DE10215104A1 - Drucksensor, bei welchem ein Harzhaftmittel zwischen einem Sensorelement und einem Schaft verwendet wird - Google Patents

Abstract

In einem Drucksensor (S1), welcher durch Bonden eines Halbleiterchips (10) und eines Metallschafts (20) mit einem Harzhaftmittel (40) hergestellt wird, wird eine Schwankung des Sensorausgangs, hervorgerufen durch Temperaturänderungen, maximal verringert. Das Harzhaftmittel (40) zum Bonden des Sensorelements (10) und des Metallschafts (20) besitzt eine Kriechcharakteristik, welche durch den Ausdruck CR = A x sigma·B· mit der Kriechrate CR, der Spannung sigma und den Konstanten A und B definiert ist. Das Harzhaftmittel (40) wird derart gewählt, daß der Wert der Konstanten B nicht größer als 3,5 ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drucksensor, welcher ein Signal entsprechend einem darauf aufgebrachten Druck mittels eines Piezowiderstandseffekts ausgibt und durch Bonden eines Sensorelements auf einen Metallschaft hergestellt wird.

Es sind Drucksensoren dieser Art vorgeschlagen wor­ den, welche zur Erfassung von hohen Drücken durch Bonden eines aus einem Halbleiter gebildeten Sensorelements (Sensorchip) auf einen Metallschaft mit einem Glas mit einem niedrigen Schmelzpunkt wie in dem US-Patent Nr. 4,840,067 offenbart hergestellt werden.

Da jedoch bei diesem Drucksensor ein Glas mit einem niedrigen Schmelzpunkt verwendet wird, um den Sensorchip auf den Metallschaft zu bonden, ist eine Erwärmung auf eine bestimmte Temperatur (von beispielsweise etwa 480°C) notwendig. Daher ist dieses Bonden nicht für Sensorchips geeignet, welche schwach bzw. anfällig gegenüber Wärme sind (beispielsweise für Chips mit integrierten Schal­ tungsteilen).

Es wird erwogen, Harzhaftmittel (resin adhesives) zum Bonden von Sensorelementen auf Metallschaften bei einem Bondverfahren zu verwenden, welches bei relativ niedrigen Temperaturen implementiert werden kann. Wenn jedoch Glas mit einem niedrigen Schmelzpunkt einfach durch ein Harz­ haftmittel ersetzt wird, wirken als Ergebnis des Fort­ schreitens eines Kriechens bzw. einer allmählichen Ver­ formung des haftenden Harzes unter Temperaturänderungen Spannungen auf den Sensorchip, und es schwankt der Aus­ gang des Sensors mit der Zeit.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, Schwankungen des Sensorausgangs hervorgerufen durch Temperaturänderungen bei einem Drucksensor zu verringern, welcher durch Bonden eines Sensorelements auf einen Metallschaft mit einem Harzhaftmittel hergestellt wird.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Annahme, daß dann, wenn das Fortschreiten des Kriechens zu ver­ langsamen ist, welches mit Temperaturänderungen in dem Harzhaftmittel verbunden ist, Schwankungen des Sensoraus­ gangs verringert werden könnten. Es ist bezüglich eines Harzes die Beziehung zwischen der Kriechrate CR und der Spannung σ, welche auf das Harz wirkt, durch den folgen­ den Ausdruck bekannt.
CR = A × σ^B (wobei A und B Konstanten sind)

Entsprechend der vorliegenden Erfindung besitzt ein Drucksensor ein Sensorelement, welches auf der Grundlage eines Piezowiderstandseffekts arbeitet, und einen Metall­ schaft, welcher auf dieses Sensorelement gebondet ist und das Sensorelement trägt. Das Sensorelement und der Me­ tallschaft sind mit einem Harzhaftmittel gebondet. Das Harzhaftmittel besitzt eine Kriechcharakteristik derart, daß die Konstante B in dem obigen Ausdruck nicht größer als 3,5 und vorzugsweise kleiner als 3,0 ist. Somit könnte eine Sensorausgangsschwankung auf einen praktisch tolerierbaren Pegel verringert werden. Des weiteren kann vorzugsweise das Harzhaftmittel aus einem Imidharz gebil­ det sein.

Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht, welche eine bevorzugte Ausführungsform eines Drucksensors der Erfin­ dung veranschaulicht;

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht, welche einen Sensorchip veranschaulicht, der in dem in Fig. 1 darge­ stellten Drucksensor verwendet wird;

Fig. 3A bis 3F zeigen Querschnittsansichten, wel­ che ein Verfahren zur Herstellung des in Fig. 2 darge­ stellten Sensorchips veranschaulichen;

Fig. 4 zeigt ein Schaltungsdiagramm, welches eine.

Brückenschaltung des in Fig. 1 dargestellten Drucksensors veranschaulicht;

Fig. 5 zeigt einen Graphen, welcher Änderungen des Sensorausgangs mit der Zeit infolge eines Kriechens eines Harzhaftmittels in dem in Fig. 1 dargestellten Drucksen­ sor veranschaulicht; und

Fig. 6 zeigt einen Graphen, welcher einen Teil des Graphen von Fig. 5 in Vergrößerung veranschaulicht.

Entsprechend Fig. 1 ist ein Drucksensor S1 zur Ver­ wendung als Sensor entworfen worden, welcher einen Ein­ spritzdruck in einem Einspritzdrucksteuersystem eines Dieselmotors eines Kraftfahrzeugs erfaßt. Der Drucksensor S1 besitzt einen Sensorchip (Sensorelement) 10, welcher aus einem Halbleiter gebildet ist und mittels eines Pie­ zowiderstandseffekts ein Signal (Sensorsignal) entspre­ chend einem angelegten Druck ausgibt, und einen Metall­ schaft 20, welcher auf diesen Sensorchip 10 gebondet ist und den Sensorchip darauf trägt.

Der Metallschaft 20 ist aus Covar oder dergleichen gebildet, welches eine Fi-Ni-Co-Legierung ist, die in et­ wa denselben thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie Glas besitzt und in diesem Beispiel eine hohle zylindri­ sche Röhre bildet, welche beispielsweise mechanisch her­ gestellt wird. An einem Ende dieses Metallschafts 20 ist ein Diaphragma 30 als dünner Abschnitt gebildet, welcher beispielsweise eine flache Scheibenform bildet.

Der Sensorchip 10 ist aus einem einkristallinen Halb­ leiter gebildet und auf einer Seite (der Vorderseite) 31 des Diaphragmas 30 mit einem Harzhaftmittel (resin adhe­ sive) 40 gebondet, welches aus einem nach Erwärmung hart werdenden Imidharz gebildet ist. In diesem Beispiel ist der Sensorchip 10 ein einkristallines Siliziumsubstrat mit einer ebenen Ausrichtung von (100) und mit der Form einer quadratischen Platte.

Das Harzhaftmittel 40 ist vorzugsweise eines, dessen Erhärtungstemperatur 200°C oder weniger beträgt, und ist eines, welches in seinem Erhärtungszustand eine Kriech­ charakteristik derart aufweist, daß dann, wenn seine Kriechrate als V und die Spannung davon als σ definiert sind, die Kriechrate CR durch den folgenden Ausdruck mit A und B als Konstanten gegeben ist. Die Konstante B in diesem Ausdruck ist auf einen Wert nicht größer als 3,5 festgelegt.
CR = A×σ^B

Die Konstante A liegt in dem Fall eines Harzhaftmit­ tels in dem Bereich unter 10^-7 (dem denkbaren Bereich bei einem tatsächlichen Harzhaftmittel).

Bei diesem Drucksensor S1 wird ein Medium (Gas, Flüs­ sigkeit, usw.) unter einem Druck entsprechend dem Kraft­ stoffeinspritzdruck eines Motors oder dergleichen durch das (nicht dargestellte) andere Ende des Metallschafts 20 wie durch den weißen Pfeil in Fig. 1 dargestellt einge­ führt. Als Ergebnis wird ein Druck auf die andere Seite (Rückseite) 32 des Diaphragmas 30 aufgebracht, und es wird eine Druckerfassung auf der Grundlage einer Defor­ mierung des Diaphragmas 30 und des Sensorchips 10 be­ wirkt.

