DE2849738C2

DE2849738C2 - Halbleiterwandler

Info

Publication number: DE2849738C2
Application number: DE2849738A
Authority: DE
Inventors: Warren Conrad Sunnyvale Calif. Rosvold
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-11-18
Filing date: 1978-11-16
Publication date: 1987-02-26
Also published as: DE2849738A1; FR2409500B1; US4129042A; IT7829830A0; FR2409500A1; GB2008319A; JPS6241434B2; GB2008319B; JPS5478991A; IT1101152B

Description

gekennzeichnet durch

d) ein starres Zwischenglied (12,86) aus Halbleitermaterial, das das Wandlerglied (10) von dem Montageglied (39,48; 94,104) trennt und dessen erste Seite dem Wandlerglied und dessen gegenüberliegende zweite Seite dem Montageglied zugewandt ist,

e) Mittel, mit deren Hilfe das Montageglied mit Oberflächenteilen wenigstens der zweiten Seite des Zwischengliedes verbunden ist,

0 Mittel (54, 5Ab) zur Befestigung nur des Randgestellteils (16) des Wandlergliedes (10) an der ersten Seite des Zwischengliedes (12; 86) an einer begrenzten Anzahl auf Abstand voneinander liegender Stellen, die derart verteilt sind, daß ein völlig offener, endlicher Spalt zwischen dem Membranteil (14) und dem Zwischenglied (12, 86) erhalten wird, um eine begrenzte Biegungsbewegung der Membran beim Ausüben einer mechanischen Kraft darauf zu gestatten und um eine durch einen komprimierten Gasfilm erhaltene Dämpfung der Schwindungbewegung der genannten Membran nach Beseitigung der genannten mechanischen Kraft herbeizuführen.

2. Halbleiterwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Spalt zwischen dem Membranteil (14) und dem Zwischenteil (12; 86) in der Größenordnung von 12 &mgr;&pgr;&igr; liegt.

3. Halbleiterwandler nach Anspruch 1 oder 2, da-

Zwischenglied vollführen kann, wenn der Halbleiterwandler einer externen Beschleunigungs-oder Schwingungskraft unterworfen wird.

4. Halbleiterwandler nach einem der Anspriiehe 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (86) mit einer zentral angebrachten Aussparung (89) versehen ist, die sich von dessen zweiter Seite her derart erstreckt, daß ein Teil (88) mit herabgesetzter Dicke gebildet wird, dessen Dicke erheblich kleiner als die des umgebenden Teiles des Zwischengliedes ist, während weiter Mittel (5Aa) vorgesehen sind, mit deren Hilfe der Teil ( 88) mit herabgesetzter Dicke mit dem Membranteil (14) an einem mittleren Kontaktgebiet beschränkter Abis messungen verbunden ist .

5. Halbleiterwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Printplatte (92) mit einer Öffnung (90) enthält in der die Zwischenscheibe (86) montiert ist und daß Mittel (94, 110) angebracht sind, die an einer Seite der Printplatte befestigt sind und mit deren Hilfe ein unter Druck stehendes Fluid zu der Aussparung (89) und entlang der Seite des Teiles (88) mit herabgesetzter Dicke des genannten Zwischengliedes geführt wird, die der Aussparung zugewandt ist

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf Halbleiterwandler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der US-PS 40 50049 ist ein solcher Halbleiterwandler beschrieben, der als Kraftwandler oder als Beschleunigungsmesser arbeiten kann. Bei diesem Halbleiterwandler wird eine Halbleiterscheibe mit einer dünnen Membran in Form einer zusammengefalteten freitragenden Feder verwendet. Die Halbleiterfedermembran enthält vier Piezowiderstandselemente, die durch Diffusion in Gebieten der Federmembran gebildet werden, in denen eine hohe Zugspannung auftreten kann. Zwei der Piezowiderstandselemente sind derart orientiert, daß ihr Widerstand mit der Beschleunigung zunimmt, während die beiden anderen Elemente derart orientiert sind, daß ihr Widerstand mit der Beschleunigung abnimmt. Die Piezowiderstandselemente sind in einer Brückenkonfiguration angeordnet, derart, daß jede Beschleunigung die Brücke aus dem Gleichgewichtszustand bringt und ein Signal erzeugt, das der Beschleunigungskraft gerade proportional ist.

