DE2741523C2

DE2741523C2 -

Info

Publication number: DE2741523C2
Application number: DE19772741523
Authority: DE
Inventors: James F. St. Paul Minn. Us Marshall
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1976-09-20
Filing date: 1977-09-15
Publication date: 1988-09-22
Also published as: JPS5339172A; DE2741523A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Druckmeßeinrichtung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.The present invention relates to a Pressure measuring device according to the generic term of Claim 1.

Aus der Zeitschrift "messen + prüfen/automatik", Februar 1974, Seiten 89-92, ist es bekannt, einen Halbleiter-Druckfühler, der einen Membran- und einen Befestigungsteil aufweist, auf einem Träger anzuordnen, um einen piezorestistiven Druckaufnehmer zu bilden. Der Träger und der Druckfühler bestehen aus Silizium, so daß dieser Druckaufnehmer praktisch mit keiner Hysterese behaftet ist.From the magazine "measure + check / automatic", February 1974, pages 89-92, it is known to be a Semiconductor pressure sensor, one membrane and one Fastener has to be arranged on a carrier to form a piezoresistive pressure transducer. The carrier and the pressure sensor are made of silicon, so that this Pressure transducers have practically no hysteresis is.

Aus der US-PS 38 73 956 ist ein Druckfühler bekannt, bei dem piezorestistive Elemente auf einer runden Siliziummembran angeordnet sind, und diese Membran über einen Metallring auf einem als Träger dienenden Glasgehäuse angeordnet ist. Ausnehmungen in dem Metallring bzw. Nuten in dem Glasgehäuse stören die an sich einheitliche kreisrunde Auflagefläche.A pressure sensor is known from US-PS 38 73 956, at the piezorestistive elements on a round Silicon membrane are arranged, and this membrane over a metal ring on a serving as a carrier Glass housing is arranged. Recesses in the metal ring or grooves in the glass housing interfere with them uniform circular contact surface.

Die US-PS 35 13 430 zeigt einen Dehnungsmeßwandler, bei dem ein Halbleiter-Druckfühler nicht nur auf einem kreisrunden Trägerrohr aufliegt, sondern auch seitlich in dieses eingespannt ist. Dies führt zu temperaturabhängigen Spannungen und zu einer Verzerrung der Meßwerte.The US-PS 35 13 430 shows a strain gauge, at that a semiconductor pressure sensor not only on one circular support tube rests, but also laterally in this is clamped. This leads to temperature-dependent Voltages and distortion of the measured values.

Aus der US-PS 37 39 315 ist ferner ein Halbleiter-Druckwandler bekannt, bei dem zwischen der Halbleiter-Druckfühlermembran und einem metallischen Trägerrohr ein Trägerring aus Halbleitermaterial angeordnet ist, um eine Temperaturkompensation vorzunehmen.From US-PS 37 39 315 is also a Semiconductor pressure transducer known in which between the Semiconductor pressure sensor membrane and a metallic Carrier tube is a carrier ring made of semiconductor material is arranged for temperature compensation to make.

Im allgemeinen verwenden diese Meßwandler Membranen, deren Dicke an der Einspannstelle größer als an den von der Einspannstelle weiter entfernt liegenden Stellen ist, wie dies beispielsweise in dem DE-Gbm 66 02 312 dargestellt und beschrieben ist.In general, these transducers use membranes, the Thickness at the clamping point than at that of the Clamping points further away is how this is shown for example in DE-Gbm 66 02 312 and is described.

