Высокотемпературный полупроводниковый преобразователь давления



Высокотемпературный полупроводниковый преобразователь давления

 


Владельцы патента RU 2526788:

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к преобразователям малых давлений высокотемпературных сред, и может быть использовано в разработке и изготовлении малогабаритных полупроводниковых преобразователей давления, работоспособных при повышенных температурах. Полупроводниковый преобразователь давления содержит мембрану с утолщенным периферийным основанием. Мембрана имеет толщину, равную толщине тензорезисторов, сформированных на закрепленном на мембране слое. Тензорезисторы объединены с помощью коммутационных шин, имеющих соединенные с ними металлизированные контактные площадки, в мостовую измерительную схему. Мембрана содержит профиль с концентраторами механических напряжений в местах расположения тензорезисторов, который представляет собой сочетание утонченных участков и жестких центров. Мембрана и тензорезисторы выполнены из поликристаллического алмаза одного типа проводимости, а закрепленный на мембране слой выполнен из поликристаллического алмаза другого типа проводимости. Техническим результатом изобретения является расширение температурного диапазона измерений и уменьшение температурной погрешности. 1 ил.

 

Предлагаемое техническое решение относится к области измерительной техники, в частности к преобразователям малых давлений высокотемпературных сред, и может быть использовано в разработке и изготовлении малогабаритных полупроводниковых преобразователей давления, работоспособных при повышенных температурах.

Известен преобразователь давления и способ его изготовления, характеризующиеся тем, что мембрана со слоем диэлектрика, на которой сформированы тензорезисторы, легирована бором до того же уровня концентрации, что и тензорезисторы, при этом толщина мембраны под слоем диэлектрика равна толщине тензорезисторов [1].

Недостатками данного преобразователя является низкая чувствительность к измерению малых давлений при сохранении собственной резонансной частоты, низкая прочность мембраны, высокий уровень погрешностей измерений в интервале температур от минус 100 до 850°С.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь давления, содержащий кремниевую мембрану с утолщенным периферийным основанием, выполненную из кремния n-типа проводимости и легированную бором до концентрации не менее 5·1019 см-3, и имеющую толщину, равную высоте тензорезисторов, сформированных на закрепленном на мембране слое двуокиси кремния и выполненных из кремния, легированного бором до того же уровня концентрации, что и мембрана, и объединенных с помощью коммутационных шин в мостовую измерительную схему, и имеющих соединенные с ними металлизированные контактные площадки. Мембрана содержит профиль с концентраторами механических напряжений в месте расположения тензорезисторов, который представляет собой сочетание утонченных участков и жестких центров, а поверхность тензорезисторов покрыта слоем двуокиси кремния [2].

Недостатками прототипа являются невозможность измерений высокотемпературных сред, обусловленная низкой упругостью и высокой подвижностью дефектов в кристаллической решетке кремния при температурах свыше 500°C, а также высокая дополнительная температурная погрешность измерения, вызванная различием физико-химических свойств кремния, из которого выполнены тензорезисторы, и слоя двуокиси кремния, изолирующего тензорезисторы от мембраны. В конструкции прототипа тензорезисторы выполнены из кремния и размещены на поверхности слоя, выполненного из двуокиси кремния. Температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) кремния равен 2,33·10-6/К, ТКЛР двуокиси кремния равен 0,55·10-6/К [3]. Температурный коэффицент сопротивления (ТКС) кремния определяется степенью легирования, его типичное значение составляет 2·10-3/К [4]. Кроме того, в прототипе вследствие различной структуры слоя тензорезисторов, выполненного из кремния, и слоя, закрепленного на мембране (двуокиси кремния), на границе раздела будут возникать дополнительные механические напряжения из-за дефектов и дислокаций, вызванных несовпадением кристаллической решетки кремния и аморфной структуры двуокиси кремния [5, 6]. Данные механические напряжения, вызванные различием ТКЛР кремния и двуокиси кремния, а также дефектами и дислокациями на границе раздела слоев, приведут к возникновению дополнительной температурной погрешности преобразователя.

Невозможность измерений высокотемпературных сред (более 500°C) объясняется тем, что кремний, из которого выполнена мембрана, не демонстрирует ни пластической деформации, ни ползучести при температурах до 500°C, но при более высоких температурах в данном материале наблюдается значительное снижение упругости и увеличение подвижности дефектов в кристаллической решетке, что в конечном итоге приводит к разрушению структур, выполненных из кремния [4].

