專利名稱：高精度壓力傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高精度壓力傳感器。尤其，本發明涉及一種適用于檢測塑料、塑料薄膜、人造纖維等擠壓機中的壓力的壓力傳感器。
已知，使用在例如塑料、塑料薄膜、人造纖維等擠壓機中的壓力傳感器包括一桿狀件，在其第一端上設有一隔板，在該隔板的一個面上設有應變裝置。該桿狀件中充滿著諸如水銀或油之類的流體，要測量壓力的塑料質量壓縮該流體而向應變裝置施加一作用力，由此產生一電信號，該信號繼而由與壓力傳感器相連的電子系統進行讀譯。
此類壓力傳感器的缺點在于，由于隔板的厚度有限而其易被熔融的塑料損壞，從而使該壓力傳感器迅速磨損。因而，必須更換壓力傳感器；尤其，由于例如水銀是高度污染的物質，而且只有在去除它之后才能保證精度標準，因此就必須要去除水銀或油，這樣作成本相當高。
還已知這樣的壓力傳感器，它們由一桿狀件構成，在其一端設有一機械傳動件，其壓力作用在一由半導體材料所制成的芯片上，應變裝置設置在該芯片的一個面上。在實施中，該半導體芯片就好似上述傳感器中的隔板。
由于該半導體芯片的存在可不再需要水銀或油之類的流體。
半導體芯片通常容納在形成于由例如氧化鋁所制成的塊體中的空腔內，金屬接線端自該塊體延伸，它們適于將來自于應變裝置的信號傳送至用于處理該信號的電子系統。
這些傳感器具有例如通過膠合而與氧化鋁塊體剛固連接的半導體芯片。
機械傳動件通常容納在與金屬外殼相連的頂蓋內，該金屬外殼內容有氧化鋁塊體，相應的半導體芯片就剛固連接在該塊體上。
該方案的優點在于，在這種情況下由半導體芯片所構成的隔板事實上不會因其與要測量壓力的塑料間的摩擦而磨損。
然而，由于半導體芯片與支承其的氧化鋁塊體是剛固連接的，故由于變形可能會使容納并支承半導體芯片的氧化鋁塊體受到影響，而使代表著壓力感應結果而產生的信號可能會不準確。
因此，上述方案未能擺脫上述缺點，尤其，不能絕對地確保最最基本的測量精度。
本發明的目標在于提供一種尤其適用于塑料擠壓機等的壓力傳感器，它具有在整個時間范圍內保持恒定的高測量精度。
在此目標范圍內，本發明的一個目的在于提供一種具有高抗力的壓力傳感器。
本發明另一個目的在于提供一種尤其適用于塑料擠壓機等的壓力傳感器，它可將由于熱膨脹、變形等所引起的測量信號的變化減至最小。
本發明又一個目的在于提供一種尤其適用于塑料擠壓機的壓力傳感器，它可靠度高、相對易于制造且成本相對較低。
以下將會變得顯而易見的該目標、這些及其它目的，可通過一種尤其適用于塑料擠壓機等的壓力傳感器來實現，該壓力傳感器包括適于容納用于半導體芯片的支承件的外殼，該半導體芯片在其兩個相對面的其中之一上設有應變裝置；所設置的、用于蓋住外殼的頂蓋件；容納在頂蓋件中、對準半導體芯片且與其相接觸的機械傳動件，其特點在于，半導體芯片可浮動地容納在支承件之中。
通過如下詳細描述的本發明壓力傳感器的一較佳、但并非唯一的實施例，本發明的進一步的特征和優點將變得更加得一目了然，在附圖
中的該實施例僅以非限制性例子的方式示出，其中，該唯一的附圖是本發明壓力傳感器的端部橫剖圖。
請參閱上述附圖，其端部在本發明中總的由標號1來表示的本發明傳感器包括一外殼2，該外殼適于容納具有用于容納半導體芯片的基座4的支承件3，這將在下文中加以描述。
支承件3較佳地由氧化鋁塊體構成，金屬導體4自該氧化鋁塊體延伸，以便將由半導體芯片所產生的信號傳送至與本發明傳感器相連的電子系統。
標號5表示容納在形成于支承件3內的基座4之中的半導體芯片。
在外殼2上方設有一頂蓋件6，以便像蓋子一樣蓋住外殼2。該頂蓋件6設有容納有機械傳動件8的底座7，以便當塑流沖擊頂蓋件6的頂表面時，可向半導體芯片5施加壓力。在半導體芯片的一個面上設有應變裝置9，該面與機械傳動件作用于其上的那個面相對。