Wie in der eingangs erwähnten Literaturstelle "messen + prüfen/automatik" beschrieben, werden piezoresistive Meßzellen in der Regel in einem Waffelverband aus Silizium hergestellt, wobei durch Zersägen quadratische Einzel-Meßzellen erhalten werden. Beim Montieren derartiger quadratischer Halbleiter-Druckfühler auf einem rohrförmigen Träger ergeben sich normalerweise temperaturabhängige Verschiebungen des Meßwertes (Offset) bezüglich der in den Halbleiter-Druckfühler integrierten piezoresistiven Widerstandselemente.
As described in the above-mentioned reference "measure + test / automatic", piezoresistive measuring cells are generally made of silicon in a waffle bandage, whereby square individual measuring cells are obtained by sawing. When such square semiconductor pressure sensors are mounted on a tubular support, there are normally temperature-dependent shifts in the measured value (offset) with respect to the piezoresistive resistance elements integrated in the semiconductor pressure sensor.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine derartige Druckmeßeinrichtung so auszugestalten, daß die temperaturabhängigen Meßwertänderungen möglichst gering sind. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Druckmeßeinrichtung sind den Unteransprüchen entnehmbar.It is therefore an object of the present invention to to design such pressure measuring device so that the temperature-dependent changes in measured values as small as possible are. This task is solved according to the characterizing features of claim 1. Further advantageous embodiments of the invention Pressure measuring device can be found in the subclaims.

Anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen sei die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigenBased on the figures in the drawing illustrated embodiments, the invention in following explained in more detail. Show it

Fig. 1A und 1B Diagramme, in denen eine Wider standsänderung über einer Beanspruchung bei unter schiedlichen Temperaturen einge tragen ist,Is Fig. 1A and 1B are diagrams in which a counter change of state to a stress, with equal temperatures union is wearing,

Fig. 2 die zu dem Diagramm gemäß Fig. 1A gehörende Druckmeßeinrichtung, Fig. 2 to the diagram of Fig. 1A associated pressure measuring device,

Fig. 3 die zu dem Diagramm gemäß Fig. 1B gehörende Druckmeßeinrichtung, Fig. 3, belonging to the diagram of Fig. 1B pressure measuring device,

Fig. 4 eine der Druckmeßeinrichtung gemäß Fig. 3 ähnelnde Einrichtung in einer anderen Ansicht, Fig. 4 is a pressure-measuring device according to FIG. 3 similar device in a different view,

Fig. 5 eine aus der Druckmeßeinrichtung gemäß Fig. 2 entstandene verbesserte Druckmeßeinrichtung, FIG. 5 shows an improved pressure measuring device created from the pressure measuring device according to FIG. 2, FIG.

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Druckmeß einrichtung, Fig. 6 shows another embodiment of a pressure measuring device,

Fig. 7 eine Seitenansicht der Druckmeßeinrichtung gemäß Fig. 3, Fig. 7 is a side view of the pressure measuring device of FIG. 3,

Fig. 8-11 weitere Ausführungsbeispiele erfindungsge mäßer Druckmeßeinrichtungen in Seitenansichten. Fig. 8-11 further embodiments of the inventive pressure measuring devices in side views.

Gemäß den Fig. 1A und 1B sind in einem Diagramm die Widerstands änderung Δ R über eine Dehnungsbeanspruchung S für vier ver schiedene Druckmeßeinrichtungen A, B, C und D dargestellt. Hierbei wurde eine vergrößerte Darstellung im Bereich des Koordinatenur sprungs gewählt. Der Offsetwert für jede Druckmeßeinrichtung ist der Wert, der hinsichtlich jeder Druckmeßeinrichtung entlang der Achse Δ R bei einer bestimmten Standardtemperatur T ₀ auftritt. Solche Offsetwerte entstehen aufgrund von Unterschieden hin sichtlich der Piezowiderstände bei deren Herstellung, aufgrund von Unterschieden hinsichtlich der die Fühlelemente tragenden Träger usw. Obgleich solche Offesetwerte bis zu einem gewissen Ausmaß unvermeidlich sind, können sie hinsichtlich einer Temperatur leicht durch Druckfühlersignal-Verarbeitungsschaltkreise kompensiert werden.Referring to FIGS. 1A and 1B, the resistor is a diagram showing change Δ R a tensile stress S for four different ver pressure measuring means A, B, C, and D shown. Here, an enlarged view in the area of the coordinate origin was chosen. The offset value for each pressure measuring device is the value that occurs with respect to each pressure measuring device along the axis Δ R at a specific standard temperature T ₀ . Such offset values arise due to differences in the piezoresistors in their manufacture, due to differences in the supports supporting the sensing elements, etc. Although to some extent such offset values are unavoidable, their temperature can be easily compensated for by pressure sensor signal processing circuitry.