Изобретение направлено на расширение температурного диапазона измерений и снижение дополнительной температурной погрешности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в полупроводниковом преобразователе давления, содержащем мембрану с утолщенным периферийным основанием, имеющую толщину, равную высоте тензорезисторов, сформированных на закрепленном на мембране слое, объединенных с помощью коммутационных шин в мостовую измерительную схему, имеющих соединенные с ними металлизированные контактные площадки, причем мембрана содержит профиль с концентраторами механических напряжений в местах расположения тензорезисторов, который представляет собой сочетание утонченных участков и жестких центров, согласно изобретению мембрана и тензорезисторы выполнены из поликристаллического алмаза одного типа проводимости, а закрепленный на мембране слой выполнен из поликристаллического алмаза другого типа проводимости.

Введение предложенной конструкции, содержащей

поликристаллический алмаз, позволяет расширить температурный диапазон измерений в части повышения верхнего предела измерений до 600°C за счет того, что поликристаллический алмаз, являющийся полупроводниковым широкозонным материалом, обладает рядом уникальных свойств, в том числе стойкостью к воздействию повышенной температуры.

Из всех широкозонных полупроводников у алмаза наилучшее сочетание основных электрофизических параметров. У алмаза высокая среди всех известных материалов теплопроводность, которая составляет 20-24 Вт/см·К при комнатной температуре. Это связано с его высокой температурой Дебая (1860 К), благодаря чему комнатная температура является «низкой» в отношении динамики решетки алмаза, в результате чего он может служить теплоотводящей диэлектрической подложкой, что способствует лучшему теплоотводу при эксплуатации изделий в диапазоне высоких температур. В очищенном от изотопов алмазе (природные кристаллы содержат 1,1% изотопа 13С) теплопроводность может достигать 33 Вт/см·К [7]. При легировании алмаза его удельное сопротивление может изменяться в широком интервале, что превращает его в широкозонный полупроводник с шириной запрещенной зоны 5,4 эВ, что существенно выше, чем у кремния. Большая, по сравнению с кремнием, ширина запрещенной зоны, означает больший диапазон рабочих температур (вплоть до температуры 600°C, свыше которой на воздухе начинается графитизация алмаза) [8, 9].

А введение предложенной конструкции, содержащей мембрану и тензорезисторы, выполненные из поликристаллического алмаза одного типа проводимости, и закрепленный на мембране слой, выполненный из поликристаллического алмаза другого типа проводимости, позволяет снизить дополнительную температурную погрешность преобразователя.

Изменение сопротивления мостовой схемы, вызванное влиянием температуры, определяется выражением [3]:

Δ R R = [ α R + K ( λ s λ j ) ] Δ T , ( 1 )

где αR - ТКС материала тензорезисторов, λs - температурный ТКЛР материала тензорезисторов, λj - ТКЛР материала слоя, закрепленного на мембране. В предложенной конструкции тензорезисторы и закрепленный на мембране слой выполнены из поликристаллического алмаза так, что в выражении (1) λsj, и изменение сопротивления мостовой схемы, вызванное влиянием температуры, определяется выражением:

Δ R R = α R Δ T . ( 2 )

Например, при значении ТКС поликристаллического алмаза αR=-4,4·10-4/К (что достигается подбором соответствующей концентрации легирующей примеси) изменение сопротивления мостовой схемы, вызванное влиянием температуры, определенное для прототипа по формуле (1), будет равно 0,2002%/°C-1, а изменение сопротивления мостовой схемы, вызванное влиянием температуры для предложенной конструкции, определенное по формуле (2), будет равно - 4,4·10-2%/°C-1. Таким образом, введение предложенной конструкции позволяет снизить изменение сопротивления, вызванное влиянием температуры, а значит - уменьшить дополнительную температурную погрешность.

Кроме того, в предложенной конструкции дополнительные механические напряжения будут отсутствовать, так как тензорезисторы и закрепленный на мембране слой выполнены из одного и того же материала (поликристаллического алмаза), у которого совпадают параметры кристаллической решетки [5, 6].

Предлагаемое устройство поясняется на фиг.1.

