Интегральный преобразователь давления

СО)ОЭ СОВЕТСКИХКЦЦЛЮМешиРЕСПУБЛИН 7 09) (И) А 01(, 904 ОМИТЕТ СС ГОСУДАРСТВЕННЫ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ОПИСАНИ БРЕТЕН Н АВТ ЬСТВ В,В, Беклемишевна Трудовогоенерно-фиэичес(21) 3411402/18-10(71) Московский ордеКрасного, Знамени инжкий институт(54)(57 ) ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ, содержащий выполненную в прямоугольной полупроводниковой пластине мембрану с раэмещенны ми на ней тензореэисторами, контакт ные площадки, выводы которых размещены на пластине вдоль короткой ее стороны, причем мембрана со стороны тенэореэисторов закрыта ди- электрической крышкой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения поперечных габаритов преобразователя, на поверхности крышки, прилегающей к пластине, со стороны наружной боковой поверхности выполнены глухие .канавки соответственно по числу контактных площадок с выводами, причем полости канавок заполнены связующим материалом.С1027549 45 50 55 60 65 1Изобретение относится к измерительной технике, в частности к первичным измерительным преобразователям давления.Известны интегральные преобразователи давления, изготовленные из монокристаллического кремния. Упругим элементом является кремниевая мембрана, в теле которой сформированы тензочувствительные элементы - тензорезисторы. С одной стороны мембраны имеется полость эталонного давления, образованная профилированной крышкой. Внешние электрические выводы присоединены к металлиэированным контактным площадкам, расположенным на периферии кристалла преобразователя вдоль одной его сто. роны 11.Недостатком преобразователей является невозможность уменьшения геометрических размеров кристалла преобразователя, а именно области, занимаемой контактными площадками.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является . интегральный преобразователь давления, содержащий прямоугольную полупроводниковую пластину, изготовленную из монокристаллического кремния и -типа с ориентацией поверхности в кристаллографической плоскости 100 ). В кристалле анизотропным травлением сформирована мембрана, на которой изготовлена мостовая схема интегральных тенэорезисторов р -типа. Преобразователь содержит также кремниевую крышку, герметично соединенную с кристаллом, которая образует с одной стороны мембраны (со стороны изготовленных тензострук тур ) полость. Внешние электрические выводы присоединены к металлиэированным контактным площадкам, расположенным на периферии кристалла, вдоль его короткой стороны 2 ).Недостатком известного преобразователя является невозможность уменьшения габаритного размера крис. талла преобразователя, а именно его ширины. Это объясняется тем, что при расположении контактных площадок вдоль одной стороны кристалла минимальный размер этой стороны ограничен размером контактных площадок и промежутков между ними. В свою очередь расстояние между кон- тактными площадками в данной конструкции обеспечивает воздушную взаимную изоляцию контактных.площадок с присоединенными к ним электрическими выводами и поэтому должно ,быть достаточно большим, чтобы исключить смыкание последних в процессе микропайкиЦель изобретения - уменьшение пбперечных габаритов преобразователяПоставленная цель достигаетсятем, что на поверхности крышки, прилегающей к пластине, со сторонынаружной боковой поверхности выполнены глухие канавки соответственночислу контактных площадок с выводами, причем полости канавок заполнены связующим материалом.В предлагаемой конструкции минимальное расстояние между краями со- О седних контактных площадок определяется минимальной толщиной стеноккрышки, разделяющих полости, и может составлять всего несколько де-,сятков микрон. Это позволяет умень шить ширину кристалла преобразователя. Разделительные стенки крышкиобеспечивают также механическое разделение полостей, что препятствуетрастеканию контактного материала, 20 осуществляющего электрическое соединение выводов с контактными площадками. Это позволяет отказатьсяот специализиреаанного оборудованиядля микропайки, Заполнение полостей 25 с выводами связующим веществом увеличивает механическую прочностьскрепления выводов с кристаллом икрышкой благодаря увеличению площади поверхности скрепленных элементов.На фиг. 1 изображен предлагаемыйинтегральный преобразователь давления, продольный разрез,на фиг, 2преобразователь с крышкой из монокристаллического кремния с ориента-. З 5 цией поверхности в кристаллографической плоскости 100), поперечныйразрез; на фиг, 3 - преобразовательс крышкой из кремния, ориентированного в плоскости 110), поперечный 40 разрез. Интегральный преобразователь давления содержит прямоугольную полупроводниковую пластину 1 с мембраной 2 и крышкой 3, скрепленной с пластиной с помощью соединительногослоя 4. Крышка выполнена таким обра-,зом, что образует над мембраной 2 полость 5 эталонного давления, а над металлизированными контактными площадками б - изолированные одна от другой полости 7. Электрическое соединение внешних электрических выводов 8, размещенных в полостях 7, с контактными площадками б осуществляется с помощью контактного материала 9 например припой, токо" проводящий клей и т.п, ), Полости 7 заполнены связующим веществом 10, обеспечивающим дополнительное механическое скрепление выводов 8 с крышкой и пластиной.Крышка преобразователя (Фиг. 2) имеет канавки с Ч -образным профилем, Такая крышка, например, может быть получена с помощью анизотроп1027549 Составитель В. КазаковТехред Т.фанта.Редактор А, Курах Корректор А ференц Тираж 873 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 4725/45 филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул, Проектная, 4 ного травления кремниевой пластинки,ориентированной в плоскости 100).При этом продольное направлениеканавок совпадает с кристаллографическим направлением семейства с 100на плоскости крыаки. В преобразователе (Фиг, 3) крьаака из монокристаллического кремния имеет канавкис вертикальными стенками. Плоскостькрышки совпадает с кристаллографической плоскостью (110 ), а продольное направление канавок с кристалло.графическим направлением семейства С 112,Преобразователь работает следующим образом.Измеряемое давление действуетна мембрану 2, изменяется сопротивление тензорезисторов и на выходе 5 измерительной схемы снимается необходимый сигнал,Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет уменьшить поперечный габаритный размер преобраэо" 10 вателя, что дает возможность создавать сверхминиатюрные измерительные преобразОватели для различных облас.тей науки и техники.