DE3436440A1 - Semiconductor measuring instrument - Google Patents
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Abstract
Description
Halbleiter-MeßeinrichtungSemiconductor measuring device
Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiter-Meßeinrichtung mit in einem Gehäuse angeordneten Sensor-Chip, insbesondere einem Silizium-Drucksensor, welcher Sensor-Chip über einen Zwischenträger auf der Stirnfläche eines metallischen oder keramischen Ansatzstükkes angeordnet ist. Das Ansatzstück kann ein separater Zylinder, der elektrisch isoliert im Gehäuse eingebracht ist, oder auch als Podest Teil des Gehäuses selbst sein.The invention relates to a semiconductor measuring device Sensor chip arranged in a housing, in particular a silicon pressure sensor, which sensor chip via an intermediate carrier on the face of a metallic or ceramic attachment pieces is arranged. The extension piece can be a separate one Cylinder that is inserted in the housing in an electrically insulated manner, or as a pedestal Be part of the housing itself.
Halbleiter-Sensoren finden in der Technik zunehmend Eingang als mikroprozessorkompatible Meßeinrichtungen.Semiconductor sensors are increasingly finding their way into technology as microprocessor-compatible Measuring devices.
Sie können beispielsweise als Meßfühler für Temperatur oder mechanische Größen, wie insbesondere des Druckes, des Differenzdruckes sowie des Absolut druckes verwendet werden, wobei vom Sensor ein geeignetes Signal erzeugbar ist, das nach Digitalisierung von einer Rechnereinheit direkt verarbeitet werden kann. Vorteilhaft ist speziell bei Silizium-Sensoren, daß bei der Fertigung die gut beherrschbaren Herstellungstechnologien für integrierte Schaltkreise zur Verfügung stehen.They can be used, for example, as a sensor for temperature or mechanical Sizes, such as in particular the pressure, the differential pressure and the absolute pressure be used, a suitable signal can be generated by the sensor, which according to Digitization can be processed directly by a computer unit. Advantageous is especially with silicon sensors that they are easy to control during production Integrated circuit manufacturing technologies are available.
Halbleiter-Sensoren werden aus einem sogenannten Chip mit darauf befindlichen, problemangepaßten Meßfühler gebildet: Beispielsweise sind zur Realisierung eines Drucksensors einer Siliziummembran durch Ionenimplantation Widerstandsbahnen integriert, wobei die druckabhängigen Biegespannungen der Membran zu Widerstandsänderungen nach dem piezoresistiven Effekt führen. Für die praktische Verwendung wird der eigentliche Chip mit einem Zwischenträger in ein Gehäuse eingebaut. Das Gehäuse dient zur Handhabung des Sensors sowie Applikation in den Meßprozeß und muß derart aufgebaut sein, daß es die Einleitung der jeweiligen Meßgröße und die Ausleitung des Signals erlaubt.Semiconductor sensors are made from a so-called chip with problem-adapted sensor formed: For example, to implement a Pressure sensor of a silicon membrane integrated by ion implantation of resistance tracks, whereby the pressure-dependent bending stresses of the membrane lead to changes in resistance lead to the piezoresistive effect. For practical use, the actual Chip with an intermediate carrier built into a housing. The case is used to handle the sensor as well as application in the measuring process and must be in such a way be constructed so that it is the introduction of the respective measured variable and the derivation of the signal allowed.
Beim Einbau von Sensoren in ein Gehäuse besteht das Problem, mechanische Vorspannungen, die durch unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten von Gehäusematerial und Halbleitermaterial zustande kommen, in ihrem Einfluß auf das Meßsignal zu eliminieren. Häufig werden die Sensoren beim Einbau ins Gehäuse mit einem solchen Material verbunden, das für Glaseinschmelzungen geeignet ist.When installing sensors in a housing, there is the problem of mechanical Pre-stresses caused by different expansion coefficients of the housing material and semiconductor material come about to eliminate their influence on the measurement signal. Often the sensors are connected to such a material when they are installed in the housing, which is suitable for glass seals.