На фиг.1 изображен полупроводниковый преобразователь давления, содержащий мембрану (1) с утолщенным периферийным основанием (2). Мембрана имеет толщину, равную толщине тензорезисторов (3), сформированных на закрепленном на мембране слое (4). Тензорезисторы объединены с помощью коммутационных шин (5), имеющих соединенные с ними металлизированные контактные площадки (6), в мостовую измерительную схему. Мембрана содержит профиль с концентраторами механических напряжений (7) в местах расположения тензорезисторов, который представляет собой сочетание утонченных участков и жестких центров. Мембрана и тензорезисторы выполнены из поликристаллического алмаза одного типа проводимости, а закрепленный на мембране слой выполнен из поликристаллического алмаза другого типа проводимости.

Принцип работы преобразователя заключается в следующем.

Измеряемое давление, воздействуя на мембрану с жестким центром, деформирует тензорезисторы и увеличивает разбаланс мостовой схемы, в которую замкнуты тензорезисторы. Выбор в качестве материала мембраны и тензорезисторов поликристаллического алмаза позволяет расширить температурный диапазон измерений в части повышения верхнего предела измерений до 600°C за счет использования полупроводникового широкозонного материала поликристаллического алмаза, обладающего рядом уникальных свойств, в том числе стойкостью к воздействию повышенной температуры. А использование конструкции, в которой мембрана и тензорезисторы выполнены из поликристаллического алмаза одного типа проводимости, а закрепленный на мембране слой выполнен из поликристаллического алмаза другого типа проводимости, позволяет снизить дополнительную температурную погрешность преобразователя, вызванную различием физико-химических свойств материалов мембраны, тензорезисторов и закрепленного на мембране слоя.

Технико-экономическими преимуществами предлагаемого преобразователя по сравнению с известными являются:

- расширение температурного диапазона измерений;

- снижение дополнительной температурной погрешности преобразователя.

Источники информации

1. Патент RU 1732199.

2. Патент RU 2271523.

3. Аш. Ж. и соавторы Датчики измерительных систем: В 2-х книгах. Кн.1. Пер. с франц. - М.: Мир, 1992. - 480 с, ил.

4. Гридчин, В.А. Физика микросистем: учеб. пособие; в 2 ч. Ч.1 / В.А.Гридчин В.П.Драгунов. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. - 416 с.

5. Nakladan A., Sager К., Gerlach G. Influences of humidity and moisture on the long-term stability of piesoresistive pressure sensors // Measurement. 1995. V.16. No.1. P.21-29.

6. Gerlach G., Sager K., Zwiebber R. Der EinfluP halbleiter technologist realisierbarer Passivierung - Konzepte auf die electrische Stabilitet piesoresistiver Drucksensoren // VD - Ber. 1992. Bd. 960. N 1. S.281-294.

7. Ральченко В. CVD-алмазы. Применение в электронике / В.Ральченко, В.Конов // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. - 2007. - №4. - С.58-67.

8. http://www.intactive.rU/ru/info/articles/article/4/

9. Плесков Ю.В. Электрохимия алмаза. / Ю.В.Плесков - Эдиториал УРСС; 2003 г.; 104 стр.

Полупроводниковый преобразователь давления, содержащий мембрану с утолщенным периферийным основанием, имеющую толщину, равную высоте тензорезисторов, сформированных на закрепленном на мембране слое, объединенных с помощью коммутационных шин в мостовую измерительную схему, имеющих соединенные с ними металлизированные контактные площадки, причем мембрана содержит профиль с концентраторами механических напряжений в местах расположения тензорезисторов, который представляет собой сочетание утонченных участков и жестких центров, отличающийся тем, что в нем мембрана и тензорезисторы выполнены из поликристаллического алмаза одного типа проводимости, а закрепленный на мембране слой выполнен из поликристаллического алмаза другого типа проводимости.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения давления при автоматизации контроля технологических процессов. Техническим результатом изобретения является уменьшение температурной погрешности и повышение быстродействия.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для прецизионных измерений давления жидких и газообразных сред. Сущность: датчик содержит корпус, установленную в нем нано- и микроэлектромеханическую систему (НиМЭМС), состоящую из упругого элемента в виде мембраны с жестким центром, заделанной по контуру в опорное основание, образованной на ней гетерогенной структуры из тонких пленок материалов, герметизирующей контактной колодки и соединительных проводников.