Der Aufsatz "Integration brings an generation of lowso cost transducers" in Electronics, 4. Dezember 1972, Seite 83 — 88, beschreibt ein Halblleiterdruckwandler bei dem das Wandlerglied, das aus Halbleitermaterial besteht, nebst einem Membran auch integrierte Schaltungen zur Steuerung des Wandlers trägt. Mittels einer Kappe ist der Wandler hermetisch verschlossen.

Aus der DE-AS 24 29 894 ist es bekannt, bie solchen Halbleiterdruckwandlern die Piezowiderstandselemente in der Halbleiterscheibe durch Ionenimplantation zu

mit einem zentral angeordneten freien Gebiet (30) in der ersten dem Wandlerglied zugewandten Seite versehen ist, während weiter ein Element (28) vorhanden ist aus einem Material, dessen Dichte höher als die des Halbleitermaterials des Membranteils ist, wobei dieses Element (28) an einem Oberflächengebiet des Membranteils befestigt ist, das dem freien Gebiet zugewandt ist, so daß es unbehindert eine axiale Schwingungsbewegung in bezug auf das Gl 1.GUgGU.

Mehrere Anforderungen müssen erfüllt werden, um eine befriedigende Wirkung des Wandlers sicherzustellen. Er muß thermisch gegen die Umgebung isoliert werden, so daß der Wandler unempfindlich für externe Temperaturänderungen sein wird. Für die Anwendung als Beschleunigungsmesser muß die Federmembran kritisch gedämpft werden, derart, daß sie kein Signal erzeugt, nachdem die Beschleunigungskraft beendet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem

Wandler der eingangs genannten Art die thermische isolierung und kritische Dämpfung auf einfache Weise zu realisieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil der Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst

Weitere Ausgestaltungn der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das Zwischenglied isoliert das Wandlergüed thermisch gegen das Gehäuse. Das Randgestellteil des Wandlergliedes ist mit der Unterseite an der Oberseite des Zwischengliedes an einer diskreten Anzahl getrennter Stellen befestigt z. B. durch die sogenannte "Flip-Chip"-Verbindungstechnik, Dadurch wird die Wärmeübertragung auf ein Mindestmaß beschränkt Die Verbindungsmittel sind dabei derart bemessen, daß ein kleiner Spalt (in der Größenordnung von &mgr;&idiagr;&eegr;) der zwischen der Federmembran und der Bodenseite des Zwischengliedes gebildet wird.

Dadurch wird eine beschränkte Biegung der Federmembran gestattet, wenn sie einer mechanischen Kraft unterworfen ist, wird aber mittels eines komprimierten Gasfilmes die Dämpfung der Schwingungsbewegung der Federmembran nach Beseitigung der mechanischen Kraft herbeigeführt

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert

Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der Oberseite einer Zwischenhalbleiterscheibe und der Bodenseite einer Halbleiterwandlerscheibe in ihrer Lage vor dem Zusammenbau nach der Erfindung.

Fig. 2 eine Draufsicht (wobei Teile entfernt sind) auf einen Beschleunigungsmesser, in dem ein Wandlerglied verwendet wird, das auf einer Zwischenscheibe nach der Erfindung montiert ist.

Fig. 3 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht des Beschleunigungsmessers nach Fig. 2, der in einem Gehäuse untergebracht ist.

Fig. 4 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Schnitt durch die Details eines metallischen Kontaktelements des Zwischengliedes vor dem Zusammenbau mit einem metallischen Kontaktelement des Wandlergliedes.

Fig. 5 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Schnitt durch die Details eines metallischen Kontaktelements des Wandlergliedes vor dem Zusammenbau mit einem metallischen Kontaktelement des Zwischengliedes, und

Flg. 6 zeigt teilweise im Schnitt eine Seitenansicht eines Druckwandlers mit einem Wandlerglied, das auf einem Zwischenglied nach der Erfindung montiert ist.

