DD244201A1 - Auswahlverfahren fuer brueckenschaltungen bei elektromechanischen wandlern und wandleraufnahmeeinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Auswahlverfahren fuer auf elektromechanischen Wandlern angeordneten Brueckenschaltungen und eine Wandleraufnahmeeinrichtung. Insbesondere zur Erhoehung der Ausbeute stellt sich die Erfindung die Aufgabe, alle Halbleiterdehnmesselemente vor dem Einbau in die Aufnahmeeinrichtung einer vollstaendigen elektrischen Pruefung unter Druck- und Temperaturbelastung zu unterziehen. Das wird dadurch erreicht, dass das Rohr, das mit seiner einen Seite des Wandlerelement traegt, mit seiner anderen Seite mit einer rohrfoermigen Buchse verbunden wird, das anschliessend die so entstandene Baueinheit, bestehend aus Wandlerelement, Rohr und Buchse, in einer Pruefvorrichtung dichtend und loesbar befestigt wird und dass in der Pruefvorrichtung die elektrische Kontaktierung aller integrierten Dehnmesselemente mit in der Pruefvorrichtung befindlichen Stromleitstiften erfolgt. Als naechster Schritt werden die vier Dehnmesselemente einer jeden Gruppe unter Einbeziehung von weiteren druckunabhaengigen Kompsensationselementen zu kompletten Wheatstonschen Messbruecken verschaltet und das Wandlerelement im wesentlichen unter den gleichen Einspannverhaeltnissen wie spaeter in einem Messumformergehaeuse, einer Pruefung seiner Messbruecken unter Druck- und Temperatureinfluss unterzogen, wobei nach vorgegebenen Kriterien wie Uebertragungs- und Fehlereigenschaften die guenstigste Messbruecke ausgewaehlt und markiert wird. Anschliessend wird die Kontaktierung beseitigt, die Baueinheit aus der Pruefvorrichtung entnommen und in einem scheibenfoermigen Traeger durch Verschweissen der Buchse mit dem Traeger montiert. Als letzter Schritt erfolgt nun die Verbindung der ausgewaehlten Bruecke mit den Stromleitstiften des Traegers, so dass eine fertig gepruefte Baueinheit entsteht. Fig. 1

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen \

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft elektromechanische Wandler, insbesondere Halbleiterverformungskörper mit integrierten piezoresistiven Dehnelementen, die üblicherweise zu einer Wheatstonschen Meßbrücke geschaltet sind und in breitem Umfang zur Messung von Drücken, Druckdifferenzen oder davon abgeleiteter physikalischer Größen angewendet werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In elektromechanischen Meßeinrichtungen finden als Wandlerelemente zunehmend Halbleiterverformungskörper Anwendung, in die piezoresistive Dehnmeßelemente integriert sind. Viele dieser ordnen auf dem Verformungskörper mehrere Gruppen von in der Regel vier Dehnmeßelementen an solchen Stellen an, wo der Übertragungsfaktor maximale Werte annimmt. Einen Überblick über bevorzugte Anordnungen solcher Gruppen von Dehmeßelementen ist in der DE-AS 2123690 gegeben. Bei dieser Lösung sind jedoch die Dehnmeßelemente einer jeden Gruppe über integrierte Strukturen zu einer Vollbrücke verschaltet, von denen die günstigste Brücke auszuwählen ist. Um die Anzahl der Auswahlmöglichkeiten zu erhöhen, wurde in dem DD-WP14091.5 vorgeschlagen, die Dehnrneßelemente innerhalb einer Gruppe zu mehreren Halbbrücken zusammenzufassen. Bei . beiden Lösungen ist nachteilig, daß bereits vor dem Bonden der Dehnmeßejemente rnit den Glasdurchführungsstiften, die üblicherweise in einem scheiberiförmlgehTrägeriür das Meßelement angeordnet sind, die optimale Meßbrücke bestimmt werden muß, da anderenfalls eine zu hohe Anzahl von solchen Glasdurchführungen notwendig wäre, die zu hohen Kosten führen würden.

