SENSORBESKRIVELSE

KULITE TRYKKTRANSDUSER SKILLER SEG UT OG SIKRER HØY KVALITET

Sensorene som er brukt i alle moderne Kulite trykktransdusere er dielektrisk isolerte ”silikon-på-isolator” (SOI)-enheter. Dette er den fundamentale forskjellen mellom en Kulite-sensor og de som er tatt i bruk av de fleste produsentene av trykktransdusere av silikon. Kulite-sensorer består av en kompleks struktur bestående av tre lag som er atomært sammenbundet.

Det første laget består av monokrystallinsk N-type silikon. Dette laget er mikromaskinert til en mekanisk trykkfølsom membran. Tykkelsen på membranen varierer med fullskala-trykkrekkevidden som den er ment for. Tykkelsen er valgt slik at dette laget vil se omtrent 8,9 til 10,2 med mikroner per tomme med stress ved fullskalatrykk. Dette er et veldig konservativt stressnivå for monokrystallin-silikon, som påser en langvarig og robust mekanisk sensorfunksjon.

Det andre laget som er av silikondioksid vokser på N-type silikonmembranen. Dette laget sørger for dielektrisk isolasjon mellom N-type silikonet og P-type silikonet av laget som inneholder Wheatstone-broen, som altså eliminerer PN-overganger fra utformingen av enheten og som aktiverer høyere temperatur-operasjonelle evner.

Det tredje laget er en fusjon bundet til silikondioksid-laget på et intermolekylært nivå, gjennom en proprietær prosess med høy temperatur. Dette laget inneholder fire belastningsmålere av P-type silikon som har mønster som en Wheatstone-bro.

P-type silikon-mønsteret lages ved hjelp av fotolitografi og reaktiv ion-forbedret (RIE) plasma-etsing for å påse at det er presis dimensjonal kontroll på belastningsmålerne. Belastningsmåler-nettverket, inkludert samtrafikken, omfatter et kontinuerlig integrert kretsløp av P-type silikon. De individuelle elementene av dette kretsløpet er isolert fra hverandre av et lag med silikondioksid, som er en fortsettelse av laget med silikondioksid som separerer lagene med N-type silikon fra lagene med P-type silikon.

Det fysiske forholdet mellom beliggenhetene til belastningsmåler-elementene av dette tredje laget og den mekaniske membranen på det første laget er slik at når det anvendes trykk, vil den resulterende belastningen i diagrammet gjøre at to av belastningsmålerne går i spenningsmodus (som således øker motstanden deres) og to av belastningsmålerne går i kompresjon (som således reduserer motstanden deres). De to målerne som er under spenning er motsatt i forhold til hverandre i tegningen av Wheatstone-broen. På tilsvarende måte er de to målerne i kompresjon på motsatt side av hverandre i broen, slik at det anvendte stresset skaper en ubalanse i resistensen som maksimerer outputen til broen. Omfanget av denne ubalansen er direkte proporsjonal med omfanget av stresset som blir påført. Dette er det fundamentale operative prinsippet bak alle «belastningsmåler»-trykktransdusere.

KULITE LEDERLØS TEKNOLOGI

Historisk sett har samtrafikken mellom silikonsensoren og resten av transduser-kretsløpet blitt oppnådd via gulltråder. Trådene blir sveiset til kontaktputene av metall på sensoren og deretter til en nål eller et trykket kretskort andre steder i transduseren. Disse trådene og sveisingene deres er mottakelige for svikt grunnet utmattelse dersom de blir utsatt for vibrering eller hurtige trykksykluser. Denne tilnærmingen brukes fremdeles blant produsenter av silikontransdusere.

I de lederløse trykktransduserne har alle problemene knyttet til disse ømtålige gulltrådene blitt eliminert. Sensoren er festet til et glasslag for å skape en hermetisk forseglet og solid mekanisk struktur. Gullnålene som er bygget direkte inn i pakken settes inn i glasset med ledende gèl, som legger til rette for en elektrisk tilkobling mellom nålene og sensorbrikken. Strukturen til sensoren er sikret og hermetisk forseglet til pakken ved bruk av spesialiserte materialer og teknikker for å skape en forseglet, mekanisk og robust struktur som utgjør pakken og sensorbrikken. Konvensjonelle elektriske tilkoblinger er laget direkte på baksiden av denne sensorhode-strukturen som kan installeres i et utvalg av sensorhus-strukturer. Dette tillater det å bli tilpasset til et bredt utvalg av bruksområder. Selv ultra-miniatyr-transdusere basert på denne teknologien kan bli brukt med en hvilken som helst væske, inkludert ledende væsker såfremt de ikke reagerer ugunstig til silikon eller glass. De kan brukes i temperaturer opptil 932°F (500°C).

Meny