Датчик давления

40 Изобретение относится к измерительной технике, в частности к полупроводниковым преобразователям давления,и предназначено для измерения давле 5ния, усилия, перемещения,Целью изобретения является повьппение надежности.На чертеже изображен полупроводниковый датчик давления, общий вид, раз рез,Полупроводниковый датчик давлениясодержит полупроводниковый кристалл1, имеющий мембрану 2, металлическиевыводы 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 5имеет выступ 8, Фиксирующий положение кристалла относительно опоры. Соединение кристалла с опорой выполненоиз эластичного полимерного материала 8. 25Датчик давления работает следующимобразом.На полупроводниковый крисгалл 1,в объеме или на поверхности которогосФормированы тензоэлементы, по однойиз .групп металлических выводов 3,присоединенным к контактным площадкам 4, подается электрическое напряжение. По другой группе металлических выводов 3 снимается выходнойсигнал, величина которого пропорциональна величине внешнего измеряемого давления, действующего на мембрану 2. Отрицательное влияние настабильность выходного сигнала иточность показаний давления оказывают внутренние механические напряжения, возникающие в области соединения полупроводникового кристаллас опорой 5, а также адсорбция влаги, 45примесей, газов на поверхность кристалла, приводящих к возникновениюповерхностных токов утечки и коррозииконтактных площадок 4 и металлизированных соединений. Кроме того, указанные Факторы уменьшают срок службыдатчиков. Срок службы зависит такжеот прочности мембраны, которая, всвою очередь, связана с Формой и геометрическими размерами мембраны.В предлагаемой конструкции полупроводникового датчика давлениямембрана 2 имеет ступенчатый проФиль6, обеспечивающий более плавный переход от мембраны к опорноР 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 Е) ионогенных примесей и связанныР с поверхностью кристалла устойчивыми адгезионными связями. Соединение кристалла с опорой выполнено из эластичного полимерного герметика (9), обеспечивающего высокуюгерметичность. В качестве соединительного материала использованы кремнийорганические эластичные компаунды (модуль упругости 10-.50 кг/см ), например типа 159-191, 159-167, ВГО1 пластифицированные .герметики типа эпоксикремнийорганической клей К 400, обеспечивающий высокую герметичность соединенияПрименение эластичных материалов позволяет не согласовывать коэФфициенты линейного расширения склеивания деталей, таким образом, позволят использовать широкиР. круг материаловдля конструирования элементов .Формула изобретения 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 - щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, в нем мембрана снабжена эластичным покрытием, нанесен1 582035 6щейся к центру мембраны, причем краевой элемент скреплен с опорой с по мощью эластичного герметика,ным на ее наружную поверхность, ивыполнена с переменной по радиусу толщиной ступенчатого профиля, уменьшаюСоставитель А. Соколовский Техред Л.Сердюкова Корректор И.Муска Редактор Т. Парфенова Тираж 4 б 9 Подписное Заказ 2081 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5