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении давления жидких и газообразных сред. Заявленная группа изобретений включает способ измерения давления с использованием тензорезисторного датчика давления на основе нано- и микроэлектромеханической системы (НиМЭМС) и интеллектуальный датчик давления на основе НиМЭМС.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам давления на основе тонкопленочных нано- и микроэлектрических систем (НиМЭМС), предназначенных для использования в системах управления, контроля и диагностики объектов длительного функционирования.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в разработке и изготовлении малогабаритных полупроводниковых преобразователей давления, работоспособных при повышенных температурах.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления в жидких и газообразных агрессивных средах. Датчик абсолютного давления содержит корпус со штуцером, герметизирующую контактную колодку, металлическую мембрану, несжимаемую жидкость, полупроводниковый чувствительный элемент, состоящий из стеклянного основания и квадратного профилированного полупроводникового кристалла, в центре тонкой части которого сформирован жесткий центр квадратной формы, на рабочей части полупроводникового кристалла сформирована мостовая измерительная цепь, состоящая из четырех тензорезисторов.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к тензорезисторным датчикам давления на основе тонкопленочных нано- и микроэлектромеханических систем (НиМЭМС) с мостовой измерительной цепью, предназначенных для использования в системах управления, контроля и диагностики объектов длительного функционирования.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при разработке полупроводниковых датчиков давления, выполненных по технологии МЭМС (микроэлектромеханические системы).

