SU1582035A1

SU1582035A1 - Датчик давлени

Info

Publication number: SU1582035A1
Application number: SU874274042A
Authority: SU
Inventors: Валерий Викторович Иванов; Алексей Сергеевич Плешивцев; Александр Александрович Смирнов
Original assignee: Организация П/Я В-8466
Priority date: 1987-07-01
Filing date: 1987-07-01
Publication date: 1990-07-30

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике, а именно к полупроводниковым датчикам давлени . Целью изобретени вл етс повышение надежности. Датчик содержит мембрану 2, выполненную в полупроводниковом кристалле 1, который установлен на опоре 5. На мембране установлены тензоэлементы. При действии давлени на мембрану 2 с тензоэлементов снимаетс 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 профил , что повышает ее прочность при действии избыточного давлени . 1 ил.

Description

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

Целью изобретения является повышение надежности.

На чертеже изображен полупроводниковый датчик давления, общий вид, раз: рез,

Полупроводниковый датчик давления (содержит полупроводниковый кристалл i 1, имеющий мембрану 2, металлические выводы 3, присоединенные к контактным площадкам 4 кристаллами опору 5, к которой присоединен кристалл. Мембрана имеет ступенчатый профиль 6. На .поверхность кристалла нанесено эластичное полимерное покрытие 7. Опора 5 :имеет выступ 8, фиксирующий положение кристалла относительно опоры. Со;единение кристалла с опорой выполнено jиз эластичного полимерного материа.~а 8.

. Датчик давления работает следующим j образом.

На -полупроводниковый кристалл 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, 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 пе реход 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 обеспечивает 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 герметйка (9), обеспечивающего высокую’герметичность. В качестве соединительного материала использованы кремнийорганические эластичные компаунды (модуль упругости 10-50 кг/см^), например типа 1 59-191 , 159-167, ВГО-1 , 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.

Claims

Формула изобретения

Датчик давления, содержащий, выполненные за одно целое из полупроводникового кристалла мембрану и краевой элемент, соединенный с опорой, причем наружная поверхность мембраны выполнена плоской, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в нем мембрана снабжена эластичным покрытием, нанесен5 ним на ее наружную поверхность, и выполнена с переменной по радиусу толщиной ступенчатого профиля, уменьшаю щейся к центру мембраны, причем краевой элемент скреплен с опорой с поу мощью эластичного герметика.