Bei Drucksensoren für den industriellen Einsatz ist es zwingend notwendig, den Sensor-Chip elektrisch gegenüber dem Gehäuse zu isolieren. Dies erfolgt zweckmäßigerweise dadurch, daß der Sensor-Chip auf einen Zylinder aus einer solchen Legierung aufgebracht wird, die durch Glaseinschmelzung mit dem Gehäuse verbunden werden kann. Für Anwendungen, bei denen die elektrische Isolierung nicht gefordert ist, wird der Sensor häufig mit einem Podest, das Teil der Bodenplatte des Gehäuses ist, verbunden, wobei letztere die durch Glaseinschmelzungen eingebauten Kontaktdurchführungen trägt. Dabei muß berücksichtigt werden, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient von für Glaseinschmelzungen geeigneten Legierungen etwa doppelt so groß wie der Ausdehnungskoeffizient von Silizium ist. Die Verbindung des Sensor-Chips mit dem Zylinder oder dem Podest, im folgenden einheitlich als Ansatzstück bezeichnet, unter Einschluß des Zwischenträgers erfolgt üblicherweise mittels eines Lötprozesses, wobei die Löttemperatur deutlich über der höchsten Betriebstemperatur des Druck- messers liegen muß. Bei Gold-Zinn als Lötmaterial werden etwa Temperaturen von 310°C erreicht.In the case of pressure sensors for industrial use, it is essential to to electrically isolate the sensor chip from the housing. This is done expediently in that the sensor chip is applied to a cylinder made of such an alloy which can be connected to the housing by glass sealing. For applications Where electrical insulation is not required, the sensor is often used with a pedestal, which is part of the base plate of the housing, connected, the latter carries the contact bushings built into the glass. It must must be taken into account that the thermal expansion coefficient of for glass seals suitable alloys about twice as large as the expansion coefficient of silicon is. The connection of the sensor chip with the cylinder or the pedestal, in the following uniformly referred to as the extension piece, including the intermediate carrier usually by means of a soldering process, the soldering temperature being well above the highest operating temperature of the printing must lie knife. at Gold-tin as a soldering material can reach temperatures of around 310 ° C.
In der Praxis entstehen Schwierigkeiten dadurch, daß sich beim Abkühlen nach dem Löten die metallischen Teile stärker als der Sensor-Chip zusammenziehen, so daß der Chip mit Zwischenträger an der Lötstelle unter Druckspannungen steht und leicht verformt wird. Dadurch steht der Membranbereich unter Zugspannungen, was Einflüsse auf die Kenndaten des Druckmessers hat: Einerseits wird die Membran biegesteifer, so daß die Empfindlichkeit abnimmt. Andererseits können sich die Zugspannungen unterschiedlich auf die verschiedenen Widerstände auswirken und führen deshalb zu einer Nullpunktsspannung. Darüber hinaus verändert sich bei Temperaturänderungen die Zugspannung, so daß die Empfindlichkeit und Nullpunktsspannung eine vorspannungsbedingte Änderung mit der Temperatur erfahren.In practice, difficulties arise when cooling down after soldering, the metallic parts pull together more than the sensor chip, so that the chip with the intermediate carrier is under compressive stress at the soldering point and is easily deformed. As a result, the membrane area is under tensile stress, what influences the characteristics of the pressure gauge: On the one hand, the diaphragm more rigid, so that the sensitivity decreases. On the other hand, the tensile stresses differently affect the various resistances and therefore lead to a zero point voltage. It also changes with temperature changes the tensile stress, so that the sensitivity and zero point stress are preloaded Experience change with temperature.
Da der Einfluß der Vorspannung auf den Sensor-Chip von Herstellungstoleranzen beeinflußt wird, ist er elementspezifisch. Die sich so ergebenden Toleranzen in Nullpunktsspannung, Empfindlichkeit und Temperaturgang von Nullpunktsspannung und Empfindlichkeit machen daher einen Prüf- und Abgleichaufwand bei der Kompensation dieser Störgrößen notwendig.Because the influence of the bias on the sensor chip from manufacturing tolerances is influenced, it is element-specific. The resulting tolerances in Zero point voltage, sensitivity and temperature response of zero point voltage and Sensitivity therefore make a test and adjustment effort in the compensation these disturbance variables are necessary.
