压力传感器和通过接合材料形成的装置制造方法及图纸

提供一种压力传感器，包括：压力测量电路；压力传感器管芯，压力传感器管芯被构造为接收过程压力并向压力测量电路提供指示过程压力的输出；压力传感器主体；和压力传感器基座，压力传感器基座连接到所述压力传感器管芯，压力传感器基座被构造成在压力传感器管芯和所述压力传感器主体之间提供绝缘，所述压力传感器基座包括：绝缘层，该绝缘层包括脆性材料，所述绝缘层被构造为将所述压力传感器主体与所述压力传感器管芯隔离；设置在所述绝缘层上的金属化层；接合材料层，该接合材料层将所述金属化层连接到所述压力传感器管芯；并且其中所述金属化层延伸超过所述绝缘层和所述压力传感器管芯之间的接合区域。还提供一种通过接合材料形成的装置。

A pressure sensor and a device formed through a joint material

A pressure sensor comprises a pressure measuring circuit; pressure sensor die, pressure sensor chip is configured for receiving the process pressure and to provide an output indicative of the process pressure to the pressure measuring circuit; pressure sensor body; and a pressure sensor base, the pressure sensor is connected to the base of the core tube pressure sensor, pressure sensor the base is configured to provide insulation in pressure sensor die and the pressure sensor between subjects, including the pressure sensor base: the insulating layer, the insulating layer comprises a brittle material, the insulating layer is configured for the pressure sensor and the pressure sensor in the main tube core isolation insulating layer disposed on the metal; layer in the layer of bonding material; the bonding material layer of the metal layer is connected to the pressure sensor and the tube core; The metallized layer extends beyond the joint zone between the insulating layer and the pressure sensor tube core. A device that is formed through a joint material is also provided.