Die Offsetwerte der Druckmeßeinrichtungen verschieben sich je doch mit der Temperatur aufgrund von Fehlanpassungen zwischen den Temperaturkoeffizienten der Piezowiderstände, aufgrund von Fehl anpassungen der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Fühlermaterial und dem Trägermaterial usw. Dies ist aus den Fig. 1A und 1B ersichtlich, wenn man die Kurvenlänge hinsichtlich der ver schiedenen Temperaturen T ₁ und T ₂ betrachtet, die sich von den Kurven hinsichtlich der Temperatur T ₀ unterscheiden. Hierbei hat es sich herausgestellt, daß der Zusammenbau des Fühlers mit dem Träger in besonderer Weise diese Fehlanpassung beeinflußt, sofern die Temperaturverschiebung auf unterschiedliche Ausdehnungskoeffi zienten des Fühlers und Trägers zurückzuführen ist.However, the offset values of the pressure measuring devices shift with the temperature due to mismatches between the temperature coefficients of the piezoresistors, due to mismatches of the thermal expansion coefficients between the sensor material and the carrier material, etc. This can be seen from FIGS. 1A and 1B, if one considers the curve length with regard to the different temperatures T ₁ and T ₂ , which differ from the curves with regard to the temperature T ₀ . It has been found that the assembly of the sensor with the carrier influences this mismatch in a special way, provided that the temperature shift is due to different expansion coefficients of the sensor and carrier.

Die in den Fig. 1A und 1B dargestellten Kurven sind zwei verschie denen Anordnungen zugeordnet, wobei in Fig. 1A die Kurven für zwei Druckmeßeinrichtungen A und B dargestellt, sind, die von einer er sten Montageanordnung Gebrauch machen, und in Fig. 1B die Kurven für zwei Druckmeßeinrichtungen C und D dargestellt sind, die von einer zweiten Montageanordnung Gebrauch machen. Die Druckmeßein richtungen A und B benutzen eine Montageanordnung entsprechend Fig. 2, während die Druckmeßeinrichtungen C und D eine Montage anordnung gemäß Fig. 3 benutzen. Wie aus den Fig. 1A und 1B klar hervorgeht, führt die erste Montageanordnung zu einer Streuung der absoluten Temperatur-Offsetwerte, die im Durchschnitt wesent lich größer als die Streuung der Werte hinsichtlich der zweiten Anordnung ist.The curves shown in FIGS. 1A and 1B are assigned to two different arrangements, with FIG. 1A showing the curves for two pressure measuring devices A and B , which make use of a first mounting arrangement, and the curves in FIG. 1B for two pressure measuring devices C and D are shown, which make use of a second mounting arrangement. The Druckmeßein directions A and B use a mounting arrangement according to FIG. 2, while the pressure measuring devices C and D use a mounting arrangement according to FIG. 3. 1A and 1B, as is clear from the FIG., The first mounting arrangement leads to a scattering of the absolute temperature offset values, which on average Wesent Lich greater than the dispersion of the values is with respect to the second arrangement.

