Датчик давления

"фаей.н т., Ф,бивт М 746217 ОПИ Союз Советския С оциалистическия Республик(51)М. Кл. С 019/ОЙ с присоединением заявки Йо(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(5") ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ Изобретение относится к технике измерения давления газообразных и жидких веществ.Известен датчик давления с мембранной коробкой, образованной соединенными между собой монокристаллическими кремниевыми пластинами, одна из которых имеет образующее внутреннюю полость мембранной коробки углуб ление, расположенное на наружной поверхности мембраны,тензорезисторы, полученные введением примесей с помощью диффузии, и токопроводы, соединяющие тензорезисторы с другими элементами электрической схемы. Токо- проводы 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 консольно с помощью стойки ИИзвестен также датчик, содержащий корпус, мембранную коробку, выполненную в виде балки, которая образована соединенными между собой моно кристаллическими, например кремниевымипластинами иконсольно закрепленав опоре, по крайней мере, по однойиз граней пластин, тензореэисторы,расположенные на наружной поверхностимембраны, а также токопроводы, соединяющие тензорезисторы с другимиэлементами электрической схемы 21 . 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.Укаэанная 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, атакже токопроводы, соединяющие тензорезисторы с другими элементами электрической схемы и защищенные диэлектрическим покрытием, тензорезисторы и токопроводы сформированы на внутренней поверхности крайней пластины, на наружной поверхности которой выполнено углубление для образования мембраны, а на внутрен,ней поверхности прилегающей пластины расположено углубление, образующее полость мембранной коробки. 0 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, 15 Б-Б, В-В и Д-Д на фиг. 1.Датчик состоит иэ корпуса, включаю-. щего основание 1, перегородки 2 и 3, которые разделяют датчик на рабочие полости 4 и 5 и промежуточную полость щ 6, и соединенный с основанием и перегородками кожух 7, мембранной коробки в виде балки, образованной моно- кристаллическими кремниевыми и-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 ЗО коробки,и канал 13, соединяющий ее с рабочей полостью 5. Углубления, канал и грани пластин выполнены с помощью анизотропного травления. На внутренней поверхности мембраны вве дением примесей с помощью диффузии, ионного легирования и т.п. сформированы тензорезисторы 14, которые с помощью напыленных токопроводов 15 и проволочный токопроводов 16 со О единены с электровыводами 17.Тензорезисторы и напыленные токо- проводы 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 в пределах площади мембраны). За пределами площади мембраны пластины 8 и 9 соединены с помощью слоя диэлектрической массы 19, например иэ легкоплавкого стекла. Мембранная коробка закреплена в перегородках 2 и 3 с помощью изоляторов 20, а электровыводы 17 закреплены в основа нии 1 с помощью изолятора 21. Измеряемые давления Р и Р подаются в рабочие полости датчика через патрубки 22, В промежуточную полость 6 принеобходимости помещаются операционные усилители или другие элементыэлектрической схемы датчика (на рисунке не показаны),При изменении разности давленийР и Р 2 происходит деформация мембранй, которая с помощью тензорезисторовпреобразуется в электрический сигнал,Использование изобретения позволит существенно повысить надежностьдатчика эа счет исключения основныхпричин обрыва проволочных и напыленных токопроводов. Кроме того, изменение конструкции мембранной коробкипозволит повысить надежность датчикапрактически без увеличения его стоимости, так как при изготовлении мембранной коробки сохраняется возможность использования планарной технологии.Формула изобретения1. Датчик давления, содержащий корпус,мембранную коробку, выполненную ввиде балки, которая образована соединенными между собой монокристаллическими пластинами и консольно закреплена в опоре, по крайней мере, поодной из граней образующих ее пластин, тензорезисторы, расположенные наповерхности мембраны, а также токопроводы, соединяющие тензорезисторы сдругими элементами электрическойсхемы и защищенные диэлектрическимпокрытием, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения надежности датчика, тензорезисторы и токопроводы сформированы на внутреней поверхности крайней пластины,на наружной поверхности которойвыполнено углубление для образования мембраны, а на внутренней поверхности прилегающей пластины расположено углубление, образующее полость мембранной коробки.2. Датчик по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что токопроводы выведены за пределы рабочих полостейпо внутренней поверхности крайнейпластины.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, О. ЕЕЕ Тгапьасй 1 опз оп ЕесйгопОеч 1 сея. ОсйоЬег, 1969, М 1 О, р.872,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2372950/18-10,кл, 6 01 1. 9/04, 1976 (прототип),