Bezüglich der Größen des Metallschafts 20 bei dieser bevorzugten Ausführungsform betragen beispielsweise der äußere Durchmesser des Zylinders 6,5 mm, der innere Durch­ messer 2,5 mm und die Dicke des Diaphragmas 30 beispiels­ weise 0,65 mm für eine Messung von 20 MPa oder 1,40 mm für eine Messung von 20 MPa. Der Sensorchip 10 besitzt bei­ spielsweise eine quadratische Fläche von 3,56 mm×3.56 mm und besitzt eine Dicke von 0,2 mm.

Wie in Fig. 2 dargestellt, besitzt der Sensorchip 10 dieser Ausführungsform einen damit integrierten Piezowi­ derstand 50 zum Erzeugen eines Sensorsignals und ein Schaltungsteil 60 zum Verarbeiten des Signals von diesem Piezowiderstand 50.

Der Sensorchip 10 ist ein Siliziumhalbleitersubstrat 15, welches durch Bilden einer P-Typ Schicht (Psub- Schicht) und einer N^--Schicht (N-Typ Epitaxialschicht) in der Reihenfolge von der Rückseite (der unteren Seite in der Figur) auf die Vorderseite zu (die obere Seite in der Figur) wie in Fig. 2 dargestellt hergestellt wird. Eine Isolierung wird durch die N^--Schicht sichergestellt, wel­ che in ein Gebiet zur Bildung des Piezowiderstands 50 und ein Gebiet zur Bildung des Schaltungsteils 60 durch P-Typ Gebiete unterteilt wird, welche eine unterschiedliche Verunreinigungskonzentration bezüglich der P-Typ Schicht besitzen.

Der Piezowiderstand 50 ist als P-Typ Gebiet innerhalb der N^--Schicht gebildet. In der Praxis sind wenigstens vier derartige Piezowiderstände 50 gebildet und stellen eine Brückenschaltung dar, welche in Fig. 4 gezeigt wird. Das Schaltungsteil 60 dient der Verstärkung und Ein­ stellung des Sensorsignals von dem Piezowiderstand 50 und ist aus MOS-Transistorelementen und Bipolartransistorele­ menten und dergleichen gebildet. In Fig. 2 werden bezüg­ lich des Schaltungsteils 60 eine Potentialfestlegungs­ schicht 61, welche eine N⁺-Schicht umfaßt, zum Festlegen des Potentials des Schaltungsteils 60 und ein Widerstand 62 dargestellt, welcher eine auf der Oberfläche des Sili­ ziumhalbleitersubstrats 15 gebildete CrSi-Schicht umfaßt.

Die Oberfläche des Siliziumhalbleitersubstrats 15 ist mit einer Oxidschicht 16 bedeckt, und auf der Oxidschicht 16 sind Verbindungen 17 gebildet, welche eine Al-Dünn­ schicht umfassen. Verbindungen zwischen den Piezowider­ ständen 50 und Verbindungen zwischen den Piezowiderstän­ den 50 und dem Schaltungsteil 60 werden durch die Verbin­ dungen 17 und in der Oxidschicht 16 gebildete Kontaktlö­ cher bereitgestellt.

Eine Schutzschicht 18, welche eine Siliziumoxid­ schicht oder eine Siliziumnitridschicht oder dergleichen umfaßt, ist auf der Oxidschicht 16 und den Verbindungen 17 gebildet, um den Sensorchip 10 zu schützen. Obwohl dieser Sensorchip 10 unter Verwendung einer bekannten Halbleiterherstellungstechnologie hergestellt werden kann, wird ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens un­ ter Bezugnahme auf Fig. 3A bis 3F erklärt.

Zuerst werden wie in Fig. 3A dargestellt durch Ionen­ implantierung in vorbestimmte Gebiete auf einer Seite ei­ nes P-Typ Siliziumsubstrats 100 P-Typ Schichten 101 einer unterschiedlichen Verunreinigungskonzentration gebildet. Danach läßt man eine N^--Schicht 102 auf derselben Seite des Siliziumsubstrats 100 mit einer Verunreinigungsatmo­ sphäre von Phosphor (P) oder dergleichen aufwachsen.