Da bedeutende Temperatur-Offsetwerte in dem Druckfühlersignal-Ver arbeitungsschaltkreis kompensiert werden müssen, um ein genaues Druckmeßgerät zu erhalten, sind Druckmeßeinrichtungen anzustreben, die das Verhalten gemäß dem Diagramm in Fig. 1B aufweisen. Der artige Anordnungen erfordern nur eine geringe oder gar keine Kom pensation in Abhängigkeit von der Temperatur, obgleich der nomi nelle Offsetwert weiterhin kompensiert werden muß. Eine opti male Montageanordnung kann zu einem mittleren Temperaturoffset führen, der bei entsprechend hergestellten Einheiten nahe dem Wert 0 liegt, so daß keine Kompensation durch den Signalver arbeitungsschaltkreis für einen derartigen Offset erforderlich ist. Eine solche Montageanordnung sei im folgenden beschrieben.Since significant temperature offset values have to be compensated in the pressure sensor signal processing circuit in order to obtain an accurate pressure measuring device, pressure measuring devices which have the behavior according to the diagram in FIG. 1B are to be aimed at. The like arrangements require little or no compensation depending on the temperature, although the nominal offset value must still be compensated. An optimal mounting arrangement can lead to an average temperature offset, which is close to the value 0 in appropriately manufactured units, so that no compensation by the signal processing circuit is required for such an offset. Such a mounting arrangement is described below.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf einen Druckfühler-Chip 61 aus Halbleitermaterial, der auf das Ende eines Glasrohres 62 mit nied rigem thermischem Ausdehnungskoeffizienten montiert ist, wobei das Glasrohr einen Innenradius 63 aufweist, der durch eine langge strichelte Linie angedeutet ist. Die kurzgestrichelten Linien 64 und 65 repräsentieren die Umrißlinien eine den Membranteil bildenden schrägen Ausnehmung in dem Halbleitermaterial des Druckfühlers 61. Die äußere kurzgestrichelte Linie 64 stellt die Umrißlinie in der Fläche des Druckfühlers 61 dar, die mit dem Glasrohr 62 verbunden wird. Die innere kurzgestrichelte Linie 65 stellt die Schnittstelle zwischen der Wand der Aus nehmung und der Membran im Druckfühler 61 dar, wobei ersichtlich ist, daß die Wand der Ausnehmung nicht vertikal verläuft. Fig. 2 shows a plan view of a pressure sensor chip 61 made of semiconductor material, which is mounted on the end of a glass tube 62 with low thermal expansion coefficient, the glass tube having an inner radius 63 , which is indicated by a long dashed line. The short-dash lines 64 and 65 represent the contour lines of an oblique recess forming the membrane part in the semiconductor material of the pressure sensor 61 . The outer short dash line 64 represents the outline in the area of the pressure sensor 61 which is connected to the glass tube 62 . The inner short dashed line 65 represents the interface between the wall of the recess and the membrane in the pressure sensor 61 , wherein it can be seen that the wall of the recess is not vertical.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 2 wurde ein bekanntes elektrosta tisches Verbindungsverfahren benutzt, um eine Verbindung zwischen dem Glasrohr 62 und dem Druckfühler 61 herzustellen. Bei diesem Verfahren ergibt sich eine Verbindung entlang der Kante des Halbleiter-Druckfühlers 61, daß heißt entlang des Außenumfanges des quadratischen Chips. Die Verbindungsfläche ist somit nicht symmetrisch im Hinblick auf die durch die Membranausnehmung de finierte Umrißlinie, z. B. die gestrichelte Linie 64, und es hat sich herausgestellt, daß dies zu einem beträchtlichen Offset bei den Meßeinrichtungen A und B gemäß Fig. 1A führt.In the arrangement according to FIG. 2, a known electrostatic connection method was used to establish a connection between the glass tube 62 and the pressure sensor 61 . With this method, there is a connection along the edge of the semiconductor pressure sensor 61 , that is, along the outer periphery of the square chip. The connecting surface is thus not symmetrical with respect to the contour defined by the membrane recess, z. B. the dashed line 64 , and it has been found that this leads to a considerable offset in the measuring devices A and B according to FIG. 1A.

