RU212797U1

RU212797U1 - Absolute pressure sensor with increased stability

Info

Publication number: RU212797U1
Application number: RU2022109016U
Authority: RU
Inventors: Михаил Викторович Басов
Filing date: 2022-04-05
Publication date: 2022-08-09

Abstract

Полезная модель относится к области измерительной техники и автоматики, представляет собой датчик абсолютного давления и может быть использована в малогабаритных преобразователях абсолютного давления в электрический сигнал. Датчик абсолютного давления содержит чувствительный элемент абсолютного давления, состоящий из кремниевого интегрального преобразователя давления, где по планарной технологии на лицевой стороне сформирована структура с электрической схемой в виде резистивного моста; на обратной стороне сформирована структура мембраны, состоящей из утолщенной части, утоненной части и трех жестких центров, где области между ними создают разные по знаку механические напряжения, изменяющие номиналы тензорезисторов при подаче давления на мембрану; кремниевого основания с верхней и нижней частью в виде прямоугольных правильных параллелепипедов, где длина ребра горизонтальных граней верхней части основания больше от 2 до 5 раз относительно длины ребра горизонтальных граней нижней части основания и длина вертикального ребра вертикальных граней верхней части основания больше от 2 до 5 раз относительно длины вертикального ребра вертикальных граней нижней части основания и размеры горизонтальных граней верхней части основания равны размерам интегрального преобразователя давления. Герметичное соединение оборотной части интегрального преобразователя давления и основания слоем легкоплавкого стеклом между элементами образует вакуумную полость, позволяющую в дальнейшем измерять абсолютное давление при подаче потока рабочей среды на лицевую часть интегрального преобразователя давления. Благодаря малой площади соединения нижней части основания с корпусом датчика абсолютного давления и одного соединения в чувствительном элементе абсолютного давления с помощью слоя легкоплавкого стекла происходит сокращение погрешности по стабильности выходного сигнала интегрального преобразователя давления, связанного с временной релаксацией остаточных механических напряжений в сборочной конструкции. 5 ил.

The utility model relates to the field of measuring technology and automation, is an absolute pressure sensor and can be used in small-sized converters of absolute pressure into an electrical signal. The absolute pressure sensor contains an absolute pressure sensing element, consisting of a silicon integrated pressure transducer, where, according to planar technology, a structure with an electrical circuit in the form of a resistive bridge is formed on the front side; on the reverse side, a membrane structure is formed, consisting of a thickened part, a thinned part and three rigid centers, where the areas between them create mechanical stresses of different sign that change the values of strain gauges when pressure is applied to the membrane; silicon base with the upper and lower parts in the form of right-angled rectangular parallelepipeds, where the length of the edge of the horizontal faces of the upper part of the base is 2 to 5 times greater than the length of the edge of the horizontal faces of the lower part of the base and the length of the vertical edge of the vertical faces of the upper part of the base is greater than 2 to 5 times relative to the length of the vertical edge of the vertical edges of the lower part of the base and the dimensions of the horizontal edges of the upper part of the base are equal to the dimensions of the integral pressure transducer. The hermetic connection of the reverse part of the integral pressure transducer and the base with a layer of fusible glass between the elements forms a vacuum cavity, which makes it possible to measure the absolute pressure in the future when the flow of the working medium is supplied to the front part of the integral pressure transducer. Due to the small connection area of the lower part of the base with the body of the absolute pressure sensor and one connection in the absolute pressure sensor using a layer of fusible glass, the error in the stability of the output signal of the integrated pressure transducer is reduced, associated with the temporary relaxation of residual mechanical stresses in the assembly structure. 5 ill.

Description

Полезная модель относится к области измерительной техники и автоматики и может быть использовано в малогабаритных датчиках абсолютного давления в электрический сигнал.The utility model relates to the field of measuring technology and automation and can be used in small-sized absolute pressure sensors into an electrical signal.

Известен датчик давления с нормализованным или цифровым выходом, содержащий корпус и установленные в нем: чувствительный элемент давления (ЧЭД) с интегральным преобразователем давления (ИПД) и контактными площадками, кристалл интегральной микросхемы (ИС) преобразователя сигнала ИПД, защитную крышку, выходные контакты, средства электрических соединений ЧЭД, ИС и выходных контактов и по меньшей мере один канал, выполненный в корпусе, для подвода давления среды, при этом ЧЭД снабжен контактными площадками на защитной крышке за пределами соединения ИС и крышки, а крышка выполнена из кремния встроенной по технологии производства ИС и размещена на ИПД, кристалл ИС размещен на встроенной защитной крышке, все механические соединения ЧЭД и встроенной защитной крышки выполнены низкотемпературной пайкой стеклом, а ИС и ЧЭД - клеем-герметиком, по контурам механических соединений интегральных деталей ЧЭД выполнены защитные канавки, а электрические соединения - методами микроэлектронных технологий. Патент РФ на изобретение № 2564378, МПК G01L 9/04, 27.09.2015. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.A known pressure sensor with a normalized or digital output, containing a housing and installed in it: a pressure sensor (PSE) with an integrated pressure transducer (IPD) and contact pads, an integrated circuit chip (IC) of the SPD signal converter, a protective cover, output contacts, tools electrical connections of the FEM, IC and output contacts and at least one channel made in the housing for supplying medium pressure, while the FEC is provided with contact pads on the protective cover outside the connection of the IC and the cover, and the cover is made of silicon built-in according to the production technology of the IC and is placed on the SPD, the IC chip is placed on the built-in protective cover, all mechanical connections of the PSE and the built-in protective cover are made by low-temperature soldering with glass, and the IC and PSE are made with adhesive-sealant, protective grooves are made along the contours of the mechanical connections of the integral parts of the PSE, and electrical connections - methods of microelectronic technologies. RF patent for invention No. 2564378, IPC G01L 9/04, 09/27/2015. This technical solution is accepted as a prototype.

Недостатком прототипа является низкая стабильность выходного сигнала датчика абсолютного давления.The disadvantage of the prototype is the low stability of the output signal of the absolute pressure sensor.

Поскольку основание чувствительного элемента абсолютного давления имеет неэффективную конструкцию для снятия остаточных механических напряжений от корпуса датчика абсолютного давления.Because the base of the absolute pressure sensing element is inefficiently designed to relieve residual mechanical stresses from the housing of the absolute pressure transmitter.

Полезная модель устраняет недостатки прототипа.The utility model eliminates the shortcomings of the prototype.

Техническим результатом полезной модели является повышение стабильности выходного сигнала датчика абсолютного давления.The technical result of the utility model is to increase the stability of the output signal of the absolute pressure sensor.

