DE19939120A1

DE19939120A1 - Halbleiterdrucksensor

Info

Publication number: DE19939120A1
Application number: DE19939120A
Authority: DE
Inventors: Motomi Ichihashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-11-26
Filing date: 1999-08-18
Publication date: 2000-06-21
Also published as: JP2000162069A; US6055865A

Abstract

Es ist ein Halbleiterdrucksensor (10) offenbart, der ein Sensorelement (3) enthält, mit einem Sensorchip (1), dem von einem Druckmedium Druck zugeführt wird, und mit einem Sockel (2) zur Halterung des Sensorchips (1). Das Sensorelement (3) ist an eine Subplatte (4) an einem Sockel (2) gebunden und die Subplatte (4) ist an eine Hauptplatte (5) gebunden. Die Hauptplatte (5) umfaßt eine Luftdichtigkeit-Halteeinrichtung (18) zum Aufrechterhalten einer luftdichten Abdichtung zwischen der Hauptplatte (5) und einem Sensormontageteil (21), welches dort angeordnet ist, wo Druck eines Druckmediums detektiert werden kann.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halbleiterdrucksensor, der basierend auf einem Druckmedium-Detektionssignal gesteuert wird, und betrifft spezieller einen Halbleiterdrucksensor für die Verwendung in beispielsweise einem Eigenantrieb-Getriebe- Steuersystem.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Halbleiterdrucksensoren eines Typs, die mit der vorliegenden Erfindung verwandt sind, detektieren in typischer Weise den Druck eines Druckmediums basierend auf der Größe der Verzerrung oder Verwindung (distortion) in einem Halbleiterkörper. Halbleiterdrucksensoren dieses Typs werden beispielsweise in den japanischen offengelegten Patentveröffentlichungen Nrn. 60-73325 (1985), 62-266429 (1987) und 6-3211 (1994) dargestellt. Ein beispielhafter herkömmlicher Halbleiterdrucksensor, der zur vorliegenden Erfindung in Beziehung steht, ist in der Fig. 4 und Fig. 5 gezeigt und wird im folgenden beschrieben.

Dieser Halbleiterdrucksensor 50 besitzt ein Sensorelement 53 mit einem Silizium-Einkristall-Sensorchip 51 und einem Sockel 52, auf welchem der Sensorchip 51 angebracht ist, und mit einer Platte 54, an der der Sockel 52 des Sensorelements 53 gebunden ist.

Das Sensorelement 53 besitzt eine anodisch gebondete Struktur mit drei Schichten aus Silizium, Glas und Silizium. Eine Membran (in den Figuren nicht gezeigt) ist in den Sensorchip 51 durch anisotropes Ätzen von Silizium ausgebildet. Eine Drucköffnung 55 ist ebenfalls ausgebildet und erstreckt sich durch die Platte 54 und den Sockel 52, so daß Druck von dem Druckmedium durch diese Drucköffnung 55 hindurchgeht und an die Membran angelegt wird.

Ein Druckmedium-Detektionssignal, welches durch den Sensorchip 51 detektiert wurde, wird zu einer Pegeleinstellschaltungsplatine 56 geleitet, und zwar zum Zwecke einer Einstellung und Verstärkung auf einen Pegel, der für die Systemverarbeitung erforderlich ist. Die Pegeleinstellschaltungsplatine 56 ist an der Platte 54 montiert und ist über einen Draht 57 mit dem Sensorchip 51 verbunden.

Der Halbleiterdrucksensor 50 ist in der im folgenden beschriebenen Weise an einem Montageteil 59 montiert, welches an einer bestimmten Druckdetektionsstelle des systemseitigen Körpers 58 vorgesehen ist. Spezifischer gesagt, ist die Platte 54 des Halbleiterdrucksensors 50 an den Montageteil 59 angepaßt und es ist eine Lippe 61, die um den Rand des Montageteiles 59 verläuft, auf die Platte 54 umgefalzt, wodurch die Platte 54 in dem Montageteil 59 fixiert wird. Eine Systemschaltungsplatine 62 ist an dem systemseitigen Körper 58 montiert und ist mit der Pegeleinstellschaltungsplatine 56 über den Draht 63 verbunden.