Andererseits ist in Fig. 3 erneut ein Druckfühler-Chip 61 aus Halbleitermaterial dargestellt, der demjenigen in Fig. 2 ent spricht. Der Druckfühler 71 ist jedoch durch das gleiche elektro statische Verbindungsverfahren mit dem Ende eines Glasrohres 72 mit niedrigem thermischem Ausdehnungskoef fizienten verbunden, wobei das Glasrohr durch die langgetrichel ten Linien dargestellt ist und die mit 73 bezeichnete gestrichelte Linie erneut den Innendurchmesser des Glasrohres darstellt. Der Umriß der Ausnehmung in dem Druckfühler-Chip 71 wird erneut durch die kurzgestrichelten Linien 74 und 75 definiert. Das elek trostatische Verbindungsverfahren führt hierbei zu einer Verbin dung entlang der kreisförmigen Außenkante des Glasrohres 72, so daß die Verbindungsfläche symmetrisch im Hinblick auf die Aus nehmung in dem Chip 71 verläuft. Dies wird dadurch ermöglicht, daß der Außendurchmesser des Glasrohres geringer als die Breite des quadratischen Chips ist. Diese Montageanordnung, die für die Druckmeßeinrichtungen C und D gemäß Fig. 1B verwendet wird, ergibt eine symmetrische Anordnung, die zu einer mittleren Ver teilung der Temperaturverschiebung nahe bei dem Wert 0 führt.On the other hand, a pressure sensor chip 61 made of semiconductor material is shown again in FIG. 3, which speaks to that in FIG. 2. However, the pressure sensor 71 is connected by the same electrostatic connection method to the end of a glass tube 72 with a low thermal expansion coefficient, the glass tube being represented by the long lines and the dashed line denoted by 73 again representing the inside diameter of the glass tube. The outline of the recess in the pressure sensor chip 71 is again defined by the dashed lines 74 and 75 . The electrostatic connection method leads here to a connec tion along the circular outer edge of the glass tube 72 , so that the connection surface is symmetrical with respect to the recess in the chip 71 . This is made possible by the fact that the outer diameter of the glass tube is smaller than the width of the square chip. This mounting arrangement, which is used for the pressure measuring devices C and D according to FIG. 1B, results in a symmetrical arrangement which leads to an average distribution of the temperature shift near the value 0.

Die Erzielung einer minimalen Verschiebung durch Wahl einer Mon tagevorrichtung, wobei der Träger gegenüber dem Druckfühler aus einem unterschiedlichen Material besteht und somit einen unter schiedlichen temperaturabhängigen Ausdehnungskoeffizienten auf weist, erfordert, daß die Verbindungsflächen zu beiden Seiten der Verbindung symmetrisch im Hinblick auf die Umrißlinie der Aus nehmung in der Verbindungsfläche des Druckfühlers ist und ferner, daß ein bestimmter Abstand zwischen diesen Verbindungsflächen und dieser Umrißlinie der Ausnehmung eingehalten wird.Achieving a minimal shift by choosing a Mon day device, the carrier opposite the pressure sensor a different material and therefore one under different temperature-dependent expansion coefficients points, requires that the connecting surfaces on both sides of the Connection symmetrical with respect to the outline of the off is in the connection surface of the pressure sensor and furthermore, that a certain distance between these connecting surfaces and this outline of the recess is observed.

Gemäß Fig. 4 ist eine Druckmeßeinrichtung dargestellt, bei der die Verbindungsfläche 82 mit der Ausnehmung 83 dem Betrachter zu gewandt ist. Ein wesentlicher Teil der Montagefläche 82 des Druck fühler-Chips 81 aus Halbleitermaterial ist mit dem Träger ver bunden. Dieser optimale Oberflächenteil wird durch ein geschlos senes Oberflächenband 84 gebildet, das innerhalb der Montage fläche 82 liegt, und eine innere Umrißlinie 85 und eine äußere Umrißlinie 86 aufweist, wobei beide Umrißlinien in gleichem Ab stand von der Umrißlinie 87 der Ausnehmung innerhalb der Montage fläche 82 angeordnet sind. Die Breite des Oberflächenbandes 84 wird durch die geforderte praktische Breite der Verbindungsflächen innerhalb der Montagefläche 82 bestimmt, wobei diese Breite von der Art des benutzten Verbindungsverfahrens abhängt. Der Ort des Oberflächenbandes 84 muß für jeden Druckfühleraufbau ermittelt werden, um die minimale Verschiebung in beiden Richtungen aus gehend von 0 für diesen Aufbau der Druckmeßeinrichtung zu finden. Wenn dieser Ort einmal durch Versuche oder durch Berechnungen ge funden worden ist, so führt die Beschränkung der Verbindungsfläche auf dieses Oberflächenband 84 zu einer minimalen Temperaturver schiebung.According to FIG. 4, a pressure measuring device is shown in which the connection surface 82 with the recess 83 the viewer is turning to. A substantial part of the mounting surface 82 of the pressure sensor chip 81 made of semiconductor material is connected to the carrier. This optimal surface part is formed by a closed surface band 84 , which lies within the assembly surface 82 , and has an inner contour line 85 and an outer contour line 86 , both contour lines being at the same distance from the contour line 87 of the recess within the assembly surface 82 are arranged. The width of the surface band 84 is determined by the required practical width of the connection surfaces within the mounting surface 82 , which width depends on the type of connection method used. The location of the surface band 84 must be determined for each pressure sensor structure in order to find the minimum displacement in both directions starting from 0 for this structure of the pressure measuring device. Once this location has been found through experimentation or calculation, limiting the interface area to this surface band 84 results in minimal temperature shift.

