Преобразователь давления

Преобразователь давления

Реферат

 

Использование: изобретение относится к измерительной технике, в частности к полупроводниковым датчикам, и может быть использовано при измерении давления различных сред. Цель изобретения - повышение точности измерения. Сущность изобретения состоит в том, что преобразователь, содержащий стеклянное кольцо-держатель, профилированный кристалл с мембраной, тензорезисторы, контактные шины, контактные площадки и контактную матрицу, снабжен компенсационными резисторами и элементами жесткости, перекрывающими контуры резисторов. 3 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к измерению неэлектрических величин, и может быть использовано при разработке и изготовлении миниатюрных полупроводниковых и металлопленочных преобразователей давления. Известен электромеханический преобразователь, содержащий чувствительный элемент в виде полупроводниковой мембраны, корпус-держатель, соединенный с мембраной, и электрические выводы, проходящие внутри корпуса-держателя. К недостаткам устройства можно отнести увеличенные габариты и малая эксплуатационная надежность из-за наличия дополнительных зон соединения электрических выводов к контактным площадкам мембраны, требующих дополнительной площади и выносящих элемент потенциальной ненадежности. Известен преобразователь давления, содержащий полупроводниковый чувствительный элемент в виде кремниевой мембраны со сформированной на его поверхности тензочувствительной схемой, корпус-держатель, электрические выводы и керамическую плату, на которой сформировали подгоночные резисторы. Недостатки устройства: увеличенные габариты из-за наличия подгоночной платы, конструктивно разобщенной с чувствительным элементом; малая точность из-за наличия переходных сопротивлений проволочные выводы контактные площадки платы и т.д. Известен также преобразователь давления, содержащий кремниевую пластину, в которой выполнена мембрана со сформированными на ней тензорезисторами, проводники и контактные площадки, размещенные на пластинке, и гибкую контактную матрицу, соединенную с контактными площадками. Основным недостатком известного устройства-прототипа является малая точность преобразователей из-за значительного разброса номиналов тензорезисторов в мостовой схеме и отсутствия элементов настройки. Целью изобретения является повышение точности измерения. Цель достигается тем, что преобразователь давления, содержащий кремниевую пластину, в которой выполнена мембрана со сформированными на ней тензорезисторами, проводники и контактные площадки, размещенные на пластине, и гибкую контактную матрицу, соединенную с контактными площадками, дополнительно снабжен компенсационными резисторами, сформированными на одной из сторон матрицы, причем на противоположной стороне матрицы, напротив резисторов нанесены введенные элементы жесткости в виде прямоугольных металлических площадок, перекрывающих контуры компенсационных резисторов. На фиг. 1-3 изображен преобразователь давления. Перечень позиций: 1 стеклянное кольцо-держатель, 2 кристалл, 3 тензорезисторы, 4 контактные шины, 5 профиль, 6 контактные площадки, 7 контактная матрица, 8 элемент жесткости, 9 компенсационный резистор, 10 электрический вывод, 11 изоляционная пленка, 12 пленочный проводник. Преобразователь устроен следующим образом. Полупроводниковый кристалл 2 соединен со стеклянным кольцом-держателем 1. На кристалле 2 сформированы тензорезисторы 3, высоколегированные контактные шины 4 и контактные площадки 6.На непланарной стороне кристаллы имеют профиль 5. Контактная матрица 7 выполнена на основе гибкого носителя с нанесенными пленочными компенсационными резисторами 9, элементами жесткости 8 и пленочными металлическими проводниками 12. Кроме того, устройство содержит электрические выводы 10, соединяющие проводники 12 с внешней схемой (на чертеже не показана). Принцип работы преобразователя следующий. При воздействии измеряемого параметра, например давления Р_ж жидких или газообразных сред на профилированную часть 5 кристалла 2, уменьшенная часть его деформируется, что вызывает изменение сопротивления тензорезисторов 3, соединенных в мост Уинстона. Информационный сигнал в виде напряжения разбаланса U_х через контактные шины 4 подается на контактные площадки в кристалле и далее через металлизацию контактной матрицы и компенсационные резисторы 9 поступает на электрические выводы 10. Компенсационные резисторы 9 служат для настройки мостовой схемы по начальному уровню и температуре (в зависимости от его подключения к мосту). Элемент жесткости 8 служит для исключения изгиба компенсационного резистора 9 в процессе лазерной настройки и эксплуатации, что исключает его разрушение и паразитный тензоэффект. Технико-экономическим преимуществом предлагаемого преобразователя является повышение точности до 1-1,5%

Формула изобретения

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ, содержащий кремниевую пластину, в которой выполнена мембрана со сформированными на ней тензорезисторами, проводники и контактные площадки, размещенные на пластине, и гибкую контактную матрицу, соединенную с контактными площадками, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он дополнительно снабжен компенсационными резисторами, сформированными на одной из сторон матрицы, причем на противоположной стороне матрицы напротив резисторов нанесены введенные элементы жесткости в виде прямоугольных металлических площадок, перекрывающих контуры компенсационных резисторов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000