Fig. 1 ist eine auseinandergezogene Darstellung eines scheibenförmigen Wandlergliedes 10 und einem scheibenförmigen Zwischenglied 12, auf dem das Wandlerglied 10 montiert werden soll.

Das Wandlerglied 10 besteht aus Halbleitermaterial, das vorzugweise einkristallines &eegr;-leitendes Silicium mit einner <100>-Kristallorientierung ist Das <100> kristalline Silicium wird <111> kristallinem Silicium vorgezogen, weil es die einzigartige Eigenschaft aufweist, daß es mit mathematischer Vorhersagbarkeit chemisch in die Form genauer dreidimensionaler Geometrien gebracht werden um die komplexe einspringende Struktur des Membranteils zu bilden, das allgemein mit 14 bezeichnet wird.

Das zentral in dem Wandlerglied 10 liegende Membranteil 14 wird von einem Randgestellteil 16 begrenzt. Wie ausführlicher in der vorgenannten US-PS 40 50 049 beschrieben ist, wird das Wandlerglied 10 dadurch gebildet, daß eine Scheibe aus < 100 > -Silicium anisotrop geätzt wird, derart, daß eine Vertiefung in der oberen Fläche der Scheibe 10 nach Fig. 1 erbalten wird, wonach ein Muster 18 von Schlitzen durch den Boden der Aussparung geätzt wird. Die fertige Struktur ist ein dünnes Blattfedermembranteil 14 in Form eines doppelten E, die von zwei einander gegenüberliegenden Rändern des dicken Randgestellteils 16 her eingespannt wird. Die Bodenoberfläche des Randgestellteils 16 und das Membranteil 14 liegen auf der gleichen Ebene.

Das Federmembranteil 14 trägt eine Anzahl von Piezowiderständen 20, von denen vier in der Zeichnung dargestellt sind, die sich an Punkten befinden, an denen das Federmembranteil 14 einer hohen mechanischen Spannung unterworfen wird, wenn darauf eine externe Kraft ausgeübt wird.

Die Piezowiderstände 20 an jedem Ende des Membranteils 14 können senkrecht zueinander orientiert sein, wie dargestellt ist Auch können sie in gewissen Fällen, in denen es notwendig ist, gewisse Vorspannungsbedingungen infolge thermischer Bearbeitung auszugleichen, parallel zueinander orientiert sein.

Die Piezowiderstände 20 werden vorzugsweise durch Ionenimplantation einer geeigneten Dosis von Boratomen in das Membranteil 14 aus &eegr;-leitendem Silicium gebildet Eine Dosierung von 10¹⁵ Boratomen/cm², mit der ein spzifischer Flächen widerstand von 1300 &OHgr; erhalten wird, hat sich als geeignet erwiesen. Jeder Piezowiderstand 20 kann zwei oder mehr implantierte Gebiete enthalten, die die Form von Liniensegmenten aufweisen, die an abwechselnden Enden mittels leitenden Materials gemäß einem mäanderförmigen Muster angeordnet sind.

Die Piezowiderstände 20 werden gesondert über Leiter 22 mit leitenden Anschlußfahnen 24 verbunden, die sich auf dem Gestellteil 16 befinden. Die Leiter 22 und die Anschlußfahnen 24 werden auf einer Isolierschicht 26 aus Siliciumdioxid abgelagert.

Wenn das Wandlerglied 10 einen Teil eines Beschleunigungsmesser bildet, trägt es eine Reaktionsmasse 28, die sich zentral auf dem Federmembranteil 14 befindet. Die Reaktionsmasse 28, die aus einem Material hergestellt ist, dessen Dichte größer als die des Membranteils 14 ist, kann zwei Goldquadrate mit je einem Gewicht von 10 mg enthalten, die mit gegenüberliegenden Seiten der Federmembran 14 verbunden sind.

