Микроэлектронный датчик

 

Изобретение относится к измерительной технике, конкретно к микроэлектронному датчику. Цель изобретения - уменьшение стоимости при одновременном уменьшении габаритов, температурной погрешности и повышении надежности датчика. Датчик содержит чувствительный мембранный элемент, крышку-кондуктор, соединенную с чувствительным элементом, и втулку, которые выполнены из кремния. На планарной поверхности чувствительного элемента сформирована тензосхема с контактными площадками, расположенными вне области мембраны. Втулка и крышка-кондуктор содержат сквозные отверстия, расположенные соответственно расположению контактных площадок. Внешние выводы датчика выполнены жесткими, подсоединены электрически и механически непосредственно к контактным площадкам и расположены в отверстиях крышки-кондуктора и втулки. Поверхность крепления внутри отверстий покрыта диэлектриком. Использование в конструкции элементов, выполненных из кремния и жестких проволочных выводов, позволяет применять при изготовлении групповые методы при профилировании, разделении и сборке. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в производстве кремниевых датчиков механических величин. Цель изобретения - снижение стоимости за счет возможности использования групповых методов изготовления при одновременном уменьшении габаритов и температурной погрешности и повышении надежности. На чертеже изображен предлагаемый датчик, разрез. Микроэлектронный датчик состоит из корпуса 1 с внешними выводами 2, внутри которого расположен кристалл чувствительного элемента 3 мембраны 4, воспринимающий внешнее воздействие, на котором расположены преобразующие компоненты 5 (тензорезисторы). Эти компоненты соединены с помощью металлической разводки 6 с контактными площадками 7, расположенными на периферии кристалла. Внешние выводы 2 скреплены между собой с помощью втулки 8, которая выполнена из кремния. Втулка покрыта слоем диэлектрика 9. Отверстия 10 во втулке соответствуют контактным площадкам 7. Через отверстия 10 проходят выводы 2, которые с помощью связующих скреплены с втулкой 8. Внешние выводы 2 соединены механически и электрически с контактными площадками 7. В конструкции, показанной на чертеже, содержится также крышка-кондуктор 11, выполненная из кремния, покрытого слоем диэлектрика 12, например слоем диоксида кремния. Крышка скреплена с кристаллом чувствительного элемента и содержит сквозные отверстия 13, в которые как в лунки входят проволочные выводы 2, скрепленные втулкой 8. Втулка 8 и крышка-кондуктор 11 могут быть выполнены в виде одинаковых кристаллов. Для обеспечения внешнего воздействия на преобразующие компоненты 5 во втулке выполнены сквозные отверстия 14. Устройство работает следующим образом. Измеряемое давление подается на мембрану 4. Возникающие в ней механические напряжения вызывают изменение сопротивления тензорезистора, которое приводит к появлению напряжения на выходе мостовой схемы, выходной сигнал передается через разводки 6 на контактные площадки 7 и через токопроводящую среду в отверстиях 13 на внешние выводы 2. Настоящее устройство выполняется с использованием стандартных процессов фотолитографии, легирования, металлизации и т. п. применяемых при изготовлении полупроводниковых микросхем. Профилирование кремниевых пластин для получения мембран и отверстий осуществляется например, анизотропным травлением. Для соединения пластин между собой может быть использован любой из методов соединения, используемых при изготовлении интегральных тензодатчиков. Возможность проведения практически всех операций на целой пластине кремния, а не на отдельном датчике при травлении пластин и присоединения выводов за счет использования монокристаллического кремния для конструктивных элементов датчика, жестких внешних выводов и дополнительной втулки, обеспечивают снижение стоимости датчика. Использование кремния в качестве конструктивного материала совместно с жесткими выводами позволяет существенно уменьшить габариты по площади датчика и одновременно улучшить надежность, а также точность за счет снижения температурной погрешности. (56) Патент США N 4406993, кл. Н 01 L 29/84, 1983. Патент США N 4295115, кл. G 01 L 1/22, 1981.

Формула изобретения

МИКРОЭЛЕКТРОННЫЙ ДАТЧИК, содержащий корпус, мембранный чувствительный элемент, выполненный в виде монокристаллической кремниевой пластины с контактными площадками, расположенными на планарной поверхности пластины вне площади мембраны, тензорезисторов и металлической разводки, крышку-кондуктор, соединенную с планарной поверхностью чувствительного элемента со сквозными отверстиями, расположенными в соответствии с расположением контактных площадок, и жесткие внешние проволочные выводы, отличающийся тем, что, с целью снижения стоимости за счет возможности использования групповых методов изготовления при одновременном уменьшении габаритов и температурной погрешности, повышении надежности, в датчик дополнительно введена втулка со сквозными отверстиями, расположение которых соответствует расположению отверстий в крышке-кондукторе, внешние жесткие проволочные выводы подсоединены непосредственно к контактным площадкам и расположены в отверстиях втулки, причем крышка-кондуктор и втулка выполнены из кремния и поверхность кремния внутри сквозных отверстий покрыта слоем диэлектрика.

РИСУНКИ

Рисунок 1