專利名稱：多功能擴(kuò)散硅壓力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所屬領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及傳感器制造技術(shù)領(lǐng)域，是一種多參數(shù)擴(kuò)散硅壓力傳感器。
背景技術(shù)：
多功能擴(kuò)散硅壓力傳感器是工業(yè)智能差壓變送器的核心部件，是自動(dòng)化控制系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的前端器件，是過程控制自動(dòng)化、智能化和信息化的關(guān)鍵基礎(chǔ)部件。目前的擴(kuò)散硅傳感器技術(shù)，結(jié)合計(jì)算機(jī)能夠從數(shù)字運(yùn)算上解決傳感器的靜壓補(bǔ)償，溫度補(bǔ)償問題，改變了以前靜壓無法補(bǔ)償、僅靠工藝解決以及溫度補(bǔ)償僅靠硬件電路的局面，顯著提高了傳感器的測(cè)量精度，已達(dá)到0.1％和0.075％；并且增加了傳感器輸出的信息量，實(shí)現(xiàn)了傳感器的智能化，這也是國(guó)際傳感技術(shù)發(fā)展的方向。
國(guó)際上傳感器的智能化始于八十年代，首先是由美國(guó)霍尼威爾公司推出的ST3000型傳感器。此后，國(guó)際上各大公司紛紛研制多功能傳感器，如美國(guó)Rosemount公司等。隨著我國(guó)工業(yè)過程控制技術(shù)的智能化發(fā)展，工業(yè)控制儀表對(duì)多功能傳感器的年需求量持續(xù)增長(zhǎng)。但是國(guó)外對(duì)傳感器制造技術(shù)進(jìn)行壟斷，使技術(shù)密集、性能先進(jìn)的高檔多功能傳感器幾乎是國(guó)外產(chǎn)品的獨(dú)霸天下，牽制和影響了我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化儀表的發(fā)展。
新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種多功能擴(kuò)散硅壓力傳感器，它是能夠用同時(shí)測(cè)得的靜壓和溫度參數(shù)修正被測(cè)環(huán)境差壓輸出信號(hào)的OEM型傳感器。
多功能擴(kuò)散硅壓力傳感器，以硅敏感芯片7為基底，在其正面有兩個(gè)惠斯登電橋1、2和一個(gè)感溫電阻3，其特征在于在芯片7的背面、與其正面兩個(gè)惠斯登電橋相對(duì)應(yīng)的位置為敏感膜片4和敏感膜片5，將膜片4、5與玻璃8上面相對(duì)、玻璃8下面與導(dǎo)壓管9相對(duì)，把芯片7、玻璃8和導(dǎo)壓管9靜電封接在一起；導(dǎo)壓管9末端與基座11焊接；硅鋁絲6將敏感芯片7的電橋1、2和感溫電阻3與基座11上的引線10相連，采用全固態(tài)封裝在殼體內(nèi)。
差壓敏感惠斯登電橋1可檢測(cè)硅敏感芯片7正面與背面的壓力差；靜壓敏感惠斯登電橋2只能檢測(cè)硅敏感芯片正面所受壓力；溫度敏感電阻3可檢測(cè)傳感器所處環(huán)境的溫度。
本設(shè)計(jì)的擴(kuò)散硅壓力傳感器是一種多用途新型OEM型傳感器，它采用微電子和微機(jī)械加工融合技術(shù)在面積為3.5×4.0mm2的硅片上將差壓敏感元件、靜壓敏感元件、溫度敏感元件集成為一體、并將其封裝在專用基座中。采用靜電封接技術(shù)使敏感芯片與基座實(shí)現(xiàn)了全固態(tài)連接，易于大批量生產(chǎn)，一致性、重復(fù)性好。該傳感器經(jīng)過再次裝配成差壓傳感器，能夠同時(shí)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)中的差壓、靜壓、溫度的變化，靜壓和溫度的測(cè)量數(shù)據(jù)可修正被測(cè)環(huán)境的差壓輸出信號(hào)，從而可提高了變送器的精度。