Es gibt eine Anzahl von Möglichkeiten, mit denen die an einer Ver bindung des Trägers mit dem Oberflächenband 84 teilhabenden Ver bindungsflächen eingegrenzt und geeignet lokalisiert werden kön nen. Wenn die Verbindung an der Kante des Druckfühlers auftritt, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben wurde, so kann man eine Verbindung im wesentlichen innerhalb des Oberflächenban des eines Druckfühlers gemäß Fig. 4 herbeiführen, indem das Mate rial außerhalb dieses Oberflächenbandes des Druckfühler-Chips mehr oder weniger entfernt wird.There are a number of ways in which the connection areas participating in a connection of the carrier to the surface band 84 can be delimited and appropriately located. If the connection occurs at the edge of the pressure sensor, as has been described in connection with FIG. 2, a connection can be brought about essentially within the surface band of a pressure sensor according to FIG. 4 by the material outside this surface band of the pressure sensor. Chips are removed more or less.

Eine solche Druckmeßeinrichtung ist in Fig. 5 dargestellt. Hierbei wurden hinsichtlich des Druckfühlers nur Materialwegnahmen entlang von geraden Linien vorgenommen. Diese Materialwegnahme kann vor der Verbindung des Druckfühlers mit dem Träger erfolgen. Wie man aus Fig. 5 entnehmen kann, weist der Druckfühler 91 aufgrund der Materialwegnahme durch gerade Abschnitte entlang der Außenkante die Form eines Oktogons auf, wobei der Umriß des Oktogons von der Umrißlinie 94 der Ausnehmung einen im wesentlichen gleichen Ab stand aufweist. Der Träger besteht wiederum aus einem Glasrohr mit einer äußeren Umrißlinie 92 und einer inneren Umrißlinie 93.Such a pressure measuring device is shown in FIG. 5. With regard to the pressure sensor, only material was removed along straight lines. This material can be removed before the pressure sensor is connected to the carrier. As can be seen from Fig. 5, the pressure sensor 91 due to the removal of material by straight sections along the outer edge in the shape of an octagon, the outline of the octagon from the outline 94 of the recess has a substantially equal from. The carrier in turn consists of a glass tube with an outer contour line 92 and an inner contour line 93 .

In den Fällen, wo es möglich ist, den Druckfühler-Chip mit einem kreisförmigen Widerlager konzentrisch zu der kreisförmigen Aus nehmung auszustatten, kann die äußere Umrißlinie des Oberflächen bandes, z. B. die Umrißlinie 86 gemäß Fig. 4, als Kante des Druck fühlers benutzt werden, so daß die Verbindung entlang der Außen kante des Druckfühlers das Oberflächenband mitbestimmt. Eine solche Anordnung ist in Fig. 6 dargestellt. Hierbei verläuft die Außen kante des Druckfühlers 101 parallel und konzentrisch zu den Um rißlinien 104 und 105 der Ausnehmung innerhalb des Druckfühlers sowie parallel und konzentrisch zu den Umrißlinien 102 und 103 des Trägers in Form eines Glasrohres.In cases where it is possible to equip the pressure sensor chip with a circular abutment concentric to the circular recess, the outer contour of the surface band, z. B. the outline so that the connection along the outer edge of the pressure sensor, the surface tape 86 also determined according to FIG. 4, the pressure sensor used as an edge. Such an arrangement is shown in FIG. 6. Here, the outer edge of the pressure sensor 101 runs parallel and concentrically to the outline 104 and 105 of the recess within the pressure sensor and parallel and concentric to the outline 102 and 103 of the carrier in the form of a glass tube.