Технический результат достигается тем, что датчик абсолютного давления с повышенной стабильностью содержит корпус и установленные в нем: чувствительный элемент абсолютного давления с интегральным преобразователем давления и контактными площадками, средства электрических соединений чувствительного элемента абсолютного давления и один канал, выполненный в корпусе, для подвода давления среды, механическое соединение интегрального преобразователя давления и основания выполнено слоем легкоплавкого стекла и чувствительного элемента абсолютного давления с корпусом выполнено клеем-герметиком, электрические соединения чувствительного элемента абсолютного давления выполнены методами микроэлектронных технологий, имеется вакуумированная полость для чувствительного элемента абсолютного давления и антикоррозионная защита выполнена в виде коррозионностойкого кремнийорганического защитного покрытия поверхности полости корпуса, датчик абсолютного давления в корпусе с выводами содержит штуцер для подачи номинального давления со стороны лицевой части интегрального преобразователя давления, расположенным между первым и седьмым выводом корпуса по периметру корпуса, содержит чувствительный элемент абсолютного давления, соединенный алюминиевыми контактными площадками с выводами корпуса алюминиевой проволокой в следующей последовательности соединения: третья алюминиевая контактная площадка первой алюминиевой проволокой со вторым выводом, четвертая алюминиевая контактная площадка второй алюминиевой проволокой с третьим выводом, пятая алюминиевая контактная площадка третьей алюминиевой проволокой со четвертым выводом, шестая алюминиевая контактная площадка четвертой алюминиевой проволокой с пятым выводом и седьмая алюминиевая контактная площадка пятой алюминиевой проволокой с шестым выводом; чувствительный элемент абсолютного давления содержит интегральный преобразователь давления, состоящий из кремния n-типа проводимости и на лицевой стороне которого сформированы тензорезисторы p-типа проводимости, средства электрических соединений и алюминиевые контактные площадки, объединенные в мостовую схему, и на оборотной стороне которого сформирована травлением механическая часть с тонкой гибкой симметрично выполненной квадратной кремниевой мембраной с утолщенной частью, утоненной частью, где толщина утоненной части мембраны составляет от 10 мкм до значения, равного половине толщины интегрального преобразователя давления, и с тремя жесткими центрами кремниевой мембраны, места соединения которых являются местами концентрации механических напряжений; основание чувствительного элемента абсолютного давления выполнено из единого материала из кремния для снятия остаточных механических напряжений от корпуса, содержащего верхнюю часть основания в виде прямоугольного правильного параллелепипеда с горизонтальными гранями квадратной формы и нижнюю часть основания в виде прямоугольного правильного параллелепипеда с горизонтальными гранями квадратной формы, где длина ребра горизонтальных граней верхней части основания больше от 2 до 5 раз относительно длины ребра горизонтальных граней нижней части основания и длина вертикального ребра вертикальных граней верхней части основания больше от 2 до 5 раз относительно длины вертикального ребра вертикальных граней нижней части основания и размеры горизонтальных граней верхней части основания равны размерам интегрального преобразователя давления; где интегральный преобразователь давления и основание чувствительного элемента абсолютного давления герметично соединены одним слоем легкоплавкого стекла в областях контакта соединения, где образована вакуумированная полость между оборотной механической стороной интегрального преобразователя давления и основанием чувствительного элемента абсолютного давления для дальнейшего измерения абсолютного давления.The technical result is achieved by the fact that the absolute pressure sensor with increased stability contains a housing and installed in it: an absolute pressure sensing element with an integral pressure transducer and contact pads, means for electrical connections of the absolute pressure sensing element and one channel made in the housing for supplying medium pressure , the mechanical connection of the integral pressure transducer and the base is made by a layer of low-melting glass and the absolute pressure sensing element with the body is made with adhesive-sealant, the electrical connections of the absolute pressure sensing element are made by microelectronic technologies, there is an evacuated cavity for the absolute pressure sensing element and anticorrosion protection is made in the form of a corrosion-resistant silicone protective coating on the surface of the housing cavity, the absolute pressure sensor in the housing with leads contains a fitting for supplying nominal pressure on the side of the front part of the integral pressure transducer, located between the first and seventh outlet of the housing along the perimeter of the housing, contains an absolute pressure sensitive element connected by aluminum contact pads to the terminals of the housing with an aluminum wire in the following connection sequence: the third aluminum contact pad with the first aluminum wire with the second terminal, the fourth aluminum pad with a second aluminum wire with a third terminal, the fifth aluminum pad with a third aluminum wire with a fourth terminal, the sixth aluminum pad with a fourth aluminum wire with a fifth terminal, and the seventh aluminum pad with a fifth aluminum wire with a sixth terminal; absolute pressure sensing element contains an integrated pressure transducer consisting of n-type silicon and on the front side of which p-type conductivity strain gauges, electrical connections and aluminum contact pads are formed, combined in a bridge circuit, and on the reverse side of which the mechanical part is formed by etching with a thin flexible symmetrically made square silicon membrane with a thickened part, a thinned part, where the thickness of the thinned part of the membrane is from 10 μm to a value equal to half the thickness of the integral pressure transducer, and with three rigid centers of the silicon membrane, the junctions of which are the points of concentration of mechanical stresses ; the base of the absolute pressure sensitive element is made of a single material of silicon to relieve residual mechanical stresses from the housing, containing the upper part of the base in the form of a rectangular regular parallelepiped with horizontal square edges and the lower part of the base in the form of a rectangular regular parallelepiped with horizontal square edges, where the length the edges of the horizontal faces of the upper part of the base are 2 to 5 times longer than the length of the edges of the horizontal faces of the lower part of the base and the length of the vertical edges of the vertical faces of the upper part of the base is 2 to 5 times greater than the length of the vertical edges of the vertical faces of the lower part of the base and the dimensions of the horizontal faces of the upper part the bases are equal to the dimensions of the integral pressure transducer; where the integral pressure transducer and the base of the absolute pressure sensing element are hermetically connected by one layer of fusible glass in the connection contact areas, where an evacuated cavity is formed between the reverse mechanical side of the integral pressure transducer and the base of the absolute pressure sensing element for further measurement of absolute pressure.

Сущность полезной модели поясняется фиг. 1-5.The essence of the utility model is illustrated in Fig. 1-5.

На фиг. 1 представлен вид сбоку сборки датчика абсолютного давления.In FIG. 1 is a side view of an absolute pressure sensor assembly.

На фиг. 2 представлен вид сверху сборки датчика абсолютного давления.In FIG. 2 is a top view of the absolute pressure sensor assembly.

На фиг. 3 представлен вид сбоку интегрального преобразователя давления.In FIG. 3 is a side view of an integral pressure transducer.

На фиг. 4 представлен вид снизу основания чувствительного элемента абсолютного давления.In FIG. 4 is a bottom view of the base of the absolute pressure sensor.

На фиг. 5 представлен график зависимости по экспериментальным данным для изменения погрешности по стабильности выходного сигнала датчика абсолютного давления от времени.In FIG. 5 is a graph of experimental data for the change in the error in the stability of the output signal of the absolute pressure sensor from time to time.

Цифрами на чертежах обозначены:The numbers in the drawings indicate:

1 - корпус датчика абсолютного давления;1 - housing of the absolute pressure sensor;

2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7 - выводы корпуса датчика абсолютного давления;2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7 - terminals of the absolute pressure sensor housing;

3 - чувствительный элемент абсолютного давления;3 - absolute pressure sensor;

4 - клей-герметик;4 - adhesive sealant;

5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 5.8, 5.9 - алюминиевые контактные площадки;5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 5.8, 5.9 - aluminum pads;

6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5 - алюминиевая проволока;6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5 - aluminum wire;

7 - интегральный преобразователь давления чувствительного элемента абсолютного давления из кремния n-типа проводимости;7 - integral pressure transducer of the sensing element of absolute pressure from silicon n-type conductivity;

8 - основание чувствительного элемента абсолютного давления;8 - base of the absolute pressure sensor;

9 - лицевая сторона интегрального преобразователя давления;9 - front side of the integrated pressure transducer;

10 - оборотная механическая сторона интегрального преобразователя давления в виде квадратной кремниевой мембраны;10 - reverse mechanical side of the integral pressure transducer in the form of a square silicon membrane;

11 - тензорезисторы интегрального преобразователя давления p-типа проводимости;11 - strain gauges of the integral pressure transducer of p-type conductivity;

12 - средства электрических соединений интегрального преобразователя давления;12 - means of electrical connections of the integral pressure transducer;

13 - утоненная часть квадратной кремниевой мембраны интегрального преобразователя давления;13 - thinned part of the square silicon membrane of the integral pressure transducer;

14 - утолщенная часть квадратной кремниевой мембраны интегрального преобразователя давления;14 - thickened part of the square silicon membrane of the integrated pressure transducer;

15.1, 15.2, 15.3 - жесткие центры квадратной кремниевой мембраны;15.1, 15.2, 15.3 - rigid centers of a square silicon membrane;

16 - слой легкоплавкого стекла;16 - a layer of fusible glass;

17 - штуцер в корпусе датчика абсолютного давления;17 - fitting in the housing of the absolute pressure sensor;

18 - коррозионностойкое кремнийорганическое защитное покрытие;18 - corrosion-resistant organosilicon protective coating;

19 - вакуумированная полость;19 - evacuated cavity;

20.1, 20.2 - верхняя и нижняя часть основания чувствительного элемента абсолютного давления.20.1, 20.2 - the upper and lower parts of the base of the absolute pressure sensing element.

