JP2003014567A - 半導体圧力センサ - Google Patents

半導体圧力センサ

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JP2003014567A
JP2003014567A JP2001196648A JP2001196648A JP2003014567A JP 2003014567 A JP2003014567 A JP 2003014567A JP 2001196648 A JP2001196648 A JP 2001196648A JP 2001196648 A JP2001196648 A JP 2001196648A JP 2003014567 A JP2003014567 A JP 2003014567A
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JP
Japan
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acceleration
pressure
diaphragm
diaphragm portion
sensor chip
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Withdrawn
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JP2001196648A
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English (en)
Inventor
Kenichi Shimatani
賢一 島谷
Masami Hori
正美 堀
Fumihiro Kasano
文宏 笠野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】圧力と加速度を測定可能とする半導体圧力セン
サを提供する。 【解決手段】センサチップ10のダイアフラム部11に
重り部1を設ける。ダイアフラム部11の質量が増して
加速を受けたときのダイアフラム部にかかる力が大きく
なることで、加速度に応じてダイアフラム部11を撓ま
せ易くすることができ、圧力と加速度の何れか一方に応
じて他方を測定可能としたり、圧力と加速度を同時に測
定可能とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体圧力センサ
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、例えば図8〜図10に示すよ
うに、撓み自在に形成されたダイアフラム部11を有す
る半導体基板からなるセンサチップ10’と、外部の流
体の圧力により生じるダイアフラム部11の撓みを検出
する検出手段と、センサチップ10’に接合されて外部
からセンサチップ10’への応力を緩和するためのガラ
ス台座20とからなる半導体圧力センサが提供されてい
る。
【0003】ダイアフラム部11は、センサチップ1
0’の一面側に略矩形状の凹所12を設けることで薄肉
に形成されてなる。このダイアフラム部11の主表面側
には、前述の検出手段たるブリッジ接続された4つのピ
エゾ抵抗Rと、ワイヤが接続されることで前記ワイヤを
4つのピエゾ抵抗Rからなる前記ブリッジ回路に電気的
に接続するパッド13とが形成されている。
【0004】そして上述のセンサチップ10’の凹所1
2が設けられた面をガラス台座20に向けて、ガラス台
座20に形成された圧力導入孔21の開口を塞ぐよう
に、センサチップ10’をガラス台座20に陽極接合す
ることで半導体圧力センサが構成される。
【0005】このような半導体圧力センサでは、ガラス
台座20の圧力導入孔21から導入された流体の圧力が
センサチップ10’のダイアフラム部11にかかると、
ダイアフラム部11が撓み、その撓みに応じて各ピエゾ
抵抗Rの抵抗値が変化することによって、センサチップ
10’のパッド13から前記撓みに応じて変化する電圧
信号が出力される。これにより上記半導体圧力センサを
用いれば、出力される前記電圧信号から流体の圧力を測
定することができる。
【0006】一方、上記従来の半導体圧力センサとは別
に、加速度を測定するために用いるられる半導体加速度
センサが提供されている。
【0007】半導体加速度センサは、例えば図11〜図
13に示すように、矩形枠状の支持部31の内側面に1
対の薄肉のビーム部32を介して揺動自在に支持された
マス部(重り部)33を有する半導体基板からなる加速
度センサチップ30と、加速度センサチップ30の表裏
それぞれの面に接合され、加速度センサチップ30のマ
ス部33の揺動を規制するガラス材料からなるガラスス
トッパー41,42とからなる。
【0008】加速度センサチップ30の各ビーム部32
には、それぞれピエゾ抵抗が2つ形成されてあって、4
つのピエゾ抵抗はブリッジ接続されている。また、加速
度センサチップ30のビーム部32周辺には、ワイヤが
接続されることで前記ワイヤを前記ピエゾ抵抗のブリッ
ジ回路に電気的に接続するパッド34が形成されてい
る。
【0009】ガラスストッパー41,42は、それぞれ
全体的に略矩形平板状であって、各ガラスストッパー4
1,42の加速度センサチップ30側に向って突出する
周壁先端が、加速度センサチップ30の支持部31に陽
極接合される。
【0010】このような半導体加速度センサでは、加速
を受けていないときには、図13(a)に示すように、
1対のビーム部32は撓まず、図13(b)に示すよう
に、加速を受けたときには、マス部33に力がかかって