Изобретение относится к измерительной технике. В способе измерения давления с использованием тензорезисторного датчика давления на основе нано- и микроэлектромеханической системы (НиМЭМС), в режиме измерения значение измеренного давления Pi вычисляют путем бигармонической сплайн интерполяции по контрольным точкам, исходя из сохраненного на этапе калибровки вектор-столбца W(Pэ, Uiz, Upt, X1…Xn) по формуле: Pi=GT×W, где GT - транспонированный вектор-столбец G; символ «×» обозначает матричное произведение.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к тензорезисторным датчикам давления на основе тонкопленочных нано- и микроэлектрических систем (НиМЭМС) с мостовой измерительной пенью, предназначенных для использования в системах управления, контроля и диагностики объектов длительного функционирования.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности, к преобразователям малых давлений и может быть использовано в разработке и изготовлении малогабаритных полупроводниковых преобразователей давления, работоспособных при повышенных температурах. Сущность: полупроводниковый преобразователь давления содержит упругий элемент (1), выполненный из кремния с поверхностью, покрытой изолирующим слоем двуокиси кремния (2), на котором сформированы тензорезисторы (3) из поликристаллического кремния, объединенные при помощи коммутационных шин (4) в многоэлементную мостовую схему (5). Схема (5) содержит три измерительных моста, каждый из которых состоит из четырех тензорезисторов (6) одинакового номинала, и четыре дополнительных тензорезистора (7), номинальное сопротивление которых в четыре раза меньше сопротивления тензорезисторов (6). Узлы измерительных диагоналей каждого моста последовательно соединены между собой, а дополнительные тензорезисторы (7) включены в цепи питания первого и третьего мостов таким образом, что они образуют разомкнутый измерительный мост, плечи которого подключены к трем замкнутым мостам. Выходное напряжение схемы снимается с крайних узлов измерительной диагонали первого и третьего мостов. Технический результат: повышение точности и чувствительности преобразователя в диапазоне высоких температур. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в технологии изготовления малогабаритных тонкопленочных датчиков механических величин, работоспособных в широком диапазоне температур. Изобретение позволяет расширить температурный диапазон работы датчика на основе тонкопленочной нано- и микроэлектромеханической системы, повысить воспроизводимость таких параметров тензорезисторов, как электрическое сопротивление и температурный коэффициент сопротивления (ТКС), снизить температурную чувствительность датчиков. Способ изготовления тонкопленочной нано- и микроэлектромеханической системы высокотемпературного датчика механических величин заключается в том, что на планарной стороне упругого элемента методами вакуумного распыления образуют гетерогенную структуру из нано- и микроразмерных пленок материалов, содержащую тонкопленочные диэлектрические, тензорезистивные и контактные слои, формируют тензорезисторы, контактные проводники и контактные площадки к ним. Тензорезистивный слой формируют методом магнетронного распыления в вакуумной камере с одновременным использованием двух мишеней из никеля и титана. Упругий элемент со сформированным на нем диэлектрическим слоем устанавливают на карусель, нагревают, создают давление аргона, а затем вращают карусель с упругим элементом, при этом задают определенные плотности токов в зонах распыления мишеней. После этого упругий элемент выдерживают в вакууме при повышенной температуре. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и направлено на повышение точности измерения и стабильности технических характеристик датчиков давления. Способ измерения давления заключается в размещении датчика давления на основе тензорезистивного моста в исследуемую среду, регистрации напряжений с питающей и измерительной диагоналей моста, их преобразовании в аналоговый сигнал постоянного тока и определении по этим сигналам давления. Напряжение питания периодически изменяют путем кратковременной смены его полярности, а измерение давления осуществляют во время периодической кратковременной смены полярности напряжения питания. После кратковременной смены полярности напряжения питания осуществляют возврат полярности на первоначальную, после чего осуществляют измерение давления. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения и стабильности технических характеристик датчика давления. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к тензорезисторным датчикам давления на основе тонкопленочных нано- и микроэлектромеханических систем (НиМЭМС) с мостовой измерительной цепью. Техническим результатом изобретения является повышение временной стабильности, ресурса, срока службы, уменьшение погрешности при воздействии нестационарных температур и повышенных виброускорений. Способ изготовления тензорезисторного датчика давления заключается в полировании поверхности мембраны, формировании на ней диэлектрической пленки и тензоэлементов с низкоомными перемычками и контактными площадками между ними с использованием шаблона тензочувствительного слоя в виде полос, присоединении выводных проводников к контактным площадкам в областях, удаленных от полос участков, подключении к выходу НиМЭМС регистратора, включении напряжения НиМЭМС, создании на мембране нормированного нестационарного, симметричного относительно центра мембраны поля температур и температурных деформаций. Регистрируют на регистраторе выходного сигнала НиМЭМС во время воздействия на мембрану нестационарное поле температур и температурных деформаций. Сравнивают полученный выходной сигнал испытуемой НиМЭМС по амплитуде спектральных составляющих с аналогичным сигналом эталонной НиМЭМС. Если разницы амплитуд выходных сигналов или амплитуд спектральных составляющих выходных сигналов не превышают предельно допустимых значений, которые принимаются за критерии временной стабильности, то данную сборку передают на последующие операции. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в технологии изготовления малогабаритных тонкопленочных датчиков механических величин, работоспособных в широком диапазоне температур. Изобретение обеспечивает расширение температурного диапазона работы датчика, повышение воспроизводимости таких параметров тензорезисторов, как электрическое сопротивление и температурный коэффициент сопротивления, снижение температурной чувствительности датчиков. В способе изготовления тонкопленочной нано- и микроэлектромеханической системы высокотемпературного датчика механических величин на планарной стороне упругого элемента методами вакуумного распыления образуют гетерогенную структуру из нано- и микроразмерных пленок материалов, содержащую тонкопленочные диэлектрические, тензорезистивные и контактные слои. Формируют тензоэлементы (тензорезисторы), контактные проводники и контактные площадки к ним. Тензорезистивный слой формируют методом магнетронного распыления в вакуумной камере с одновременным использованием двух мишеней из никеля и титана. Упругий элемент со сформированным на нем диэлектрическим слоем устанавливают на карусель, нагревают, создают давление аргона, а затем вращают карусель, при этом задают плотности токов в зонах распыления первой и второй мишеней, исходя из их определенного соотношения. После этого упругий элемент выдерживают в вакууме при повышенной температуре в течение нескольких часов. 5 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к тензорезисторным датчикам давления на основе тонкопленочных нано- и микроэлектромеханических систем (НиМЭМС). Техническим результатом изобретения является повышение временной и температурной стабильности, ресурса, срока службы и чувствительности, а также уменьшение погрешности от нелинейности статической характеристики датчика. Датчик содержит корпус со штуцером, мембрану, упругую балку в виде прямоугольного параллелепипеда, на внешней поверхности которого размещены тензорезисторы. В боковых гранях балки под зонами размещения тензорезисторов выполнены сквозные выемки, образующие утолщения вне зон размещения тензорезисторов и перемычку, соединяющую концы балки между собой. В центральной части перемычки выполнено отверстие с размерами, превышающими поперечные размеры штока. Сквозные выемки выполнены в виде элементов торовых поверхностей, размещенных симметрично относительно поперечной оси балки, а перемычка - в виде цилиндрического кольца и элементов торовых поверхностей, отделенных от рабочей части балки прорезями, выполненными параллельно продольной оси балки. Тензорезисторы размещены симметрично продольной оси балки на минимально возможном расстоянии друг от друга. Радиус торовых поверхностей и расстояние между внешней поверхностью балки и центрами радиусов торовых поверхностей связаны соответствующими соотношениями. 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к преобразователям малых давлений высокотемпературных сред, и может быть использовано в разработке и изготовлении малогабаритных полупроводниковых преобразователей давления, работоспособных при повышенных температурах. Полупроводниковый преобразователь давления содержит мембрану с утолщенным периферийным основанием. Мембрана имеет толщину, равную толщине тензорезисторов, сформированных на закрепленном на мембране слое диэлектрика. Тензорезисторы объединены с помощью проводников, имеющих соединенные с ними металлизированные контактные площадки, в мостовую измерительную схему. Мембрана содержит профиль с концентраторами механических напряжений в местах расположения тензорезисторов, который представляет собой сочетание утонченных участков и жестких центров. Кроме того, преобразователь содержит дополнительно сформированный слой диэлектрика, закрепленный с противоположной относительно сформированных тензорезисторов стороны мембраны и равный по толщине и свойствам слою диэлектрика, закрепленному на мембране со стороны тензорезисторов. Техническим результатом изобретения является повышение надежности преобразователя, повышение прочности мембраны и повышение стабильности параметров при повышенных температурах. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления в системах измерения, контроля и управления. Датчик абсолютного давления содержит корпус со штуцером, металлическую мембрану, передающую воздействие давления через несжимаемую жидкость полупроводниковому чувствительному элементу, выполненному в виде профилированного монокристалла кремния плоскости (100) с квадратной мембраной, соединенного электростатическим способом в вакууме со стеклянным основанием, на плоской поверхности профилированного монокристалла сформированы тензорезисторы, объединенные в мостовую измерительную цепь. Центры тензорезисторов расположены на расстоянии l от взаимно перпендикулярных осей Ox и Oy, проведенных через центр мембраны, лежащих в ее плоскости и параллельных границам тонкой части мембраны с основанием полупроводникового чувствительного элемента, которое определено из соотношения: где ам - размер мембраны полупроводникового кристалла; hм - толщина мембраны полупроводникового кристалла. Технический результат - повышение чувствительности устройства. 3 ил.