Устройство содержит корпус 1 и установленные в нем: чувствительный элемент 3 абсолютного давления с кристаллом интегрального преобразователя 7 давления и контактными площадками 5, средства 12 электрических соединений чувствительного элемента 3 абсолютного давления и один канал, выполненный в корпусе 1, для подвода давления среды, механическое соединение интегрального преобразователя 7 давления и основания 8 выполнено слоем легкоплавкого стекла 16 и чувствительного элемента 3 абсолютного давления с корпусом 1 выполнено клеем-герметиком 4, электрические соединения чувствительного элемента 3 абсолютного давления выполнены методами микроэлектронных технологий, имеется вакуумированная полость 19 для чувствительного элемента 3 абсолютного давления и антикоррозионная защита выполнена в виде коррозионностойкого кремнийорганического защитного покрытия 18 поверхности полости корпуса 1, датчик абсолютного давления в корпусе 1 с выводами 2 содержит штуцер 17 для подачи номинального давления со стороны лицевой части 9 интегрального преобразователя 7 давления, расположенным между первым 2.1 и седьмым 2.7 выводом корпуса 1 по периметру корпуса 1, содержит чувствительный элемент 3 абсолютного давления, соединенный алюминиевыми контактными площадками 5 с выводами 2 корпуса алюминиевой проволокой 6 в следующей последовательности соединения: третья алюминиевая контактная площадка 5.3 первой алюминиевой проволокой 6.1 со вторым выводом 2.2, четвертая алюминиевая контактная площадка 5.4 второй алюминиевой проволокой 6.2 с третьим выводом 2.3, пятая алюминиевая контактная площадка 5.5 третьей алюминиевой проволокой 6.3 с четвертым выводом 2.4, шестая алюминиевая контактная площадка 5.6 четвертой алюминиевой проволокой 6.4 с пятым выводом 2.5 и седьмая алюминиевая контактная площадка 5.7 пятой алюминиевой проволокой 6.5 с шестым выводом 2.6; чувствительный элемент 3 абсолютного давления содержит интегральный преобразователь 7 давления, состоящий из кремния n-типа проводимости и на лицевой стороне 9 которого сформированы тензорезисторы 11 p-типа проводимости, средства электрических соединений 12 и алюминиевые контактные площадки 5, объединенные в мостовую схему, и на оборотной стороне 10 которого сформирована травлением механическая часть с тонкой гибкой симметрично выполненной квадратной кремниевой мембраной с утолщенной частью 14, утоненной частью 13, где толщина утоненной части 13 мембраны составляет от 10 мкм до значения, равного половине толщины интегрального преобразователя 7 давления, и с тремя жесткими центрами 15 кремниевой мембраны, места соединения которых являются местами концентрации механических напряжений; основание 8 чувствительного элемента 3 абсолютного давления выполнено из единого материала из кремния для снятия остаточных механических напряжений от корпуса 1, содержащего верхнюю часть 20.1 основания 8 в виде прямоугольного правильного параллелепипеда с горизонтальными гранями квадратной формы и нижнюю часть 20.2 основания 8 в виде прямоугольного правильного параллелепипеда с горизонтальными гранями квадратной формы, где длина ребра горизонтальных граней верхней части 20.1 основания 8 больше от 2 до 5 раз относительно длины ребра горизонтальных граней нижней части 20.2 основания 8 и длина вертикального ребра вертикальных граней верхней части 20.1 основания 8 больше от 2 до 5 раз относительно длины вертикального ребра вертикальных граней нижней части 20.2 основания 8 и размеры горизонтальных граней верхней части 20.1 основания 8 равны размерам интегрального преобразователя 7 давления; где интегральный преобразователь 7 давления и основание 8 чувствительного элемента 3 абсолютного давления герметично соединены одним слоем легкоплавкого стекла 16 в областях контакта соединения, где образована вакуумированная полость 19 между оборотной механической стороной 10 интегрального преобразователя давления и основанием 8 чувствительного элемента 3 абсолютного давления для дальнейшего измерения абсолютного давления.The device comprises a housing 1 and installed in it: an absolute pressure sensing element 3 with a crystal of an integral pressure transducer 7 and contact pads 5, means 12 for electrical connections of the absolute pressure sensing element 3 and one channel made in the housing 1 for supplying medium pressure, a mechanical connection integral pressure transducer 7 and base 8 are made with a layer of low-melting glass 16 and absolute pressure sensor 3 with housing 1 is made with adhesive-sealant 4, electrical connections of absolute pressure sensor 3 are made by microelectronic technologies, there is an evacuated cavity 19 for absolute pressure sensor 3 and anti-corrosion protection is made in the form of a corrosion-resistant organosilicon protective coating 18 of the surface of the cavity of the housing 1, the absolute pressure sensor in the housing 1 with leads 2 contains a fitting 17 for supplying a nominal pressure with a hundred The crowns of the front part 9 of the integral pressure transducer 7, located between the first 2.1 and the seventh 2.7 output of the housing 1 along the perimeter of the housing 1, contains an absolute pressure sensor 3 connected by aluminum contact pads 5 to the terminals 2 of the housing with aluminum wire 6 in the following connection sequence: the third aluminum pad 5.3 with the first aluminum wire 6.1 with a second lead 2.2, fourth aluminum pad 5.4 with a second aluminum wire 6.2 with a third lead 2.3, fifth aluminum pad 5.5 with a third aluminum wire 6.3 with a fourth lead 2.4, sixth aluminum pad 5.6 with a fourth aluminum wire 6.4 the fifth output 2.5 and the seventh aluminum pad 5.7 with the fifth aluminum wire 6.5 with the sixth output 2.6; absolute pressure sensitive element 3 contains an integrated pressure transducer 7, consisting of n-type silicon and on the front side 9 of which strain gauges 11 of p-type conductivity are formed, electrical connections 12 and aluminum contact pads 5, combined into a bridge circuit, and on the reverse side 10 of which is formed by etching a mechanical part with a thin flexible symmetrically made square silicon membrane with a thickened part 14, a thinned part 13, where the thickness of the thinned part 13 of the membrane is from 10 μm to a value equal to half the thickness of the integral pressure transducer 7, and with three rigid centers 15 silicon membrane, the joints of which are the places of concentration of mechanical stresses; the base 8 of the sensing element 3 of absolute pressure is made of a single silicon material to relieve residual mechanical stresses from the body 1, containing the upper part 20.1 of the base 8 in the form of a rectangular regular parallelepiped with horizontal square edges and the lower part 20.2 of the base 8 in the form of a rectangular regular parallelepiped with horizontal faces of a square shape, where the length of the edge of the horizontal faces of the upper part 20.1 of the base 8 is 2 to 5 times greater than the length of the edge of the horizontal faces of the lower part 20.2 of the base 8 and the length of the vertical edge of the vertical edges of the upper part 20.1 of the base 8 is greater than 2 to 5 times relative to the length the vertical edge of the vertical edges of the lower part 20.2 of the base 8 and the dimensions of the horizontal edges of the upper part 20.1 of the base 8 are equal to the dimensions of the integrated pressure transducer 7; where the integral pressure transducer 7 and the base 8 of the absolute pressure sensing element 3 are hermetically connected by one layer of fusible glass 16 in the connection contact areas, where an evacuated cavity 19 is formed between the back mechanical side 10 of the integral pressure transducer and the base 8 of the absolute pressure sensing element 3 for further measurement of the absolute pressure.