Vom Stand der Technik sind bereits Maßnahmen bekannt, mit denen die Vorspannung des Sensor-Chips verringert werden soll. Beispielsweise wird in der DE-OS 31 28 188 vorgeschlagen, daß der Sensor-Chip mit einem Halter verbunden ist, der aus einem speziellen Legierungsmaterial mit austenitischem Gefüge besteht, das Fe, Co und Ni enthält und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 3,5 x 10-6/K oder weniger über einen Temperaturbereich zwischen 304C und 400"C aufweist, d.h. also einen dem Silizium angepaßten thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat. Eine solche Speziallegierung ist aber vergleichsweise teuer; außerdem ist die angegebene Legierung nicht für Glaseinschmelzungen geeignet. Um die geforderte elektrische Isolierung des Chips im Gehäuse zu erreichen, wird daher beim Stand der Technik der Zwischenträger aus Glas ausgebildet. Aufgrund der unterschiedlichen Kompressibilitäten von Glas und Silizium führt dieser Aufbau zu hydrostatischen Druckeinflüssen auf das Meßsignal, zu deren Beseitigung aufwendige Konstruktionen notwendig sind, die in der DE-OS 30 47 619 angegeben sind. Da das spezielle Legierungsmaterial nach der DE-OS 31 28 188 einen wesentlich anderen thermischen Ausdehnungskoeffizienten als das Metallgehäuse hat, muß zum Abbau der dadurch verursachten Vorspannungen der Zylinder eine gewisse Länge haben. Dadurch wird aber die Baugröße der gesamten Meßeinrichtung ungünstig beeinflußt.Measures are already known from the prior art with which the Bias of the sensor chip should be reduced. For example, in the DE-OS 31 28 188 proposed that the sensor chip is connected to a holder, which consists of a special alloy material with an austenitic structure that Fe, Co and Ni contains and a coefficient of thermal expansion of 3.5 x 10-6 / K or less over a temperature range is between 304C and 400 "C, i.e. it has a coefficient of thermal expansion that is matched to the silicon. Such a special alloy is comparatively expensive; in addition, the specified Alloy not suitable for glass sealing. To get the required electrical Achieving isolation of the chip in the housing is therefore the prior art the intermediate carrier is made of glass. Due to the different compressibilities of glass and silicon, this structure leads to hydrostatic pressure influences the measurement signal, for the elimination of which complex constructions are necessary, the in DE-OS 30 47 619 are given. As the special alloy material according to DE-OS 31 28 188 has a significantly different coefficient of thermal expansion than the metal housing has to reduce the pre-stresses caused thereby the cylinder have a certain length. But this increases the size of the entire Measuring device adversely affected.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Halbleiter-Meßeinrichtung der eingangs genannten Art die unerwünschten Vorspannungen des Sensor-Chips wesentlich zu reduzieren, ohne daß bestimmte Anforderungen an Konstruktion und/oder Material des Gehäuses gestellt werden. Damit soll gewährleistet werden, daß die gesamte Meßeinrichtung kompakt bleibt und kostenmäßig befriedigend realisiert werden kann.The object of the invention is, in a semiconductor measuring device of the type mentioned above, the undesirable biases of the sensor chip are essential to reduce without placing certain requirements on construction and / or material of the housing. This is to ensure that the entire measuring device remains compact and can be implemented satisfactorily in terms of cost.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Zwischenträger rückseitig eine außerhalb des Ansatzstückes verlaufende Ringnut aufweist.The object is achieved according to the invention in that the intermediate carrier has on the rear an annular groove extending outside the extension piece.
Durch die Ringnut lassen sich die bisher auftretenden Vorspannungen des Sensor-Chips beim Einbringen in das Gehäuse beseitigen. Besonders vorteilhaft ist, daß eine solche Ringnut ohne großen Aufwand durch Ätzen oder durch Elektroerosion erzeugt werden kann. Weitere konstruktive Änderungen am Gehäuseaufbau sind nicht notwendig.The previously occurring pre-stresses can be eliminated through the annular groove of the sensor chip when it is inserted into the Eliminate housing. Particularly It is advantageous that such an annular groove can be easily etched or through Electrical discharge machining can be generated. Further design changes to the housing structure are not necessary.