マス部33が揺動しようとすることで、各ビーム部32
が撓み、ビーム部32の撓みに応じて前述のピエゾ抵抗
の抵抗値が変化し、その結果、加速度センサチップ30
のパッド34から前記撓みに応じて変化する電圧信号が
出力される。これにより上記半導体加速度センサを用い
れば、出力される前記電圧信号から加速度を測定するこ
とができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、流体の
圧力がかかっているときだけ加速度を測定しようとする
場合や、前述とは逆に、加速を受けているときだけ圧力
を測定しようとする場合、さらに圧力と加速度を同時に
測定しようとする場合には、上記従来の半導体圧力セン
サだけでは上記各測定を行うことができず、半導体圧力
センサと半導体加速度センサの2つのセンサを用いなけ
ればならないといった問題があった。
【0012】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、圧力と加速度の何れか一方に応じて他方を測
定可能としたり、圧力と加速度を同時に測定可能とする
半導体圧力センサを提供する。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、撓み自在に形成されたダイアフ
ラム部を有する半導体基板からなるセンサチップと、外
部の流体の圧力により生じる前記ダイアフラム部の撓み
を検出する検出手段とを備えた半導体圧力センサであっ
て、ダイアフラム部に重り部を設けたことを特徴とし、
重り部をダイアフラム部に設けたことによって、ダイア
フラム部の質量が増して加速を受けたときのダイアフラ
ム部にかかる力が大きくなることで、加速度に応じてダ
イアフラム部を撓ませ易くすることができ、その結果、
圧力と加速度の何れか一方に応じて他方を測定可能とし
たり、圧力と加速度を同時に測定可能とすることができ
る。
【0014】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、ダイアフラム部は、半導体基板の一面側に凹所を設
けることで薄肉に形成されてなり、重り部は、ダイアフ
ラム部の前記凹所側の面に設けられたことを特徴とし、
請求項1と同様の作用を奏する。
【0015】請求項3の発明は、請求項1の発明におい
て、ダイアフラム部は、半導体基板の一面側に凹所を設
けることで薄肉に形成されてなり、重り部は、ダイアフ
ラム部の前記凹所と反対側の面に設けられたことを特徴
とし、請求項1と同様の作用を奏する。
【0016】請求項4の発明は、請求項1〜3の何れか
の発明において、重り部は、センサチップと別体であっ
て、ダイアフラム部に接合されたことを特徴とし、重り
部とセンサチップとを別体にすることによって、圧力測
定にのみ用いるセンサとセンサチップを共通化すること
ができ、コスト低減を図ることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】本実施形態における基本構成は従
来例と共通するために共通する部分については同一の符
号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分
についてのみ詳細に説明する。
【0018】本実施形態は、図1〜図3に示すように、
ダイアフラム部11に重り部1を設けた点に特徴があ
る。
【0019】重り部1は、ダイアフラム部11の凹所1
2側の裏面略中央部からガラス台座20側に突出し、先
端側に向って幅狭になるように略矩形状に形成されてい
る。
【0020】このような本実施形態では、例えば図4に
示すように、流体の圧力がかけられたときには、従来例
と同様、ダイアフラム部11が凹所12と反対側に撓ん
で、センサチップ10から前記撓みに応じた電圧信号が
出力される。
【0021】さらに、本実施形態では、重り部1をダイ
アフラム部11に設けたことによって、重り部1の質量
だけダイアフラム部11の質量mが増し、加速を受けた
ときにはダイアフラム部11にかかる力(F=mα、α
は加速度)が、ダイアフラム部11に重り部1が設けら
れていない従来例と比べて大きくなることで、加速度に
応じてダイアフラム部11を撓ませ易くすることができ
る。例えば図5に示すように、ダイアフラム部11と略
平行な方向(図5中の矢印方向)に加速を受けたときに
は、加速度に応じてダイアフラム部11が、上述の圧力
がかけられたときと異なる撓み方で撓み、センサチップ
10から前記撓みに応じた電圧信号が出力される。
【0022】また、圧力がかけられたときと、上記方向
に加速を受けたときとでは、それぞれダイアフラム部1
1の撓み方が異なっているので、本実施形態を用いれ
ば、前記各撓み方に応じて各ピエゾ抵抗Rの位置や向き
を設定することで、圧力がかけられたときの電圧信号と
加速を受けたときの電圧信号とを区別して、圧力がかけ
られているときだけ加速度を測定したり、加速を受けて
いるときだけ圧力を測定したり、図6に示すように、圧
力がかけられ且つ加速を受けたときに圧力と加速度を同
時に測定することができる。なお、ピエゾ抵抗の位置や
向きを設定することによって、特定の撓み方に対しての
み撓みを検出させることは、従来周知の技術であるから
図示並びに詳細な説明は省略する。
【0023】上述のように本実施形態では、圧力と加速
度の何れか一方に応じて他方を測定可能としたり、圧力
と加速度を同時に測定可能とすることができるのであ
る。
【0024】ところで本実施形態では、重り部1をダイ
アフラム部11の裏面に設けたが、図7に示すように、
ダイアフラム部11の凹所12と反対側の前面略中央部
に設けても良い。また、重り部1をセンサチップ10と
