Способ изготовления тензометрического преобразователя
"" 76937О
Саюа Советских
Социалистических
Республик
ОПИС НИЕ
ИЗОБРЕТЕН И Я
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.09.78 (21) 2667179/18-10 (51) М. Кл,а
G 011 1/22 с присоединением заявки №
Государственный комитет
СССР (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.10.80 Бюллетень ¹ 37 (45) Дата опубликования описания 07.10.80 по делам изобретений и открытий (53) ДК 531.781 (088.8) (72) Авторы изобретения
Ю. А. Зеленцов, С. А. Козин и В. В. Бабаков (71) 3 аявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ п5
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано как при разработке и изготовлении полупроводниковых малогабаритных первичных преобразователей физических величин повышенной точности, так и при изготовлении полупроводниковых интегральных микросхем.
Известный способ изготовления полупроводникового датчика давления, заключающийся в формировании на упругом чувствительном элементе двух пар пьезосопротивлений, соединенных в мостовую схему, и дополнительных пьезосопротивлений, используемых в качестве делителей напряжения для обеспечения начальной балансировки моста, не обеспечивает требуемой точности начальной балансировки fl).
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ изготовления тензометрического преобразователя, заключающийся в нанесении на чувствительный элемент активных и балансировочных резисторов (2).
К недостаткам известного способа относятся неудовлетворительные метрологические характеристики.
Цель изобретения — повышение метрологических характеристик преобразователя.
Указанная цель достигается за счет то2 го, что на чувствительный элемент и зоне деформации наносят участки для корректи ровки номиналов сопротивления резисторов, соединяют их с активными резисторами, формируют окна под металлпзацию и корректируют слой для вскрытия окон под контакты от расчетного их положения на
ЛЮ; величины Хд ——
А а где hR<, — средний систематический разброс номичала i-го резистора по отношению к максимальному сопротивлению
1 п1акс >
R, — удельное поверхностное сопротивление резистивного слоя; а — ширина резистпвного участка в контактной области.
На фиг, 1 представлен тензометрический преобразователь, изготовленный по предлагаемому способу; на фиг. 2 представлено нанесение на чувствительный элемент резисторов.
Преобразователь включает окна 1 под металлизированные перемычки участки 2 для корректировки номиналов резисторов; расчетные положения 3 окон под контакты; окно 4 под контакты после корректировки; зо активные резисторы 5 — 8;
769370
3 — ширина резистивного участка в контактной области;
Х,, Хг, Х, — расстояние скорректированных окон под металлизацию от расчетного их положения.
Номинал сопротивления активного резистора (R1, R2, R3, R4) определяется его геометрией. Расчет резисторов 7 и 8 сложной конфигурации (R2, R4) типа <меандра» носит приближенный характер, что является первой предпосылкой разброса номиналов резисторов, заложенной уже в самой топологии. Вторая причина разброса номиналов резисторов определяется погрешностью изготовления фотошаблонов (в основном 1-ro слоя — резистивного), т. е. степенью соответствия размера элементов на фотошаблоне требованиям конст укторских чертежей — топологии. Эти две ошибки дают постоянный (систематический) разброс номиналов резисторов внутри схемы, повторяющийся от элемента к элементу. Величина систематического разброса составляет 15 — 25 ом при номиналах резисторов, равных 500 ом. Зтот си стематический разброс, суммируясь с технологическим разбросом (фотолитографии, нанесение резистивных слоев), дает величину разброса номиналов резисторов мостовой схемы от среднего значения, равную
+(3 — 4) О/о. Поэтому для настройки мостовой схемы по величине начального разбаланса с точностью до 1 ф> требуется вводить балансировочные резисторы величиной до
5000 0М и для уменьшения температурной погрешности размещать их непосредственно на чувствительном элементе. При этом балансировочцые резисторы занимают значительную площадь чувствительного элемента, что приводит к увеличению габаритов преобразователя. После выполнения рас асчетов по определению геометрических размеров активных резисторов в топологию чувствительного элемента в зону деформации вводят участки для корректировки номиналов резисторов и зате I выполняют операции в следующей последовательности.
Изготавливают партию чувствительных элементов согласно проведенного расчета.
Определяют систематический разброс резисторов по формуле где 5Rq — средний систематический разброс номинала i-го резистора по отношению к R„„,;
R„„„, — максимальное значение -го резистора; п — количество чув твительных элементов в партии;
К вЂ” порядковый номер резистора (для мостовой схемы К=1, 2, 3).
Определяют расстояния Х, Х, Х>, на которые следует сдвинуть окна под контакты в трех резисторах (резистор с макси)o мальным значением номинала не корректируется), чтобы сопротивления всех четырех резисторов сравнялись.
ЛЯ у, Х»= а, Rs
20
Лй у;
Х,— .а, R.
45 где AR>, — средний систематический разброс номинала i-ro резистора
50 по отношению к максимальному сопротивлению Лмакс г удельное поверхностное сопротивление резистивного слоя; а — ширина резистивного участка в
55 контактной области.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1, Авторское свидетельство СССР
М 323676, кл. G 011 1/22, 1953.
2. Патент Великобритании № 1208382, кл. G 1N, опублик 1969 (прототип). где а — ширина резистивного участка в контактной области;
R, — удельное поверхностное сопротивление резистцвного слоя, Затем изготавливают новый фотошаблоп слоя для вскрытия окон под контакты с учетом корректировок Х,, Ха, Хз. В дальнейшем изготовление чувствительных эле25 ментов ведут с использованием нового скорректированного фод ошаблона для вскрытия окон под контакты.
Формула изобретения пр Способ изготовления тензометрического преобразователя, заключающийся в нанесении на чувствительный элемент активных и балансировочных резисторов, отл и ч а юшийся тем, что, с целью повышения метрологических характеристик преобразователя, в нем на чувствительный элемент в зоне деформации наносят участки для корректировки номиналов сопротивления резисторов, соединяют их с активными резисто4о рами, формируют окна под металлизацию и корректируют слой для вскрытия окон под контакты от расчетного их положения на величину
769370
Ьл2
Составитель А. Новиков
Техред О. Павлова
Корректор P. Беркович
Редактор О, Филиппова
Подписное
Тираж 1О33
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, K-35. Раугиская наб., д 4/5
Заказ 6734
Загорская типография Упрполиграфиздата Мособлисполкома