Da das Sensorelement 53 dieses Halbleiterdrucksensors 50 direkt mit der Platte 54 verbunden ist, verläuft eine thermische Spannung von dem systemseitigen Körper 58 an dem Sensorelement 53 zur Platte 54 und wird direkt auf den Sockel 52 des Sensorelements 53 übertragen. Dies bedeutet, daß eine große thermische Spannung von dem systemseitigen Körper 58 auf das Sensorelement 53 bei diesem als Beispiel gewählten herkömmlichen Halbleiterdrucksensor 50 übertragen wird.

Ferner ist die Innenwand des Abstützteiles, welches den Außenrand der Membran abstützt, in einem Winkel zu der Verbindungsfläche des Sensorchips 51 und des Sockels 52 ausgebildet, da die Membran des Sensorchips 51 durch anisotropes Ätzen hergestellt wird.

Wenn die thermische Spannung wiederholt von dem systemseitigen Körper 58 auf den herkömmlichen Halbleiterdrucksensor 50, der in dieser Weise aufgebaut ist, übertragen wird, so entwickelt sich eine Spannungskonzentration in bestimmten Bereichen wiederholt, wie beispielsweise in der Mitte von jeder Seite des rechteckförmigen Membranteiles des Sensorchips 51, und der Bindung zwischen dem Sensorchip 51 und dem Sockel 52. Solch eine Spannungskonzentration vermindert die Festigkeit des Sensorchips 51 und senkt den Druckwiderstand ab.

Wie oben dargelegt wurde, ist dieser herkömmliche Halbleiterdrucksensor 50 an dem Montageteil 59 durch die Paßplatte 54 des systemseitigen Körpers 58 und durch das Umfalzen der Lippe 61 um den Montageabschnitt 59 der Platte 54 montiert. Es ist daher schwierig, eine luftdichte Abdichtung zwischen der Platte 54 und der Lippe 61 in einem herkömmlichen Halbleiterdrucksensor 50 zu realisieren, der in dieser Weise aufgebaut ist. Als ein Ergebnis entweicht ein Teil des Druckes, der auf den Sensorchip 51 des Sensorelements 53 aufgebracht wird, zwischen dem systemseitigen Körper 58 und der Platte 54 aus der Lippe 61 und es fällt daher die Genauigkeit der Druckerfassung durch das Sensorelement 53 ab.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Halbleiterdrucksensor zu schaffen, der einen ausgezeichneten Druckwiderstand selbst dann zeitigt, nachdem er wiederholt einer thermischen Spannung ausgesetzt wurde, der einen hohen Widerstand gegen Ausfallen bei hohen Druckwerten hat und der eine ausgezeichnete Druckdetektionsgenauigkeit besitzt.

Um diese Aufgabe zu lösen, besitzt ein Halbleiterdrucksensor nach der vorliegenden Erfindung ein Sensorelement mit einem Sensorchip, auf welchen der Druck von einem Druckmedium übertragen wird, und einen Sockel zum Haltern des Sensorchips, der an eine Hauptplatte mit Hilfe einer Subplatte dazwischen angebunden ist. Eine luftdichte Dichtung ist zwischen der Hauptplatte und einem Sensormontageteil ausgebildet und gehalten, welches Sensormontageteil dort angeordnet ist, wo der Druck eines Druckmediums mit Hilfe einer Luftdichtigkeit- Halteeinrichtung detektiert werden kann, welche zwischen der Hauptplatte und dem Sensormontageteil angeordnet ist. Die Subplatte puffert bei dieser Konfiguration die thermische Spannung von dem Sensormontageteil zu dem Sensorchip hin. Die Luftdichtigkeit-Halteeinrichtung verhindert ein Lecken des Druckmediums zwischen der Hauptplatte und dem Sensormontageteil.

Die Luftdichtigkeit-Halteeinrichtung besteht in bevorzugter Weise aus einem O-Ring, der so angepaßt ist, daß er einen Spalte zwischen einer Außenseitenwand in der Dickenrichtung der Hauptplatte und einer Oberfläche des Sensormontageteiles gegenüber der Außenseitenwand füllt. Zusätzlich zur Aufrechterhaltung einer luftdichten Abdichtung zwischen der Hauptplatte und dem Sensormontageteil absorbiert ein O-Ring externe Kräfte, die von dem Sensormontageteil auf das Sensorelement über die Hauptplatte und die Subplatte übertragen werden.