Danach wird wie in Fig. 3B dargestellt, das Silizium­ halbleitersubstrat 15 durch Borionen (B-Ionen) oder der­ gleichen gebildet, welche durch die Oberfläche der N- Schicht 102 implantiert werden und diffundieren und wobei die P-Typ Schichten 101 derart gebildet werden, daß eine Diffusion zu der Seite der N^--Schicht 102 auftritt. Somit werden in dem Substrat 15 P-Typ Schichten und N^--Schich­ ten gebildet, und es wird eine Isolierung bereitgestellt.

Danach werden wie in Fig. 3C dargestellt durch Ionen­ implantierung oder ein Diffusionsverfahren die Piezowi­ derstände 50 und die Potentialfestlegungsschicht 61 usw. in der Oberfläche des Siliziumhalbleitersubstrats 15 ge­ bildet. Danach wird wie in Fig. 3D dargestellt, der Wi­ derstand 62, welcher eine CrSi-Schicht umfaßt, durch Auf­ dampfung in dem schaltungsbildenden Gebiet der Oberfläche des Siliziumhalbleitersubstrats 15 gebildet. Als Ergebnis des in Fig. 3C und 3D veranschaulichten Prozesses wird der Schaltungsteil 60 gebildet.

Danach wird wie in Fig. 3E dargestellt durch eine Wärmebehandlung die Oxidschicht (thermische Oxidschicht) 16 auf der Oberfläche des Siliziumhalbleitersubstrats 15 gebildet, und es wird Photolithographie oder dergleichen angewandt, um Kontaktlöcher an verlangten Stellen in der Oxidschicht 16 zu bilden.

Danach werden wie in Fig. 3F dargestellt Verbindungen 17, welche eine Al-Dünnschicht umfassen, durch Aufdamp­ fung gebildet. Durch CVD oder dergleichen wir die Schutz­ schicht 18, welche sich aus Siliziumoxid oder Siliziumni­ trid zusammensetzt, gebildet, um den in Fig. 2 darge­ stellten Sensorchip 10 fertigzustellen.

Danach wird die Rückseite des Sensorchips 10 in eine Position Seite an Seite zu der Vorderseite 31 des Dia­ phragmas 30 des Metallschafts 20 gebracht und auf die Vorderseite 31 des Diaphragmas 30 mit dem Harzhaftmittel 40 dazwischen plaziert. Das Harzhaftmittel 40 wird danach durch Erwärmen (unter 200°C) gehärtet, wodurch der in Fig. 1 dargestellte Drucksensor S1 fertiggestellt wird.

Der Betrieb des oben beschriebenen Drucksensors S1 wird nun ebenfalls unter Bezugnahme auf Fig. 4 erörtert. Fig. 4 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer Brückenschal­ tung, welche aus vier Piezowiderständen 50 (51 bis 54) hergestellt ist, die in einer Wheatstone-Brücke angeord­ net sind.

Wenn ein Druck in die Richtung des weißen Pfeils ent­ sprechend Fig. 1 aufgebracht wird, bewegen sich zuerst das Diaphragma 30 und der Sensorchip 10. Wenn eine Gleichstromspannung Vdc über die Eingangsanschlüsse Ia und Ib der Wheatstone-Brücke angelegt wird, zeigt sich zu dieser Zeit diese Verbiegung als Widerstandsänderung der Piezowiderstände 51 bis 54, und es wird eine Spannung (ein Sensorsignal) Vout mit einem Pegel entsprechend dem erfaßten Druck an den Ausgangsanschlüssen Pa und Pb aus­ gegeben.

Dieses Sensorsignal Vout wird durch das Schaltungs­ teil 60 verstärkt und eingestellt und nach außen als Sen­ sorausgang über (nicht dargestellte) Verbindungsteile (Bonddrähte, usw.) ausgegeben, welche mit dem Sensorchip 10 verbunden sind. Auf diese Weise wird eine Druckerfas­ sung in dem Drucksensor S1 durchgeführt.

In dieser Ausführungsform wird das Harzhaftmittel, welches den Sensorchip 10 und den Metallschaft 20 zusam­ menbondet, bezüglich einer Kriechcharakteristik derart gewählt, daß die Konstante B in dem Ausdruck der Kriech­ rate aus den folgenden Gründen nicht größer als 3,5 ist (und vorzugsweise unter 3,0 liegt).