Датчик абсолютного давления с повышенной стабильностью содержит корпус 1 датчика абсолютного давления, имеющий круглую или любую другую форму при рассмотрении вида сверху, с семью выводами 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7 корпуса 1 датчика абсолютного давления, имеющими круглую или любую другую форму при рассмотрении вида сверху, расположенными по периметру корпуса 1 датчика абсолютного давления и высота выводов 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7 при рассмотрении вида сбоку не регламентирована, но является не больше высоты внутренней части корпуса 1 датчика абсолютного давления, а также взаимное расположение которых также может быть любым и, в частности симметричным; штуцер 17 в корпусе 1 датчика абсолютного давления для подачи номинального давления на чувствительный элемент 3 абсолютного давления с лицевой стороны 9 интегрального преобразователя 7 давления, расположенным по периметру корпуса 1 датчика абсолютного давления совместно с семью выводами 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7 корпуса 1 датчика абсолютного давления между и первым 2.1 и седьмым 2.7 выводами корпуса 1 датчика абсолютного давления и имеющего круглую или любую другую форму при рассмотрении вида сверху. В корпусе 1 датчика абсолютного давления расположен чувствительный элемент 3 абсолютного давления, соединенный с корпусом 1 датчика абсолютного давления клеем-герметиком 4 и алюминиевыми контактными площадками 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7 с выводами 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 корпуса 1 датчика абсолютного давления алюминиевой проволокой 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, например, в следующей последовательности соединения: третья алюминиевая контактная площадка 5.3 первой алюминиевой проволокой 6.1 со вторым выводом 2.2, четвертая алюминиевая контактная площадка 5.4 второй алюминиевой проволокой 6.2 с третьим выводом 2.3, пятая алюминиевая контактная площадка 5.5 третьей алюминиевой проволокой 6.3 с четвертым выводом 2.4, шестая алюминиевая контактная площадка 5.6 четвертой алюминиевой проволокой 6.4 с пятым выводом 2.5 и седьмая алюминиевая контактная площадка 5.7 пятой алюминиевой проволокой 6.5 с шестым выводом 2.6; состоящий из интегрального преобразователя 7 давления квадратной формы любых размеров в пределах габаритных размеров корпуса 1 датчика абсолютного давления (вид сверху), и основания 8 чувствительного элемента 3 абсолютного давления из единого материала из кремния, содержащего верхнюю часть 20.1 основания в виде прямоугольного правильного параллелепипеда с горизонтальными гранями квадратной формы и нижнюю часть 20.2 основания в виде прямоугольного правильного параллелепипеда с горизонтальными гранями квадратной формы, где длина ребра горизонтальных граней верхней части 20.1 основания больше от 2 до 5 раз относительно длины ребра горизонтальных граней нижней части 20.2 основания и длина вертикального ребра вертикальных граней верхней части 20.1 основания больше от 2 до 5 раз относительно длины вертикального ребра вертикальных граней нижней части 20.2 основания и размеры горизонтальных граней верхней части 20.1 основания равны размерам интегрального преобразователя 7 давления (вид сверху). Конструкция корпуса 1 датчика абсолютного давления со всеми составляющими представлена на фиг. 1 и 2.The absolute pressure sensor with increased stability contains a housing 1 of the absolute pressure sensor, having a round or any other shape when viewed from above, with seven terminals 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7 of the housing 1 of the absolute pressure sensor, having a round or any another shape when considering the top view, located along the perimeter of the housing 1 of the absolute pressure sensor and the height of the leads 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7 when considering the side view is not regulated, but is not more than the height of the inner part of the housing 1 of the absolute pressure sensor , as well as the mutual arrangement of which can also be any and, in particular, symmetrical; fitting 17 in the housing 1 of the absolute pressure sensor for supplying nominal pressure to the absolute pressure sensor 3 from the front side 9 of the integral pressure transducer 7 located along the perimeter of the housing 1 of the absolute pressure sensor together with seven leads 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 , 2.7 of the housing 1 of the absolute pressure sensor between both the first 2.1 and the seventh 2.7 conclusions of the housing 1 of the absolute pressure sensor and having a round or any other shape when considering the top view. In the housing 1 of the absolute pressure sensor there is a sensitive element 3 of the absolute pressure, connected to the housing 1 of the absolute pressure sensor with adhesive-sealant 4 and aluminum pads 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7 with terminals 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 of the housing 1 absolute pressure sensor with aluminum wire 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, for example, in the following connection sequence: the third aluminum pad 5.3 with the first aluminum wire 6.1 with the second pin 2.2, the fourth aluminum pad 5.4 with the second aluminum wire 6.2 with the third pin 2.3, the fifth aluminum pad 5.5 with the third aluminum wire 6.3 with the fourth pin 2.4, the sixth aluminum pad 5.6 with the fourth aluminum wire 6.4 with the fifth pin 2.5 and the seventh aluminum pad 5.7 with the fifth aluminum wire 6.5 with the sixth pin 2.6; consisting of an integral square-shaped pressure transducer 7 of any size within the overall dimensions of the absolute pressure sensor housing 1 (top view), and the base 8 of the absolute pressure sensor 3 made of a single silicon material, containing the upper part 20.1 of the base in the form of a rectangular regular parallelepiped with horizontal square-shaped faces and the lower part 20.2 of the base in the form of a rectangular regular parallelepiped with horizontal square-shaped faces, where the length of the edge of the horizontal faces of the upper part 20.1 of the base is 2 to 5 times greater than the length of the edge of the horizontal faces of the lower part 20.2 of the base and the length of the vertical edge of the vertical faces of the top part 20.1 of the base is larger from 2 to 5 times relative to the length of the vertical edge of the vertical edges of the lower part 20.2 of the base and the dimensions of the horizontal edges of the upper part 20.1 of the base are equal to the dimensions of the integral pressure transducer 7 (top view) . The design of the housing 1 of the absolute pressure sensor with all components is shown in Fig. 1 and 2.