In dieser Phase des technologischen Prozesses der Wandlerherstellung ist es nicht möglich, den Verformungskörper innerhalb eines vorgegebenen Bereiches mit Prüfdrücken"zu beaufschlagen und anhand von Meßreihen der Brückenausgangsspannüng weitere wichtige Eigenschaften des Wandlers, wie Übertragüngsfaktbr und Nichtlinearität.fürdieAuswahrderoptimalenßrücke zu berücksichtigen.

Um diesen Nachteil zu vermindern, wurde in dem DD-WP 156395 vorgeschlagen, durch ein spezielles Bondschema die vier Dehnmeßelemente yöh zwei Gruppen sowie zwei von der mechanischen Spannung unabhängige Widerstände auf 12 'GlaSdurehfuhmngsstiftezü bonden. DabeiwerdenausjederGruppejeein Dehnmeßelement mit im wesentlichen gleicher relativer Widerstandsänderung ausgewählt und mit ihrem einen Kontakt auf einen gemeinsamen und mit ihrem anderen Kontakt auf einen separaten Glasdurchführungsstift gebondet. Je zwei der so entstandenen Widerstandspaare, die unterschiedliche relative Widerstandsänderungen aufweisen, werden mit ihrem gemeinsamen Anschluß unter

Zwischenschaltung eines druckunempfindlichen Widerstandes zu Halbbrücken verbunden. Nach Beaufschlagung des Verformungskörpers mit vorher festgelegten Prüfdrücken wird auf der Grundlage dieser Halbbrücken eine optimale Brücke

ausgewählt. -

Wenngleich dieses Verfahren gegenüber den erst genannten Vorteile hinsichtlich besserer Ausbeute erbringt, so macht sich dennoch nachteilig bemerkbar, daß von den vorhandenen Brücken nur zwei dieser Prüfung unter Druck- und Temperaturbelastung zugeführt werden und damit die Ausbeute immer noch nicht zufriedenstellen kann.

In engem Zusammenhang mit der Auswahl der günstigsten Brücke muß die konstruktive Gestaltung der Aufnahmeeinrichtung für derartige Halbleiterelemente gesehen werden. Diese Aufnahmeeinrichtungen dienen der spannungsarmen Halterung des Halbleiterdruckmeßelementes und der Durchführung der elektrischen Leitungen aus dem Druckraum, wobei gleichzeitig die hermetische Abdichtung des Druckraumes zum Wandlergehäuse auf mindestens einer Seite erfolgt.

Bekannte, für Präzisionsdruckwandler verwendete, Aufnahmeeinrichtungen bestehen aus einer Metallscheibe, die in der Mitte das Halbleiterdruckmeßelement trägt und rund um das Meßelement verteilte Glasdurchführungsstifte aufweist (DE-AS 2630640, EPA 33749, GB-PS 1248087, DE-OS 2248004). Andere Lösungen verwendeten zur spannungsarmen Befestigung ein Rohr, welches zwischen dem Meßelement und der Scheibe befestigt ist (z. B. GB-PA 2031592, US-PS 4168630). Nachteilig bei derartigen Lösungen ist, daß die montierten Halbleiterdruckmeßelemente vorher keiner vollständigen elektrischen Prüfung unter Druck- und Temperaturbelastung unterzogen werden. Diese Prüfung erfolgt erst im montierten Zustand und eine nachträgliche Korrektur bezüglich der auszuwertenden Einzelelemente ist nur teilweise oder überhaupt nicht mehr möglich, wodurch der Ausschußanteil entsprechend hoch ist.

Ziel der Erfindung

Ausgehend von vorstehenden Erläuterungen besteht das Ziel der Erfindung darin, ein Auswahlverfahren für Brückenschaltungen bei elektromechanischen Wandlern und eine dementsprechende Aufnahmeeinrichtung für ein solches Wandlerelement zu schaffen, welche die Ausbeute bei der Wandlerherstellung verbessern.