Wenn das Harzhaftmittel 40 eine durch den obigen Aus­ druck definierte Kriechcharakteristik besitzt, deformiert das Harzhaftmittel 40 unter einer hohen Temperatur oder thermischen Spannungen bei einer niedrigen Temperatur plastisch, und diese Deformierung beaufschlagt den Sen­ sorchip 10 mit Verbiegungsspannungen. Wenn dies ge­ schieht, schwankt demzufolge bei einem Sensorchip, wel­ cher von einem Piezowiderstandseffekt Gebrauch macht, der Sensorausgang.

Demzufolge kann es möglich sein, Schwankungen des Sensorausgangs durch ein Verlangsamen des Fortschreitens des Kriechens zu verringern, welches mit Temperaturände­ rungen in den Harzhaftmitteln 40 verbunden ist. D. h., es sollte durch ein Verringern der Konstante B in dem obigen Ausdruck auf einen Wert innerhalb eines vorbestimmten Be­ reichs möglich sein, die Kriechrate CR zu verringern, d. h. das Fortschreiten des Kriechens, und dadurch durch Temperaturänderungen hervorgerufene Schwankungen des Sen­ sorausgangs auf einen praktisch akzeptierbaren Pegel zu verringern.

Die problematischen Faktoren sind die Schwankungsam­ plitude und die Schwankungszeit des Sensorausgangs. Dabei wurde eine geforderte Bedingung dahingehend festgelegt, daß dann, wenn der Drucksensor in einer Atmosphäre mit Raumtemperatur verbleibt, nachdem der Drucksensor in ei­ ner Atmosphäre oberhalb oder unterhalb der Raumtemperatur verblieben ist, um eine thermische Spannung auf den Drucksensor aufzubringen, der Sensorausgang innerhalb von zwei Stunden auf den Wert zurückkehren muß, welcher vor­ handen war, bevor die thermische Spannung aufgebracht worden ist, und daß danach keine weitere Schwankung des Ausgangs auftreten darf.

Diese Bedingung wurde aus den folgenden Gründen fest­ gelegt. Wenn bei dem oben beschriebenen Herstellungsver­ fahren der Sensorchip 10 und der Metallschaft 20 mit dem Harzhaftmittel 40 zusammengebondet werden, werden sie ma­ ximal auf etwa 200°C erwärmt. Vom Standpunkt der Produk­ tivität aus betrachtet muß ein Testverfahren innerhalb von zwei Stunden nach dem Ende dieser Erwärmung durchge­ führt werden. Dieser Schritt des Testens dient der Über­ prüfung der Sensorsausgangscharakteristik und der Durch­ führung einer Ausgangseinstellung, usw. Der Drucksensor S1 wird auf einem Gehäuse in einem späteren Schritt ange­ ordnet, aber es wird danach keine Wärme aufgebracht.

Dementsprechend wurden verschiedene Harzhaftmittel 40, welche unterschiedliche Konstanten A und B entspre­ chend des obigen Ausdrucks aufweisen, beispielsweise durch Ändern der Zusammensetzung des Imidharzes in dem Harzhaftmittel 40 vorbereitet bzw. bereitgestellt, und es wurden Schwankungen des Sensorausgangs der Drucksensoren S1 getestet, welche unter Verwendung dieser unterschied­ lichen Harzhaftmittel 40 hergestellt worden sind.

Zuerst einmal ist die Kriechcharakteristik eines Harzhaftmittels durch die Beziehung gegeben, welche durch den obigen Ausdruck definiert wird (wobei A < 10^-7 gilt). Diese Beziehung kann leicht wie folgt abgeleitet werden.

D. h., es werden Wärme und eine Zugspannung auf ein Stück des Haftmittels aufgebracht, und es werden die Spannung und die Ausdehnungsrate gemessen. Diese Meßer­ gebnisse werden verwendet, um die folgende Lawson-Millar- Gleichung zu vereinfachen, eine bekannte Gleichung, wel­ che das Kriechphänomen allgemein ausdrückt. Aus den aktu­ ellen Meßkurven werden irgendwelche drei Punkte einer Last (Spannung), einer Temperatur und einer Ausdehnung gewählt, und aus diesen wird die obige Beziehung zwischen der Kriechrate CR und der Spannung σ abgeleitet.
log σ = (1,118 × 10^-3) × (7,744 - log CR) T + 4,132

Dabei sind σ die Spannung und CR die Kriechrate. Der obige Ausdruck der Kriechrate CR wird durch Umordnen des obigen Ausdrucks von log σ durch Festlegen der absoluten Temperatur T auf eine festgelegte Temperatur (beispielsweise die Raumtemperatur) erlangt.