In Weiterbildung der Erfindung läßt sich eine weitere Verbesserung dadurch erzielen, daß auf der dem Sensor-Chip zugewandten Seite des Zwischenträgers zusätzlich eine flache Ausnehmung eingebracht ist. Diese Ausnehmung ist der Membran angepaßt und verläuft bei kreisförmiger Membran entsprechend konzentrisch. Die zusätzliche Ausnehmung ist insbesondere dann wichtig, wenn die Meßmembran des Sensor-Chips kleiner ist als die Stirn fläche des Ansatzstückes oder wenn der Sensor-Chip eine ringförmige Meßmembran aufweist. Dabei ist in jedem Fall der Durchmesser der Ausnehmung größer als der Außendurchmesser der Ringnut, so daß sich im Zwischenträger Materialverringerungen ergeben. Es soll aber gewährleistet sein, daß der Zwischenträger im Bereich von Ringnut und Ausnehmung eine Restdicke von 1/3 bis 2/3, vorzugsweise 1/2, seiner ursprünglichen Dicke hat.A further improvement can be made in a further development of the invention achieve that on the side of the intermediate carrier facing the sensor chip In addition, a shallow recess is introduced. This recess is the membrane adapted and is accordingly concentric in the case of a circular membrane. The additional The recess is particularly important when the measuring membrane of the sensor chip is smaller is as the end face of the extension piece or if the sensor chip is an annular one Has measuring membrane. The diameter of the recess is larger in each case than the outer diameter of the annular groove, so that there is material reductions in the intermediate carrier result. However, it should be ensured that the intermediate carrier is in the range of The annular groove and recess have a residual thickness of 1/3 to 2/3, preferably 1/2, of its has original thickness.
Die Erfindung läßt sich vorteilhaft bei industriell einsetzbaren Meßeinrichtungen, bei denen die Meßzelle gegenüber dem Gehäuse unbedingt elektrisch isoliert sein muß, anwenden. Aber auch bei Meßeinrichtungen ohne Isolierung der Meßzelle ergeben sich bei geringem Aufwand entsprechende Vorteile.The invention can be used advantageously in industrially usable measuring devices, in which the measuring cell must be electrically isolated from the housing must apply. But also with measuring devices without isolation of the measuring cell corresponding advantages with little effort.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung, wobei auch auf die optimale Dimensionierung von Ringnut und Ausnehmung eingegangen wird.Further details and advantages of the invention emerge from the the following description of the figures of exemplary embodiments based on the drawing, where the optimal dimensioning of the ring groove and recess was also discussed will.
Es zeigen jeweils in grobschematischer Schnittdarstellung Figur 1 eine gesamte Meßeinrichtung mit Gehäuse sowie die Figuren 2 bis 4 drei bezüglich Meßmembran, Zwischenträger und/oder Ansatzstücke unterschiedlich ausgebildete Meßzellen, die den herkömmlichen Teil der Anordnung nach Figur 1 ersetzen können.In each case, FIG. 1 shows a roughly schematic sectional illustration an entire measuring device with housing and Figures 2 to 4 three with respect to Measuring membrane, intermediate carrier and / or extension pieces differently designed measuring cells, which can replace the conventional part of the arrangement according to FIG.
Die Figuren sind nicht streng maßstäblich zueinander gezeichnet. Identische Teile sind in den Figuren durchweg mit gleichen Bezugszeichen versehen.The figures are not drawn strictly to scale to one another. Identical Parts are provided with the same reference symbols throughout the figures.