Интегральный преобразователь 7 давления, представленный на фиг. 2 и 3, состоит из кремния n-типа проводимости и содержит лицевую сторону 9, на которой сформирована по планарной технологии электрическая мостовая схема и оборотную механическую сторону 10 в виде квадратной кремниевой мембраны, способной деформироваться при подаче давления. Лицевая сторона 9 содержит совокупность электрически связанных компонентов, состоящих из тензорезисторов 11 p-типа проводимости, средств 12 электрических соединений и алюминиевых контактных площадок 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 5.8, 5.9, изготовленных в едином технологическом процессе на единой полупроводниковой подложке, при этом тензорезисторы 11 являются плечами мостовой измерительной схемы, где, например, первое плечо расположено между пятой 5.5 и шестой 5.6 алюминиевыми металлизированными контактными площадками, второе плечо расположено между шестой 5.6 и седьмой 5.7 алюминиевыми металлизированными контактными площадками, третье плечо расположено между четвертой 5.4 и третьей 5.3 алюминиевыми металлизированными контактными площадками и четвертое плечо расположено между третьей 5.3 и седьмой 5.7 алюминиевыми металлизированными контактными площадками. Первое плечо соединяется со вторым плечом средствами 12 электрических соединений, проходящих через шестую алюминиевую металлизированную контактную площадку 5.6, второе плечо соединяется с третьим плечом средствами 12 электрических соединений, проходящих через седьмую алюминиевую металлизированную контактную площадку 5.7, третье плечо соединяется с четвертым плечом средствами 12 электрических соединений, проходящих через третью алюминиевую металлизированную контактную площадку 5.3, первое плечо и третье плечо не соединяются в корпусе 1 датчика абсолютного давления и разъединены на пятую 5.5 и четвертую 5.4 алюминиевые металлизированные контактные площадки, соответственно.The integrated pressure transducer 7 shown in FIG. 2 and 3, consists of n-type silicon and contains the front side 9, on which an electrical bridge circuit is formed according to planar technology, and the reverse mechanical side 10 in the form of a square silicon membrane capable of deforming when pressure is applied. The front side 9 contains a set of electrically connected components consisting of strain gauges 11 of p-type conductivity, means 12 of electrical connections and aluminum contact pads 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 5.8, 5.9, manufactured in a single technological process on a single semiconductor substrate, while the strain gauges 11 are the arms of the bridge measuring circuit, where, for example, the first arm is located between the fifth 5.5 and sixth 5.6 aluminum metallized pads, the second arm is located between the sixth 5.6 and seventh 5.7 aluminum metallized contact pads, the third arm is located between fourth 5.4 and third 5.3 aluminum metallized contact pads and the fourth arm is located between the third 5.3 and seventh 5.7 aluminum metallized contact pads. The first arm is connected to the second arm by means of 12 electrical connections passing through the sixth aluminum metallized contact pad 5.6, the second arm is connected to the third arm by means of 12 electrical connections passing through the seventh aluminum metallized contact pad 5.7, the third arm is connected to the fourth arm by means of 12 electrical connections passing through the third aluminum metallized contact pad 5.3, the first arm and the third arm are not connected in the housing 1 of the absolute pressure sensor and are disconnected into the fifth 5.5 and fourth 5.4 aluminum metallized contact pads, respectively.

В пределах подачи номинального давления с лицевой стороны 9 интегрального преобразователя давления происходит деформация квадратной кремниевой мембраны в пределах геометрии вакуумированной полости 19 и, как следствие, меняется сопротивление тензорезисторов 11, расположенных на лицевой стороне 9 интегрального преобразователя 7 давления, приводящее к изменению электрического сигнала, снимаемого с алюминиевых контактных площадок 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7 интегрального преобразователя 7 давления. Квадратная кремниевая мембрана на оборотной стороне 10 интегрального преобразователя 7 давления имеет утоненную часть 13, утолщенную часть 14 и три жестких центра 15.1, 15.2, 15.3. Оборотная сторона 10 интегрального преобразователя 7 давления в виде квадратной кремниевой мембраны создается анизотропным травлением. Три жестких центра 15.1, 15.2, 15.3 квадратной кремниевой мембраны могут иметь как квадратное, так и другое сечение, любых геометрических размеров в зависимости от требований к элементу. Исходя из экспериментальных результатов, толщина утоненной части 13 квадратной кремниевой мембраны в зависимости от номинального преобразуемого давления может варьироваться от 10 мкм до значения, равного половине толщины интегрального преобразователя 7 давления. Чем выше номинальное преобразуемое давление, тем должна быть толще утоненная часть 13 квадратной кремниевой мембраны. Изготовление утоненной части 13 квадратной кремниевой мембраны толщиной менее 10 мкм приводит к ее разрушению, а при изготовлении очень толстой утоненной части 13 квадратной кремниевой мембраны существенно падает чувствительность интегрального преобразователя 7 давления. Три жестких центра 15.1, 15.2, 15.3 и утолщенная часть 14 квадратной кремниевой мембраны, грани пересечения трех жестких центров 15.1, 15.2, 15.3 и утолщенной части 14 квадратной кремниевой мембраны с утоненной частью 13 квадратной кремниевой мембраны, расположенные параллельно, образуют области механических напряжений. В областях механических напряжений с лицевой стороны 9 интегрального преобразователя 7 давления расположены тензорезисторы 11.Within the supply of nominal pressure from the front side 9 of the integral pressure transducer, the square silicon membrane is deformed within the geometry of the evacuated cavity 19 and, as a result, the resistance of strain gauges 11 located on the front side 9 of the integral pressure transducer 7 changes, leading to a change in the electrical signal taken from aluminum contact pads 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7 of the integrated pressure transducer 7. The square silicon membrane on the reverse side 10 of the integral pressure transducer 7 has a thinned part 13, a thickened part 14 and three rigid centers 15.1, 15.2, 15.3. The reverse side 10 of the integral pressure transducer 7 in the form of a square silicon membrane is created by anisotropic etching. Three rigid centers 15.1, 15.2, 15.3 of a square silicon membrane can have either a square or a different section, of any geometric dimensions, depending on the requirements for the element. Based on the experimental results, the thickness of the thinned part 13 of the square silicon membrane, depending on the nominal converted pressure, can vary from 10 μm to a value equal to half the thickness of the integral pressure transducer 7. The higher the nominal converted pressure, the thicker the thinned portion 13 of the square silicon membrane must be. The manufacture of a thinned part 13 of a square silicon membrane with a thickness of less than 10 μm leads to its destruction, and in the manufacture of a very thick thinned part 13 of a square silicon membrane, the sensitivity of the integral pressure transducer 7 drops significantly. Three rigid centers 15.1, 15.2, 15.3 and a thickened part 14 of a square silicon membrane, the intersection faces of three rigid centers 15.1, 15.2, 15.3 and a thickened part 14 of a square silicon membrane with a thinned part 13 of a square silicon membrane, located in parallel, form areas of mechanical stress. Strain gauges 11 are located in the areas of mechanical stresses on the front side 9 of the integral pressure transducer 7.