Das Zwischenglied 12 ist ebenfalls aus Halbleitermaterial, das dem des Wandlerglied 10 ähnlich ist, hergestellt und kann eine entgegengesetzte p-Dotierung oder so die gleiche n- Dotierung aufweisen. Das Zwischenglied 12 weist eine etwas größere Länge und Breite als das Wandlerglied 10 auf. Das Zwischenglied 12 ist mit einer mittleren Öffnung 30 versehen, deren Umfang größer als der der Reaktionsmasse 28 auf dem Wandlerglied 10 ist und die mit der Reaktionsmasse 28 fluchtet, wenn die beiden scheibenförmigen Glieder 10 und 12 zusammengebracht werden, wodurch eine freie Bewegung der Reaktionsmasse 28 bei Anwendung des Wandlergliedes 10 als Teil eines Beschleunigungsmessers gestattet wird.
Die Oberseite des Zwischengliedes 12, die dem Wandlerglied 10 zugewandt ist, enthält eine Isolierschicht 32 aus Siliciumdioxid, die eine Anzahl leitender Lötfahnen 34 gleich der Anzahl auf dem Wandlerglied 10 liegender Anschlußfahnen 24 trägt. Der Satz von Lötfahnen 34 auf dem Zwischenglied 12 ist physisch derart angeordnet, daß er den Satz von Anschlußfahnen 24 auf dem Wandlerglied 10 berührt.
Die Lötfahnen 34 stellen eine leitende Verbindung

mit Drahtanschlußfahnen 36 her, die sich in der Nähe der Außenränder des Zwischengliedes 12 befinden. Die Drahtanschlußfahnen 36 befinden sich außerhalb des Umfanges des Gebietes, das die Wandlerscheibe 10 einnehmen wird, und werden zur Herteilung von Drahanschlußverbindungen mit den Anschlußfahnen des Gehäuses verwendet, wie in einer anderen Figur dargestellt wird.

Die Bodenseite des Zwischengliedes 12 ist mit einer Goldschicht 38 überzogen, um das Zwischenglied 12 mit dem Gehäuse zu verlöten.

Das Wandlerglied 10 und das Zwischenglied 12 sind nach den Fig. 2 und 3 zusammengebaut; diese Figuren zeigen eine Draufsicht bzw. einen Querschnitt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, weist die Federmembran 14 unter der oberen Fläche des Wandlergliedes 10 eine Vertiefung auf. Weiter ist infolge des Schlitzmusters 18 das Membranglied 14 an vier Stellen von vier einander spiegelbildlich direkt gegenüberliegenden Außenschenkeln 40 (Fig. 2) eingespannt, die von den Bodenflächen zweier Stützen 42 abgestützt werden, die von dem Ausgangskörper des Randgestellteils 16 her nach innen hervorragen.

Die Drahtanschlußfahnen 36 des Zwischengliedes 12 sind durch Drähte 44, von denen zwei dargestellt sind, mit den Drahtanschußfahnen 46 des Gehäuses 39 verbunden, wobei diese Drahanschlußfahnen 46 durch nicht dargestellte Mittel intern mit externen Leitern 47 verbunden sind. Das Zwischenglied 12 ist mit keramischen Distanzgliedern 48 des Gehäuses 39 verbunden, wobei die Distanzglieder 48 mit Gold-Germanium-Lot überzogen worden sind, das an der Goldschicht 38 nach Fig. 1 auf der Unterseite des Zwischengliedes 12 haftet

Die äußeren Gebiete des Zwischengliedes 12, die zwischen den Lötfahnen 36 und dem Wandlerglied 10 liegen, können vorteilhafterweise dazu benutzt werden, integrierte Schaltungen zu tragen, die für eine befriedigende Wirkung des Wandlers erforderlich sind. Zum Beispiel ist in Fig. 2 ein allgemein mit 50 bezeichnetes Gebiet dargestellt, in dem Operationsverstärker integriert sein können, die zum Verstärken der Piezowiderstandsbrückensignale benutzt werden.