In dem obigen Ausdruck der Kriechrate CR mit der Kon­ stanten A in dem Bereich unterhalb von 10^-7 wurde die Konstante B auf verschiedene Werte geändert, und es wurde die Änderung des Sensorausgangs über die Zeit durch eine Analyse untersucht. Ausgehend von einem Zustand unmittel­ bar, nachdem eine thermische Spannung (200°C, d. h. die Härtungstemperatur des Harzhaftmittels) auf den Drucksen­ sor S1 aufgebracht worden ist, wurde dabei die Änderung des Sensorausgangs über die Zeit untersucht, wobei der Drucksensor S1 in einer Atmosphäre von Raumtemperatur verblieb.

Als Ergebnis des Durchführens dieser Analyse wurde herausgefunden, daß die wie oben beschrieben festgelegte geforderte Bedingung erfüllt werden kann, wenn die Kon­ stante B nicht größer als 3,5 ist.

Ein Beispiel der Ergebnisse dieser Analyse ist in Fig. 5 dargestellt. In Fig. 5 besitzt die Konstante A den Wert 10^-10. Fig. 6 zeigt eine Vergrößerung des Bereichs von Fig. 5 auf 2,5 Stunden nach dem Aufbringen der ther­ mischen Spannung. Bei diesen Figuren stellen die horizon­ tale Achse (H) die Zeit in Stunden und die vertikale Achse den Sensorausgang mV dar.

In dem Fall der Konstanten B = 3,5, welcher in Fig. 5 nicht dargestellt ist, ist sogar nach 3,5 Stunden der Ausgang wie in dem in Fig. 5 dargestellten Fall von B = 3,0 konstant. Aus Fig. 5 und 6 ist ersichtlich, daß dann, wenn der Wert der Konstanten B 3,5 oder weniger beträgt, der Sensorausgang innerhalb von zwei Stunden nach dem Aufbringen der thermischen Spannung auf den Sensorausgang bei Raumtemperatur zurückkehrt, bevor die thermische. Spannung aufgebracht worden ist, und danach tritt keine Schwankung des Ausgangs auf, und es kann ein konstanter Sensorausgang aufrechterhalten werden.

Wenn des weiteren wie in Fig. 5 und 6 dargestellt, der Wert der Konstanten B 4,0, 6,711 oder 8,0 beträgt, schwankt der Sensorausgang sogar nach zwei Stunden ab dem Zeitpunkt, zu welchem die thermische Spannung aufgebracht worden ist. Wenn der Wert der Konstanten B groß ist, bei­ spielsweise 20,0 oder 67,11, ist die Differenz des Sen­ sorausgangs zwischen der hohen Temperatur (von beispiels­ weise 200°C) und Raumtemperatur zu groß, was das Gegen­ teil zu einer maximalen Verringerung der Schwankung des Sensorausgangs hervorgerufen durch Temperaturänderungen darstellt.

Aus den in Fig. 5 und 6 dargestellten Ergebnissen ist ersichtlich, daß eine Konstante B mit einem kleinen Wert bevorzugt wird und das Harzhaftmittel 40 mit einer Kriechcharakteristik derart, daß der Wert der Konstanten B unter 3,0 liegt, zu einem hohen Grad die Wirkung des maximalen Verringerns der Schwankung des Sensorausgangs hervorgerufen durch Temperaturänderungen realisieren kann. Eine Tendenz bzw. Entwicklung ähnlich wie jene von Fig. 5 und 6 wird unabhängig von der Konstanten A (unterhalb von 10^-7) erzielt.

Da bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Sen­ sorchip 10 und der Metallschaft 20 unter Verwendung des Harzhaftmittels 40, welches eine niedrigere Bondtempera­ tur als ein bei dem Stand der Technik verwendetes Glas­ harz mit einem niedrigen Schmelzpunkt besitzt, geeignet zusammengebondet werden, kann eine wirksame Anwendung auf einem Sensorelement mit einer relativ geringen Wider­ standsfähigkeit gegenüber Hitze wie dem Sensorchip 10 mit den integrierten Piezowiderständen 50 und dem Schaltungs­ teil 60 erzielt werden.