Charakteristik des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Auswahlverfahren für Brückenschaltungen bei elektromechanischen Wandlern und eine dementsprechende Aufnahmeeinrichtung für derartige Wandlerelemente zu schaffen, die es ermöglichen, alle Halbleiterdruckmeßelemente einer vollständigen elektrischen Prüfung unter Druck- und Temperaturbelastung vor dem Einbau in die Aufnahmeeinrichtung zu unterziehen. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß das Rohr, das mit seiner einen Seite des Wandlerelement trägt, mit seiner anderen Seite mit einer rohrförmigen Buchse verbunden wird und daß anschließend die so entstandene Baueinheit, bestehend aus Wandlerelement, Rohr und Buchse, in einer geeigneten Prüfvorrichtung dichtend und lösbar befestigt wird, wobei in der Prüfvorrichtung die elektrische Kontaktierung aller integrierten Dehnmeßelemente mit in der Prüfvorrichtung befindlichen Kontaktstiften erfolgt. Als nächster Schritt werden die vier DjShnmeßelemente einer jeden Gruppe unter Einbeziehung weiterer druckunabhängiger Kompensationswiderstände zu kompletten Wheatstonschen Meßbrücken verschaltet.

In einem nächsten Verfahrensschritt wird das Wandlerelement mit seinen integrierten Dehnmeßelementen, im wesentlichen unter den gleichen Einspannverhältnissen wie später in dem Gehäuse eines Druckwandlers oder Differenzdruckmeßumformers einer Prüfung seiner Meßbrücken unter Druck- und Temperatureinfluß unterzogen, wobei nach vorgegebenen Kriterien, wie Übertragungs- und Fehlereigenschaften, die optimale Meßbrücke ausgewählt und entsprechend gekennzeichnet wird. Nachfolgend wird die vorgenommene Kontaktierung der Dehnmeßelemente mit den in der Prüfvorrichtung befindlichen Kontaktstiften beseitigt und die genannte Baueinheit bestehend aus Verformungskörper, Rohr und Buchse aus der Prüfvorrichtung entnommen. Erst nach dieser Prüfung erfolgt nunmehr die Verbindung der o.g. Baueinheit mit dem scheibenförmigen Träger, vorzugsweise durch Verschweißen der Buchse mit dem Träger.

Als letzter Schritt erfolgt nun die Verbindung der ausgewählten Brücke mit den in den scheibenförmigen Träger eingeglasten Stromleitstiften, so daß eine fertige geprüfte Baueinheit entsteht, die wahlweise in entsprechende Gehäuse von Präzisionsdruckwandlern oder Druck- bzw. Differenzdruckmeßumformern eingebaut werden kann. Die erfindungsgemäße Aufnahmeeinrichtung für derartige Halbleiterdruckmeßelemente, die die Durchführung des vorstehend erläuterten Auswahlverfahrens in entscheidendem Maße beeinflußt, weist eine rohrförmige Buchse auf, die sowohl mit dem den Verformungskörper tragenden Rohr als auch mit dem scheibenförmigen Träger, der in bekannter Weise zur Durchführung der elektrischen Anschlüsse aus dem Druckraum eingeglaste Ström leitstifte besitzt, verbunden ist. Die Buchse besitzt in ihrem oberen Teil einen Innendurchmesser, der den Außendurchmesser des Rohres geringfügig übersteigt. Dieser Innendurchmesser verkleinert sichim unteren Teil defBuchse auf den Außendurchmesser O es Rohres, so daßin diesemBereich eine Passung zwischen Buchse und Rohr realisiert ist. An ihren unteren Enden sind die Buchse und das Rohr miteinander verbunden, vorzugsweise mittels eines Schweißverfahrens, welches eine geringe Wärmeeinbringung gewährleistet, wie Laserschweißen. Die Passung und die Schweißverbindung gewährleisten gemeinsam eine zuverlässige und dauerhafte vakuumdichte Verbindung.