Weiter sind in Fig. 2 zwei voneinander getrennte Gebiete 52 dargestellt, in denen Temperaturregelschaltungen integriert sein können, die zur Regelung der Temperatur des Federmembrangliedes 14 benutzt werden. In diesem Zusammenhang können die unter den Stützen 42 liegenden Gebiete des Randgestellteiles 16 wärmeabgebende Bauelemente, die Transistoren, enthalten, durch die Strom geschickt werden kann, zur Widerstandserhitzung des Wandlergliedes 10. Dieselben Stützengebiete des Randgestellteiles 16 können auch Temperaturmeßvorrichtungen in Form von Dioden enthalten, die die Temperatur des Wandlergliedes 10 messen können und über die Temperaturregelschaltungen in den Gebieten 52 des Zwischengliedes 12 die Temperatur des Wandlergliedes 10 regeln können. Andere Gebiete 53 zwischen den zwei Gebieten 52 können Abgleichswiderstände enthalten, mit deren Hilfe die die Piezowiderstände 20 enthaltende Brücke in den Gleichgewichtszustand gebracht werden kann.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß das Wandlerglied 10 und das Zwischenglied 12 miteinander nur an einer endlichen Anzahl von Kontaktpunkten 54 in thermischem oder elektrischem Kontakt stehen.

Diese Kontaktpunkte 54, die gering in Anzahl sind, entsprechen den Stellen, an denen die Anschlußfahnen 24 des Wandlergliedes 10 nach Fig. 1 und die Lötfahnen 34 des Zwischengliedes 12 z. B. durch Erhitzung und Auflegierung nach einem sogenannten "Flip-chip"-Verbindungsverfahren zusammengefügt werden. Wegen der geringen Größe und der kleinen Anzahl der Kons taktpunkte 54 ist die Wärmeübertragung zwischen dem Zwischenglied 12 und dem Wandlerglied 10 auf ein Mindestmaß beschränkt. Die Dicke der Metalllegierung an den Kontaktpunkten 54 beträgt in einer praktischen Ausführungsform etwa 12 &mgr;&pgr;&igr;, wodurch ein Abstand &iacgr;&ogr; von 12&mgr;&eegr;&igr; zwischen dem Membranglied 14 und dem Zwischenglied 12 erhalten wird.

Die obere Fläche des Zwischengliedes 12 beschränkt - die maximale Biegung des Membrangliedes 14, wenn es einer Kraft unterworfen wird. Der dünne Gasfilter zwisehen dem Membranglied 14 und dem Wandlerglied 12 dient als ein vorzüglicher Dämpfungsmechanismus, durch den das Membranglied 14 schnell in seine Ruhelage zurückkehren kann, wenn die Kraft beseitigt wird. Der Dämpfungsmechanismus, der dadurch erhalten wird, daß zwei flache Platten durch einen sehr dünnen Gasfilm, wie Luft oder ein anderes Fluid, getrennt werden, wird als Dämpfung durch eine komprimierte Gasschicht bezeichnet; die Bezeichnung ist darauf zuzurückzuführen, daß durch das Herauspressen des Gases zwischen den zwei Platten eine Kraft auf jede dieser Platten ausgeübt wird.

Fig. 4 und 5 zeigen im Detail die Metallsysteme für das scheibenförmige Wandlerglied 10 bzw. das scheibenförmige Zwischenglied 12, mit denen ein komprimierbarer Gasfilm von 12 &mgr;&idiagr;&eegr; erhalten werden kann. Nach Fig. 4 kann das Wandlerglied 10 ein Substrat 56 aus &eegr;-leitendem Silicium erhalten, das mit einer Isolierschicht 26 aus Siliciumdioxid überzogen ist Ein p-implantiertes Gebiet bildet einen der Piezowiderstände 20. Mit dem Piezowiderstand 20 wird ein Kontakt über eine Öffnung in der Isolierschicht 26 hergestellt Das Metallkontaktsystem für den Piezowiderstand 20 enthält eine Legierungsschicht 58 aus Platin und Nickelsilicid in ohmschem Kontkt mit den Piezowiderständen 20. Eine Unterschicht 60 aus einer Legierung von Titan und Wolfram kontaktiert die Legierungsschicht 56 und erstreckt sich über die Isolierschicht 26 zu einer Stelle unterhalb einer leitenden Anschlußfahne 24. Ein Leiter 22 aus Gold erstreckt sich über die Unterschicht 60 zu der leitenden Anschußfahne 24; wozu eine 10 &mgr;&idiagr;&eegr; dicke Goldschicht auf dem Leiter 22 abgelagert sein kann.

