專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體壓力變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體壓力變換裝置，特別涉及一種能同時(shí)得到靜壓信號(hào)和壓差信號(hào)的半導(dǎo)體壓力變換裝置。
JP-A-58-120142披露了這種能得到靜壓信號(hào)和壓差信號(hào)的復(fù)合功能型半導(dǎo)體壓力變換裝置。該文件所披露的這種裝置具有一組在硅片小厚度部分形成的對(duì)壓力差敏感的半導(dǎo)體電阻，和一組在構(gòu)成小厚度部分外圓周的大厚度部分形成的對(duì)靜態(tài)壓力敏感的半導(dǎo)體電阻，硅片由粘結(jié)膠固定在一個(gè)由玻璃制成的固定盤(pán)上。
測(cè)量壓力差時(shí)，由于靜壓力均勻地作用在半導(dǎo)體壓力變換裝置上，所以用來(lái)檢測(cè)在硅片小厚度部分形成的壓力差的一組電阻上會(huì)產(chǎn)生極大的壓縮應(yīng)力。此外，由于靜壓力也作用在固定盤(pán)上，所以因硅片和固定盤(pán)之間形變差會(huì)在硅片上產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，它使靜壓力零點(diǎn)設(shè)定(相比大氣壓零點(diǎn))發(fā)生誤差。(一般將這種誤差叫做靜壓影響。)因?yàn)檫@些誤差在壓差測(cè)量時(shí)會(huì)疊加到壓差信號(hào)上，所以壓差信號(hào)是一種含有誤差的信號(hào)。由于這個(gè)緣故，檢測(cè)靜壓力時(shí)可以在大厚度部分形成一組用來(lái)校正這種由靜壓所引起誤差的半導(dǎo)體電阻。
靜壓信號(hào)的輸出電平是壓差信號(hào)輸出電平的幾十分之一，可見(jiàn)它很小。靜壓信號(hào)輸出的原理是受靜壓力作用時(shí)固定盤(pán)所產(chǎn)生的應(yīng)變和硅片所產(chǎn)生的應(yīng)變之差，其基礎(chǔ)是固定盤(pán)和硅片所用材質(zhì)之差異。因此，為了得到高輸出電平的靜壓信號(hào)，有必要使應(yīng)變差盡可能地大。然而，如果這種應(yīng)變差很大，那么在硅片和固定的結(jié)合部分所產(chǎn)生的應(yīng)變差也會(huì)很大。這樣做會(huì)使結(jié)合部分的受力出現(xiàn)問(wèn)題，并降低了可用的容許靜壓(即靜壓力)，也就是降低了靜壓強(qiáng)度。此外，由于應(yīng)變差增大還必然對(duì)硅片的小厚度部分產(chǎn)生很大的影響，所以壓差信號(hào)和靜壓信號(hào)之間的干擾會(huì)變大，從而難于得到高精度的、經(jīng)高輸出電平靜壓信號(hào)校正過(guò)的壓差信號(hào)。
也就是說(shuō)有這樣一個(gè)問(wèn)題，即如果試圖提高靜壓信號(hào)，勢(shì)必會(huì)降低靜壓力和加大靜壓信號(hào)與壓差信號(hào)之間的干擾，從而難以得到高精度的經(jīng)校正的壓差信號(hào)。
本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體壓力變換裝置，它能輸出高電平的靜壓信號(hào)而不降低靜壓力，也不增加靜壓信號(hào)和壓差信號(hào)之間的干擾。
以上目的可以通過(guò)形成這樣一種固定盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)，它和硅片相連，并由兩個(gè)彼此相疊且由不同材料制成的構(gòu)件構(gòu)成，其中在硅片上面的第一個(gè)固定盤(pán)的材料具有明顯不同于硅片的縱向彈性模量，而它的高絕緣性能和線膨脹系數(shù)近似等于硅片的絕緣性能和線膨脹系數(shù);與硅片間隔一段距離的第二固定盤(pán)由另一種材料制成，這種材料的縱向彈性模量和線膨脹系數(shù)近似等于硅片的縱向彈性模量和線膨脹系數(shù)。