Интегральный преобразователь 7 давления и основание 8 чувствительного элемента 3 абсолютного давления, высота которого при рассмотрении вида сбоку не регламентирована, но является не больше высоты внутренней части корпуса 1 датчика абсолютного давления, изготовлены из единого материала, в качестве которого используется кремний, и жестко связаны между собой в местах контакта соединения в области утолщенной части 14 квадратной кремниевой мембраны интегрального преобразователя 7 давления слоем легкоплавкого стекла 16 при помощи технологии пайки элементов в вакууме. Герметичное соединение слоем легкоплавкого стекла 16 оборотной стороны 10 интегрального преобразователя 7 давления и основания 8 чувствительного элемента 3 абсолютного давления сохраняет состояние вакуума в вакуумированной полости 19 между элементами чувствительного элемента 3 абсолютного давления, что позволяет измерять абсолютное давление, то есть давление, подаваемое потоком рабочей среды на лицевую сторону 9 интегрального преобразователя 7 давления относительно вакуума. Свободный ход квадратной кремниевой мембраны 10 интегрального преобразователя 7 давления до основания 8 чувствительного элемента абсолютного давления при подаче номинального преобразуемого давления достигается за счет толщины слоя легкоплавкого стекла 16. Форма и размеры вакуумированной полости 19 могут быть любыми и, в частности, они ограничены объемом между оборотной стороной 10 интегрального преобразователя 7 давления, основанием 8 чувствительного элемента 3 абсолютного давления и слоем легкоплавкого стекла 16.The integrated pressure transducer 7 and the base 8 of the absolute pressure sensor 3, the height of which, when viewed from the side view, is not regulated, but is not more than the height of the inner part of the absolute pressure sensor housing 1, are made of a single material, which is silicon, and are rigidly connected between itself at the points of contact of the connection in the area of the thickened part 14 of the square silicon membrane of the integrated pressure transducer 7 with a layer of fusible glass 16 using the technology of soldering elements in vacuum. The tight connection with a layer of low-melting glass 16 of the reverse side 10 of the integral pressure transducer 7 and the base 8 of the absolute pressure sensor 3 maintains a vacuum state in the evacuated cavity 19 between the elements of the absolute pressure sensor 3, which allows you to measure the absolute pressure, that is, the pressure supplied by the flow of the working medium on the front side 9 of the integral pressure transducer 7 relative to vacuum. The free play of the square silicon membrane 10 of the integrated pressure transducer 7 to the base 8 of the absolute pressure sensor when the nominal pressure is applied is achieved due to the thickness of the fusible glass layer 16. The shape and dimensions of the evacuated cavity 19 can be any and, in particular, they are limited by the volume between the reverse side 10 of the integrated pressure transducer 7, the base 8 of the absolute pressure sensor 3 and a layer of fusible glass 16.

Поверхность интегрального преобразователя 7 давления, входящего в состав поверхности полости корпуса, защищается с помощью коррозионностойкого кремнийорганического защитного покрытия 18 от воздействия коррозии.The surface of the integrated pressure transducer 7, which is part of the surface of the housing cavity, is protected by a corrosion-resistant organosilicon protective coating 18 from corrosion.

Основание 8 чувствительного элемента 3 абсолютного давления из единого материала кремния, где вид сверху представлен на фиг. 4, как и интегральный преобразователь 7 давления, имеет актуальное применение в составе чувствительного элемента 3 абсолютного давления для снятия остаточных механических напряжений от корпуса 1 датчика абсолютного давления из-за их релаксации во времени, которые являются одной из главных причин высокой погрешности стабильности выходного сигнала датчика абсолютного давления. В отличии от чувствительного элемента 3 абсолютного давления, содержащего интегральный преобразователь 7 давления, где механическая развязка от корпуса 1 датчика абсолютного давления до интегрального преобразователя 7 давления происходит с помощью основания 8 чувствительного элемента 3 абсолютного давления с большей площадью соединения с корпусом 1 датчика абсолютного давления клеем-герметиком 4 и прокладки чувствительного элемента 3 абсолютного давления, а также двумя соединениями слоями легкоплавкого стекла 16 последовательно между основанием 8 чувствительного элемента 3 абсолютного давления и прокладкой чувствительного элемента 3 абсолютного давления в области контакта соединения и между прокладкой чувствительного элемента 3 абсолютного давления и интегральным преобразователем 7 давления чувствительного элемента 3 абсолютного давления в области утолщенной части 14 квадратной кремниевой мембраны интегрального преобразователя 7 давления, а также существует дополнительная механическая развязка между интегральным преобразователем 7 давления и защитной крышкой чувствительного элемента 3 абсолютного давления, соединенных слоем легкоплавкого стекла 16 на лицевой стороне 9 интегрального преобразователя 7 давления для создания вакуумированной полости 19; предлагаемый вид чувствительного элемента 3 абсолютного давления благодаря меньшей площади горизонтальной грани нижней части 20.2 основания 8 чувствительного элемента 3 абсолютного давления, представленного на фиг. 5, в виде прямоугольного правильного параллелепипеда с горизонтальными гранями квадратной формы, где длина ребра горизонтальных граней верхней части 20.1 основания больше от 2 до 5 раз относительно длины ребра горизонтальных граней нижней части 20.2 основания и длина вертикального ребра вертикальных граней верхней части 20.1 основания больше от 2 до 5 раз относительно длины вертикального ребра вертикальных граней нижней части 20.2 основания; верхняя часть 20.1 основания и нижняя часть 20.1 основания расположены соосно друг другу; вертикальные грани верхней части 20.1 основания, вертикальные грани нижней части 20.2 основания и грани паза в корпусе 1 датчика абсолютного давления попарно параллельны друг другу; основание 8 чувствительного элемента 3 абсолютного давления нигде не соприкасается с корпусом 1 датчика абсолютного давления кроме соединения нижней части 20.2 основания с корпусом 1 датчика абсолютного давления с помощью клея-герметика 4 и область между основанием 8 чувствительного элемента 3 абсолютного давления и корпусом 1 датчика абсолютного давления может быть любой формы и размеров; основание 8 чувствительного элемента 3 абсолютного давления имеет меньшую площадь соединения нижней части 20.2 основания с корпусом 1 датчика абсолютного давления клеем-герметиком 4 и одним соединением в местах контакта соединения в области утолщенной части 14 квадратной кремниевой мембраны интегрального преобразователя 7 давления слоем легкоплавкого стекла 16 с верхней частью 20.1 основания для создания вакуумированной полости 19 имеет меньшее влияние остаточных механических напряжений из-за их релаксации во времени, оказывающих влияние на интегральный преобразователь 7 давления.The base 8 of the absolute pressure sensing element 3 made of a single material of silicon, where the top view is shown in FIG. 4, as well as the integral pressure transducer 7, has an actual application as part of the absolute pressure sensor 3 to remove residual mechanical stresses from the absolute pressure sensor housing 1 due to their relaxation over time, which are one of the main reasons for the high stability error of the sensor output signal absolute pressure. In contrast to the absolute pressure sensor 3, which contains an integral pressure transducer 7, where the mechanical decoupling from the absolute pressure sensor housing 1 to the integral pressure transducer 7 occurs using the base 8 of the absolute pressure sensor 3 with a larger connection area with the absolute pressure sensor housing 1 with glue -sealant 4 and the gasket of the absolute pressure sensor 3, as well as two joints with layers of low-melting glass 16 in series between the base 8 of the absolute pressure sensor 3 and the gasket of the absolute pressure sensor 3 in the connection contact area and between the gasket of the absolute pressure sensor 3 and the integral converter 7 pressure sensing element 3 absolute pressure in the area of the thickened part 14 square silicon membrane of the integral pressure transducer 7, and there is also an additional mechanical decoupling between the integral pressure transducer 7 and the protective cover of the absolute pressure sensor 3 connected by a layer of fusible glass 16 on the front side 9 of the integral pressure transducer 7 to create an evacuated cavity 19; the proposed view of the absolute pressure sensor 3 due to the smaller area of the horizontal edge of the lower part 20.2 of the base 8 of the absolute pressure sensor 3 shown in FIG. 5, in the form of a rectangular regular parallelepiped with horizontal square edges, where the length of the edge of the horizontal edges of the upper part 20.1 of the base is more than 2 to 5 times relative to the length of the edge of the horizontal edges of the lower part 20.2 of the base and the length of the vertical edge of the vertical edges of the upper part 20.1 of the base is greater than 2 up to 5 times the length of the vertical edge of the vertical edges of the lower part 20.2 of the base; the upper part 20.1 of the base and the lower part 20.1 of the base are coaxial to each other; the vertical edges of the top part 20.1 of the base, the vertical edges of the bottom part 20.2 of the base and the edges of the groove in the housing 1 of the absolute pressure sensor are pairwise parallel to each other; the base 8 of the absolute pressure sensor 3 does not come into contact with the absolute pressure sensor body 1 anywhere except for connecting the bottom part 20.2 of the base to the absolute pressure sensor body 1 using adhesive sealant 4 and the area between the base 8 of the absolute pressure sensor 3 and the absolute pressure sensor body 1 can be of any shape and size; the base 8 of the absolute pressure sensor 3 has a smaller connection area of the lower part 20.2 of the base with the body 1 of the absolute pressure sensor with adhesive-sealant 4 and one connection at the contact points of the connection in the area of the thickened part 14 of the square silicon membrane of the integral pressure transducer 7 with a layer of fusible glass 16 from the top part 20.1 of the base for creating an evacuated cavity 19 has a lesser effect of residual mechanical stresses due to their relaxation over time, affecting the integrated pressure transducer 7.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Датчик давления, содержащий в корпусе 1 датчика абсолютного давления чувствительный элемент 3 абсолютного давления способный измерять абсолютное давление, то есть давление, подаваемое потоком рабочей среды на лицевую сторону 9 интегрального преобразователя 7 давления с алюминиевыми контактными площадками 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 5.8, 5.9, тензорезисторами 11 и средствами 12 электрических соединений относительно вакуума.A pressure sensor containing in the housing 1 of the absolute pressure sensor an absolute pressure sensor 3 capable of measuring absolute pressure, that is, the pressure supplied by the working medium flow to the front side 9 of the integral pressure transducer 7 with aluminum contact pads 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 5.8, 5.9, strain gauges 11 and means 12 of electrical connections with respect to vacuum.

