应变计和应变测量组件制造技术

一种应变计(200)，包括由掺杂硅材料形成的电阻器(250)、导电屏蔽件(260)以及设置在电阻器(250)和导电屏蔽件(260)之间的隔离元件(270)。所述隔离元件(270)将电阻器(250)与导电屏蔽件(260)电隔离。电屏蔽件(260)电隔离。电屏蔽件(260)电隔离。

【技术实现步骤摘要】
应变计和应变测量组件


[0001]本专利技术涉及应变计，更具体地，涉及包括压敏电阻器的应变计。

技术介绍

[0002]半导体硅应变计通过压阻效应工作，当施加机械应变时电阻率会发生变化。测量应变计两端的电压以确定附接有半导体硅应变计的物体的应变。
[0003]然而，半导体硅应变计会受到外部场和移动离子的影响。移动离子是在应变计生产时或在应变计安装过程中产生的，通常在应变计使用前随机分布。在使用应变计时，移动离子聚集在与电压电位相反的方向；偏压和涉及高温或高湿度的应用会加速离子迁移。移动离子的集中聚集形成漏电流路径并改变应变计的电阻，特别是在高电位区域。外部场电荷的变化也会改变应变计的电阻。由外部场或移动离子引起的应变计电阻的变化会导致漂移、不稳定和其他形式的错误应变测量。