In Figur 1 ist in ein metallisches Gehäuse 1 ein Zylinder 2 eingebracht. Das Gehäuse 1 und der Zylinder 2 bestehen aus Legierungen, die für Glaseinschmelzungen geeignet sind. Die Legierungen vom Gehäuse 1 und Zylinder 2 können unterschiedlich sein. Der Zylinder 2 ist durch die angedeutete Glaseinschmelzung 3 in das Gehäuse 1 dicht eingebracht. Auf dem Zylinder 2 befindet sich die eigentliche Meßzelle 5, die aus einem Sensor-Chip 6 und einem Zwischenträger 7 besteht. Der Sensor-Chip 6 ist durch Abfolge mehrerer halbleitertechnologischer Verfahrensschritte zu einem Meßfühler ausgebildet: Beispielsweise weist er eine dünne Membran mit darin ionenimplantierten Widerstandsstrecken auf, die aufgrund der Membraneigenschaften druckempfindlich sind. Durch Schaltung mehrerer solcher Widerstandsstrecken nach Art einer Wheatstone'schen Brücke läßt sich bei Druckbeaufschlagung ein elektrisches Signal gewinnen.In FIG. 1, a cylinder 2 is introduced into a metallic housing 1. The housing 1 and the cylinder 2 are made of alloys that are used for glass seals are suitable. The alloys of the housing 1 and cylinder 2 can be different be. The cylinder 2 is through the indicated glass seal 3 in the housing 1 inserted tightly. The actual measuring cell 5 is located on the cylinder 2, which consists of a sensor chip 6 and an intermediate carrier 7. The sensor chip 6 is a sequence of several semiconductor technological process steps to one Sensor formed: For example, it has a thin membrane with ions implanted in it Resistance sections that are sensitive to pressure due to the membrane properties are. By connecting several such resistance lines in the manner of a Wheatstone An electrical signal can be obtained when pressure is applied to the bridge.
Der Zwischenträger 7 besteht ebenfalls aus Silizium, so daß er die gleichen mechanischen Eigenschaften wie der Chip 6 hat. Zylinder 2 und Zwischenträger 7 sind hohlzylindrisch ausgebildet, so daß der Sensor-Chip 6 beid- seitig durch ein Druckmedium beaufschlagt werden kann.The intermediate carrier 7 is also made of silicon, so that he the has the same mechanical properties as the chip 6. Cylinder 2 and intermediate carrier 7 are hollow-cylindrical so that the sensor chip 6 both sided can be acted upon by a pressure medium.
Es sind jedoch auch geschlossene Systeme möglich, mit denen ein Absolutdruck gegen Vakuum meßbar ist.However, closed systems are also possible with which an absolute pressure can be measured against vacuum.
Weiterhin ist in Figur 1 eine ebenfalls durch Glaseinschmelzung isoliert eingebrachte Durchführung 8 vorhanden, von der eine elektrische Leitung 9 als Signalanschluß zum Sensor-Chip 6 führt. Weitere vorhandene Anschlüsse sind nicht dargestellt.Furthermore, in FIG. 1, one is also insulated by a glass seal introduced implementation 8 available, of which an electrical line 9 as a signal connection leads to the sensor chip 6. Other existing connections are not shown.
In Figur 2 ist ein Sensor-Chip mit 10 bezeichnet.In FIG. 2, a sensor chip is denoted by 10.
Ersichtlich ist der Membranbereich 11, der beispielsweise bei rotationssymmetrischem Aufbau der Anordnung entsprechend kreisförmig ist. Der Sensor-Chip 10 ist auf einem Zwischenträger 15 angeordnet, der die Dicke d hat, die etwa der Dicke des Sensor-Chips entspricht.The membrane area 11 can be seen, for example in the case of a rotationally symmetrical Structure of the arrangement is correspondingly circular. The sensor chip 10 is on one Intermediate carrier 15 is arranged, which has the thickness d, which is approximately the thickness of the sensor chip is equivalent to.
Auf der Rückseite des Zwischenträgers ist um den Zylinder 2 herumlaufend eine Ringnut 16 eingebracht, deren Tiefe etwa der halben Dicke d des Zwischenträgers 15 entspricht. Es ergibt sich zwangsläufig, daß der innere Durchmesser D2 der Ringnut 16 größer als der Durchmesser D1 des Zylinders 2 ist. Der äußere Durchmesser der Ringnut 16 ist mit D3 bezeichnet.The back of the intermediate support runs around the cylinder 2 an annular groove 16 is introduced, the depth of which is approximately half the thickness d of the intermediate carrier 15 corresponds. It inevitably results that the inner diameter D2 of the annular groove 16 is larger than the diameter D1 of the cylinder 2. The outer diameter of the Annular groove 16 is denoted by D3.
