Датчик давления Советский патент 1980 года по МПК G01L9/04 

(Sl) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к технике измерения давления газообразных и жидких веществ.

Известен датчик давления с мембран-5 ной коробкой, образованной соединенными между собой монокристаллическими кремниевыми пластинами, одна из которых имеет образующее внутреннюю полость мембранной коробки углуб- Ю ление, расположенное на наружной поверхности мембраны,тензорезисторы, полученные введением примесей с помощью диффузии, и токопроводы, соединяющие тензорезисторы с другими эле- 15 ментами электрической схемы. Токопроводы выполнены частично в виде проводников, напыленных в вакууме и частично в виде проволочек, приваренных к контактным площадкам. При 20 этом напыленные токопроводы защищены от воздействия измеряемой среды двумя слоями диэлектрического пленочного покрытия, а мембранная коробка закреплена на корпусе консоль- 25 но с помощью стойки Ш

Известен также датчик, содержащий корпус, мембранную коробку, выполненную в виде балки, которая образована соеДиненнЕлми между собой моно- 30

кристаллическими,например кремниевыми пластинами иконсольно закреплена в опоре{ по крайней мере, по одной из граней пластин, тензорезисторы, расположенные на наружной поверхности мембраны, а также токопроводы, соединяющие тензорезисторы с другими элементами электрической схемы 2 .

Однако наличие в этом датчике проволочных токопроводов, приваренных к контактным площадкам и незащищенных диэлектрическим покрытием, обуславливает недостаточную надежность датчика вследствие возможности обрыва проволочек измеряемой средой, особенно при измерении давления загрязненных или полярных сред.

Целью изобретения является повышение надежности датчика.

Указанная цель достигается тем, что в датчике, содержащем корпус, мембранную коробку, выполненную в виде балки, которая образована соединенными между собой монокристаллическими пластинами и консольно закреплена в опоре, по крайней мере, по одной из граней образующих ее .пластин, тензорезисторы, расположенные на поверхности мембраны, а

также токопроводы, соединяющие тензоре зисторы с другими элементами электрической схемы и задищенные диэлектрическим покрытием, тензорезисторы и токопроводы сформированы на внутренней поверхности крайней пластины, на наружной поверхности которой выполнено углубление для образования мембраны, а на внутренней поверхности прилегающей пластины расположено углубление, образующее полость мембранной коробки. Кроме того, токопроводы выведены за пределы рабочих полостей по внутренней поверхности крайней пластины

На фиг. 1 представлен датчик, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А, Б-Б, В-В и Д-Д на фиг. 1. .

Датчик состоит из корпуса, включащего основание 1, перегородки 2 и 3 которые разделяют датчик на рабочие полости 4 и 5 и промежуточную полост 6, и соединенный с основанием и перегородками кожух 7, мембранной коробки в виде балки, образованной монокристаллическими кремниевыми п-типа проводимости пластинами 8 и 9, которые ориентированы по кристаллографической плоскости (100),и монтажных стоек 10. На пластине 8 имеется углубление 11,образующее мембрану,а на пластине 9 - углубление 12, образующее внутреннюю полость мембранной коробки,и канал 13, соединяющий ее с рабочей полостью 5. Углубления, канал и грани пластин выполнены с помощью анизотропного травления. На внутренней поверхности мембраны введением примесей с помощью диффузии, ионного легирования и т.п. сформированы тензорезисторы 14, которые с помощью напыленных токот роводов 15 и проволочный токопроводрв 16 соединены с электровыводами 17.

Тензорезисторы и напыленные токопроводы на всем протяжении до контактных площадок защищены диэлектрическим пленочным покрытием 18, например слоем пиролитической окиси кремния и слоем пиролитического нитрида кремния (на чертеже показано только пределах площади мембраны). За пределами площади мембраны пластины 8 и 9 соединены с помощью слоя диэлектрической массы 19, например из легкоплавкого стекла. Мембранная коробка закреплена в перегородках 2 и 3 с помощью изоляторов 20, а электровыводы 17 закреплены в основании 1 с помощью изолятора 21. Измеряемые давления Р и Р, подаются в

рабочие полости датчика через патрубки 22. В промежуточную полость б при необходимости помещаются операционные усилители или другие элементы электрической схемы датчика (на рисунке не показаны).

При изменении разности давлений Р и Pj, происходит деформация мембраны, которая с помощью тензорезисторов преобразуется в электрический сигнал.

Использование изобретения позволит существенно повысить надежность датчика за счет исключения основных причин обрыва проволочных и напыленных токопроводов. Кроме того, изменение конструкции мембранной коробки позволит повысить надежность датчика практически без увеличения его стоимости, так как при изготовлении мембранной коробки сохраняется возможность использования планарной технологии.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. G 01 L 9/0), 1976 (прототип). /3 eu 22 5 4р2 / /7/ 16 i