Датчик давления

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к полупроводниковым датчикам давления. Целью изобретения является повышение надежности. Датчик содержит мембрану 2, выполненную в полупроводниковом кристалле 1, который установлен на опоре 5. На мембране установлены тензоэлементы. При действии давления на мембрану 2 с тензоэлементов снимается сигнал, пропорциональный давлению. Мембрана покрыта эластичным защитным покрытием, а кристалл 1 закреплен на опоре 5 с помощью эластичного материала. Мембрана 2 выполнена переменной толщины, ступенчатого профиля, что повышает ее прочность при действии избыточного давления. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G O1 L 9/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 .„-„.;.;,: -"-. :gj

1 (21) 4274042/24 — ) 0 (22) 01. 07. 8.7 (46) 30.07.90. Бюл. 11 - 28 (72) В.В.Иванов, А. С.Плешив цев и А.А.Смирнов (53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 851139, кл. G 01 L 9/06, 1 981.

Патент Японии У 60-1401 0, кл. С. 01 L 9/04, 1986 ° (54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к полупроводниковым датчикам давления. Целью изобретения является повышение на„„SU 1582035 А 1

2 дежности. Датчик содержит мембрану

2, выполненную в полупроводниковом кристалле 1, который установлен на опоре 5. На мембране установлены . тензоэлементы. При действии давления на мембрану 2 с тензоэлементов снимается сигнал, пропорциональный давлению. Мембрана покрыта эластичным защитным покрытием, а кристалл 1 закреплен на опоре 5 с помощью эластичного материала. Мембрана 2 выполнена переменной толщины, ступенчатого профиля, что повышает ее прочность при действии избыточного давления. 1 ил.

1582035

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к полупроводниковым преобразователям давления, и предназначено для измерения давле5 ния, усилия, перемещения.

Целью изобретения является повьппение надежности.

На чертеже изображен полупроводниковый датчик давления, общий вид, раз-10 рез, Полупроводниковый датчик давления содержит полупроводниковый кристалл 1, имеющий мембрану 2, металлические выводы 3, присоединенные к контактным площадкам 4 кристалла, и опору 5, к которой присоединен кристалл. Мемб-. рана имеет ступенчатый проФиль 6. На .поверхность кристалла нанесено эластичное полимерное покрытие 7. Опора 5 2О имеет выступ 8, Фиксирующий положе ние кристалла относительно опоры. Соединение кристалла с опорой выполнено из эластичного полимерного материала 8. 25

Датчик давления работает следующим образом.

На полупроводнюсовый крисгалл 1, в объеме или на поверхности которого сФормированы тензоэлементы, по одной из .групп металлических выводов 3, присоединенным к контактным площадкам 4, подается электрическое напряжение. По другой труппе металлических выводов 3 снимается выходной сигнал, величина которого пропорциональна величине внешнего измеряемого давления, действующего на мембрану 2. Отрицательное влияние на стабильность выходного сигнала и точность показаний давления оказывают внутренние механические напряжения, возникающие в области соединения полупроводникового кристалла с опорой 5, а также адсорбция влаги, 45 примесей, газов на поверхность кристалла, приводящих к возникновению поверхностных токов утечки и коррозии контактных площадок 4 и металлизированных соединений. Кроме того, указанные Факторы уменьшают срок службы датчиков. Срок службы зависит также от прочности мембраны, которая, в свою очередь, связана с Формой и геометрическими размерами мембраны.

В предлагаемой конструкции полупроводникового датчика давления мембрана 2 имеет ступенчатый проФиль

6, обеспечивающий более плавный переход от мембраны к опорной части кристалла 1, что уменьшает концентрацию механических напряжений в области перехода, и таким образом повышает прочность конструкции.

Эластичное полимерное покрытие 7 ббеспечивает защиту поверхности полупроводникового кристалла с тензоэлементами контактных площадок и металлизированных соединений от адсорбции влаги, примесей, газов в результате образования адгезионных связей с центрами адсорбции на поверхности, стабилизирует поверхностный заряд и стабилизирует неоднородность его применения, устраняет поверхностные токи утечки и коррозии в условиях эксплуатации датчиков . В качестве защитного материала применен кремний органический компаунд 159-167. После термического отвердения по механизму полиприсоединения компаунд образует тонкий эластичный слой материала, охраняющий эластичность до температуры минус 70 С, имеющий низкую концентрацию (10-4%) ионогенных примесей и связанный с поверхностью кристалла устойчивыми адгезионными связями. Соединение кристалла с опорой выполнено из эластичного полимерного герметика (9), обеспечивающего высокую герметичность. В качестве соединительного материала использованы кремнийорганические эластичные компаунды (модуль упругости 10-.50 кг/см ), например типа ) 59-191, 159-167, ВГО-11 пластифицированные .герметики типа эпоксикремнийорганической клей К400, обеспечивающий высокую герметичность соединения.

Применение эластичных материалов позволяет не согласовывать коэФфициенты линейного расширения склеивания деталей, таким образом, позволят использовать широкий круг материалов для конструирования элементов .

Формула и з о б р е т е н и я

Датчик давления, содержащий выполненные за одно целое из полупроводникового кристалла мембрану и крае- вой элемент, соединенный с опорой, причем наружная поверхность мембраны выполнена плоской, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения надежности, в нем мембрана снабжена эластичным покрытием, нанесен1 582035 6 щейся к центру мембраны, причем краевой элемент скреплен с опорой с по .мощью эластичного герметика. ным на ее наружную поверхность, и выполнена с переменной по радиусу толщиной ступенчатого профиля, уменьшаюСоставитель А. Соколовский

Техред Л.Сердюкова Корректор И.Муска

Редактор Т. Парфенова

Тираж 4б9

Подписное

Заказ 2081

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101