JP2000088687A - 絶対圧型半導体圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設計上の制限を緩和し、半導体ひずみゲージ
の取付位置に関係なく被測定圧力が導入される導入孔を
所望の位置に設けることができる絶対圧型半導体圧力セ
ンサを提供する。 【解決手段】 感圧チップ１が取り付けられるチップ取
付部５ａには、凹部が形成されており、その中央部にチ
ップ取付部５ａを貫通し被測定圧力が導入される被測定
圧力導入孔６が穿設されている。また、凹部の被測定圧
力導入孔６の周囲には、島状に４個の台座９が導入孔６
を中心として等間隔に配置されている。そして、ガラス
板３が台座９に貼り付けられるとにより、感圧チップ１
がチップ取付部５ａに取り付けられ、感圧ゲージの電極
がボンディングワイヤ８を介してリード７に接続されて
いる。複数個のリード７同士は、電気的に絶縁されてい
る。内部の気密を封止するための蓋部５ｂがチップ取付
部５ａに連結され、チップ取付部５ａ及び蓋部５ｂによ
り、筐体５が構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は大気圧等の測定に使
用される絶対圧型半導体圧力センサに関し、特に、設計
上の制限が緩和された絶対圧型半導体圧力センサに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】通常、半導体圧力センサには、集積回路
（ＩＣ）部品の製造と同様にしてシリコン単結晶から構
成されるダイヤフラムの表面にピエゾ抵抗感圧ゲージ
（半導体ひずみゲージ）が形成された感圧チップが使用
されている。ダイヤフラムに圧力が印加されると、シリ
コン単結晶から構成されるダイヤフラムが変形してその
電気抵抗が変化し、この電気抵抗の変化が感圧ゲージに
より電気信号として検出される。これにより、圧力又は
圧力の変化が測定される。

【０００３】このような半導体圧力センサには、感圧チ
ップの裏面側にガラス板が張り合わされダイヤフラムと
ガラス板との間に真空の空間が形成された絶対圧型半導
体圧力センサがある。図３は従来の絶対圧型半導体圧力
センサ内の感圧チップを示す断面図である。

【０００４】従来の感圧チップ１１には、シリコン単結
晶から成形され下面中央部に凹部１２ｂを有するシリコ
ン基板１２が設けられている。この凹部１２ｂによりシ
リコン基板１２の中央部に所定の厚さのダイヤフラム１
２ａが形成されている。ダイヤフラム１２ａの表面に
は、感圧ゲージ（図示せず）が形成されている。このよ
うに構成された感圧チップ１１の裏面側には、ガラス板
１３が取り付けられており、ダイヤフラム１２ａとガラ
ス板１３との間の凹部１２ｂにより形成される空間に
は、真空状態で密閉された真空室１４が形成されてい
る。なお、図３は感圧チップ１１の表面に圧力が印加さ
れダイヤフラム１２ａが湾曲されている状態を示してい
る。

【０００５】このように構成された感圧チップ１１にお
いては、その表面に印加される被測定圧力が裏面の真空
圧を基準とした絶対圧として測定される。そして、絶対
圧型半導体圧力センサは、このような感圧チップ１１を
筐体内に組み込むことにより構成されている。図４は従
来の絶対圧型半導体圧力センサを示す断面図である。

【０００６】筐体１５は、ガラス板１３が貼り付けられ
るチップ取付部１５ａ及び被測定圧力が導入される被測
定圧力導入孔１６が穿設された蓋部１５ｂから構成され
ている。チップ取付部１５ａには、感圧ゲージの電極に
接続されるリード１７が配設されている。リード１７は
外部に設けられた測定用の電子機器（図示せず）に接続
される。ガラス板１３は、チップ取付部１５ａの中央部
に形成された凹部の底面に貼り付けられている。そし
て、感圧ゲージの電極はボンディングワイヤ１８を介し
てリード１７に接続されている。