Die Titan-Wolfram-Unterschicht 60 ist eine Diffusionssperre für den Goldleiter 22.

Nach Fig. 5 kann das Zwischenglied 12 ein Substrat 62 aus p-leitendem Silicium enthalten, das mit einer Isolierschicht 32 aus Siliciumdioxid überzogen ist Eine als Diffusionssperre wirkende Unterschicht 64 aus einer Legierung von Titan und Wolfram erstreckt sich über die Isolierschicht 32 von einer Stelle unterhalb einer Drahtanschlußfahne 36 zu einer Stelle unterhalb einer Lötfahne 34. Ein Goldleiter 66, der an einem Ende derart vergrößert wird, daß die Drahtanschlußfahne 36 gebildet wird, erstreckt sich über die Unterschicht 60 zu der Lötfahne 34, die auf dem Goldleiter 66 abgelagert ist eo Die "Lötfahne 34 ist eine lamellierte Struktur aus vier Schichten, und zwar einer untersten Schicht 68 aus Kupfer mit einer Dicke von 4 &mgr;&idiagr;&eegr;, darauf eine Schicht 70 aus Gold mit einer Dicke von 5 &mgr;&eegr;&tgr;&igr;, darauf eine Schicht 72 aus Zinn mit einer Dicke von 3 &mgr;&tgr;&eegr; und darauf schließlieh eine Schichl 74 aus Gold mit einer Dicke von 2 &mgr;&tgr;&eegr;.

Die Wandlerscheibe 10 wird mit dem Zwischenglied 12 dadurch zusammengebaut, daß der Satz von Anschlußfahnen 24 des Wandlergliedes 10 mit den Lötfah-

nen 34 dem Zwischenglied 12 verbunden wird. Dies kann dadurch erfolgen, daß das Wandlerglied 10 und das Zwischenglied 12 in einer Lehre angeordnet werden, derart, daß die Anschlußfahnen 24 und die Lötfahnen 24 miteinander in Kontakt sind, wobei das Gebilde in einem Ofen oberhalb der eutektischen Temperatur von Gold-Zinn von 28O⁰C erhitzt wird, so daß die Anschlußfahnen 24 und die Lötfahnen 34 miteinander verlötet werden. Nach Beendigung des Lötvorgangs sind das Wandlerglied 10 und das Zwischenglied 12 zusammengebaut, wobei der gewünschte Abstand von 12 &mgr;&iacgr;&tgr;&igr; zwischen dem Membranglied 14 und dem Zwischenglied 12 erhalten wird.

Nach Fig. 3 wird das Zusammenbauen zu einem Paket dadurch komplettiert, daß das Gebilde aus Wandler- is glied 10 und Zwischenglied 12 luftdicht in einer Umhüllung, wie einer Metallkappe 76, abgedichet wird. Der Rand 78 der Kappe 76 wird mit einem Goldüberzug 80 auf der oberen Fläche des keramischen Bodens 39 verlötet. Das Innere der Kappe 76 kann durch ein Pumprohr 82 vakuumgepumpt und dann mit einem inerten Gas, wie Argon oder Stickstoff, oder einem Dämpfungsfluid gefüllt werden, wonach das Pumprohr 82 abgeschmolzen wird.

Fig. 6 zeigt einen Druckwandler 84, der ein einem Gehäuse zusammengebautes Gebilde aus einem Wandlerglied und einem Zwischenglied enthält. Der Druckwandler 84 enthält ein scheibenförmiges Wandlerglied 10 der obenbeschriebenen Art, aber die Reaktionsmasse 28 ist fortgelassen. Das Wandlerglied 10 ist auf einem Zwischenglied 86 montiert und mit diesem verbunden, das statt der Öffnung 30 des Beschleunigungsmessers der obenbeschriebenen Art einen mittleren Teil 88 mit herabgesetzter Dicke aufweist, der mit der Mitte des Membrangliedes 14 an einem Kontaktpunkt 54a verbunden ist Der Teil 88 mit herabgesetzter Dicke kann dadurch gebildet werden, daß eine Aussparung 89 von der Unterseite des Zwischengliedes 86 her geätzt wird. Das Randgestellteil 16 ist mit dem dickeren Teil des Zwischengliedes 86 an mehreren Kontaktpunkten 54b verbunden, die ebenso wie der Kontaktpunkt 54a, den Kontaktpunkten 54, die oben anhand der Fig. 3 beschrieben wurden, ähnlich sind.