Gemäß Fig. 7 ist eine Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig. 3 dargestellt. Hierbei weist ein Glasrohr 76 mit niedrigem thermi schem Ausdehnungskoeffizienten einen Innendurchmesser 73 und einen Außendurchmesser 72 auf, wobei diese Durchmesser ungefähr den Durchmessern der inneren und äußeren Umrißlinie des Oberflächen bandes entsprechen. Das Glasrohr 76 ist mit dem Widerlagerteil 79 des Druckfühlers 71 verbunden. Der Druckfühler 71 weist eine Aus nehmung 78 auf, wodurch ein Membranteil 77 gebildet wird. Der Membranteil 77 weist Teile von eindiffundierten Piezowiderständen auf, wodurch ein Druck über eine Dehnungsbeanspruchung gemessen werden kann. Die Ausnehmung 78 ist topfförmig und weist eine ab geschrägte Seitenwand auf. Hierdurch werden Umrißlinien 74 und 75 gebildet, die den Übergang der schrägen Seitenwand der Ausnehmung 78 in den Befestigungsteil 79 bzw. in den Membranteil 77 darstellen.Referring to FIG. 7 is a side view of the arrangement according to FIG. 3. Here, a glass tube 76 with a low thermal expansion coefficient has an inner diameter 73 and an outer diameter 72 , these diameters corresponding approximately to the diameters of the inner and outer contour line of the surface band. The glass tube 76 is connected to the abutment part 79 of the pressure sensor 71 . The pressure sensor 71 has a recess 78 , whereby a membrane part 77 is formed. The membrane part 77 has parts of diffused piezoresistors, as a result of which a pressure can be measured via an expansion stress. The recess 78 is cup-shaped and has a bevelled side wall. As a result, contour lines 74 and 75 are formed, which represent the transition of the oblique side wall of the recess 78 into the fastening part 79 and into the membrane part 77 .

Wenn das in Fig. 7 verwendete Glasrohr für bestimmte Anwendungs zwecke als zu dünn empfunden wird, so kann ein dickeres Glasrohr gemäß den Fig. 8 und 9 verwendet werden, wobei die Stirnfläche des Glasrohres abgeschrägt wird. Gemäß Fig. 8 ist die Stirnfläche 129 von außen nach innen ansteigend abgeschrägt. Andererseits sind gemäß Fig. 9 zwei Kegelflächen 138 und 139 vorgesehen, wobei die Kegelfläche 138 von innen nach außen und die Kegelfläche 139 von außen nach innen ansteigt. Auf diese Weise kann die Verbindung zwischen Druckfühler und Glasrohr auch bei einer wesentlich ge ringeren Abmessung des Druckfühlers gegenüber dem Glasrohr ent lang eines Oberflächenbandes erfolgen, das innerhalb des Druckfüh lers liegt.If the glass tube used in FIG. 7 is felt to be too thin for certain applications, a thicker glass tube according to FIGS. 8 and 9 can be used, the end face of the glass tube being chamfered. According to FIG. 8, the end face 129 is chamfered rising from the outside inwards. On the other hand, two conical surfaces 138 and 139 are provided according to FIG. 9, the conical surface 138 rising from the inside to the outside and the conical surface 139 rising from the outside to the inside. In this way, the connection between the pressure sensor and the glass tube can take place along a surface band that lies within the pressure sensor even with a substantially smaller dimension of the pressure sensor relative to the glass tube.

Eine weitere Möglichkeit besteht gemäß Fig. 10 darin, das Glas rohr 146 mit einem konzentrischen Vorsprung 141 zu versehen, mit welchem der Druckfühler verbunden wird. Selbstverständlich kann der Vorsprung sich auch an dem Druckfühler-Chip im Bereich des Oberflächenbandes befinden.A further possibility is shown in FIG. 10 in the glass tube 146 to be provided with a concentric projection 141, with which the pressure sensor is connected. Of course, the projection can also be located on the pressure sensor chip in the area of the surface band.