При подаче номинального давления потоком рабочей среды на чувствительный элемент 3 абсолютного давления, размещенного в корпусе 1 датчика абсолютного давления с семью выводами 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7 корпуса 1 датчика абсолютного давления и соединенного с корпусом 1 датчика абсолютного давления клеем-герметиком 4 и алюминиевыми контактными площадками 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7 с выводами 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 корпуса 1 датчика абсолютного давления алюминиевой проволокой 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5 и имеющего вакуумированную полость 19 между интегральным преобразователем 7 давления и основанием 8 чувствительного элемента 3 абсолютного давления, жестко связанные слоем легкоплавкого стекла 16 в области утолщенной части 14 квадратной кремниевой мембраны интегрального преобразователя 7 давления, с лицевой стороны 9 интегрального преобразователя 7 давления через штуцер 17 в корпусе 1 датчика абсолютного давления для подвода давления, происходит перемещение утоненной части 13 и трёх жестких центров 15.1, 15.2, 15.3 квадратной кремниевой мембраны в вакуумированной полости 19 чувствительного элемента давления 3, где толщина слоя легкоплавкого стекла 16 между оборотной стороной 10 интегрального преобразователя 7 давления и основанием 8 чувствительного элемента 3 абсолютного давления позволяет иметь свободный ход мембраны, приводящие к изменению сопротивления тензорезисторов 11 p-типа проводимости, объединенных в мостовую схему средствами 12 электрических соединений и алюминиевыми контактными площадками 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7 интегрального преобразователя 7 давления, сформированных на лицевой стороне 9 интегрального преобразователя 7 давления. Подача напряжения питания и снятие выходного сигнала с чувствительного элемента давления происходит через алюминиевые контактные площадки 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, соединенные с выводами 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 корпуса 1 алюминиевой проволокой 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5.When the nominal pressure is applied by the flow of the working medium to the sensor element 3 of the absolute pressure located in the housing 1 of the absolute pressure sensor with seven leads 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7 of the housing 1 of the absolute pressure sensor and connected to the housing 1 of the absolute pressure sensor adhesive-sealant 4 and aluminum pads 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7 with terminals 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 of the housing 1 of the absolute pressure sensor with aluminum wire 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5 and having an evacuated cavity 19 between integral pressure transducer 7 and the base 8 of the absolute pressure sensor 3, rigidly connected by a layer of fusible glass 16 in the area of the thickened part 14 of the square silicon membrane of the integral pressure transducer 7, from the front side 9 of the integral pressure transducer 7 through the fitting 17 in the housing 1 of the absolute pressure sensor for pressure supply, the thinned part 13 moves and three gestures centers 15.1, 15.2, 15.3 of a square silicon membrane in the evacuated cavity 19 of the pressure sensor 3, where the thickness of the fusible glass layer 16 between the reverse side 10 of the integral pressure transducer 7 and the base 8 of the absolute pressure sensor 3 allows the membrane to move freely, leading to a change resistance of strain gauges 11 of p-type conductivity, combined into a bridge circuit by means of 12 electrical connections and aluminum contact pads 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7 of the integrated pressure transducer 7, formed on the front side 9 of the integrated pressure transducer 7. The supply voltage is applied and the output signal is removed from the pressure sensing element through aluminum contact pads 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, connected to terminals 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 of housing 1 with aluminum wire 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5.

