[实用新型]薄硅片扩散硅力敏元件芯片

说明书

本实用新型提供一种改进的扩散硅力敏元件芯片。

目前扩散硅力敏元件已广泛用于各种力的测量。而硅杯是扩散硅力敏元件的核心部分（图5）。硅杯应变膜片的直径D、厚度h、及其加工精度，决定了扩散硅力敏元件的主要参数和使用性能。传统的加工方法是使用专用的硅杯机用机械方法加工而成。由于加工复杂，成为制造扩散硅力敏元件的一道关键工序。

本实用新型的目的是提供一种改进的扩散硅力敏元件芯片，它不仅加工工艺简单，降低制造成本，还可提高元件性能。

本实用新型是这样实现的：将传统的采用专用硅杯机加工的整体式硅杯改为组合型结构。具体做法是：采用直接加工成的薄硅片与玻璃环封接成一体，做成元件芯片。这里关键是硅片的厚度，本实用新型所用薄硅片厚度等于应变膜片的厚度h，而玻璃环的内径则等于应变膜片的直径D。这样制成的芯片因截面是“C”型，称C型芯片。C型芯片的玻璃环可用硅环代替。为满足扩展使用和差压使用的需要，也可在薄硅片的中心再封接一个柱状玻璃硬芯，组装成“E”型芯片。对于10KPa以下的微小量程，还可在薄硅片上直接进行化学腐蚀加工成硅杯，然后和玻璃环或硅环封接制成微小量程的芯片。

由于本实用新型所用薄硅片采用平面磨削的方法直接加工，不仅能显著提高应变膜片的表面光洁度，而且可使封接后的薄硅片与玻璃环（或硅环）保持正交，提高扩散硅力敏元件的性能。同时因取消专用的硅杯机和划片机，不但节省了设备投资，也降低了元件的制造成本。

以下结合附图对本实用新型作进一步描述。

图1是本实用新型一种薄硅片－玻璃环组件。

图2是本实用新型一种薄硅片－硅环组件结构示意图。

图3是本实用新型“E型”组件结构示意图。

图4是本实用新型微小量程型组件结构示意图。

图5是现有技术的一种结构示意图。

根据图1～5，详细说明本实用新型的具体结构，将硅片采用平面磨削的方法直接加工成薄硅片1，使其厚度等于应变膜片厚度，一般厚为200～400μm。利用线膨胀系数与硅片一致的硬质玻璃制成玻璃环2，使玻璃环2的内径等于应变膜片的直径，其抛光后，将薄硅片1与玻璃环2用静电封接法，封接成一体，制成“薄硅片－玻璃环”组件结构的芯片。其中的玻璃环2可用硅环3代替，采用金硅共熔法封接成一体，制成“薄硅片－硅环”组件结构的芯片。

对于需要扩展使用和差压使用的芯片，也可在薄硅片1的中心再封接一个柱状玻璃硬芯4，制成“E型”组件结构的芯片。这种芯片输出信号大，双向受力输出不变。

上述结构的芯片制成的扩散硅力敏元件，适用于0～10MPa的侧量范围。对于10Kpa以下的微小量程，因应变膜片太薄，故不能直接磨削加工制成。为此，还可采用在加工成的薄硅片1上直接进行化学腐蚀的方法制成硅杯，然后和玻璃环2封接成芯片。因在光洁度高的薄硅片1上直接化学腐蚀，所以制出来的应变膜片光洁度也高，保留了附加非线性小的特点。