gegenüberliegenden Seiten Öffnungen aufweist. Vorzugsweise ist der Körper aus hochelastischem Material in mindestens zwei übereinanderliegenden Schichten aufgebracht, wobei die an das Halbleiterplättchen angrenzende Schicht einen Füllstoffanteil aufweist. Vorteilhafterweise findet als hochelastisches Material Silikonkautschuk Verwendung.Having opposite sides openings. Preferably, the body of highly elastic material is applied in at least two superimposed layers, wherein the adjacent to the semiconductor wafer layer has a filler content. Advantageously, silicone rubber is used as the highly elastic material.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Zeichnung zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckmeßwandlers zur Druckmessung in menschlichen BlutgefäßenThe drawing shows a preferred embodiment of the pressure transducer according to the invention for pressure measurement in human blood vessels
Fig. 1: Längsschnitt durch den Druckmeßwandler Fig. 1: longitudinal section through the pressure transducer
Fig. 2: Querschnitt durch den Druckmeßwandler in der Fig. 1 angegebenen Schnittebene Für den angegebenen Anwendungsfall ist der Druckmeßwandler mit einem Katheter 1 versehen, der zur Einführung und Positionierung des Wandlers in den Blutgefäßen, der Zuführung des Referenzdruckmediums sowie der Anschlußdrähte 4 dient. Der Katheter 1 sitzt dabei auf einem Stutzen 2 fest auf, der zur Abdichtung eine Epoxydharzfüllung 3 aufweist, in der die Anschlußdrähte 4 vergossen sind. Das rohrförmige Gehäuse 5 aus Edelstahl verfügt über zwei Öffnungen 11, die an gegenüberliegenden Seiten angeordnet und so ausgeführt sind, daß das Gehäuse 5 an der Wandlerspitze in gabelförmigen, sich in axialer Richtung erstreckenden Zylinderwandsegmenten endet, die durch ein aus der Zeichnung nicht ersichtliches Querstück miteinander verbunden sind. Die Epoxydharzfüllung 3 reicht ein Stück in den rohrförmigen Teil des Gehäuses 5 hinein und verankert dort einseitig das Halbleiterplättchen 7, das aus monokristallinem Silizium mit einem dünnen/als Membran 10 ausgebildeten Mittelteil besteht, in dessen Oberfläche in Brücke geschaltete piezoresistive Widerstände eingearbeitet sind, die mit den Anschlußdrähten 4 elektrisch verbunden sind. Das Halbleiterplättchen 7 ist mit einem Gegenkörper 8 aus Silizium verklebt, der im Bereich der Membran 10 über eine Ausnehmung verfügt, so daß er zusammen mit dem Halbleiterplättchen 7 eine Kammer 12 bildet, die mit einem Referenzdruck beaufschlagbar ist. Die für die Zuführung des Referenzdruckmediums erforderliche Kanüle durch die Epoxydharzfüllung 3 ist der besseren Übersicht halber in der Zeichnung nicht dargestellt. Die gabelförmigen Enden des Gehäuses 5 sind mit einer Epoxydharzspitze 9 versehen. Die Öffnungen des Gehäuses 5 sind vollständig mit Silikonkautschuk 6 ausgefüllt, der fest an den Oberflächen der Membran 10 und des Gegenkörpers 8 haftet. Die Füllung mit dem Silikonkautschuk 6 verläuft dabei an der Oberfläche vom rohrförmigen Teil des Gehäuses 5 bis zu dessen gabelförmigen Enden mit aufgesetzter Epoxydharzspitze 9 stromlinienartig, so daß eine hydrodynamisch günstige Form und eine ebene Druckeinleitungsfläche entsteht. Der Silikonkautschuk 6 ist mit einer Schichtdicke aufgebracht, die die Membranstärke um ein Vielfaches überschreitet (Dickenverhäitnisca. 600:1). Damit ist ein ausgezeichneter mechanischer Schutz der Membran 10 des Halbleiterplättchens 7 gewährleistet. Die geringe Stoffaustauschneigung des Silikonkautschuks 6 reduziert die chemische und elektrische Beeinflussung des Halbleiterplättchens 7 durch das Meßmedium wesentlich, da in den Silikonkautschuk 6 eindringende Ionen in diesem verweilen und nach kurzer Zeit zu einem stabilen Zustand führen, wodurch sich eine hohe zeitliche Konstanz der Wandlerkennwerte, insbesondere des Nullpunktes, ergibt. Die Füllung mit Silikonkautschuk 6 verhindert ebenfalls das Eindringen von Membranbruchstücken bei Defekten in das Meßmedium, was bei medizinischen Anwendungen von außerordentlicher Bedeutung ist. Weiterhin ist eine sehr gute Wärmeisolation des Halbleiterplättchens gegeben und damit eine Unempfindlichkeit gegenüber kurzzeitigen Temperaturschwankungen. Die hydrodynamisch günstige Form und geringe Oberflächenrauhigkeit ermöglicht eine einfache Plazierung des Wandlers im Gefäß und reduziert das Absetzen von Rückständen bei strömenden Medien, wodurch im medizinischen Anwendungsfall insbesondere die Thrombenbildung bei intravasaler Druckmessung vermieden wird.1 for the specified application, the pressure transducer is provided with a catheter 1, which serves for introduction and positioning of the transducer in the blood vessels, the supply of the reference pressure medium and the connecting wires 4. The catheter 1 sits firmly on a socket 2, which has an epoxy resin filling 3 for sealing, in which the connecting wires 4 are potted. The tubular housing 5 made of stainless