技术实现思路

[0004]应变计包括由掺杂硅材料形成的电阻器、导电屏蔽件以及设置在电阻器和导电屏蔽件之间的隔离元件。隔离元件将电阻器与导电屏蔽件电隔离。
附图说明
[0005]现在将参照附图通过示例来描述本专利技术，其中：
[0006]图1是根据实施例的应变测量组件的示意性侧视图；
[0007]图2是根据形成为半桥的实施例的应变计的俯视图；
[0008]图3是图2的应变计的示意性剖视图；
[0009]图4是图2的应变计沿垂直于图3方向的示意性剖视图；
[0010]图5是根据另一实施例的应变计的示意性剖视图；以及
[0011]图6是根据形成为全桥的实施例的应变计的俯视图。
具体实施方式
[0012]参考附图详细描述本公开的示例性实施例，其中相同的附图标记指代相同的元件。然而，本公开可以许多不同形式来实施，并且不应被解释为受限于本文中所述的实施例；相反，这些实施例被提供使得本公开将向本领域技术人员传达本公开的概念。此外，在以下详细描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对所公开实施例的透彻理解。然而，显然也可以在没有这些具体细节的情况下实施一个或多个实施例。
[0013]如图1所示，根据实施例的应变测量组件10包括力响应构件100、应变计200和将应变计200附接到力响应构件100的附接材料300。由于所施加的力，力响应构件100的应变由应变计200测量和输出。
[0014]如图1所示，力响应构件100沿纵向方向L延伸。力响应构件100由弯曲材料制成，其
弯曲由应变计200测量，如下文更详细描述。在实施例中，力响应构件100的弯曲材料可以是金属，例如不锈钢。在其他实施例中，弯曲材料可以是在施加的力下弯曲并且能够附接到本文所述的应变计200的任何材料。
[0015]如图1所示，附接材料300在垂直于纵向方向L的高度方向H上位于力响应构件100和应变计200之间。附接材料300具有将其施加在力响应构件100和应变计200之间的液态状态，以及附接材料300硬化以将应变计200固定到力响应构件100的固化状态。在各种实施例中，附接材料300可以是玻璃、环氧树脂或聚合物材料。在其他实施例中，附接材料300可以是能够将应变计200附接到力响应构件100并将力响应构件100的应变传递到应变计200的任何材料。
[0016]在图1和图2所示的实施例中，应变计200形成为半惠斯通电桥210(在此也称为“半桥”)。半桥210具有电阻部段212对和多个接触垫220。电阻部段212中的一个在接触垫220的第一接触垫222和接触垫220的第二接触垫224之间延伸。另一个电阻部段212在第二接触垫224和第三接触垫226之间延伸。多个中间接触垫228位于每个电阻部段212上。
[0017]每个接触垫220由导电材料形成。在实施例中，每个接触垫220由金属材料形成，例如铝或金合金。在其他实施例中，接触垫220可以由任何其他可引线接合的导电材料形成。
[0018]根据实施例的应变计200的接合隔离分层结构在图3和图4中示出。如图3所示的该实施例的分层结构示例性地取自沿图2中的线3
‑
3的截面，但同样适用于应变计200的沿纵向方向L在两个接触垫220之间延伸的所有部分。如图4所示的该实施例的分层结构示例性地取自沿图2中的线4
‑
4的截面，但同样适用于应变计200的所有类似部分。
[0019]在图3和图4所示的实施例中，应变计200包括硅基板240、设置在硅基板240中的电阻器250、导电屏蔽件260、设置在电阻器250和导电屏蔽件260之间的隔离元件270(隔离元件270将电阻器250与导电屏蔽件260电隔离)、设置在硅基板240中的保护环280以及钝化层290。
[0020]在实施例中，硅基板240由被掺杂以形成n型掺杂硅材料的单晶硅形成。通过用磷掺杂硅基板240的单晶硅来形成n型掺杂。在其他实施例中，可以通过掺杂砷、锑、铋、锂或用于硅结构的n型掺杂的任何其他元素来形成n型掺杂。n型掺杂可以通过离子注入、外延生长或其任何组合来执行。
[0021]在图3所示的实施例中，电阻器250是通过掺杂硅基板240的一部分硅材料而形成的。在图3所示的实施例中，电阻器250由硅基板240的p型掺杂部段242形成。p型掺杂部段242通过用硼掺杂硅基板240形成。在其他实施例中，可以通过掺杂镓、铟、铝或用于硅结构的p型掺杂的任何其他元素来形成p型掺杂。p型掺杂可以通过离子注入和/或扩散进行。
[0022]如图3所示，电阻器250具有上边254和在高度方向H上与上边254相对的下边256。电阻器250具有沿纵向方向L彼此相对且沿横向方向T彼此相对的多个侧边258，其沿高度方向H延伸，并连接下边256和上边254。如图4所示，横向方向T垂直于纵向方向L和高度方向H。
[0023]如图3所示，导电屏蔽件260包括第一导电屏蔽件262和第二导电屏蔽件268。在实施例中，通过对硅基板240进一步n型掺杂以形成第一n+型高掺杂部段248来形成第一导电屏蔽件262。在另一实施例中，第一导电屏蔽件262由与硅基板240分离的金属层266形成。金属层266可由铝、钛、钨、铬、多晶硅或任何其他高导电性金属材料形成。第二导电屏蔽件268是与硅基板240分离的元件，并且可以形成为分离的n+型高掺杂硅基板、类似于金属层266
的金属层或任何其他导电材料。
[0024]如图3所示，隔离元件270包括第一隔离元件272和第二隔离元件276。在图3所示的实施例中，第一隔离元件272由硅基板240的n型掺杂部段244形成，该n型掺杂部段244在形成p型掺杂部段242之后保留，并且在实施例中，在形成第一n+型高掺杂部段248之后保留。硅基板240的n型和p型掺杂在电阻器250的p型掺杂部段242和形成第一隔离元件272的n型掺杂部段244之间的边界处形成p
‑
n结246。n型掺杂部段244在施加的偏压下充当第一隔离元件272。
[0025]如图3所示，至少电阻器250和第一隔离元件272，并且在实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应变计(200)，包括：电阻器(250)，由掺杂硅材料形成；导电屏蔽件(260)；和隔离元件(270)，位于电阻器(250)和导电屏蔽件(260)之间，并且将电阻器(250)与导电屏蔽件(260)电隔离。2.根据权利要求1所述的应变计(200)，其中，所述电阻器(250)和所述隔离元件(270)形成在单个硅基板(240)内。3.根据权利要求2所述的应变计(200)，其中，所述电阻器(250)是所述硅基板(240)的p型掺杂部段(242)，并且所述隔离元件(270)是所述硅基板(240)的n型掺杂部段(244)，与p型掺杂部段(242)形成p
‑
n结(246)。4.根据权利要求3所述的应变计(200)，其中，所述导电屏蔽件(260)形成于所述单个硅基板(240)内，所述导电屏蔽件(260)为所述硅基板(240)的n+型高掺杂部段(248)。5.根据权利要求3所述的应变计(200)，其中，所述导电屏蔽件(260)是金属层(266)，所述硅基板(240)设置在所述金属层(266)上。6.根据权利要求3所述的应变计(200)，其中，所述隔离元件(270)围绕所述电阻器(250)的下边(256)和多个侧边(258)。7.根据权利要求6所述的应变计(200)，还包括形成于所述单个硅基板(240)内的保护环(280)，所述保护环(280)为所述硅基板(240)的n+型高掺杂部段(249)，其沿高度方向设置在与所述电阻器(250)相同的高度，并且在垂直于高度方向的横向方向上与所述电阻器(250)的侧边(258)间隔开。8.根据权利要求1所述的应变计(200)，其中，所述电阻器(250)为p型掺杂硅层(252)，所述隔离元件(270)为...

【专利技术属性】
技术研发人员：DE瓦格纳，J霍夫曼，YD金，
申请(专利权)人：泰科电子AMP韩国有限公司，
类型：发明
国别省市：