圖1是本設(shè)計(jì)多功能擴(kuò)散硅壓力傳感器敏感芯片7的正面俯視圖圖2是本設(shè)計(jì)多功能擴(kuò)散硅壓力傳感器敏感芯片7的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本設(shè)計(jì)多功能擴(kuò)散硅壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型多功能擴(kuò)散硅壓力傳感器，以雙面拋光的N型硅單晶片敏感芯片7作襯底，其特征是采用微電子和微機(jī)械加工融合技術(shù)在硅單晶片的正面特定區(qū)域由離子注入硼形成P型差壓敏感電橋1、靜壓敏感電橋2和感溫電阻3，使之集成在面積為3.5×4.0mm2的硅片7正面上，見圖1；在硅單晶片的背面、與正面兩個(gè)惠斯登電橋相對(duì)應(yīng)的區(qū)域腐蝕出兩個(gè)杯底薄厚不等的硅杯，即杯底膜片薄的為差壓敏感膜片4、杯底膜片厚的為靜壓敏感膜片5；見圖2；將硅敏感芯片7的背面與有中心孔的雙拋玻璃8上面進(jìn)行靜電封接，其中玻璃8的孔與硅敏感芯片7背面的差壓敏感膜片4對(duì)準(zhǔn)，靜壓敏感膜片5被玻璃8上面無孔區(qū)域封死，再將玻璃8的背面與導(dǎo)壓管9大徑相對(duì)、玻璃8的孔與導(dǎo)壓管9的導(dǎo)壓孔對(duì)準(zhǔn)，將芯片7、玻璃8和導(dǎo)壓管9用靜電封接固定在一起，并將其從基座11的大徑端置入，見圖3；將導(dǎo)壓管9的尾端與基座11進(jìn)行氬弧焊，通過超聲壓焊用硅鋁絲6將差壓敏感電橋1、靜壓敏感電橋2和溫度敏感元件3與基座引線10相連，形成完整的全固態(tài)封裝的多功能擴(kuò)散硅壓力傳感器。
上述基座11為管狀件，其外徑有三種尺寸的圓臺(tái)，其中等尺寸的圓臺(tái)內(nèi)有與之垂直、軸向設(shè)置的引線10；基座11內(nèi)徑有兩種尺寸，其小徑端大于導(dǎo)壓管9的尾端。
權(quán)利要求1.多功能擴(kuò)散硅壓力傳感器，以硅敏感芯片7為基底，在其正面兩個(gè)惠斯登電橋(1)、(2)和一個(gè)感溫電阻(3)，其特征在于在芯片(7)的背面、與其正面兩個(gè)惠斯登電橋相對(duì)應(yīng)的位置為敏感膜片(4)、敏感膜片(5)，將膜片(4)、(5)與玻璃(8)上面相對(duì)、玻璃(8)下面與導(dǎo)壓管(9)相對(duì)，將芯片(7)、玻璃(8)和導(dǎo)壓管(9)靜電封接在一起；導(dǎo)壓管(9)末端與基座(11)焊接；硅鋁絲(6)將敏感芯片(7)正面的電橋(1)、(2)和感溫電阻(3)與基座(11)上的引線(10)相連，采用全固態(tài)封裝在殼體內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能擴(kuò)散硅壓力傳感器，其特征是硅敏感芯片(7)的背面、在與正面電橋區(qū)域相對(duì)應(yīng)的部位有兩個(gè)硅杯底形成的厚度不等的膜片，薄的是敏感膜片(4)、厚的是敏感膜片(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能擴(kuò)散硅壓力傳感器，其特征是玻璃(8)上面的孔與硅敏感芯片(7)背面的差壓膜片(4)對(duì)準(zhǔn)，靜壓膜片(5)處于玻璃(8)上面的無孔區(qū)域；玻璃(8)下面的孔與導(dǎo)壓管(9)的導(dǎo)壓孔對(duì)準(zhǔn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能擴(kuò)散硅壓力傳感器，其特征是基座(11)為管狀件，其外徑有三種尺寸的圓臺(tái)，其中等尺寸的圓臺(tái)內(nèi)有與之垂直、軸向設(shè)置的引線(10)；基座(11)內(nèi)徑有兩種尺寸，其小徑端大于導(dǎo)壓管(9)的尾端。
專利摘要多功能擴(kuò)散硅壓力傳感器，以硅敏感芯片7為基底，在其正面兩個(gè)惠斯登電橋1、2和一個(gè)感溫電阻3，其特征在于在芯片7的背面、與其正面兩個(gè)惠斯登電橋相對(duì)應(yīng)的位置為敏感膜片4、敏感膜片5，與玻璃8上面相對(duì)、玻璃8下面與導(dǎo)壓管9相對(duì)，靜電封接在一起；導(dǎo)壓管9末端與基座11焊接；硅鋁絲6將芯片7正面的元件與基座11上的引線10相連，采用全固態(tài)封裝在殼體內(nèi)。本設(shè)計(jì)是一種多用途新型OEM型傳感器，它在面積為3.5×4.0mm
文檔編號(hào)G01L9/00GK2681108SQ0328471
公開日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2003年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月16日
發(fā)明者唐慧, 張治國(guó), 陳信琦, 鄭東明, 劉宏偉, 孫海瑋 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)儀表科學(xué)研究院