【０００７】このように構成された従来の絶対圧型半導
体圧力センサにおいては、被測定圧力が被測定圧力導入
孔１６から筐体内に導入され、この被測定圧力の絶対圧
が感圧チップ１１により測定される。そして、外部に設
けられた電子機器により解析される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような構成の従来の絶対圧型半導体圧力センサにおいて
は、小型化した場合、通常、筐体の感圧チップが取り付
けられる面と被測定圧力導入孔が穿設される面とを異な
る面とする必要がある。即ち、感圧チップが取り付けら
れるチップ取付部に被測定圧力導入孔を穿設することが
できないという設計上の制限がある。

【０００９】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、設計上の制限を緩和し、半導体ひずみゲー
ジの取付位置に関係なく被測定圧力が導入される導入孔
を所望の位置に設けることができる絶対圧型半導体圧力
センサを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る絶対圧型半
導体圧力センサは、外部と内部とを連通する被測定圧力
導入孔が設けられた筐体と、この筐体内に設けられた半
導体歪みゲージとを有する絶対圧型半導体圧力センサに
おいて、前記歪みゲージはその感圧チップを前記導入孔
が設けられた筐体内面とは異なる筐体内面に向けて配置
され、前記導入孔が設けられた筐体内面と前記歪みゲー
ジとの間には、前記導入孔を除く位置に局在するように
１又は複数個の台座が設けられていて、前記導入孔が設
けられた筐体内面と前記歪みゲージとの間に隙間が形成
されていることを特徴とする。

【００１１】本発明においては、被測定圧力導入孔が設
けられた筐体の所定の内面に１又は複数個の台座が設け
られ、その上に半導体歪みゲージが設けられているの
で、導入孔の位置に制限されることなく外部の圧力を測
定することができる。従って、導入孔の位置の設計上の
制限が緩和される。

【００１２】前記筐体は、前記歪みゲージを間隙をもっ
て嵌合する凹部を有し、この凹部の底面に前記被測定圧
力導入孔が設けられており、前記台座は前記凹部底面と
前記歪みゲージとの間に配置されていてもよい。

【００１３】また、前記凹部の開口側には、前記凹部内
面と前記歪みゲージとの間隙よりも大きな圧力空間が設
けられており、前記感圧チップはこの圧力空間に面して
配置されていてもよい。

【００１４】更に、前記圧力空間に露出して、前記感圧
チップにワイヤボンディングにより接続され、前記感圧
チップの電極を外部に導出するリードが設けられていて
もよく、前記台座は前記導入孔を中心として等間隔に配
置されていてもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係る絶対
圧型半導体圧力センサについて、添付の図面を参照して
具体的に説明する。図１は本発明の実施例に係る半導体
圧力センサを示す断面図である。また、図２は本発明の
実施例に係る半導体圧力センサのチップ取付部を示す模
式図である。

【００１６】本実施例においては、図３に示す従来の感
圧チップと同様に、シリコン基板２にピエゾ抵抗感圧ゲ
ージ（半導体歪みゲージ）が形成され、感圧チップ１は
ガラス板３に取り付けられており、真空室４が設けられ
ている。また、感圧チップ１が取り付けられるチップ取
付部５ａには、凹部が形成されており、その中央部にチ
ップ取付部５ａを貫通し被測定圧力が導入される被測定
圧力導入孔６が穿設されている。なお、チップ取付部５
ａは、例えば樹脂材を成形することにより作製されてい
る。更に、凹部の被測定圧力導入孔６の周囲には、島状
に４個の台座９が導入孔６を中心として等間隔に配置さ
れている。チップ取付部５ａには、感圧ゲージの電極に
接続される複数個のリード７が配設されており、リード
７は外部に設けられた測定用の電子機器（図示せず）に
接続される。そして、ガラス板３が台座９に貼り付けら
れることにより、感圧チップ１がチップ取付部５ａに取
り付けられ、感圧ゲージの電極がボンディングワイヤ８
を介してリード７に接続されている。また、複数個のリ
ード７同士は、電気的に絶縁されている。そして、内部
の気密を封止するための蓋部５ｂがチップ取付部５ａに
連結され、チップ取付部５ａ及び蓋部５ｂにより、筐体
５が構成されている。

