能够沉积活性焊料或钎焊料的所有成分的混合物，以便提供可焊接或可钎焊的活性硬焊料或钎焊料，和/或能够在将要与涂以活性成分的陶瓷表面或者陶瓷表面段相结合的表面或表面段上提供活性硬焊料或钎焊料的成分混合物。
[0024] 在本发明的进一步发展中，具有至少一种活性成分的涂层具有不小于20nm，优选不小于40nm，的厚度。
[0025] 在本发明的进一步发展中，具有至少一种活性成分的涂层具有不大于200nm，优选不大于100nm，的厚度。
[0026] 例如，能够通过溅镀，尤其是在设备中使用磁控管溅镀，或者借助活性钎焊材料的热蒸发，通过气相沉积来提供活性硬焊料或钎焊料。在溅镀期间，可以使用目标、或是阴极，其在将提供的活性硬焊料或钎焊料成分的期望合成物中含有硬焊料或钎焊料。在从熔融合金热蒸发活性钎焊材料期间，存在偏析或熔析（segregation）熔融合金中的单独成分的风险，这能够导致成分在熔融合金表面富集，由此，蒸发材料的合成物将不再相应于活性硬焊料或钎焊料的原始合成物。因此，优选，热蒸发以提供活性硬焊料或钎焊料的单独成分的分开的来源，并且通过成分的各自蒸发速度控制沉积活性硬焊料或钎焊料的最终合成物。
[0027] 至少一种活性成分尤其包含钛或锆，其中接点包含Zr-Ni-Ti合金。在本发明的进一步发展中，至少一个涂层包含Zr和Ti。
[0028] 根据本发明的进一步发展，至少测量膜包含刚玉，其中当前优选的是平台也包含刚玉。
[0029] 根据本发明的进一步发展，就中间环是金属中间环来说，能够在中间环上沉积粘结促进剂，尤其是钛，以便促进或提高活性硬焊料或钎焊料在中间环上的粘接。
[0030] 本发明的压力传感器包括陶瓷平台、陶瓷测量膜、以及布置在平台和测量膜之间的中间环，其中平台通过第一接点连接中间环，并且中间环通过第二接点连接测量膜，其中在每种情况下，第一和第二接点都包含活性硬焊料或钎焊料。
[0031] 在本发明的进一步发展中，活性硬焊料或钎焊料包含Zr-Ni-Ti合金。
[0032] 在本发明的进一步发展中，中间环包含金属材料，尤其是W、MoTiZr、MoCu，或者陶瓷材料，尤其是刚玉。
[0033] 在本发明的进一步发展中，中间环具有不小于10μm的厚度。
[0034] 在本发明的仍进一步发展中，中间环具有不大于60μm，尤其是不大于45μm，优选不大于30μm，尤其优选不大于25μm，的厚度。
[0035] 本发明的压力传感器还包括变换器（本文未更详细示出），用于将测量膜的压力依赖变形转化为电或光信号。变换器尤其能够为电容式、电阻式或干涉式变换器。
[0036] 压力传感器尤其能够包括绝对压力传感器、相对压力传感器或压差传感器。在压差传感器的情况下，测量膜能够例如布置在两个平台之间，或者一个平台承载两个测量膜，该两个测量膜通过平台中的压力传递液体而彼此液压联接。根据本发明，一个测量膜和两个平台之间或者两个测量膜和一个平台之间的至少一种连接包括中间环，其通过第一接点连接平台并且通过第二接点连接测量膜，其中优选地，两种连接都具有以该方式连接的中间环。
附图说明
[0037] 现在将基于附图中呈现的实施例的实例解释本发明，附图如下示出：
[0038] 图1是通过本发明的压力传感器实施例的第一实例的组件的纵向截面图；
[0039] 图2是通过本发明的压力传感器实施例的第二实例的组件的纵向截面图；
[0040] 图3是通过本发明的压力传感器实施例的第三实例的组件的纵向截面图；和[0041] 图4是通过本发明的压力传感器实施例的第四例的组件的纵向截面图。
具体实施方式
[0042] 图1中所示的压力传感器1的组件包括圆形、盘状测量膜2和圆形、盘状平台3，其中测量膜和平台都包含刚玉。测量膜和平台具有例如不小于1cm且不大于7cm的直径。测量膜具有例如不小于50μm且不大于3mm的厚度。在给定膜材料强度的情况下，测量膜的实际选择厚度尤其根据压力测量范围、预期过载和测量膜的直径。平台具有几mm的厚度，以便相对于作用在其上的力尽可能地坚硬。布置在测量膜2和平台3之间的是中间环4，该中间环4例如具有例如25μm的材料厚度，并且包含例如钼和铜的合金。