Die durch den Lötprozeß erzeugten mechanischen Materialspannungen werden durch die Ringnut 16 aufgenommen.The mechanical material stresses generated by the soldering process are received by the annular groove 16.
Das bisher unvermeidliche, unerwünschte Verbiegen von Zwischenträger 15 und Sensor-Chip 10 ist damit weitgehend ausgeschlossen. Vorspannungen in der Druckmembran 11 sind damit weitgehend eliminiert.The previously unavoidable, undesirable bending of the intermediate carrier 15 and sensor chip 10 are thus largely excluded. Prestresses in the Pressure membrane 11 are thus largely eliminated.
Die beschriebene Ringnut 16 läßt sich bei der Fertigung in einfacher Weise durch Ätzen oder Elektroerosion einbringen. Bei üblicher Dimensionierung des Sensor-Chips 10 und Zwischenträgers 15 hat sich eine Breite der Ringnut von 200 bis 300 um als geeignet erwiesen; es sind auch größere Abmessungen möglich, wobei die Breite nicht mehr als 500 um betragen sollte, um den Zwischenträger 15 nicht unnötig zu schwächen.The annular groove 16 described can be easily manufactured during manufacture Manner by etching or electrical discharge machining. With the usual dimensioning of the Sensor chips 10 and intermediate carrier 15 has a width of Ring groove from 200 to 300 µm found suitable; larger dimensions are also possible, the width should not be more than 500 µm, around the intermediate carrier 15 not to weaken unnecessarily.
In Figur 3 ist eine Meßzelle dargestellt, bei der ein Sensor-Chip 20 speziell mit einer Ringmembran 21 ausgebildet ist. Im mittleren Bereich befindet sich daher eine Verdickung 22. Der Zylinder 2 entspricht den anderen Ausführungsbeispielen. Im Zwischenträger 25 ist eine Figur 2 entsprechende Ringnut 26 eingebracht.In Figure 3, a measuring cell is shown in which a sensor chip 20 is specially designed with an annular diaphragm 21. Located in the middle area therefore a thickening 22. The cylinder 2 corresponds to the other exemplary embodiments. An annular groove 26 corresponding to FIG. 2 is made in the intermediate carrier 25.
Oberhalb der Ringnut 26 ist an der dem Sensor-Chip 20 zugewandten Seite des Zwischenträgers 25 eine flache, kreisförmige und konzentrische Ausnehmung 28 vorhanden.Above the annular groove 26 is the one facing the sensor chip 20 Side of the intermediate carrier 25 has a flat, circular and concentric recess 28 available.
Der Außendurchmesser D4 der Ausnehmung 28 ist dabei größer als der Außendurchmesser D3 der Ringnut 26.The outer diameter D4 of the recess 28 is larger than that Outer diameter D3 of the annular groove 26.
In Figur 4 ist eine Meßzelle mit Sensor-Chip 30 und Meßmembran 31 dargestellt, bei welcher der Membranbereich besonders kompakt ist. Gleichzeitig soll diese Ausführungsform auch bei solchen Meßeinrichtungen anwendbar sein, bei denen eine aufwendige elektrische Isolierung der Meßzelle gegenüber dem Gehäuse nicht notwendig ist. Das Ansatzstück 23 ist dabei Teil des Gehäuses 32 und hat den Durchmesser D1 und wird durch Drücken des Gehäusebodens erzeugt. Beim Ansatzstück 32 mit vorgegebener Große der Stirnfläche kann die Meßmembran 31 in ihrem Durchmesser D5 kleiner als der Außendurchmesser D1 des Ansatzstückes 33 sein. Demzufolge liegt die in den Zwischenträger 35 eingebrachte Ringnut 36 außerhalb des eigentlichen Membranbereiches.FIG. 4 shows a measuring cell with a sensor chip 30 and a measuring membrane 31 shown, in which the membrane area is particularly compact. Simultaneously this embodiment should also be applicable to such measuring devices which a complex electrical insulation of the measuring cell from the housing is not necessary. The extension piece 23 is part of the housing 32 and has the Diameter D1 and is produced by pressing the case back. At the end piece 32 with a predetermined size of the end face, the measuring membrane 31 can in its diameter D5 can be smaller than the outer diameter D1 of the extension piece 33. As a result, lies the annular groove 36 introduced into the intermediate carrier 35 outside the actual Membrane area.