Датчик давления с нормализованным или цифровым выходом содержит корпус с установленными в нем чувствительным элементом давления (ЧЭД) с кристаллом интегральной микросхемы преобразователя давления (ИПД) и контактными площадками, кристалл интегральной микросхемы (ИС) преобразователя сигнала ИПД, защитную крышку ЧЭД и ИС, выходные контакты, средства электрических соединений ЧЭД, ИС и выходных контактов и по меньшей мере один канал в корпусе для подвода давления среды. ЧЭД снабжен контактными площадками, такое выполнение ЧЭД упрощает и позволяет автоматизировать процесс соединения электрическими проводниками ИПД, ИС и выходных контактов. Крышка выполнена из кремния по технологии производства ИС встроенной, т.е. размещена внутри полости корпуса на кристалле ИПД, а соединение ее с кристаллом ИПД также выполнено низкотемпературной пайкой стеклом, что, как известно, позволяет в кристалле ИПД уменьшить термические напряжения при работе. Размещение кристалла ИС на встроенной защитной крышке ИПД и их соединение клеем-герметиком улучшает условия работы и упрощает технологию сборки, т.к ЧЭД соединяется с корпусом таким же образом. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике. Микромеханический волоконно-оптический датчик давления выполнен на основе оптического волокна, содержащего участки ввода и вывода излучения, а также участок, размещенный в пропускном канале корпуса. При этом пропускной канал включает участок для размещения оптического кабеля параллельно основанию корпуса и выполнен в виде паза с рифленой поверхностью в основании. Волокно в пазу прижато к вершинам выступов рифленой поверхности пластинами и выполнено с решетками Брега. Пластины выполнены в виде кремниевых кристаллов, на которых сформированы мембраны одинаковой толщины hм, при этом первая мембрана имеет один квадратный жесткий центр, размещенный в центре, вторая мембрана - два одинаковых квадратных жестких центра, расположенных вдоль участка оптического волокна на расстоянии l по обе стороны от центра мембраны. Техническим результатом является повышение точности измерения за счет повышения чувствительности микромеханического волоконно-оптического датчика давления. 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.
Наверх