[0043] 中间环的外部直径本质上等于平台和测量膜的外部直径，其中，内部直径总计例如小于2-8mm，以便向测量膜的边缘区域提供足够大的承载表面，其中在测量操作中，通常在测量膜的边缘区域上布置密封环，其绕外壳开口被夹紧在压力传感器和密封表面之间。
[0044] 为了连接测量膜和中间环，以及连接平台和中间环，通过气相沉积在测量膜2和平台3上提供活性硬焊料或钎焊料层5、6，其在每种情况下都与中间环对齐，其中，活性硬焊料或钎焊料层5、6例如具有例如5μm的厚度。活性硬焊料或钎焊料尤其能够为Zr-Ni-Ti-活性硬焊料或钎焊料。
[0045] 在测量膜2和平台3的表面上沉积活性硬焊料或钎焊料期间，不被涂覆的表面段被以掩模覆盖。
[0046] 所示布置中的所描述的组件彼此相对地布置并且然后以高真空焊接或钎焊工艺结合在一起。这导致在测量膜和平台之间形成基准测量室，其高度由中间环的厚度和活性硬焊料或钎焊料层的各自厚度限定。
[0047] 图2中所示的本发明的压力传感器11实施例的第二实例包括测量膜12、平台13和中间环14，其中对于测量膜、平台和中间环的材料和尺寸，实施例的第一实例的解释也相应地适用于本情况。然而，在此处考虑的实施例实例中，中间环14被涂以活性硬焊料或钎焊料的第一层15以及活性硬焊料或钎焊料的第二层16，由此能够省去分别在测量膜和平台上沉积活性硬焊料或钎焊料。为了连接这些组件12、13、14，以高真空焊接或钎焊工艺将它们按所示顺序彼此接触并且结合在一起。实施例的本实例的优点在于，钎焊能够省去为了沉积活性硬焊料或钎焊料而对测量膜和平台进行掩蔽。不需要对中间环14进行掩蔽。
[0048] 图3中所示的本发明的压力传感器21实施例的第三实例仍包括测量膜22和平台23，以及中间环24，其中此处所有将要结合的表面段通过活性硬焊料或钎焊料的气相沉积被涂覆。因而，为了在平台23和中间环24之间连接，在中间环的面对平台的第一表面上沉积活性硬焊料或钎焊料层25a，并且在平台上沉积环状活性硬焊料或钎焊料层25b。相应地，在中间环24的面对测量膜的第二表面上沉积活性硬焊料或钎焊料层26a，并且在测量膜上沉积环状活性硬焊料或钎焊料层26b。该过程能够有利，例如以便确保以活性硬焊料或钎焊料均匀地润湿表面。当中间层24与测量膜22和平台23相同也包含陶瓷材料，尤其是刚玉时，这尤其有利。
[0049] 图4中所示的本发明的压力传感器31实施例的第四实例大部分相应于实施例的第一实例，其中在本情况中，测量膜32和平台33被以下列方式涂以活性硬焊料或钎焊料，首先，为了完成活性硬焊料或钎焊料，在将活性硬焊料或钎焊料的所有成分沉积在最初沉积的活性成分上的第二层35b、36b中之前，分别在平台的末端面上和面对平台或中间环的测量膜表面上，环状区域被涂以活性硬焊料或钎焊料的活性成分35a、36a。在每种情况下，活性成分35a、35b的层厚度例如能够为例如100nm，而在每种情况下，活性硬焊料或钎焊料的第二层35b、36b总计为例如1μm。
[0050] 本发明的压力传感器的实施例的所有实例还包括变换器，用于转换依赖于测量膜的变形的压力，其中变换器能够为电容式、（压电）电阻式或光学变换器。本领域技术人员已知其细节，不需要进一步解释。
[0051] 同样地，压力传感器能够为绝对压力传感器或相对压力传感器，其中在绝对压力传感器的情况下，排空在测量膜和平台之间形成的基准压力室，而在相对压力传感器的情况下，可通过穿过平台的导管接触周围环境压力。此外，本发明的压力传感器能够为压差传感器，例如，对于压差传感器，在两个测量膜之间结合平台，在该情况下，存在两个中间环，在平台的每一侧上有一个中间环，或者对于压差传感器，在两个平台之间布置一个测量膜，在该情况下，存在两个中间环，在测量膜的每一侧上都有一个中间环。本领域技术人员已知在两个测量膜之间具有平台或者在两个平台之间具有测量膜的、这些类型压差传感器的基本构造，不需要在此进一步解释。