Die Buchse weist in ihrem äußeren Teil einen Bund auf, über den sowohl die Befestigung mit dem scheibenförmigen Träger als auch die druckdichte lösbare Befestigung in einer geeigneten Prüfvorrichtung erfolgt. Der genannte Bund ist vorzugsweise im mittleren Teil der Buchse lokalisiert, so daß die Buchse sowohl im oberen Bereich als auch im unteren Bereich rohrförmige Abschnitte geringerer Wandstärke besitzt. Für die Befestigung der Buchse mit dem Träger wird ebenfalls ein modernes Schweißverfahren mit geringer Wärmeeinbringung bevorzugt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Figur 1 Figur 2 Figur 2a Figur 3 Figur 4 Figur 5

die Baueinheit Verformungskörper, Rohr, Buchse

eine mögliche Prüfvorrichtung für die Baueinheit nach Fig. 1

Draufsicht auf das Sicherungsblech

ejne komplette Aufnahmeeinrichtung für Druck und Differenzdruckmeßumformer einen Schnitt entlang der Linie l-l von Fig.3

eine weitere Aufnahmeeinrichtung für Präzisionswandler, die in einem Gehäuseabschnitt eines solchen Druckwandlers montiert ist.

Der erste Schritt des erfindungsgemäßen Auswahlverfahrens für Brückenschaltungen bei elektromechanischen Wandlern besteht darin, daß das Rohr 4 auf der dem Wandlerelement 1 abgewandten Seite mit einer rohrförmigen Buchse verbunden wird. Die somit gebildete Baueinheit ist in Fig. 1 dargestellt und besteht im einzelnen aus dem Wandlerelement 1, einem Rohr 4 zur spannungsarmen Befestigung des Wandlerelementes im Gehäuse und einer rohrförmigen Buchse, in der die Befestigung des Rohres 4 erfolgt. Das Wandlerelement 1 besteht aus dem Siliziumchip 2, der in seinem zentralen Bereich als druckempfindliche Biegeplatte ausgebildet ist, in die integrierte piezoresistive Dehnmeßelemente eingebracht sind und aus einem Grundkörper 3 aus Silizium oder einem anderen dem Ausdehnungskoeffizienten von Silizium angepaßten Material, wie z. B. Borsilikatglas. Je nach den verwendeten Materialien wird zur vakuumdichten Verbindung des Chip 2 mit dem Gegenkörper 3 vorzugsweise das Diffusionsschweißen bei Silizium auf Silizium oder das anodische Bonden bei Silizium auf Glas eingesetzt. Auf die Anordnung der Dehmeßelemente auf dem Chip wurde verzichtet, da diese nicht Gegenstand vorliegender Erfindung ist und im übrigen auf zahlreiche Veröffentlichungen verwiesen werden kann, z. B. DE-AS 2123369 oder DD-WP 207764.