Es ist daher ebenfalls im Zwischenträger 35 auf der dem Sensor-Chip 30 zugewandten Seite eine flache Ausnehmung 38 eingebracht. Der Durchmesser D4 der Ausnehmung 38 ist wiederum größer als der Außendurchmesser D3 der Ringnut 35 und größer als der Durchmesser D5.It is therefore also in the intermediate carrier 35 on the sensor chip 30 a flat recess 38 is introduced on the side facing it. The diameter D4 of the Recess 38 is in turn larger than the outer diameter D3 of the annular groove 35 and larger than the diameter D5.
Die Ringnut kann wieder die gleiche Tiefe wie bei den anderen Ausführungsbeispielen haben. Als Tiefe für die Ausnehmung 38 hat sich etwa 50 um als geeignet erwiesen. Bei der konstruktiven Ausbildung ist darauf zu achten, daß trotz der Materialaussparungen eine genügende Stabilität des Zwischenträgers 35 gegeben bleibt.The annular groove can again have the same depth as in the other exemplary embodiments to have. A depth of about 50 μm has proven to be suitable for the recess 38. In the constructional training, care must be taken that despite the material recesses a sufficient stability of the intermediate carrier 35 remains given.
Da bei Figur 3 und Figur 4 die jeweilige Ringnut und Ausnehmung im Zwischenträger 25 bzw. 35 übereinander verlaufen, sollen deren Tiefen hl und h2 so abgestimmt sein, daß die Restdicke des Zwischenträgers bei etwa 1/3 bis 2/3 der Normaldicke d verbleibt. Bei einer Dicke d=400 um ist beispielsweise ein Wert hl=150 pm für die Tiefe der Ringnut und ein Wert h2=50 pm für die Tiefe der Ausnehmung geeignet.Since in Figure 3 and Figure 4, the respective annular groove and recess in Intermediate carriers 25 and 35 run one above the other, their depths should hl and h2 be matched so that the remaining thickness of the intermediate carrier is about 1/3 to 2/3 of the Normal thickness d remains. With a thickness d = 400 μm, for example, a value h1 = 150 pm for the depth of the annular groove and a value h2 = 50 pm for the depth of the recess suitable.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde durchweg von rotationssymmetrisch aufgebauten Meßzellen mit kreisförmigen Membranen ausgegangen. Sensor-Chip Meßmembran, Ringnut und/oder Ausnehmung können jedoch auch andere Formen, beispielsweise eine rechteckige, aufweisen, was am prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung nichts ändert.In the exemplary embodiments described, rotational symmetry was used throughout constructed measuring cells with circular membranes assumed. Sensor chip measuring membrane, However, the annular groove and / or recess can also have other shapes, for example one rectangular, have what the basic structure of the measuring device according to the invention nothing changes.
Für weitere Meßzwecke sind entsprechend problemangepaßte Sensor-Chips aufbaubar: Beispielsweise können mechanische Größen, wie Kraft, Beschleunigung, Geschwindigkeit, Durchfluß oder auch die Temperatur mit derartigen Meßeinrichtungen gemessen werden. Gegebenenfalls können andere Halbleitermaterialien für die Herstellung des Sensor-Chips verwendet werden.For further measuring purposes there are correspondingly problem-adapted sensor chips buildable: For example, mechanical parameters such as force, acceleration, Speed, flow or even the temperature with such measuring devices be measured. Optionally, other semiconductor materials can be used for the manufacture of the sensor chip.
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| DE19843436440 DE3436440A1 (en) | 1984-10-04 | 1984-10-04 | Semiconductor measuring instrument |
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