本發明的特點在于半導體芯片5可浮動地容納于支承件3的基座4之中，即，它不像傳統壓力傳感器中那樣與支承件3剛固連接。
這樣就能使半導體芯片5與支承件3可能經受的任何膨脹和變形均無關，從而獲得一種絕對精確、尤其在整個時間范圍內保持恒定的壓力測量信號。較適宜的是，頂蓋件6具有可避免其受到任何損壞的厚度。
此外，在本發明的壓力傳感器中，半導體芯片較佳地由碳化硅或SOI(硅-絕緣體)或SOS(硅-藍寶石)制成。
較適宜的是，機械傳動件8也可浮動地容納于頂蓋件6的內部，以進一步使由壓力傳感器所測得的壓力信號可能發生的變化減至最小。
機械傳動件8還可被預加載地、并由此始終與半導體芯片5保持接觸地容納在頂蓋件6的底座7之中，以便與半導體芯片5始終保持接觸。
在實施中已發現，由于本發明的傳感器可進行較傳統裝置而言精確得多的壓力測量，因而其完全實現了既定目標。此外，頂蓋件較大的厚度也基本可使壓力傳感器免遭其上所受到的塑料的作用力的損壞，而若采用傳統的薄板，就會使該薄板因受到摩擦力而造成損壞。該裝置還可使用在化學過程等之中。
然而，該所設想的裝置還可有多種變型和變化，它們均落在本發明原理的范圍之中；所有的細部也均可由其它技術上等效的元件所取代。
在實施中，所采用的材料(只要它們與特定用途相一致)以及尺寸可根據需要及本技術領域的狀況而為任意的材料及尺寸。
權利要求
1．一種尤其適用于塑料擠壓機、化學過程等的壓力傳感器，包括適于容納用于半導體芯片的支承件的外殼，所述半導體芯片在其兩個相對面的其中之一上設有應變裝置；所設置的、用于蓋住所述外殼的頂蓋件；容納在所述頂蓋件中、對準所述半導體芯片且與其相接觸的機械傳動件，其特征在于，所述半導體芯片可浮動地容納于所述支承件之中。
2．如權利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，容納在所述頂蓋件內的所述機械傳動件可浮動地容納于形成在所述頂蓋件內的底座之中。
3．如權利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，所述支承件由氧化鋁制成，并且，導體自所述支承件延伸而適于傳送由設置在所述半導體芯片的一個面上的所述應變裝置所測得的壓力信號，該面與所述機械傳動件作用于其上的那個面相對。
4．如權利要求3所述的壓力傳感器，其特征在于，所述機械傳動件被頂著所述半導體芯片的面預加載地容納在所述頂蓋件內，所述機械傳動件作用在該面上。
5．如權利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，所述半導體芯片由碳化硅制成。
6．如權利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，所述半導體芯片由SOI制成。
7．如權利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，所述半導體芯片由SOS制成。
全文摘要
本發明涉及一種尤其適用于塑料擠壓機的壓力傳感器(1),包括:適于容納用于半導體芯片(5)的支承件(3)的外殼(2),該半導體芯片在其兩個相對面的其中之一上設有應變裝置;所設置的、用于蓋住外殼的頂蓋件(6);容納在頂蓋件(6)之中、對準半導體芯片(5)且與其相接觸的機械傳動件(8)。其中,半導體芯片可浮動地容納在支承件之中。
文檔編號H01L29/66GK1295240SQ0013234
公開日2001年5月16日 申請日期2000年11月3日 優先權日1999年11月3日
發明者G·伊塞英, G·普雷維, S·多恩達, E·奧伯邁勒 申請人:蓋夫蘭－桑蘇里有限公司