Das Rohr 4 besteht vorteilhafter Weise aus.einem Metall mit einem dem Material des Gegenkörpers 3 angepaßten thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wie z. B. Nicosil. Die Verbindung mit dem Gegenkörper erfolgt durch eine isolierende Klebe- oder auch Glaslotverbindung 5, die eine temperaturstabile, feste und vakuumdichte Verbindung gewährleistet. Die Buchse 6 weist in ihrem oberenTeil einen rohrförmigen Abschnitt7 auf, der einen geringfügig größeren Innendurchmesser gegenüber dem Rohr4 besitzt. Der untere Bereich 8 der Buchse ist ebenfalls rohrförmig gestaltet und besitzt einen Innendurchmesser, der dem Außendurchmesser des Rohres 4 angepaßt ist, so daß eine Passung zwischen dem Abschnitt 8 und dem Rohr 4 realisiert wird. Der untere Teil des Abschnittes 8 ist mit dem Rohr 4 durch ein Schweißverfahren mit geringer Wärmeeinbringung, wie z. B. Laserschweißen, druckdicht verbunden. Durch diese Gestaltung der Buchse wird erreicht, daß die freie Röhrchenlänge nur unwesentlich verkürzt wird und damit Gehäusespannungen praktisch nicht übertragen werden. Die Buchse 6 weist in ihrem äußeren Teil einen Bund 9 auf, der vorzugsweise in dem mittleren Bereich der Buchse 6 ausgebildet ist und über den sowohl die Verbindung mit dem scheibenförmigen Träger 10 als auch die weiter unten beschriebene druckdichte und lösbare Befestigung in einergeeigneten Prüfvorrichtung erfolgt. Nach Herstellung der in Fig. 1 gezeigten Baueinheit, bestehend aus Wandlerelement 1, Rohr 4 und Buchse 6, wird diese Baueinheit in einer geeigneten Prüfvorrichtung lösbar und dichtend befestigt. Ein Ausführungsbeispiel für eine solche Prüfvorrichtung, in diesem Fall für einen Druckwandler, ist in Fig. 2 dargestellt. Die Prüfvorrichtung besteht aus einem Grundkörper 11 und einem Deckel 12, der nach der Befestigung der Baueinheit dichtend auf dem Grundkörper befestigt wird. Der Grundkörper besitzt in seinem zentralen Bereich eine Ausnehmung 13, die in ihrem Boden eine durchgehende Bohrung 14 aufweist, die in ihrem oberen Teil einen Innendurchmesser besitzt, der im wesentlichen dem Außendurchmesser der Buchse 9 entspricht. Der Grundkörper besitzt weiterhin eine seitliche in die Ausnehmung 13 mündende Bohrung 15, in der sich eine Arrettierungsschraube 16 befindet, über die ein Sicherungsblech 17 verschoben werden kann. Die Montage der Baueinheit erfolgt in der Weise, daß diese so in die Prüfvorrichtung eingesetzt wird, daß sich der Bund 9 der Buchse 6 in dem oberen dünneren Bereich der Bohrung 14 befindet. Das Sicherungsblech 17 weist dazu eine erste Bohrung 18 auf, die etwas größer als der Bunddurchmesser ist. Nach dem Einsetzen der Baueinheit wird das Sicherungsblech über die Schraube 16 in eine zweite Lage verschoben, in der sich die genannte Bohrung auf einen Durchmesser, der etwas größerist als der äußere Durchmesser des oberen Abschnitts 7 der Buchse 6, verkleinert. Zur druckdichten Befestigung der Baueinheit wird mittels der Schraube 19 die Hülse 20 mit dem Rundgummiring 21 gegen die Buchse 6 gedrückt, so daß eine übliche Metall-Rundgummidichtung entsteht. Die somit realisierte Befestigung der Baueinheit in der Prüfvorrichtung erfolgt ausschließlich über den Bund 9 der Buchse, wobei die spannungsarme Montage des Wandlerelementes voll erhalten bleibt. Diese Befestigung entspricht somit im wesentlichen der Befestigung, wie sie später bei der Montage des Wandlerelementes in einem Gehäuse eines Druck- oder Differenzdruckmeßumformers erfolgt. Alle Dehnmeßelemente auf dem Siliziumchip 2 werden mit rund um die Ausnehmung 13 verteilten eingeglasten Stromleitstiften 22 elektris.ch verbunden. Vorteilhafterweise erfolgt diese Verbindung übereineentsprechendstrukturiertemetallisierte Leiterplatte 23, die eine entsprechende Ausnehmung für das Wandlerelement 1 aufweist und im wesentlichen mit derOberseite desSiliziumchips auf gleicherHohe liegt.Die Verbindung der Dehmeßelemente mit den entsprechenden Leitbähnen auf derLeiterplatte kann Vorteilhaftmittels autoMatischemültraschallbonden und die Verbindung der Stromleitstifte 22 mit den anderen Enden der Leitbahnen mittels Löten erfolgen.