第一固定盤(pán)的變形量(當(dāng)受到靜壓作用時(shí))與具有一組壓差電阻和一組靜壓電阻的硅片的變形量相比，按本發(fā)明結(jié)構(gòu)，第一固定盤(pán)的縱向彈性模量應(yīng)小于硅片的縱向彈性模量，因此第一固定盤(pán)的應(yīng)變量(壓縮量)大于硅片的應(yīng)變量。這樣，第一固定盤(pán)就可測(cè)出與硅片結(jié)合的界面上的大應(yīng)變差，這個(gè)應(yīng)變差的作用就象一個(gè)分別作用在硅片具有一組靜壓電阻和一組壓差電阻的大厚度部分和小厚度部分的上表面的彎曲應(yīng)力。這個(gè)應(yīng)變差還會(huì)進(jìn)一步影響硅片和第一固定盤(pán)的結(jié)合力，而該彎曲應(yīng)力會(huì)影響該組靜壓電阻和該組壓差電阻的輸出。由第二固定盤(pán)抑止應(yīng)變差的產(chǎn)生，從而減小應(yīng)變差。這樣做就會(huì)提高靜壓力，進(jìn)而可能減少?gòu)澢鷳?yīng)力對(duì)一組壓差信號(hào)的影響并減少靜壓信號(hào)和壓差信號(hào)之間的干擾量。
另一方面，降低應(yīng)變差和彎曲應(yīng)力初看起來(lái)似乎會(huì)產(chǎn)生這樣一個(gè)問(wèn)題，即可能會(huì)降低靜壓信號(hào)的輸出。然而，因?yàn)閺澢鷳?yīng)力的分布是不均勻的，所以有可能通過(guò)把一組靜壓電阻安排在可得到最大彎曲應(yīng)力差的位置上來(lái)提高靜壓信號(hào)的輸出電平?？傻玫阶罡哽o壓信號(hào)輸出電平的一組靜壓電阻的位置將由形成一組靜壓電阻的大厚度部分的長(zhǎng)度和第一固定盤(pán)的厚度來(lái)確定。


圖1為本發(fā)明半導(dǎo)體壓力變換裝置一個(gè)實(shí)施例的剖面圖;
圖2為一組電阻在圖1所示半導(dǎo)體壓力變換裝置中硅片上的布置平面圖;
圖3為從圖2所示硅片上一組電阻中取出壓力信號(hào)的電路圖;
圖4為現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體壓力變換裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖;
圖5為本發(fā)明半導(dǎo)體壓力變換裝置一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖;
圖6A所示為現(xiàn)有技術(shù)硅片上小厚度部分所引起的應(yīng)力分布;
圖6B所示為本發(fā)明實(shí)施例硅片上小厚度部分所引起的應(yīng)力分布;
圖7所示為本發(fā)明實(shí)施例硅片上所引起的應(yīng)力分布;
圖8A所示為本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體壓力變換裝置中硅片上大厚度部分厚度和壓力信號(hào)之間的關(guān)系;
圖8B所示為本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體壓力變換裝置中第一固定盤(pán)厚度與壓力信號(hào)之間的關(guān)系;
圖8C所示為本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體壓力變換裝置中第2固定盤(pán)與第一固定盤(pán)直徑之比和壓力信號(hào)之間的關(guān)系;
圖9所示為處理本發(fā)明半導(dǎo)體變換裝置檢測(cè)信號(hào)的流程實(shí)施例;
圖10為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體變換裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