Der Sockel wird in bevorzugter Weise durch anodisches Binden oder Verbinden einer Glasschicht zwischen ersten und zweiten Siliziumschichten in einer Drei-Schicht-Struktur hergestellt. Zusätzlich ist eine kreisförmige Membran in bevorzugter Weise an dem Sensorchip durch isotropes Ätzen ausgebildet, und der Sockel wird durch AuSi-eutektisches Binden oder Anbinden an den Sensorchip und die Subplatte verbunden oder angebunden.

Zusätzlich ist die Innenseitenwand der Abstützung zum Abstützen des Außenseitenrandes der kreisförmigen Membran senkrecht zu einer Bindefläche zwischen dem Sensorchip und dem Sockel ausgebildet.

Ferner ist in bevorzugter Weise eine Signalverarbeitungsschaltung zum Verarbeiten eines Druckdetektionssignals in den Sensorchip integriert. Indem somit sowohl eine Membran zum Detektieren des Druckes als auch eine Signalverarbeitungsschaltung in dem Sensorchip ausgebildet sind, kann das Druckdetektionssignal, welches von dem Sensorchip erhalten wird, vorverarbeitet werden, beispielsweise durch Verstärkung auf einen Signalpegel, der für das Verarbeiten durch ein externes System geeignet ist.

Indem somit der Sensorelementsockel indirekt an die Hauptplatte mit Hilfe einer Subplatte oder untergeordneten Platte angebunden oder verbunden wird, die dazwischen angeordnet ist, wird eine thermische Spannung von dem systemseitigen Körper, an welchem der Halbleiterdrucksensor installiert ist, durch die Subplatte abgefangen. Es werden somit thermische Spannungsbelastungen an dem Sensorchip des Sensorelements gemildert und es kann ein Halbleiterdrucksensor mit einem hohen Ausfalldruck erzielt werden.

Ferner wird eine Leckage des Druckmediums zwischen der Hauptplatte und dem systemseitigen Körper verhindert und es werden externe Kräfte, die beispielsweise durch eine Deformation des systemseitigen Körpers durch thermische Expansion verursacht werden, durch den O-Ring absorbiert, der den Raum zwischen der Außenseitenwand in der Dickenrichtung der Hauptplatte und einer Oberfläche des Sensormontageteiles gegenüber der Außenseitenwand füllt. Der Sensorchip kann somit von Wirkungen externer Kräfte und einer Leckage des Druckmediums geschützt werden und kann somit des Druck des Mediums mit hoher Präzision detektieren.

Indem man darüber hinaus die Membran des Sensorchips mit Hilfe eines isotropen Ätzvorganges ausgebildet, wird die innenseitige Wand der Abstützung zum Abstützen des außenseitigen Randes der kreisförmigen Membran senkrecht zu einer Verbindungsfläche zwischen dem Sensorchip und der ersten Siliziumschicht des Sockels ausgebildet. Als ein Ergebnis wird die Haltbarkeit in bezug auf Abschälungsspannungen verbessert, die an der Zwischenschicht zwischen dem Sensorchip und dem Sockel auftreten, wenn Druck aufgebracht wird. Die kreisförmige Gestalt der Membran bedeutet auch, daß Spannung nicht an irgendeinem spezifischen Teil des Sensorchips konzentriert wird. Es kann daher ein Halbleiterdrucksensor mit noch einem höheren Ausfalldruck erzielt werden. Der Ausfalldruck kann bei der vorliegenden Erfindung noch weiter verbessert werden, indem man einen AuSi-eutektischen Bindevorgang entsprechend einer hohen Bindefestigkeit anwendet, um den Sensorchip an den Sockel zu binden bzw. an diesen zu heften bzw. und um den Sockel mit der Subplatte zu verbinden bzw. an dieser zu befestigen.

Weiter ist der Halbleiterchip elektrisch von der Hauptplatte durch das Glas des Sockels als Ergebnis der Drei-Schicht- Silizium-Glas-Silizium-Konstruktion des Sockels isoliert. Auch werden Störsignale von der Erde zu dem Sensorchip reduziert und es kann ein Druckdetektionssignal mit einem hohen Rauschabstand (großes S/N-Verhältnis) erhalten werden.