Nach der beschriebenen Befestigung der Baueinheit und Kontaktierung der Dehnmeßelemente mit den Stromleitstiften werden jeweils die vier Dehnmeßelemente einer jeden Gruppe unter Einbeziehung weiterer druckunabhängiger Kompensationswiderstände außerhalb der eigentlichen Prüfvorrichtung zu kompletten Meßbrücken verschaltet. Nunmehr wird : das Wandlerelernent unter Druck- undTemperaturbelastuhg einer^Prüfuhg'seirter'Kennwerte/uhterzbgen. DieAuswahl der günstigsten Meßbrücke anhand der errnitteiten Kennwerte etfolgtnachailgeffiein bekannten Kriterien, wie Übertragungs^undFehlereigenscihaften.

Es ist eine wesentliche Zielstellung der vorliegenden Erfindung, daß die in der Prüfvorrichtung ermittelten Meßdaten/und die berechneten Kompensationswiderstände weitestgehend mit den Meßdaten übereinstimmen, die nach dem erfolgten Einbau derBaueinheit in ein entsprechendes Gehäuse eines Druck- öder Differenzdruckmeßumformers zu messen sind und somit die letzgenannte Messung entfallen kann. Dieser Vorteil wird maßgeblich durch die Verwendung der beschriebenen-Buchse 6 und den entsprechenden Einbau sowohl in die Prüfvorrichtung als auch in ein geeignetes Gehäuse ermöglicht.

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Es bedarf keiner besonderen Begründung, daß sowohl die Berechnung der kompensierten Kenndaten eines jeden Wandlerelementes als auch für die Auswahl der günstigsten Meßbrücke der Einsatz von Computern eine wesentliche Hilfe darstellt, insbesondere um den dafür erforderlichen Aufwand so klein wie möglich zu halten.

Nach der beschriebenen Auswahl der günstigsten Brücke wird diese auf geeignete Weise markiert, die elektrische Kontaktierung in der Prüfvorrichtung beseitigt, z. B. durch Entfernen der Bonddrähte, und die Baueinheit, nachdem sie aus der Prüfvorrichtung entnommen wurde, mit einem geeigneten scheibenförmigen Träger 10 verbunden. Die hermetische vakuumdichte Verbindung erfolgt zwischen dem unteren äußeren Bereich des Bundes 9 und dem Träger 10 vorzugsweise durch Laser- oder Elektronenstrahlschweißen. Je nach dem, ob der der Einbau der Baueinheit in einen Druck- oder Differenzdruckmeßumformer erfolgen soll, werden unterschiedliche Träger 10 verwendet. Figur 3 zeigt einen solchen Träger mit der montierten Baueinheit für einen Differenzdruckmeßumformer. Rund um die Baueinheit befinden sich die zur Herausführung der gewonnenen druckproportionalen Signale aus dem Druckraum erforderlichen Stromleitstifte 24, die isolierend in dem Metallträger 10, vorzugsweise durch Einglasen, befestigt sind. Das Wandlerelement 1 ist entsprechend Figur 4 so angeordnet, daß die in der Prüfvorrichtung ermittelte optimale Gruppe von Dehnmeßelementen den eingeglasten Stromleitstiften am nächsten liegt. Nach der elektrischen Kontaktierung der ausgewählten Dehnmeßelemente mit den Stromleitstiften 24 steht eine geprüfte Baugruppe zur Verfügung, die in ein entsprechendes Gehäuse eines Differenzdruckmeßumformers eingebaut und mit der erforderlichen Auswertelektronik versehen einen Differenzdruckmeßumformer ergibt. Der Träger besteht vorzugsweise aus einer Eisen-Nickel-Legierung mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der zwischen dem des Rohres 4 und dem des Metallgehäuses liegt. Der Träger 10 weist in seinem zentralen Teil eine durchgehende Bohrung 25 auf, in der die Baueinheit befestigt ist. Dazu ist derobere Teil der Bohrung mit einem dem Durchmesser des Bundes 9 angepaßten Innendurchmesserversehen. An diesem Teil schließt sich der untere Teil der Bohrung 25 an, der einen größeren Durchmesser aufweist. Der Übergang der genannten beiden Bereiche bildet einen Vorsprung 26, an dem die Schweißverbindung mit dem Bund erfolgt. Die Bohrung 26 ist nach unten vakuumdicht durch eine Verschlußscheibe 27, z. B. durch Laserschweißen, verschlossen. Dabei entsteht eine Kammer 28, die mit dem Innenraum des Silizium-Chips über das Rohr 4 verbunden ist. Die Zuführung des minusseitigen Druckes in die Kammer 28 erfolgt über die in dem Träger vorgesehenen Bohrungen 29 und 30. Zur Erreichung eines hohen Isolationswiderstandes zwischen dem Wandlermeßelement 1 und dem ungebundenen Gehäuse des Meßumformers (nicht dargestellt) ist das Wandlerelement unmittelbar mit einem aus Keramik bestehenden Füllkörper 31 umgeben, der gleichzeitig das Volumen der in dem Meßumformer erforderlichen Übertragungsflüssigkeit, z. B. Silikonöl, herabsetzt. Der Füllkörper 31 besitzt Bohrungen 32, durch die die Strom leitstifte frei durchgeführt sind. In vorteilhafterweise ist auf die eine Fläche des Füllkörpers eine metallisierte Struktur 33 aufgebracht, die zur Kontaktierung der Dehnmeßelemente mit den Stromleitstiften dient. Die Kontaktierung der Stromleitstifte mit der Struktur 32 erfolgt vorzugsweise mittels Löten, während die Kontaktierung von der Struktur 32 zu den Dehnmeßelementen vorzugsweise durch Ultraschallbonden von dünnen Drähten realisiert wird. Über dem Wandlerelement 1 ist weiterhin eine mit dem Füllkörper verbundene Keramikscheibe 33 angeordnet, die dem Berührungsschutz der auf dem Siliziumchip befindlichen Struktur und der Bonddrähte sowie der weiteren Isolation gegenüber dem Meßumformergehäuse dient..