下面將參考附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
圖1中標(biāo)號(hào)1為一薄圓硅片，其晶面為(110)。硅片主體由小厚度部分11，中心剛性部分13和大厚度部分12構(gòu)成。小厚度部分11上有一組通過(guò)擴(kuò)散方式形成的電阻111～114。另一方面，大厚度部分(參看圖2)上也設(shè)置了一組類(lèi)似的電阻121～124。用陽(yáng)極鍵合方式(anodebonding)將硅片1與一組電阻所在表面相對(duì)的表面固定在第一固定盤(pán)2上。第一固定盤(pán)2由硼硅酸(耐熱)玻璃(pyrexglass)等材料制成，這種玻璃具有與硅片1相同的線膨脹系數(shù)和極小的線彈性模量，第一固定盤(pán)2中心有一孔21，用來(lái)引入壓力P，其另一表面與第二固定盤(pán)3用陽(yáng)極鍵合方式固定。第二固定盤(pán)3由鐵-鎳材料等制成，與第一固定盤(pán)2相似，它也具有與硅片1相同的線膨脹系數(shù)，但它縱向的彈性模量與硅片的相等。與第一固定盤(pán)2相似，第二固定盤(pán)3的中心也有一孔31用來(lái)引入壓力P。第二固定盤(pán)3的另一表面30的外緣被焊接固定在圓筒體4上。筒體4有一厚膜板5與硅片1電連接，焊接線15將硅片1上的導(dǎo)線焊接區(qū)14與厚膜板5上的焊接區(qū)相連。筒體4上還設(shè)置有氣密封接部分41和接線柱42，通過(guò)這些接線柱42，可將硅片1上的電信號(hào)向外傳送。
圖2為圖1所示硅片的平面圖。4個(gè)電阻111～114沿徑向(其晶向?yàn)?111))設(shè)置在小厚度部分上。這組電阻111～114(即一組壓差電阻)的阻值按壓電阻抗效應(yīng)變化，它與作用在小厚度部分11兩個(gè)表面上的壓力差(PH-PL)成正比。例如在圖1中，如果PH＞PL，因?yàn)殡娮杞M112和114受拉伸應(yīng)變，所以它們的電阻值變化為正。相反，因?yàn)閴翰铍娮杞M111和113受壓縮應(yīng)變，所以它們的電阻值變化為負(fù)。將這幾組電阻連接成如圖3所示的橋式電路1a，以便取出由壓力差所測(cè)定的電信號(hào)，它可由輸出接線柱1a1和1a2送出。
即使壓力差為0(PH＝PL)，因?yàn)檫@組電阻111～114受硅片1和第一固定盤(pán)2之間的縱向彈性模量所產(chǎn)生的應(yīng)變影響，所以它們的電阻值也會(huì)變化，其變化量正比于靜態(tài)壓力(PH＝PL)，一般情況稱(chēng)其為靜壓影響。在壓差測(cè)量時(shí)，此變化量也被疊加在壓差輸出上。由于這個(gè)緣故，為了排除疊加的誤差信號(hào)以得到高準(zhǔn)確度的壓差信號(hào)，有必要采取某種利用靜態(tài)壓力信號(hào)的校正措施。這種靜態(tài)壓力信號(hào)可以借助裝在大厚度部分12上的一組電阻(一組靜壓電阻)121～124來(lái)檢測(cè)，與取出壓差信號(hào)相似，可借助如圖3所示的橋式電路1b取出。用壓差信號(hào)減去這種被靜態(tài)壓力信號(hào)所疊加的疊加成分，可獲得精確的壓差信號(hào)。也就是說(shuō)，用△P′表示來(lái)自硅片的壓差信號(hào)(靜態(tài)壓力信號(hào)疊加在這個(gè)信號(hào)之上);用△P表示精確的壓差信號(hào);用Ps表示靜態(tài)壓力信號(hào)，可得到下列等式△P＝△P′-△Ps如上所述，為了得到校正用的精確的靜態(tài)壓力，有必要增加靜態(tài)壓力信號(hào)的輸出。然而，增加靜態(tài)壓力信號(hào)也會(huì)給小厚度部分11造成影響，使它的特性曲線和可靠性變壞。這是因?yàn)殪o態(tài)壓力信號(hào)利用的是大厚度部分12的彎曲應(yīng)力，這個(gè)彎曲應(yīng)力由第一固定盤(pán)2和硅片1之間在受靜壓力作用下產(chǎn)生不同變形量所致，它會(huì)影響小厚度部分11的彎曲應(yīng)力。