Wenn der Innendurchmesser des Glasrohres geringer als der Durch messer der Ausnehmung in dem Druckfühler ist, so kann durch eine Abschrägung der Auflagerfläche des Druckfühlers die Verbindungs stelle zwischen Druckfühler und Glasrohr an die Stelle verlegt werden, die sich außerhalb der Ausnehmung und konzentrisch zu dieser befindet. Auf diese Weise erreicht man, daß der Außendurch messer des Glasrohres praktisch mit dem Außendurchmesser des Oberflächenbandes übereinstimmt. Die Neigung in der Montagefläche des Druckfühlers kann leicht durch chemische Polierung erzeugt werden. Dies erfolgt, wenn noch mehrere Druckfühler in einem Plättchen miteinander verbunden sind, d. h. vor dem Zersägen des Halbleiterplättchens in einzelne Druckfühler.If the inside diameter of the glass tube is less than the through knife of the recess in the pressure sensor, so can by a Sloping the bearing surface of the pressure sensor the connection in place between the pressure sensor and the glass tube that are outside the recess and concentric too this is located. In this way you achieve that the outside Knife of the glass tube practically with the outside diameter of the Surface band matches. The slope in the mounting surface the pressure sensor can easily be created by chemical polishing will. This happens when there are several pressure sensors in one Plates are interconnected, d. H. before sawing the Semiconductors in individual pressure sensors.

In allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erfolgt die Verbindung zwischen einem rohrförmigen Glasträger mit nied rigem thermischem Ausdehnungskoeffizienten und einem Druckfühler aus Halbleitermaterial entlang einer ausgewählten Fläche des Druck fühlers. Im Hinblick auf eine minimale Temperaturverschiebung der Kennlinie müssen die Verbindungsflächen innerhalb des erwähnten Oberflächenbandes liegen. Dieses Oberflächenband liegt innerhalb des Druckfühlers und erstreckt sich konzentrisch zu dem Glasrohr und zu der Ausnehmung im Druckfühler. Die geeignete Lage dieses Oberflächenbandes kann durch Versuche oder durch Berechnungen er mittelt werden.In all the exemplary embodiments described above the connection between a tubular glass support with low thermal expansion coefficient and a pressure sensor of semiconductor material along a selected area of the print feelers. With regard to a minimal temperature shift of the Characteristic curve must be the connecting surfaces within the mentioned Surface band lie. This surface band lies within of the pressure sensor and extends concentrically to the glass tube and to the recess in the pressure sensor. The appropriate location of this Surface band can be obtained through tests or through calculations be averaged.

Claims

1. Pressure measuring device with a semiconductor pressure sensor, which is mounted on a tubular support made of a different material, characterized by the combination of the following features:

a) the semiconductor pressure sensor ( 71, 81, 91, 101 ) has a recess ( 78, 83 ) in a body deviating from the circular shape in order to specify a membrane part ( 77 ) and a fastening part ( 79 );
b) the semiconductor pressure sensor ( 71, 81, 91, 101 ) has a dimension different from the tubular support ( 76, 146 ); and
c) the semiconductor pressure sensor ( 71, 81, 91, 101 ) is only connected to the carrier ( 76 ) along a closed support surface ( 84 ) of the fastening part ( 79 ), the contour lines ( 72, 73; 85, 86 ) the support surface from the outline ( 74; 87 ) of the recess ( 78; 83 ) have the same distance everywhere in wesent union.

2. Pressure measuring device according to claim 1, characterized in that the support surface ( 151 ) is not planar.

3. Pressure measuring device according to claim 1, characterized in that the tubular support ( 146 ) has an adapted to the support surface attachment ( 141 ) which is connected to the support surface.

4. Pressure measuring device according to claim 1, characterized by net formed on the tubular support cone surfaces ( 129; 138, 139 ) for contact formation with the fastening part.

5. Pressure measuring device according to claim 2, characterized in that the support surface ( 151 ) is inclined inwards.