In Figur 5 ist ein scheibenförmiger Träger 10 mit montierter Baueinheit dargestellt, der.in ein Gehäuse eines Präzisionsdruckwandlers eingebaut ist. Dabei erfolgt die Montage der Baueinheit gemäß Fig. 1 in dem Träger 10 auf prinzipiell die gleiche Weise. Die Gestaltung des Trägers 10 kann lediglich durch Wegfall der minusseitigen Druckzuführung einfacher erfolgen. Sowohl der Träger 10 als auch die Gehäuseteile des Präzisionsdruckwandlers sind so ausgelegt, daß der gleiche in Figur 3 und 4 beschriebene Füllkörper 31 eingesetzt werden kann. Der Träger 10 ist formschlüssig und druckdicht durch eine Schweißverbindung in den Gehäuseteilen 34 und 35 befestigt. Die Gehäuseteile 34 und 35 werden nach dieser Befestigung vorzugsweise durch Laserschweißen miteinander verbunden. Der Druckraum 37 wird üblicherweise von der dem Wandlerelement 1 zugewandten Seite über eine geeignete Trennmembran 28, die mit den Gehäuseteilen 35 und 36 vorzugsweise durch Laserschweißen hermetisch verbunden ist, vakuumdicht abgeschlossen. Die Ölfüllung des Druckraumes 37 erfolgt über ein in dem Träger 10 separat eingeglastes Kapillarrohr 39, das nach der Ölfüllung durch Quetschen hermetisch abgedichtet wird. In beiden beschriebenen Ausführungsformen (Fig.3-5) erfolgt die Montage der Baueinheit im wesentlichen unter gleichen Verhältnissen wie auch in der Prüfvorrichtung. Es hat sich gezeigt, daß die in der Prüfvorrichtung ermittelten Kennwerte mit den nach Montage der Baueinheit in ein Meßumformergehäuse ermittelten Daten weitgehend übereinstimmen, so daß die letztere Messung entfallen kann.