Ferner ermöglicht die Integration einer Schaltung mit Funktionen einer regulierenden Schaltungsplatine in den Sensorchip, daß die regulierende Schaltungsplatine beseitigt werden kann. Als ein Ergebnis kann die Größe und können die Kosten des Halbleiterdrucksensors reduziert werden. Dies macht es auch für Störsignale schwieriger, von dem geerdeten systemseitigen Körper durch die Hauptplatte zu dem Sensorchip hindurch zu gelangen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Diese und andere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich unmittelbar aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und in denen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung ist, welche die Struktur eines Halbleiterdrucksensors gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2A eine vertikale Schnittansicht des Sensorelements in dem Halbleiterdrucksensor ist, der in Fig. 1 gezeigt ist, und

Fig. 2B eine Bodenansicht des Sensorchips zeigt, der in Fig. 2A dargestellt ist;

Fig. 3 eine Schnittansicht ist, welche die Struktur eines Halbleiterdrucksensors gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4 eine Schnittansicht ist, die einen Halbleiterdrucksensor als Beispiel des Standes der Technik zeigt; und

Fig. 5 eine Draufsicht des Halbleiterdrucksensors ist, der in Fig. 4 gezeigt ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren beschrieben.

Ausführungsform 1

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, welche die Struktur eines Halbleiterdrucksensors gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie aus Fig. 1 entnommen werden kann, umfaßt der Halbleiterdrucksensor 10 ein Sensorelement 3, und das Sensorelement 3 umfaßt einen Sensorchip 1, dem Druck von einem Druckmedium her zugeführt wird; und einen Sockel 2, an den der Sensorchip 1 befestigt oder gebunden ist. Das Sensorelement 3 ist an eine Subplatte 4 an dem Sockel 2 gebunden und die Subplatte 4 ist an eine scheibenförmig gestaltete Hauptplatte 5 gebunden.

Der Sensorchip 1 des Sensorelements 3 besitzt eine kreisförmige Membran 11, wie dies in Fig. 2A und in Fig. 2B gezeigt ist. Das Sensorelement 3 ist ein Silizium-Einkristall, bei dem die Membran 11 durch isotropes Ätzen ausgebildet wird.

Der Sensorelementsockel 2 wird durch anodisches Binden einer ersten Siliziumschicht 2, Glas 13 und einer zweiten Siliziumschicht 4 in dieser Reihenfolge hergestellt. Der Sensorchip 1 ist an die erste Siliziumschicht 12 des Sockels 2 mit Hilfe des AuSi-Eutektik-Verbindungsverfahren (eutectic bonding) verbunden oder befestigt. Die Subplatte 4 ist in gleicher Weise an die zweite Siliziumschicht 14 des Sockels 2 mit Hilfe des AuSi-Eutektik-Verbindungsverfahrens gebunden oder befestigt.

Die Hauptplatte 5, an die die Subplatte 4 gebunden ist, besitzt eine Gehäuseausnehmung 6 für das Sensorelement 3, welches sich von der einen Seite zur anderen der Hauptplatte 5 ablenken läßt, das heißt über die Dicke der Hauptplatte 5 hinweg. Das Sensorelement 3 wird in die Gehäuseausnehmung 6 plaziert und es wird die Subplatte 4, welche das Sensorelement 3 haltert, an eine ringförmige Rippe 7 angeschweißt, die nach oben ragt, wie sich dies aus der Figur ersehen läßt, und zwar vom Boden der Gehäuseausnehmung 6 aus. Es wird Druck von einem Druckmedium auf die Membran 11 dieses Sensorchips 1 durch eine Drucköffnung 8 hindurch übertragen, die durch den Sockel 2, die Subplatte 4 und die Hauptplatte 5 verläuft.

Ein regulierende Schaltungsplatine 9 ist an der Hauptplatte 5 montiert und die regulierende Schaltungsplatine 9 ist durch einen Draht 15 mit dem Sensorchip 1 verbunden. Die regulierende Schaltungsplatine 9 umfaßt eine Schaltungsanordnung, um ein Druckdetektionssignal, welches durch den Sensorchip 1 detektiert wurde und von diesem über den Draht 15 zugeführt wird, zu verarbeiten, inklusive einer Verstärkung des Signals auf einen Signalpegel, der für die Verarbeitung durch das System geeignet ist.

Auch sind ein Kanal 16 und ein Flansch 17 in der Seitenwand der Hauptplatte 5 ausgebildet, die in der Dickenrichtung der Hauptplatte 5 orientiert ist. Ein O-Ring 18 ist in den Kanal 16 eingepaßt.