При измерении погрешности по стабильности датчика абсолютного давления геометрия сборочной конструкции чувствительного элемента 3 абсолютного давления с использованием основания 8 чувствительного элемента 3 абсолютного давления из единого материала из кремния, содержащего верхнюю часть 20.1 основания в виде прямоугольного правильного параллелепипеда с горизонтальными гранями квадратной формы и нижнюю часть 20.2 основания в виде прямоугольного правильного параллелепипеда с горизонтальными гранями квадратной формы, где длина ребра горизонтальных граней верхней части 20.1 основания больше от 2 до 5 раз относительно длины ребра горизонтальных граней нижней части 20.2 основания и длина вертикального ребра вертикальных граней верхней части 20.1 основания больше от 2 до 5 раз относительно длины вертикального ребра вертикальных граней нижней части 20.2 основания и размеры горизонтальных граней верхней части 20.1 основания равны размерам интегрального преобразователя 7 давления, достигается возможность сокращения остаточных механических напряжений от корпуса 1 датчика абсолютного давления из-за их релаксации во времени, являющихся одной из главных причин роста погрешности по стабильности выходного сигнала датчика абсолютного давления. Если основание 8 чувствительного элемента 3 абсолютного давления имеет длину ребра горизонтальных граней верхней части 20.1 основания менее чем в 2 раза меньше относительно длины ребра горизонтальных граней нижней части 20.2 основания, то эффект распределения остаточных механический напряжений будет незначительным. Если основание 8 чувствительного элемента 3 абсолютного давления имеет длину ребра горизонтальных граней верхней части 20.1 основания более чем в 5 раз больше относительно длины ребра горизонтальных граней нижней части 20.2 основания, то чувствительный элемент 3 абсолютного давления не соединится методами микроэлектронных технологий с корпусом 1 датчика абсолютного давления алюминиевой проволокой 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5 в связи с недостаточной жесткостью связи клеем-герметиком 4 основания 8 чувствительный элемент 3 абсолютного давления с корпусом 1 датчика абсолютного давления. Если основание 8 чувствительного элемента 3 абсолютного давления имеет длину ребра вертикальных граней верхней части 20.1 основания более чем в 5 раз больше относительно длины ребра вертикальных граней нижней части 20.2 основания, то эффект распределения остаточных механический напряжений будет незначительным. Если основание 8 чувствительного элемента 3 абсолютного давления имеет длину ребра вертикальных граней верхней части 20.1 основания менее чем в 2 раза меньше относительно длины ребра вертикальных граней нижней части 20.2 основания, то чувствительный элемент 3 абсолютного давления не соединится методами микроэлектронных технологий с корпусом 1 датчика абсолютного давления алюминиевой проволокой 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5 в связи с недостаточной жесткостью связи клеем-герметиком 4 основания 8 чувствительный элемент 3 абсолютного давления с корпусом 1 датчика абсолютного давления. Стабильность выходного сигнала датчика абсолютного давления повышается за счет меньшей площади соединения нижней части 20.2 основания с корпусом 1 датчика абсолютного давления клеем-герметиком 4 и одним соединением в местах контакта соединения в области утолщенной части 14 квадратной кремниевой мембраны интегрального преобразователя 7 давления слоем легкоплавкого стекла 16 с верхней частью 20.1 основания для создания вакуумированной полости 19, которые оказывают влияние на интегральный преобразователь 7 давления.When measuring the stability error of the absolute pressure sensor, the geometry of the assembly structure of the absolute pressure sensing element 3 using the base 8 of the absolute pressure sensing element 3 from a single material of silicon, containing the upper part 20.1 of the base in the form of a rectangular regular parallelepiped with horizontal square edges and the lower part 20.2 the base in the form of a rectangular regular parallelepiped with horizontal square edges, where the length of the edge of the horizontal edges of the upper part 20.1 of the base is more than 2 to 5 times relative to the length of the edge of the horizontal edges of the lower part 20.2 of the base and the length of the vertical edge of the vertical edges of the upper part 20.1 of the base is greater than 2 to 5 times relative to the length of the vertical edge of the vertical edges of the lower part 20.2 of the base and the dimensions of the horizontal edges of the upper part 20.1 of the base are equal to the dimensions of the integral pressure transducer 7, is achieved in the possibility of reducing residual mechanical stresses from the body 1 of the absolute pressure sensor due to their relaxation in time, which is one of the main reasons for the increase in the error in the stability of the output signal of the absolute pressure sensor. If the base 8 of the absolute pressure sensor 3 has a rib length of the horizontal edges of the upper part 20.1 of the base less than 2 times less than the length of the rib of the horizontal edges of the lower part 20.2 of the base, then the effect of distribution of residual mechanical stresses will be insignificant. If the base 8 of the absolute pressure sensor 3 has an edge length of the horizontal edges of the upper part 20.1 of the base is more than 5 times greater than the length of the edge of the horizontal edges of the bottom part 20.2 of the base, then the absolute pressure sensor 3 will not be connected by microelectronic technology to the absolute pressure sensor housing 1 aluminum wire 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5 due to insufficient rigidity of the connection with adhesive-sealant 4 bases 8 absolute pressure sensor 3 with absolute pressure sensor housing 1. If the base 8 of the absolute pressure sensing element 3 has a length of the edge of the vertical edges of the upper part of the base 20.1 more than 5 times greater than the length of the edge of the vertical edges of the lower part of the base 20.2, then the effect of distribution of residual mechanical stresses will be insignificant. If the base 8 of the absolute pressure sensor 3 has an edge length of the vertical edges of the upper part 20.1 of the base is less than 2 times less than the length of the edge of the vertical edges of the bottom part 20.2 of the base, then the absolute pressure sensor 3 will not be connected by microelectronic technologies to the absolute pressure sensor housing 1 aluminum wire 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5 due to insufficient rigidity of the connection with adhesive-sealant 4 bases 8 absolute pressure sensor 3 with absolute pressure sensor housing 1. The stability of the output signal of the absolute pressure sensor is increased due to the smaller connection area of the lower part 20.2 of the base with the body 1 of the absolute pressure sensor with adhesive-sealant 4 and one connection at the contact points of the connection in the area of the thickened part 14 of the square silicon membrane of the integral pressure transducer 7 with a layer of fusible glass 16 with the upper part 20.1 of the base to create an evacuated cavity 19, which affect the integrated pressure transducer 7.

Для минимизации влияния от воздействий коррозии, вызывающих увеличение погрешности по стабильности выходного сигнала датчика абсолютного давления поверхность интегрального преобразователя 7 давления, входящего в состав поверхности полости корпуса, защищается с помощью коррозионностойкого кремнийорганического защитного покрытия 18.To minimize the effect of corrosion, causing an increase in the error in the stability of the output signal of the absolute pressure sensor, the surface of the integral pressure transducer 7, which is part of the surface of the housing cavity, is protected by a corrosion-resistant organosilicon protective coating 18.

Таким образом, достигается указанный технический результат, а повышение стабильности выходного сигнала датчика абсолютного давления, связанной с наличием остаточных механических напряжений от соединения одним слоем 16 легкоплавкого стекла внутри чувствительного элемента абсолютного давления и предложенным видом соединения чувствительного элемента 3 абсолютного давления с корпусом 1 датчика абсолютного давления.Thus, the specified technical result is achieved, and an increase in the stability of the output signal of the absolute pressure sensor associated with the presence of residual mechanical stresses from the connection of one layer 16 of fusible glass inside the absolute pressure sensor and the proposed type of connection of the absolute pressure sensor 3 with the absolute pressure sensor housing 1 .

Claims

An absolute pressure sensor with increased stability, comprising a housing and installed in it: an absolute pressure sensing element with an integral pressure transducer and contact pads, electrical connections for the absolute pressure sensing element and one channel made in the housing for supplying medium pressure, a mechanical connection of the integral transducer pressure and base is made with a layer of low-melting glass and an absolute pressure sensing element with the body is made with adhesive-sealant, the electrical connections of the absolute pressure sensing element are made using microelectronic technologies, there is an evacuated cavity for the absolute pressure sensing element and anticorrosion protection is made in the form of a corrosion-resistant organosilicon protective coating of the surface of the cavity housing, characterized in that the absolute pressure sensor in the housing with leads contains a fitting for supplying nominal pressure from the front part of the integral pressure transducer, located between the first and seventh terminals of the housing along the perimeter of the housing, contains an absolute pressure sensing element connected by aluminum contact pads to the terminals of the housing with aluminum wire in the following connection sequence: the third aluminum contact pad with the first aluminum wire with the second output , a fourth aluminum pad with a second aluminum wire with a third lead, a fifth aluminum pad with a third aluminum wire with a fourth lead, a sixth aluminum pad with a fourth aluminum wire with a fifth lead, and a seventh aluminum pad with a fifth aluminum wire with a sixth lead; The absolute pressure sensitive element contains an integrated pressure transducer consisting of n-type silicon, and on the front side of which p-type strain gauges, electrical connections and aluminum contact pads are formed, combined in a bridge circuit, and on the reverse side of which a mechanical a part with a thin flexible symmetrically made square silicon membrane with a thickened part, a thinned part, where the thickness of the thinned part of the membrane is from 10 μm to a value equal to half the thickness of the integral pressure transducer, and with three rigid centers of the silicon membrane, the junctions of which are the points of concentration of mechanical stresses, the base of the absolute pressure sensing element is made of a single silicon material to relieve residual mechanical stresses from the housing containing the upper part of the base in the form of a rectangular regular parallel ipeda with horizontal square edges and the lower part of the base in the form of a rectangular regular parallelepiped with horizontal square edges, where the length of the edge of the horizontal edges of the upper part of the base is 2 to 5 times greater than the length of the edge of the horizontal edges of the lower part of the base and the length of the vertical edge of the vertical edges of the upper parts of the base are larger from 2 to 5 times relative to the length of the vertical edge of the vertical edges of the lower part of the base and the dimensions of the horizontal edges of the upper part of the base are equal to the dimensions of the integral pressure transducer, where the integral pressure transducer and the base of the absolute pressure sensing element are hermetically connected by one layer of fusible glass in the contact areas of the connection , where an evacuated cavity is formed between the reverse mechanical side of the integral pressure transducer and the base of the absolute pressure sensor for further measurement of the absolute pressure.