Способ изготовления тензометрического преобразователя Советский патент 1980 года по МПК G01L1/22 

1

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано как при разработке и изготов.ленин полупроводниковых малогабаритных первичных преобразователей физических величин повышенной точности, так и при изготовлении полупроводниковых интегральных микросхем.

Известный способ изготовления полупроводникового датчика давления, заключающийся в формировании на упругом чувствительном элементе двух пар пьезосопротивлений, соединенных в мостовую схему, и дополнительных пьезосопротивлений, используемых в качестве делителей напряжения для обеспечения начальной балансировки моста, не обеспечивает требуемой точности начальной балансировки 1.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ изготовления тензометрического преобразователя, заключающийся в нанесении на чувствительный элемент активных и балансировочных резисторов 2.

К недостаткам известного способа относятся неудовлетворительные метрологические характеристики.

Цель изобретения - повышение метрологических характеристик преобразователя.

Указанная цель достигается за счет того, что на чувствительный элемент в зоне деформации наносят участки для корректировки номиналов сопротивления резисторов, соединяют их с активными резисторами, формируют окна под металлизацию и корректируют слой для вскрытия окон под

контакты от расчетного их положения на

р, величины X/, ,

10 где R/; - средний систематический разброс номинала i-ro резистора по отношению к максимальному сопротивлению

makc

(15KS - удельное поверхностное сопротивление резистивного слоя; а - ширина резистивного участка в контактной области.

20 На фиг. 1 представлен тензометрический преобразователь, изготовленный по предлагаемому способу; на фиг. 2 представлено нанесение на чувствительный элемент резисторов.

25 Преобразователь включает окна 1 под металлизированные перемычки участки 2 для корректировки номиналов резисторов; расчетные положения 3 окон под контакты; окно 4 под контакты после корректировки;

30 активные резисторы 5-8;

а - ширина резистивного участка

в контактной области; ь , 3 - расстояние скорректированных окон под металлизацию от расчетного их положения.

Номинал сопротивления активного резистора (R, R2, R3, R4) определяется его геометрией. Расчет резисторов 7 и 8 сложной конфигурации , R4) типа «меапдра носит приближенный характер, что является первой предпосылкой разброса номиналов резисторов, заложенной уже в самой топологии. Вторая причина разброса номиналов резисторов определяется погрешностью изготовления фотошаблонов (в основном 1-го слоя - резистивного), т. е. степенью соответствия размера элементов на фотошаблоне требованиям конструкторских чертежей - топологии. Эти две ошибки дают постоянный (систематический) разброс номиналов резисторов внутри схемы, повторяюшийся от элемента к элементу. Величина систематического разброса составляет 15-25 ом при номиналах резисторов, равных 500 ом. Этот систематический разброс, суммируясь с технологическим разбросом (фотолитографии, нанесение резистивных слоев), дает величину разброса номиналов резисторов мостовой схемы от среднего значения, равную + (3-4)%. Поэтому для настройки мостовой схемы по величине начального разбаланса с точностью до 1% требуется вводить балансировочные резисторы величиной до 5000 ом и для уменьшения температурной погрешности размещать их непосредственно на чувствительном элементе. При этом балансировочные резисторы занимают значительную плошадь чувствительного элемента, что приводит к увеличению габаритов преобразователя. После выполнения расчетов по определению геометрических размеров активных резисторов в топологию чувствительного элемента в зону деформации вводят участки для корректировки номиналов резисторов и затем выполняют операции в следующей последовательности.

Изготавливают партию чувствительных элементов согласно проведенного расчета. Определяют систематический разброс резисторов по формуле

(,«С(-Rwl

./i- 2„-

где .Rk - средний спстематическнй разброс номинала i-ro резистора по отношению к ;

макс; - максимальное значение t-ro

резистора;

п - количество чувствительных элементов в партии; К, - порядковый номер резистора (для

мостовой схемы ./(1, 2, 3). Определяют расстояния Х, Xz, Xz, на которые следует сдвинуть окна под контакы в трех резисторах (резистор с максимальным значением номинала не коррекируется), чтобы сопротивления всех четырех резисторов сравнялись.

Х, , ;,

где а - ширина резистивного участка в

контактной области; RS - удельное поверхностное сопротивление резистивного слоя.

Затем изготавливают новый фотошаблон слоя для вскрытия окон под контакты с учетом корректировок J|, Х, Х. В дальнейшем изготовление чувствительных элементов ведут с использованием нового скорректированного фоюшаблона для вскрытия окон под контакты.

Формула изобретения

Способ изготовления тензометрического преобразователя, заключающийся в нанесении на чувствительный элемент активных и балансировочных резисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения метрологических характеристик преобразователя, в нем на чувствительный элемент в зоне деформации наносят участки для корректировки номиналов сопротивлепия резисторов, соединяют их с активными резисторами, формируют окна под металлизацию и корректируют слой для вскрытия окон под контакты от расчетного их положения на величину

V МА..Д

- к.

где - средний систематический разброс поминала i-ro резистора по отношению к максимальному сопротивлению , KS

удельное поверхностное сопротивление резистивного слоя; а - ширина резистивного участка в контактной области.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N9 323676, кл. G OIL 1/22, 1953. 2. Патент Великобритании № 1208382, кл. G IN, опублик. 1969 (прототип).