Wegen des niedrigen Wärmewiderstands der Transistor­ elemente und dergleichen, welche das Schaltungsteil bil­ den, ist ein Sensorelement, mit welchem ein Schaltungs­ teil weiter integriert ist (ein integrierter Sensorchip), weniger widerstandsfähig gegenüber Wärme als ein Sensor­ element (eines diskreten Typs), welches lediglich Piezo­ widerstände aufweist, und das Bonden der integrierten Sensorchips ist bezüglich des Glases nach dem Stand der Technik mit dem niedrigen Schmelzpunkt problematisch.

Die Härtungstemperatur (Bondtemperatur) des Harzhaft­ mittels 40 liegt vorzugsweise unterhalb von 200°C; bei diesem Wert wurde die Widerstandsfähigkeit gegenüber Wärme bezüglich der Bauelemente, welche das Schaltungs­ teil 60 bilden, wie MOS-Transistorbauelemente und bipola­ re Transistorbauelemente berücksichtigt.

Wenn bei einem Drucksensor eine Schwierigkeit mit dem Sensorausgang vorliegt, wird eine Ausgangseinstellung durchgeführt; und wenn zu dieser Zeit eine Änderung des Sensorausgangs über die Zeit erfolgt, kann die Ausgangs­ einstellung nicht durchgeführt werden. Da jedoch bei der bevorzugten Ausführungsform eine durch Temperaturänderun­ gen hervorgerufene Schwankung des Sensorausgangs maximal verringert werden kann, kann diese Art der Schwierigkeit verhindert werden.

Ein Drucksensor der Erfindung kann neben dem oben be­ schriebenen integrierten Typ von einem diskreten Typ sein. Der Metallschaft kann ohne ein Diaphragma ausgebil­ det sein, und die Erfindung ist auf irgendeinen Drucksen­ sor anwendbar, welcher einen Druckeinführungsdurchgang zum Leiten eines Drucks auf ein Sensorelement besitzt.

Vorstehend wurde eine Drucksensor offenbart, bei wel­ chem ein Harzhaftmittel zwischen einem Sensorelement und einem Schaft verwendet wird. In einem Drucksensor (S1), welcher durch Bonden eines Halbleiterchips (10) und eines Metallschafts (20) mit einem Harzhaftmittel (40) herge­ stellt wird, wird eine Schwankung des Sensorausgangs her­ vorgerufen durch Temperaturänderungen maximal verringert. Das Harzhaftmittel (40) zum Bonden des Sensorelements (10) und des Metallschafts (20) besitzt eine Kriechcha­ rakteristik, welche durch den Ausdruck CR = A × σ^B mit der Kriechrate CR, der Spannung σ und den Konstanten A und 8 definiert ist. Das Harzhaftmittel (40) wird derart gewählt, daß der Wert der Konstanten B nicht größer als 3,5 ist.

Claims (4)

1. Drucksensor (S1) mit:
einem Sensorelement (10), welches ein Signal ent­ sprechend einem angelegten Druck ausgibt;
einem Schaft (20), welcher auf das Sensorelement ge­ bondet ist und das Sensorelement trägt; und
einem Harzhaftmittel (40), mit welchem das Sensor­ element und der Schaft gebondet sind;
wobei das Harzhaftmittel (40) eine Kriechcharakteri­ stik derart besitzt, daß dann, wenn dessen Kriechrate mit CR und dessen Spannung mit σ definiert sind, dessen Kriechrate CR durch die Beziehung CR = A × σ^B gegeben ist,
wobei A und B Konstanten sind und der Wert von B nicht größer als 3,5 ist.

2. Drucksensor (S1) nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wert von 8 nicht größer als 3 ist.

3. Drucksensor (S1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Harzhaftmittel (40) Imidharz auf­ weist.

4. Drucksensor (S1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (10) Piezowiderstände (50) enthält, welche mit einem Schal­ tungsteil (60) zur Verarbeitung des Signals von den Pie­ zowiderständen integriert sind.