steel has two openings 11 which are arranged on opposite sides and designed so that the housing 5 ends at the transducer tip in fork-shaped, extending in the axial direction of the cylinder wall segments, which by a not apparent from the drawing cross-piece with each other are connected. The epoxy resin filling 3 extends a piece into the tubular part of the housing 5 and anchored there on one side of the semiconductor wafer 7, which consists of monocrystalline silicon with a thin / membrane 10 formed as a central part, in the surface of which piezoresistive resistors are incorporated in the bridge the leads 4 are electrically connected. The semiconductor chip 7 is glued to a counter body 8 made of silicon, which has a recess in the region of the membrane 10, so that it forms a chamber 12 together with the semiconductor chip 7, which can be acted upon by a reference pressure. The need for the supply of the reference pressure medium cannula through the Epoxydharzfüllung 3 is not shown for the sake of clarity in the drawing. The forked ends of the housing 5 are provided with an epoxy resin tip 9. The openings of the housing 5 are completely filled with silicone rubber 6, which adheres firmly to the surfaces of the membrane 10 and the counter body 8. The filling with the silicone rubber 6 runs on the surface of the tubular part of the housing 5 to the forked ends with attached Epoxydharzspitze 9 streamlined, so that a hydrodynamically favorable shape and a flat pressure introduction surface is formed. The silicone rubber 6 is applied with a layer thickness that exceeds the membrane thickness by a multiple (thickness ratio approximately 600: 1). This ensures excellent mechanical protection of the membrane 10 of the semiconductor chip 7. The low Stoffaustauschneigung the silicone rubber 6 significantly reduces the chemical and electrical influence of the semiconductor chip 7 by the measuring medium, as in the silicone rubber 6 penetrating ions dwell in this and after a short time lead to a stable state, resulting in a high temporal constancy of the converter characteristics, in particular of the zero point results. The filling with silicone rubber 6 also prevents the penetration of membrane fragments in case of defects in the measuring medium, which is of great importance in medical applications. Furthermore, a very good thermal insulation of the semiconductor chip is given and thus insensitivity to short-term temperature fluctuations. The hydrodynamically favorable shape and low surface roughness allows easy placement of the transducer in the vessel and reduces the settling of residues in flowing media, which in the medical application in particular the thrombus formation is avoided in intravascular pressure measurement.
Des weiteren wird die Säuberung, Desinfektion und Sterilisation erleichtert. Die durch die Öffnungen 11 ermöglichte beiderseitige Druckeinwirkung sorgt für eine stabile Lage des Halbleiterplättchens 7 und somit durch die Verhinderung einseitiger Krafteinwirkungen für den Ausschluß von Meßwertverfälschungen. Trotz der Tatsache, daß die Schichtdicke des Silikonkautschuks 6 die Membranstärke um ein Vielfaches überschreitet, hat dies überraschenderweise keinen wesentlichen Einfluß auf Übertragungsfaktor, Linearität und Hysteresefehler.Furthermore, the cleaning, disinfection and sterilization is facilitated. The two-sided pressure action made possible by the openings 11 ensures a stable position of the semiconductor chip 7 and thus by preventing unilateral force effects for the exclusion of measured value distortions. Despite the fact that the layer thickness of the silicone rubber 6 exceeds the membrane thickness by a multiple, this surprisingly has no significant influence on the transfer factor, linearity and hysteresis errors.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Silikonkautschuk in zwei übereinanderliegenden Schichten aufgebracht, wobei die in das Halbleiterplättchen angrenzende Schicht aus Silikonkautschuk mit einem ca. 10%igen Anteil aus Füllstoffen, z. B. Kreide, besteht, während es sich bei der darüberliegenden Schicht um reinen Silikonkautschuk handelt. Dies hat den Vorteil, daß eine sehr gute Haftung des Materials auf dem Halbleiterplättchen erreicht wird, während im oberflächennahen Bereich die Eigenschaften der besseren Formbarkeit, hohen Elastizität und geringen Oberflächenrauhigkeit erhalten bleiben.In a further advantageous embodiment of the silicone rubber is applied in two superimposed layers, wherein the adjacent in the semiconductor wafer layer of silicone rubber with an approximately 10% proportion of fillers, for. Chalk, while the overlying layer is pure silicone rubber. This has the advantage that a very good adhesion of the material is achieved on the semiconductor wafer, while in the near-surface region, the properties of better moldability, high elasticity and low surface roughness are maintained.