為了解決這些矛盾，按本發(fā)明設(shè)置了第二固定盤(pán)3，以便使彎曲應(yīng)力盡可能地難以傳到硅片1的小厚度部分11。
圖4所示為現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體壓力變換裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖中虛線部分表示受靜壓力作用時(shí)的變形狀態(tài)。圖5所示為本發(fā)明半導(dǎo)體壓力變換裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，它上面加了第二固定盤(pán)3。
當(dāng)靜壓力P作用在如圖4和圖5所示的半導(dǎo)體壓力變換裝置上時(shí)，硅片的小厚度部分11上所產(chǎn)生的應(yīng)力分布分別如圖6A和圖6B所示。在圖6A和6B中，δr表示徑向應(yīng)力;δt表示圓周方向(peripheral direcfion)的應(yīng)力，而δz表示軸向應(yīng)力。在圖4所示現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)中，由于硅片1和第一固定盤(pán)2之間縱向彈性模量不同，所以受靜壓力作用時(shí)，第一固定盤(pán)2會(huì)發(fā)生明顯的收縮。這種收縮量會(huì)傳到小厚度部分11上去，如圖6A的應(yīng)力分布所示。因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)與本發(fā)明結(jié)構(gòu)不同，它沒(méi)有第二固定盤(pán)3，所以由固定盤(pán)2收縮量產(chǎn)生的應(yīng)變會(huì)傳到硅片1上去，壓差電阻組111～112會(huì)受到過(guò)量的應(yīng)力。結(jié)果不僅使零點(diǎn)設(shè)定發(fā)生誤差，而且使電阻變化的線性變壞。另外，因?yàn)楣潭ūP(pán)2的下表面幾乎是自由表面，所以在硅片1和固定盤(pán)2上表面之間會(huì)出現(xiàn)較大的界面應(yīng)力(圖中未示出)，它使可用的容許靜壓力降低。
為此，按本發(fā)明通過(guò)用第二固定盤(pán)3來(lái)抑制第一固定盤(pán)2的收縮量，有可能減少小厚度部分11和第一固定盤(pán)2之間界面上所產(chǎn)生的應(yīng)力，與此同時(shí)還可減少作用在壓差電阻組111～114上的應(yīng)力，如圖6B所示。
相反，如果抑制量太大，小厚度部分11和大厚度部分12中的應(yīng)力分量就幾乎恒定不變(如圖7中(a)所示)，而壓差信號(hào)與靜壓信號(hào)會(huì)彼此干擾。但這樣做并不能得到高輸出電平的靜壓信號(hào)，因?yàn)闆](méi)有干擾在另一方面就意味著大厚度部分的應(yīng)力分量沒(méi)有變化。
為了得到高輸出電平的靜壓信號(hào)，并使靜壓信號(hào)和壓差信號(hào)彼此不發(fā)生干擾，可以設(shè)計(jì)這樣一種裝置，使它大厚度部分12盡可能不產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，若產(chǎn)生了也盡可能難以傳到小厚度部分11上去，如圖7(b)所示。這種結(jié)構(gòu)是由硅片1、第一固定盤(pán)2和第二固定盤(pán)各自的材質(zhì)和特性所確定的，這一點(diǎn)后面要加以說(shuō)明。圖7中rαin表示小厚度部分的內(nèi)半徑，rαout表示小厚度部分的外半徑(大厚度部分的內(nèi)半徑)，rout表示大厚度部分的外半徑，re表示rout和rαout之差。