別体にしてセンサチップ10に接合しても良く、このと
きには、圧力測定にのみ用いるセンサとセンサチップ1
0を共通化することができ、その結果、コスト低減を図
ることができる。
【0025】さらに本実施形態では、ピエゾ抵抗Rで検
出手段を構成して、ダイアフラム部11の撓みをピエゾ
抵抗Rの抵抗値の変化から検出したが、例えば、ダイア
フラム部11の表裏何れかの面に配設された電極と、前
記電極と隙間を空けて略対向し、ダイアフラム部11の
撓みに応じて動かないように固定された他の電極とで検
出手段を構成して、両電極間のギャップの変化による静
電容量変化からダイアフラム部11の撓みを検出しても
良い。また、ダイアフラム部11の表裏何れかの面に光
を照射して、ダイアフラム部11からの反射光を検出す
る光学機器で検出手段を構成して、反射光の変化により
ダイアフラム部11の撓みを検出しても良い。
【0026】
【発明の効果】請求項1の発明は、撓み自在に形成され
たダイアフラム部を有する半導体基板からなるセンサチ
ップと、外部の流体の圧力により生じる前記ダイアフラ
ム部の撓みを検出する検出手段とを備えた半導体圧力セ
ンサであって、ダイアフラム部に重り部を設けたので、
ダイアフラム部の質量が増して加速を受けたときのダイ
アフラム部にかかる力が大きくなることで、加速度に応
じてダイアフラム部を撓ませ易くすることができ、その
結果、圧力と加速度の何れか一方に応じて他方を測定可
能としたり、圧力と加速度を同時に測定可能とすること
ができるという効果がある。
【0027】請求項2の発明は、ダイアフラム部は、半
導体基板の一面側に凹所を設けることで薄肉に形成され
てなり、重り部は、ダイアフラム部の前記凹所側の面に
設けられたので、請求項1と同様の効果を奏する。
【0028】請求項3の発明は、ダイアフラム部は、半
導体基板の一面側に凹所を設けることで薄肉に形成され
てなり、重り部は、ダイアフラム部の前記凹所と反対側
の面に設けられたので、請求項1と同様の効果を奏す
る。
【0029】請求項4の発明は、重り部は、センサチッ
プと別体であって、ダイアフラム部に接合されたので、
重り部とセンサチップとを別体にすることによって、圧
力測定にのみ用いるセンサとセンサチップを共通化する
ことができ、コスト低減を図ることができるという効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態を示す側面概略断面図である。
【図2】同上のセンサチップの断面斜視図である。
【図3】同上のセンサチップの斜視図である。
【図4】同上の圧力がかけられた状態を示す側面概略断
面図である。
【図5】同上の加速を受けた状態を示す側面概略断面図
である。
【図6】同上の圧力がかけられ且つ加速を受けた状態を
示す側面概略断面図である。
【図7】同上の他のセンサチップの断面斜視図である。
【図8】従来例を示す斜視図である。
【図9】同上の分解断面斜視図である。
【図10】同上の断面斜視図である。
【図11】半導体加速度センサの分解斜視図である。
【図12】同上の上面図である。
【図13】(a),(b)は同上の動作説明用の側面断
面図である。
【符号の説明】
1 重り部 10 センサチップ 11 ダイアフラム部 12 凹所 20 ガラス台座 21 圧力導入孔
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01P 15/03 G01P 15/03 C 15/125 15/125 (72)発明者 笠野 文宏 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Fターム(参考) 2F055 AA40 BB20 CC02 DD05 EE13 EE25 EE31 FF49 4M112 AA01 AA02 BA01 CA01 CA03 CA04 CA08 CA13 EA02 EA13 FA01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撓み自在に形成されたダイアフラム部を
    有する半導体基板からなるセンサチップと、外部の流体
    の圧力により生じる前記ダイアフラム部の撓みを検出す
    る検出手段とを備えた半導体圧力センサであって、ダイ
    アフラム部に重り部を設けたことを特徴とする半導体圧
    力センサ。
  2. 【請求項2】 ダイアフラム部は、半導体基板の一面側
    に凹所を設けることで薄肉に形成されてなり、重り部
    は、ダイアフラム部の前記凹所側の面に設けられたこと
    を特徴とする請求項1記載の半導体圧力センサ。
  3. 【請求項3】 ダイアフラム部は、半導体基板の一面側
    に凹所を設けることで薄肉に形成されてなり、重り部
    は、ダイアフラム部の前記凹所と反対側の面に設けられ
    たことを特徴とする請求項1記載の半導体圧力センサ。
  4. 【請求項4】 重り部は、センサチップと別体であっ
    て、ダイアフラム部に接合されたことを特徴とする請求
    項1〜3の何れかに記載の半導体圧力センサ。
JP2001196648A 2001-06-28 2001-06-28 半導体圧力センサ Withdrawn JP2003014567A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009098022A (ja) * 2007-10-17 2009-05-07 Rohm Co Ltd 半導体装置

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20080902