Ein Montageteil 21 mit einer Schulter 22 und einem Rand oder Kantenteil 23 ist in einem systemseitigen Körper 19 an einer Stelle ausgebildet, die es ermöglicht, daß Druck eines Druckmediums durch den Halbleiterdrucksensor 10 detektiert werden kann. Die Hauptplatte 5 ist in diesen Montageteil 21 soweit eingedrückt, bis der Flansch 17 die Schulter 22 berührt. Das Rand- oder Kantenteil 23 wird dann auf den Flansch 17 umgefalzt, wodurch die Hauptplatte 5 in dem Montageteil 21 gesichert wird.

Wenn die Hauptplatte 5 in den Montageteil 21 eingedrückt wird, wird der O-Ring 18 flexibel deformiert, und zwar gegen die Seitenwand der Hauptplatte 5 und gegen die Seitenwand des Montageteiles 21 in dem systemseitigen Körper 19. Es sei darauf hingewiesen, daß die regulierende Schaltungsplatine 9 und eine System-Schaltungsplatine 24, die an dem systemseitigen Körper 19 montiert ist, über den Draht 25 verbunden sind.

Bei einem als Beispiel gewählten Halbleiterdrucksensor mit diesem Aufbau nach der vorliegenden Ausführungsform, ist der Sockel 2 des Sensorelements 3 an die Hauptplatte 5 mit einer Subplatte 4, die dazwischen angeordnet ist, gebunden. Als ein Ergebnis fängt die Subplatte 4 die thermische Spannung von dem systemseitigen Körper 19 auf und mindert somit die thermische Spannungslast auf den Sensorchip 1 des Sensorelements 3.

Da ferner die Membran 11 des Sensorchips 1 durch isotropes Ätzen hergestellt wird, anstelle des in herkömmlicher Weise verwendeten anisotropen Ätzens, ist die Innenwand der Halterung 26, die den Rand der Membran 11 hält, senkrecht zu den verbundenen Flächen des Sensorchips 1 und der ersten Siliziumschicht 12 (siehe Fig. 2A). Spezifischer gesagt, ist diese innenliegende Wand der Halterung 26 nicht in einer Neigung zu den verbundenen Flächen ausgebildet (wie dies durch die Punkt-Punkt-Strich-Linie in Fig. 2A angezeigt ist), wie dies bei dem anisotropen Ätzen auftritt. Als ein Ergebnis wird die Haltbarkeit in bezug auf Abschälspannungen verbessert, die an der Zwischenschicht zwischen dem Sensorchip 1 und der ersten Siliziumschicht 12 auftreten, wen Druck aufgebracht wird. Die kreisförmige Gestalt der Membran 11 bedeutet auch, daß Spannung nicht an irgendeinem spezifischen Teil des Sensorchips 1 konzentriert wird und daß der Ausfalldruck der Membran 11 daher in signifikanter Weise verbessert ist. Der Ausfalldruck kann noch weiter bei der vorliegenden Ausführungsform verbessert werden, indem das AuSi-Eutektik-Verbindungsverfahren gemäß einer hohen Verbindungsfestigkeit verwendet wird, um den Sensorchip 1 mit der ersten Siliziumschicht 12 des Sockels 2 zu verbinden und um die zweite Siliziumschicht 14 mit der Subplatte 4 zu verbinden.

Die Hauptplatte 5 ist auch in typischer Weise durch die elektrische Verbindung zum Rahmen oder Chassis von beispielsweise dem Getriebe des Automobils geerdet, in welchem der Halbleiterdrucksensor 10 der vorliegenden Erfindung installiert ist. Wie oben beschrieben wurde, wird jedoch der Sockel 2 der vorliegenden Ausführungsform durch anodisches Binden oder Verbinden einer Glasschicht 13 zwischen einer ersten Siliziumschicht 12 und einer zweiten Siliziumschicht 14 hergestellt, das heißt der Sockel 2 besitzt eine Silizium-Glas- Silizium-Struktur. Der Sensorchip 1 wird somit elektrisch von der Hauptplatte 5 durch die Glasschicht 13 isoliert und Störsignale von Erde oder Masse zu dem Sensorchip 1 werden somit bei einem Halbleiterdrucksensor gemäß der vorliegenden Ausführungsform reduziert.