圖8A～8C給出了壓差電阻組和靜壓電阻組輸出的三個(gè)實(shí)施例，其中各參數(shù)(厚度尺寸)均可變化。例如，減少硅片1大厚度部分的厚度T1(只改變T1而其它條件不變)可使靜壓電阻組輸出增加(從而可得到高輸出電平，但另一方面，壓差電阻組的輸出變化也增大而且干擾也變大，如圖8A所示。僅改變T2而其它條件不變時(shí)，圖8B中的壓差輸出變化比圖8A所示變化要小。同樣，從圖8C中(僅中改變d3/d1而其它條件不變)可以看出，與圖8A所述情況相似，壓差電阻組的輸出變化也很可觀。
綜上所述，為了獲得如圖7(b)所示的應(yīng)力分布，即為了使所得靜壓信號(hào)有較高的輸出電平，并使靜壓信號(hào)和壓差信號(hào)之間不發(fā)生干擾，充分的條件是從原則上明確地限定硅片1的厚度T1、第一固定盤(pán)2的厚度T2，以及第二固定盤(pán)3的外徑2d3與第一固定盤(pán)2的外徑2d1之比d3/d1，并確定設(shè)置在硅片1大厚度部分12上的靜壓電阻組的位置rg(參見(jiàn)圖5)。也就是說(shuō)，如圖8A～8C所示，為了得到高輸出電平的靜壓信號(hào)，而靜壓信號(hào)和壓差信號(hào)之間不發(fā)生干擾，有必要減小硅片1的厚度T1(相對(duì)第一固定盤(pán)2的厚度T2而言)，并把第一固定盤(pán)2的收縮量傳到硅片1的大厚度部分12上。此外還有必要把靜壓電阻組121～124設(shè)置在彎曲應(yīng)力差較大的地方。
下面可推出一些表示這些關(guān)系的公式。如圖5所示，E1表示硅片1的縱向彈性模量;T1表示大厚度部分12的厚度;re表示大厚度部分12的徑向長(zhǎng)度;rg表示靜壓電阻組的位置(從小厚度部分的外圓周算起);E2表示第一固定盤(pán)2的縱向彈性模量;T2表示第一固定盤(pán)2的厚度，2d1表示它的外徑;2d3表示第二固定盤(pán)3的外徑;P表示作用力;函數(shù)f表示增加了第二固定盤(pán)3后硅片所產(chǎn)生的位移f(矢量)與上述這些變量之間的關(guān)系。當(dāng)施加壓力P時(shí)，基于第一固定盤(pán)2與硅片1的大厚度部分12的連續(xù)性可得到下式f(T1′T2′E1′E2′rl′(dl-d3))= (P)/(E1T13) (9T22·rl2+4.5rl4-6T23·rl)-0.6 (T24)/(E2·(dl-d3)3)
通過(guò)設(shè)定參數(shù)的方法可推出使函數(shù)取最小值的設(shè)計(jì)條件。當(dāng)重新整理這些設(shè)計(jì)條件時(shí)，可得到下面這個(gè)等式(請(qǐng)注意T1和T2之間的關(guān)系)T1=α·(E2E1)·rlT22(β·rl-1)(d1-d3)33···(1)]]>其中α和β分別為第一固定盤(pán)2和硅片1的材料常數(shù)，可按泊松比和形狀來(lái)測(cè)定。利用等式(1)可確定各部分的形狀，由此可取出壓力信號(hào)而不發(fā)生壓差信號(hào)和靜壓信號(hào)之間的干擾。
此外，為了提高靜壓信號(hào)的輸出電平，有必要得到硅片1大厚度部分12應(yīng)力最大的位置。若用Mx′表示由上面所說(shuō)位移產(chǎn)生的彎矩分布，則有Mx′＝f(P，rl，T2，d1)重新整理這些公式，可得到下面這個(gè)等式MX= (P·dl)/(2rl) (-3x3+2·rl·x2+T22x)+p·d1·T22+p· (rl2)/2 ·dl其中X表示從大厚度部分12的圓周算起的距離。由下式可得到應(yīng)力最大的位置rgrg=13rl+ξrl2+ ηT22…(2)]]>其中ξ和η為常數(shù)，可由形狀確定。
由等式(2)可以看出，靜壓電阻組的位置rg幾乎可以由硅片1大厚度部分的長(zhǎng)度rl和第一固定盤(pán)2的厚度T2來(lái)確定。這一位置上彎曲應(yīng)力差最大。
利用等式(1)和(2)可得到各部分尺寸，下面所列為一具體實(shí)施例。