Das Wandlerglied 10 und das Zwischenglied 86 sind in einer Öffnung 90 angordnet, die in einer Printplatte 92 gebildet ist Ein Metallkörperteil 94 erstreckt sich von der Unterseite der Öffnung 90 her.

Der Körperteil 94 wird rings um seinen oberen Umfang mit der Printplatte 92 mit Hilfe eines Weichlotringes 96 verschmolzen. Der Körperteil 94 weist an seinem unteren Ende einen Gewindeteil 98 auf und ist mit einer longitudinalen mittleren Bohrung 100 versehen, durch die eine Kupplung mit einer Quelle unter hohem Druck stehenden Fluids hergestellt und das Fluid zu der Unterseite des Zwischengliedes 86 geführt wird.

Ein Metallbolzen 102 weist einen Kragen 104, der in das obere Ende der Bohrung 100 paßt, und einen Flansch 106 auf, der auf der Unterseite luftdicht gegen den Körperteil durch eine Hartlotdichtung 108 verschlossen ist Die Oberseite des Bolzenkragens 104 ist mit der Unterseite des Zwischengliedes 86 mittels eines eutektischen Gold-Silicium-Lots verbunden. Der Metallbolzen 102 besitzt eine kleine Bohrung 110, durch die unter hohem Druck stehendes Fluid zu der Unterseite des Teiles 88 mit herabgesetzter Dicke des Zwischengliedes 86 gesetzt wird. Ein auf den Teil 88 mit herabgesetzter Dicke des Zwischengliedes 86 ausgeübter Druck bewirkt daß eine Verformung dieses Teiles auftritt und daß das daran befestigte Federmembranglied 14 auf entsprechende Weise verformt wird.

Der Metallbolzen 102 ist aus einem Metall hergestellt, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient nahezu dem des Siliciums des Zwischengliedes 86 entspricht, mit der er verbunden ist. Andernfalls würde eine Fehlanpassung der Wärmeausdehungskoeffizienten eine verschiedene Ausdehnung und Schwindung bei Änderung der Temperatur ergeben, wodurch falsche Signale durch Änderung des Widerstandswertes der Piezowiderstände induziert werden könnten. Zu diesem Zweck kann der Metallbolzen 102 aus Molybdän hergestellt werden.

Die obere Fläche der Printplatte 92 trägt ein Muster 112 von Leiterdrähten, das durch Verbindungsdrähte 114 mit Drahtanschlußfahnen 116 auf dem Zwischenglied 86 verbunden ist Eine Metallkappe 118, die mit der Oberseite der Printplatte 92 mittels einer Glasfritte 120 verschmolzen ist, umschließt das Wandlergebilde und dichtet es luftdicht ab.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche

1. Halbleiterwandler, enthaltend

a) ein starres Montageglied

b) ein Wandlerglied, das einen verhältnismäßig dicken Randgestellteil und einen verhältnismäßig dünnen Membranteil enthält,

der an dem Randgestellteil befestigt und von diesem Teil umgeben ist, wobei der Membranteil mit Schlitzen versehen ist, derart, daß eine zusammengefaltete freitragende Feder gebildet wird, die eine Schwingungsbewegung in bezug auf den Randgestellteil vollführen kann, wobei wenigstens der Membrantei! aus Halbleitermaterial hergestellt and mit Gebieten versehen ist, die Piezowiderstandselemente bilden, deren elektrischer Widerstand geändert wird, wenn sie einer mechanischen Spannung sich ändernder Stärke unterworfen werden

c) Mittel zu Befestigung des Gestellteils des Wandlergliedes in das Gehäuse des Halbleiterwandlers,