Darüber hinaus füllt der O-Ring 18 den Raum zwischen der außenseitigen Seitenwand parallel zur Dicke der Hauptplatte 5 und der gegenüberliegenden Seitenwand des Montageteiles 21, wie dies oben beschrieben wurde und in Fig. 1 dargestellt ist. Dieser O-Ring 18 verhindert somit ein Lecken des Druckmediums aus dem Spalt zwischen der Hauptplatte 5 und dem systemseitigen Körper 19 und absorbiert solche externen Kräfte, wie die Deformation des systemseitigen Körpers 19, die aus einer thermische Expansion resultiert, und verhindert somit die Übertragung solcher externer Kräfte auf den Sensorchip 1. Als ein Ergebnis kann der Sensorchip 1 den Druck eines Druckmediums mit hoher Genauigkeit detektieren, ohne dabei durch externe Kräfte oder ein Lecken des Druckmediums beeinflußt zu werden.

Zweite Ausführungsform

Ein Halbleiterdrucksensor 30 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 3 gezeigt. Dieser Halbleiterdrucksensor 30 ersetzt den Sensorchip 1 des Halbleiterdrucksensor 10, der in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigt ist, und eine den Sensorchip 31 integrierende Schaltungsanordnung mit den Funktionen der regulierenden Schaltungsplatine 9, ist jedoch ansonsten identisch dem Halbleiterdrucksensor der ersten oben beschriebenen Ausführungsform.

Spezifischer gesagt, umfaßt dieser Halbleiterdrucksensor 30 ein Sensorelement 33, und das Sensorelement 33 umfaßt einen Sensorchip 31, an dem Druck von einem Druckmedium her angelegt wird, und einen Sockel 2, an den der Sensorchip 31 gebunden ist. Das Sensorelement 33 ist an eine Subplatte 4 an dem Sockel 2 gebunden, und die Subplatte 4 ist an die Hauptplatte 5 gebunden.

Wie oben unter Hinweis auf die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, besitzt der Sensorchip 31 des Sensorelements 33 eine kreisförmige Membran 11, die durch isotropes Ätzen hergestellt wird, und enthält, wie oben dargelegt wurde, integriert die Schaltungsanordnung mit den Funktionen der regulierenden Schaltungsplatine 9 der ersten Ausführungsform der Erfindung.

Der Sensorelementsockel 2 besitzt eine Drei-Schicht-Struktur, die durch anodisches Binden (bonding) mit einer Glasschicht hergestellt wird, welche zwischen der ersten und der zweiten Siliziumschicht angeordnet ist. Der Sensorchip 31 ist an den Sockel 2 durch ein AuSi-Eutektik-Verbindungsverfahren verbunden. Der Sockel 2 ist auch an die Subplatte 4 durch ein AuSi-Eutektik-Verbindungsverfahren gebunden oder befestigt.

Die Hauptplatte 5, an die die Subplatte 4 gebunden ist, besitzt eine Gehäuseausnehmung 6 für das Sensorelement 33 und die Subplatte 4, die das Sensorelement 33 haltert, ist an eine ringförmige Rippe 7 geschweißt, die nach oben vorspringt, wie dies in der Figur zu ersehen ist, und zwar vom Boden der Gehäuseausnehmung 6 aus. Der Druck von einem Druckmedium wird auf die Membran 11 dieses Sensorchips 31 über eine Drucköffnung 8 übertragen oder aufgebracht, welche durch den Sockel 2, die Subplatte 4 und die Hauptplatte 5 verläuft.

Wie weiter oben bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, sind ein Kanal 16 und ein Flansch 17 in der Seitenwand der Hauptplatte 5 ausgebildet und es ist ein O-Ring 18 in den Kanal 16 eingepaßt. Wenn als ein Ergebnis die Hauptplatte 5 in den Montageteil 21 gedrückt wird, der in einem systemseitigen Körper 19 ausgebildet ist, wird der O-Ring 18 biegemäßig deformiert, und zwar gegen die Seitenwand der Hauptplatte 5 und die Seitenwand des Montageteiles 21 und bildet somit eine luftdichte Abdichtung zwischen der Hauptplatte 5 und dem systemseitigen Körper 19. Das Kanten- oder Randteil 23 wird dann auf den Flansch 17 umgefalzt, wodurch die Hauptplatte 5 in dem Montageteil 21 befestigt oder gesichert wird. Es sei darauf hingewiesen, daß der Sensorchip 31 und eine System- Schaltungsplatine 24, die an dem systemseitigen Körper 19 montiert ist, vermittels des Drahtes 25 verbunden sind.