材料名稱(chēng)EV硅片1 Si 17000kgf/mm20.3第一固定盤(pán)2硼硅酸(耐熱)玻璃 7000kgf/mm20.25第二固定盤(pán)3Fe-Ni 16000kgf/mm20.3對(duì)于等式(1)T2＝4.0mm，d1＝7.0mm，d3＝3.5mm，r＝2.0mm，T1＝0.82mm(α＝0.5，β＝1.5)r＝1.4mm(ξ＝0.10，μ＝0.01)對(duì)于等式(2)T2＝3.0mm，d1＝7.0mm，d3＝5.0mm，rl＝2.0mm，T1＝0.57mm(α＝0.5，β＝1.5)rg＝1.3mm(ξ＝0.10，μ＝0.01)圖7(b)所示曲線為設(shè)有靜壓電阻組和壓差電阻組的硅片1表面的應(yīng)力分布，它可用上述數(shù)量解析方法獲得，其中所用傳感器為復(fù)合功能型壓差傳感器。按此方法，可進(jìn)一步證實(shí)，可以在不損害小厚度部分應(yīng)力分布(結(jié)果使應(yīng)力分布不象圖6A所示)并不影響靜壓電阻組輸出的情況下，得到靜壓電阻組的輸出。
圖9為按本發(fā)明半導(dǎo)體壓力變換裝置檢測(cè)信號(hào)流程的實(shí)施例。當(dāng)硅片1的前表面和后表面受到壓力P+△P和P的作用時(shí)，小厚度部分形成的壓差電阻組的電阻值會(huì)發(fā)生變化，并在圖3所示的接線柱1a1和1a2之間產(chǎn)生正比于壓力差△P的電信號(hào)。這個(gè)電信號(hào)通過(guò)氣密封接部分41中的接線柱42和引線6a，進(jìn)入AD轉(zhuǎn)換器60。與此同時(shí)可用在硅片1大厚度部分12上形成的靜壓電阻組121～124來(lái)檢測(cè)靜態(tài)壓力，因?yàn)檫@組電阻會(huì)在接線柱1b1和1b2之間(圖3)產(chǎn)生靜態(tài)壓力信號(hào)。與壓差信號(hào)相似，這個(gè)電信號(hào)也被輸入A-D轉(zhuǎn)換器60。A-D轉(zhuǎn)換器將這個(gè)電信號(hào)數(shù)字化并把它傳給執(zhí)行預(yù)定操作的CPU61，CPU61傳輸壓差信號(hào)(這個(gè)信號(hào)僅僅精確地與壓力差△P成正比，它已經(jīng)排除了靜壓影響)，也向外輸送靜壓信號(hào)。標(biāo)號(hào)62表示存儲(chǔ)器，它存儲(chǔ)CPU61執(zhí)行操作所必需的數(shù)據(jù)和操作程序。壓差信號(hào)或靜壓信號(hào)將在顯示裝置63上得到顯示，并經(jīng)過(guò)D-A轉(zhuǎn)換器64變換成模擬信號(hào)后再被送出。
按本發(fā)明的上述實(shí)施例(1)可以得到具有高輸出電平的靜壓信號(hào);
(2)通過(guò)提高靜壓輸出電平，可以得到高精度的壓差信號(hào)，對(duì)此可完全校正由靜壓導(dǎo)致的誤差;
(3)可以僅僅取出正比于靜壓P的信號(hào)，并取出直至高壓區(qū)的靜壓信號(hào)。
雖然在本實(shí)施例中，靜壓電阻組和壓差電阻組都形成在硅片的(110)面和(111)方向上，但晶軸和晶面是可任選的。例如，當(dāng)用(110)面基片時(shí)，可以在(110)方向上安排靜壓電阻組。
此外，雖然在本實(shí)施例中，硅片的小厚度部分呈中心剛性形體，但即使均勻的小厚度部分不呈中心剛性形體，其效果也同樣。
還有一點(diǎn)，雖然在本實(shí)施例中，片子是由硅制成的，但它也可以由諸如砷化鎵等其它半導(dǎo)體制成。
而且，即使用的是硅片，且在形成靜壓電阻組121～124的大厚度部分和形成壓差電阻組111～114的小厚度部分之間設(shè)置無(wú)干擾梁構(gòu)件130，效果也沒(méi)有變化。在這種情況下，(比較上述實(shí)施例)，因?yàn)闊o(wú)干擾梁構(gòu)件130可以完全將靜壓電阻組和壓差電阻組的干擾位置隔開(kāi)，所以可得到高輸出電平的靜壓信號(hào)而不干擾壓差信號(hào)。