Claims (5)

Patentanspruch:

1. Auswahlverfahren für Brückenschaltungen bei elektromechanischen Wandlern, mit einem aus einem Siliziumchip und einem Gegenkörper bestehenden Wandlerelement, das zur spannungsarmen Befestigung mit einem Rohr verbunden ist, wobei in der einen Seite des Chips an den bezüglich eines maximalen piezoresistiven Effekts ausgezeichneten Orten Gruppen von je vier piezoresistiven Dehnmeßelementen integriert sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (4) auf der dem Wandlerelement (1) abgewandten Seite mit einer rohrförmigen Buchse (6) verbunden wird, daß anschließend die so entstandene Baueinheit, bestehend aus Wandlerelement (1), Rohr (4) und Buchse (6), in einer geeigneten Prüfvorrichtung lösbar und dichtend befestigt wird, Stromleitstiften mittels Drahtbonden kontaktiert und die vier Dehnmeßelemente einer jeden Gruppe unter Einbeziehung weiterer druckunabhängiger Kompensationswiderstände zu kompletten Wheatstonschen Meßbrücken verschaltet werden, daß nachfolgend das Wandlerelement (1) im wesentlichen unter den gleichen Montagebedingungen wie später in einem Gehäuse eines Differenzdruckmeßumformers oder Druckwandlers einer Prüfung seiner Meßbrücken unter Druck- und Temperaturbelastung unterzogen wird, wobei nach vorgegebenen Kriterien, wie Übertragungs- und Fehlereigenschaften die optimale Meßbrücke ausgewählt wird, daß anschließend die elektrische Kontaktierung der Dehnmeßelemente mit den Strom leitstiften beseitigt wird und die genannte Baueinheit aus der Prüfvorrichtung entnommen und über die Buchse mit einem geeigneten scheibenförmigen Träger, der die Baueinheit umgebend eingeglaste Stromleitstifte aufweist, verbunden wird und daß die Dehnmeßelemente der ausgewählten Gruppe mit den Stromleistiften des scheibenförmigen Trägers verbunden werden, so daß eine fertige geprüfte Baueinheit entsteht, die in geeignete Gehäuse von Druck- oder Differenzdruckmeßumformen montiert werden kann.

2. Aufnahmeeinrichtung für Halbleiterdruckmeßelemente zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, bestehend aus dem auf auf einem Rohr (4) befestigten Wandlerelement (1) und einem scheibenförmigen Träger (10), der zur Durchführung der elektrischen Anschlüsse aus dem Druckraum eingeglaste Stromleitstifte (24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (4) über eine rohrförmige Buchse (6) mit dem Träger (10) verbunden ist, daß die Buchse in ihrem oberen Teil (7) einen Innendurchmesser aufweist, der den Außendurchmesser des Rohres geringfügig übersteigt, daß sich der Innendurchmesser der Buchse (6) im unteren Teil (8) auf den Außendurchmesser des Rohres verjüngt, so daß eine Passung realisiert wird, daß das untere Ende des Rohres und der Buchse miteinander druckdicht verbunden sind und daß die Buchse an ihrem äußeren Teil einen Bund (9) aufweist, über den sowohl die Verbindung mit dem Träger (10) als auch die druckdichte lösbare Befestigung in einer Prüfvorrichtung erfolgt.

3. Aufnahmeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (9) im mittleren Teil der Buchse (6) lokalisiert ist und sowohl im oberen Teil (7) als auch im unteren Teil (8) die Buchse (6) rohrförmige Abschnitte geringer Wandstärke aufweist.

4. Aufnahmeeinrichtung nach Anspruch 2 und3,dadürchgekennzeichnet,daßdasEndedesunteren rohrförmigen Abschnitts (8) der Buchse mit dem Rohr (4) durch ein Schweißverfahren mit geringer Wärmeeinbringung wie Laserschweißen oder Elektronenstrahlschweißen verbunden ist. .

5. Aufnahmeeinrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (9) der Buchse (6) in seinen äußeren unteren Rand mit dem Träger (10) durch Laserschweißen oder ein anderes Schweißverfahren mit geringer Wärmeeinbringung verbunden ist.