【００１７】なお、図２においては、蓋部５ｂ、ワイヤ
８、シリコン基板２及びガラス板３が省略されている。

【００１８】このように構成された本実施例の半導体圧
力センサにおいては、内部の圧力空間が４個の台座９間
の空隙部及びチップ取付部５ａに穿設された被測定圧力
導入孔６を介して外部に連通している。従って、被測定
圧力導入孔６から導入された被測定圧力は、感圧チップ
１のダイヤフラムに印加され、このダイヤフラムの変形
による電気抵抗の変化が感圧チップ１に設けられたピエ
ゾ抵抗感圧ゲージにより検出される。そして、外部に設
けられた電子機器により圧力の解析が行われる。これに
より、被測定圧力が真空室４内の真空圧を基準とした絶
対圧として測定される。

【００１９】このように、本実施例によれば、チップ取
付部５ａの凹部内に感圧チップ１が取り付けられる台座
９を設けているので、半導体圧力センサ内の空間と圧力
が測定される外部とを連通する被測定圧力導入孔６をチ
ップ取付部５ａに穿設することができる。従って、設計
上、被測定圧力導入孔をチップ取付部５ａに設ける必要
がある場合であっても、その設計に本実施例を適用する
ことが可能である。

【００２０】なお、本発明においては、被測定圧導入孔
が設けられる位置は、チップ取付部の凹部の中央に限定
されるものではない。

【００２１】また、本実施例においては、４個の台座９
が筐体５内に配設されているが、台座の個数は限定され
るものではない。例えば、台座を１個とし、その周辺領
域に被測定圧力導入孔が設けられていてもよい。

【００２２】また、本実施例においては、台座９とチッ
プ取付部５ａとが異なる部材から構成されているが、こ
れらが一体に成形されて１つの部材から構成されていて
もよい。

【００２３】更に、本発明は、感度温度特性等の特性の
向上を図る半導体圧力センサに適用することも可能であ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
被測定圧導入孔が設けられている位置に関係することな
く外部の圧力を測定することができる。従って、設計上
の制限を緩和し、半導体歪みゲージの取付位置に制限さ
れることなく被測定圧力が導入される導入孔を所望の位
置に設けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る半導体圧力センサを示す
断面図である。

【図２】本発明の実施例に係る半導体圧力センサのチッ
プ取付部を示す模式図である。

【図３】従来の絶対圧型半導体圧力センサ内の感圧チッ
プを示す断面図である。

【図４】従来の絶対圧型半導体圧力センサを示す断面図
である。

【符号の説明】

１、１１；感圧チップ ２、１２；シリコン基板 ３、１３；ガラス板 ４、１４；真空室 ５、１５；筐体 ５ａ、１５ａ；チップ取付部 ５ｂ、１５ｂ；蓋部 ６、１６；被測定圧力導入孔 ７、１７；リード ８、１８；ワイヤ ９；台座

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塚田 直 秋田県秋田市御所野湯本５丁目１番２号 株式会社東北フジクラ内 Ｆターム(参考） 2F055 BB01 CC02 DD05 EE13 FF43 FF49 4M112 AA01 BA01 CA15 CA16 FA11 GA01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部と内部とを連通する被測定圧力導入
   孔が設けられた筐体と、この筐体内に設けられた半導体
   歪みゲージとを有する絶対圧型半導体圧力センサにおい
   て、前記歪みゲージはその感圧チップを前記導入孔が設
   けられた筐体内面とは異なる筐体内面に向けて配置さ
   れ、前記導入孔が設けられた筐体内面と前記歪みゲージ
   との間には、前記導入孔を除く位置に局在するように１
   又は複数個の台座が設けられていて、前記導入孔が設け
   られた筐体内面と前記歪みゲージとの間に隙間が形成さ
   れていることを特徴とする絶対圧型半導体圧力センサ。
2. 【請求項２】 前記筐体は、前記歪みゲージを間隙をも
   って嵌合する凹部を有し、この凹部の底面に前記被測定
   圧力導入孔が設けられており、前記台座は前記凹部底面
   と前記歪みゲージとの間に配置されていることを特徴と
   する請求項１に記載の絶対圧型半導体圧力センサ。
3. 【請求項３】 前記凹部の開口側には、前記凹部内面と
   前記歪みゲージとの間隙よりも大きな圧力空間が設けら
   れており、前記感圧チップはこの圧力空間に面して配置
   されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の絶
   対圧型半導体圧力センサ。