正如上面詳述的那樣，借助按本發(fā)明的半導(dǎo)體壓力變換裝置，因?yàn)樗扇〕龈咻敵鲭娖降撵o壓信號(hào)而不干擾壓差信號(hào)，所以能得到下面的顯著效果可以同時(shí)高精度地完成壓力差測(cè)量和靜壓力測(cè)量，測(cè)量過(guò)程中還能提高效率并節(jié)約勞力。
權(quán)利要求
1.半導(dǎo)體壓力變換裝置，它有一個(gè)半導(dǎo)體(膜)片，該(膜)片包括一個(gè)小厚度部分和在其圓周邊設(shè)置的一個(gè)大厚度部分；在所說(shuō)的小厚度部分形成的一組壓差檢測(cè)電阻；在所說(shuō)的大厚度部分形成的一組靜壓檢測(cè)電阻；一個(gè)與所說(shuō)大厚度部分上形成靜壓檢測(cè)電阻的表面相對(duì)的表面相連結(jié)的第一固定盤(pán)，該固定盤(pán)的縱向彈性模量與所說(shuō)半導(dǎo)體膜片的縱向彈性模量明顯不同，所說(shuō)第一固定盤(pán)具有高的絕緣性，它的線膨脹系數(shù)大約等于所說(shuō)半導(dǎo)體(膜)片的線膨脹系數(shù)；其特征在于，還有一個(gè)與所說(shuō)第一固定盤(pán)的與大厚度部分相連的表面相對(duì)的表面相連的第二固定盤(pán)，所說(shuō)第二固定盤(pán)的縱向彈性模量和線膨脹系數(shù)近似等于所說(shuō)半導(dǎo)體(膜)片的縱向彈性模量和線膨脹系數(shù)。
2.按權(quán)利要求1的半導(dǎo)體壓力變換裝置，其特征在于，所說(shuō)半導(dǎo)體(膜)片由硅制成。
3.按權(quán)利要求1的半導(dǎo)體壓力變換裝置，其特征在于，所說(shuō)第一固定盤(pán)與所說(shuō)第二固定盤(pán)為圓柱形且彼此同心。
4.按權(quán)利要求3的半導(dǎo)體壓力變換裝置，其特征在于，所說(shuō)大厚度部分的軸向厚度由所說(shuō)第一固定盤(pán)的軸向厚度、所說(shuō)第一固定盤(pán)的縱向彈性模量與所說(shuō)半導(dǎo)體膜片的縱向彈性模量之比、所說(shuō)第二固定盤(pán)的外徑與所說(shuō)第一固定盤(pán)的外徑之比以及所說(shuō)大厚度部分的徑向厚度來(lái)確定。
5.按權(quán)利要求3的半導(dǎo)體壓力變換裝置，其特征在于，所說(shuō)那組靜壓檢測(cè)電阻位于受靜壓力作用時(shí)所說(shuō)大厚度部分徑向彎曲應(yīng)力和圓周邊彎曲應(yīng)力之差最大的地方。
6.按權(quán)利要求3的半導(dǎo)體壓力變換裝置，其特征在于，所說(shuō)那組靜壓檢測(cè)電阻所在位置與所說(shuō)大厚度部分的內(nèi)圓周表面之間的距離，由所說(shuō)第一固定盤(pán)的軸向厚度以及所說(shuō)大厚度部分的徑向厚度來(lái)確定。
7.按權(quán)利要求1的半導(dǎo)體壓力變換裝置，其特征在于，所說(shuō)第一固定盤(pán)的縱向彈性模量小于所說(shuō)半導(dǎo)體(膜)片的縱向彈性模量。
全文摘要
半導(dǎo)體壓力變換裝置，其中與硅片相連的固定盤(pán)由兩個(gè)彼此疊加在一起的構(gòu)件構(gòu)成，第一固定盤(pán)的縱向彈性模量與半導(dǎo)體膜片的縱向彈性模量明顯不同，第一固定盤(pán)具有高的絕緣性，它的線膨脹系數(shù)近似等于半導(dǎo)體膜片的線膨脹系數(shù)，另一方面，制成第二固定盤(pán)的材料的縱向彈性模量和線膨脹系數(shù)近似等于半導(dǎo)體膜片的縱向彈性模量和線膨脹系數(shù)。
文檔編號(hào)G01L9/06GK1040681SQ8910664
公開(kāi)日1990年3月21日 申請(qǐng)日期1989年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月31日
發(fā)明者飛田朋之, 佐瀨昭, 山本芳己, 田智 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所