Zusätzlich zu den Errungenschaften, die durch einen Halbleiterdrucksensor gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erreicht werden, ermöglicht die Integration der Funktionen der regulierende Schaltungsplatine 9, die bei der ersten Ausführungsform (siehe Fig. 1) verwendet wird, in dem Sensorchip 31 dieser zweiten Ausführungsform, daß die regulierende Schaltungsplatine 9 beseitigt werden kann. Als ein Ergebnis können die Größe und die Kosten des Halbleiterdrucksensors 30 reduziert werden. Dies macht es auch schwieriger, daß Störsignale von dem geerdeten systemseitigen Körper 19 durch die Hauptplatte 5 zu dem Sensorchip 31 gelangen, und schafft auch die Möglichkeit, ein Druckdetektionssignal mit einem hohen Rauschabstand (Signal-zu- Störsignal-Verhältnis) zu erhalten.

Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen derselben unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wurde, sei darauf hingewiesen, daß für einen Fachmann vielfältige Änderungen und Abwandlungen offensichtlich sind. Solche Änderungen und Abwandlungen sind derart zu verstehen, daß sie in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen, wie er durch die anhängenden Ansprüche definiert ist, wenn nicht eine Abweichung davon vorliegt.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Sensorchip

2

Sockel

3

Sensorelement

4

Subplatte (2. Siliziumschicht)

5

Hauptplatte

6

Gehäuseausnehmung

7

Rippe

8

Drucköffnung

9

Signalverarbeitungsschaltung (Schaltungsplatine)

10

Halbleiterdrucksensor

11

kreisförmige Membran

12

Siliziumschicht

13

Glas (Glasschicht)

14

Siliziumschicht

15

Draht

16

Kanal

17

Flansch

18

O-Ring

19

Körper

21

Montageteil

22

Schulter

23

Kantenteil

24

System-Schaltungsplatine

25

Draht

26

Halterung

30

Halbleiterdrucksensor

31

Sensorchip

33

Sensorelement

50

Halbleiterdrucksensor

51

Silizium-Einkristall-Sensorchip

52

Sockel

53

Sensorelement

54

Platte

55

Drucköffnung

56

Pegeleinstellschaltungsplatine

57

Draht

58

Körper

59

Montageteil

61

Lippe

62

Systemschaltungsplatine

63

Draht

Claims

1. Halbleiterdrucksensor (10) mit einem Sensorelement (3), welches einen Sensorchip (1) umfaßt, an den Druck von einem Druckmedium angelegt wird, und mit einem Sockel (2) zur Halterung des Sensorchips (1), wobei das Sensorelement (3) an eine Subplatte (4) an dem Sockel (2) gebunden ist, welche Subplatte (4) an eine Hauptplatte (5) gebunden ist, und
wobei die Hauptplatte (5) folgendes aufweist: eine Luftdichtigkeit-Halteeinrichtung (18), um eine luft dichte Abdichtung zwischen der Hauptplatte (5) und ei nem Sensormontageteil (21) aufrechtzuerhalten, welches dort angeordnet ist, wo der Druck eines Druckmediums detektiert werden kann.

2. Halbleiterdrucksensor nach Anspruch 1, bei dem die Luftdichtigkeit-Halteeinrichtung (18) aus einem O-Ring besteht, der so eingepaßt ist, daß er ei nen Spalt zwischen einer Außenseitenwand in der Dic kenrichtung der Hauptplatte (5) und einer Oberfläche des Sensormontageteiles (21) gegenüber der Außensei tenwand füllt.

3. Halbleiterdrucksensor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Sockel (2) eine anodisch gebundene Drei- Schicht-Silizium-Glas-Silizium-Struktur besitzt, der Sensorchip (1) eine kreisförmige Membran (11) auf weist, die durch isotropes Ätzen hergestellt ist, so daß die Innenseitenwand einer Halterung zum Halten des Außenrandes der kreisförmigen Membran (11) senkrecht zu einer Verbindungsfläche zwischen dem Sensorchip (1) und dem Sockel (2) ist, und
der Sockel (2), der Sensorchip (1) und die Subplatte (4) durch ein AuSi-Eutektik-Verbindungsverfahren (eu tectic bonding) angeheftet oder verbunden sind.

4. Halbleiterdrucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem eine Signalverarbeitungsschaltung (9) zum Ver arbeiten eines Druckdetektionssignals in dem Sensor chip (1) integriert ist.