【技术实现步骤摘要】
压力传感器和通过接合材料形成的装置
本技术涉及一种压力传感器和通过接合材料形成的装置。
技术介绍
许多装置和应用需要诸如传感器或其他电子装置的部件被安装或固定到诸如陶瓷，玻璃或结晶材料的脆性材料上。通常，使用合适的方法(例如气相沉积)将金属层沉积在脆性材料上，然后将所述部件锡焊或钎焊到金属化层。热膨胀系数的差异会产生可能损坏接头或以其他方式缩短其使用寿命的应力。提供部件和脆性材料之间改进的接头将为许多行业提供重要的进步。
技术实现思路
提供了一种压力传感器，包括：压力测量电路；压力传感器管芯，该压力传感器管芯被构造为接收过程压力并向压力测量电路提供指示过程压力的输出；压力传感器主体；和压力传感器基座，该压力传感器基座连接到所述压力传感器管芯，所述压力传感器基座被构造成在所述压力传感器管芯和所述压力传感器主体之间提供绝缘，所述压力传感器基座包括：绝缘层，该绝缘层包括脆性材料，所述绝缘层被构造为将所述压力传感器主体与所述压力传感器管芯隔离；设置在所述绝缘层上的金属化层；接合材料层，该接合材料层将所述金属化层连接到所述压力传感器管芯；并且其中所述金属化层延伸超过所述绝缘层和所述压力传感器管芯之间的接合区域。在一个实施例中，其中所述绝缘层包括圆筒。在一个实施例中，其中钻孔延伸穿过所述绝缘层，并且其中所述钻孔接收来自流体的过程压力。在一个实施例中，其中所述金属化层和所述接合材料被施加成使得所述绝缘层和所述压力传感器管芯自调整为应力减小的构造。在一个实施例中，其中所述接合材料包括锡焊料和钎焊料中的一种。同时提供一种通过接合材料形成的装置，包括：金属部件；绝缘层，在该绝缘层上沉积有金属化层，并且该绝缘层通过接合材料被连接到所述金属部件；其中所述接合材料被构造为在接合区域处将沉积的金属化层连接到所述金属部件，并且其中所述接合材料形成接合材料层，该接合材料层的表面积大于所述接合区域的表面积。在一个实施例中，其中所述绝缘层包括陶瓷氧化铝。在一个实施例中，其中所述金属化层延伸越过所述绝缘层的边缘。在一个实施例中，其中所述边缘包括凸边缘结构，所述金属化层被沉积到所述凸边缘结构上。提供了将脆性材料接合到部件的方法。该方法包括在脆性材料的表面上沉积金属化层。在脆性材料和部件之间施加一层接合材料，使得该部件和脆性材料限定一个界面区域。金属化层和接合材料层延伸超出所述界面区域。附图说明图1A和1B是示出脆性材料和部件之间的可能产生应力问题的一些示例性联接情况的剖视图。图2是示出根据本技术的实施例的与界面区域分离的应力突增处(stressriser)的剖视图。图3是示出根据本技术的实施例的具有位于与界面区域分开的面上的应力突增处的联接场景的横截面图。图4是根据本技术的实施例的具有压力传感器安装件的压力变送器的局部剖视图。图5是图1的压力变送器的放大剖视图，其示出了根据本技术实施例的压力传感器安装件。图6A和6B是根据本技术实施例的压力传感器安装件的放大剖视图。图7是根据本技术实施例的提供压力传感器安装件的方法的流程图。具体实施方式存在许多许下的应用：在该应用中，使用锡焊料(solder)或钎焊料(braze)以将一种自身可能是可锻的或脆性的部件连接到脆性材料。脆性材料可以是诸如玻璃，陶瓷或结晶材料的电绝缘体。脆性材料需要首先将金属沉积在具体限定的区域上，以便之后能够施加锡焊或钎焊接头。期望锡焊料和钎焊料涂覆整个金属化区域。与诸如陶瓷的脆性材料相比，锡焊料和钎焊料具有非常不同的热膨胀系数。相对于基础脆性材料，锡焊料或钎焊料的热膨胀系数的不同在初始接合后的冷却过程中导致应力。金属化区域的边缘(其中锡焊料或钎焊料流入或润湿沉积金属的最边缘)也可以集中应力，导致应力突增处的发展。虽然将关于使用改进的接头来联接压力变送器内的压力传感器的特定物理实施例来描述本技术的实施例，但是本领域技术人员将认识到：任何在将脆性材料连接到部件上的材料之间的不同的热膨胀系数产生挑战的地方，都可以实施本技术的实施例。当金属的边缘接近两个连接的部件的边界或在两个连接的部件的边界内时，应力集中问题变得强烈。这对于例如存在于压力传感器中的类似微电子机械系统(MEMS)的小部件应用尤其如此。界面处的金属层和陶瓷层之间的热膨胀差异也可以增加整个界面区域的应力水平。如果应力突增处位置处的应力高于陶瓷层的强度极限，则可能开始形成裂纹。受应力的体积中的裂纹将增长，直到裂纹前端处的应力低于材料的强度。结果可能是陶瓷层和金属层之间的无效接头。图1A和1B示出了在金属和脆性部件之间的可以产生应力突增处的一些示例联接情景。图1A示出了脆性材料层410和金属层440之间的使用金属化层420和锡焊料或钎焊料430的联接不太好的一个示例。脆性材料410例如可以是诸如下文所述的压力传感器基座的陶瓷层。金属层440可以是例如压力传感器或压力传感器的一部分。如图1A所示，在裂纹点402处开始开裂，在该裂纹点402处，应力突增处位置高于脆性材料410的强度极限。在如图1A所示的示例中，脆性材料410的金属化区域420在接头的匹配表面之间终止，该终止位置是裂纹402开始的位置。通常，在MEMS应用中，金属层必须被图案化以进行所需的电隔离。如果涉及的材料具有相似的匹配的热膨胀，则该接头可能性能更好。然而，膨胀系数匹配的情况很少发生。图1B示出了用于避免图1A所示的开裂情况的一个潜在解决方案。图1B示出了金属化部分470稍大于金属部件490。结果是在金属化终结点452处产生应力突增处。然而，添加锡焊料或钎焊料层480可以增加所经历的应力，因为较厚的锡焊层或钎焊层增加在金属化终结点452处的应力。根据本技术的实施例，金属化部分的终结点452在脆性材料上被重新定位成远离已经产生应力的位置。因此，如果要避免裂纹，那么终结点452不能位于部件490与脆性材料460之间的界面区域中。部件490与脆性材料460之间的接头的边界附近的区域也是对于终结点452的非优选位置，因为该区域也可能具有高应力。在一个实施例中，终结的锡焊/钎焊润湿材料是实用的，以使脆性材料460和部件490能够自动调整。一个部件通过锡焊料的表面张力位于另一部件上。这从而使得应力突增处金属终结点接近接头并在接头的高应力状态中。图2是根据本技术的一个实施例的联接的剖视图。在脆性材料510和金属部件540之间形成接头500。在一个实施例中，脆性材料510经受其中提供金属层520的沉积过程。在一个实施例中，沉积的金属层520能够使锡焊料或钎焊料层530在与金属部件540接合之前润湿到脆性材料510。在一个实施例中，沉积的金属层520和锡焊料或钎焊料层530都延伸越过金属部件540的接合界面区域504。在一个实施例中，终结点502定位成远离接合区域504，使得在金属化部分的终结502处的应力突增处在脆性材料510和部件540之间的高应力区域之外。在一个实施例中，锡焊料或钎焊料层530具有与脆性材料510不同的热膨胀系数。在一个实施例中，定位成远离接头的锡焊料或钎焊料530的厚度与如果定位成临近接头500的锡焊料或钎焊料530的厚度相比更薄，从而由于较薄的锡焊料层530而在金属终结点502处导致较低的应力。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力传感器，包括：压力测量电路；压力传感器管芯，该压力传感器管芯被构造为接收过程压力并向压力测量电路提供指示过程压力的输出；压力传感器主体；和压力传感器基座，该压力传感器基座连接到所述压力传感器管芯，所述压力传感器基座被构造成在所述压力传感器管芯和所述压力传感器主体之间提供绝缘，所述压力传感器基座包括：绝缘层，该绝缘层包括脆性材料，所述绝缘层被构造为将所述压力传感器主体与所述压力传感器管芯隔离；设置在所述绝缘层上的金属化层；接合材料层，该接合材料层将所述金属化层连接到所述压力传感器管芯；并且其中所述金属化层延伸超过所述绝缘层和所述压力传感器管芯之间的接合区域。

【技术特征摘要】
2017.02.28 US 15/445,2791.一种压力传感器，包括：压力测量电路；压力传感器管芯，该压力传感器管芯被构造为接收过程压力并向压力测量电路提供指示过程压力的输出；压力传感器主体；和压力传感器基座，该压力传感器基座连接到所述压力传感器管芯，所述压力传感器基座被构造成在所述压力传感器管芯和所述压力传感器主体之间提供绝缘，所述压力传感器基座包括：绝缘层，该绝缘层包括脆性材料，所述绝缘层被构造为将所述压力传感器主体与所述压力传感器管芯隔离；设置在所述绝缘层上的金属化层；接合材料层，该接合材料层将所述金属化层连接到所述压力传感器管芯；并且其中所述金属化层延伸超过所述绝缘层和所述压力传感器管芯之间的接合区域。2.根据权利要求1所述的压力传感器，其中所述绝缘层包括圆筒。3.根据权利要求1所述的压力传感器，其中钻孔延伸穿过所述绝缘层，并且其中所述钻...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·G·罗莫，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：新型
国别省市：美国,US