JP2003329527A - 圧力センサ - Google Patents
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 3
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/14—Housings
- G01L19/148—Details about the circuit board integration, e.g. integrated with the diaphragm surface or encapsulation
-
- G—PHYSICS
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- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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- G01L19/04—Means for compensating for effects of changes of temperature, i.e. other than electric compensation
-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 環境温度変化やパッケージの締め付けトルク
によって圧力検出精度が低下することを回避できる圧力
センサの実装構造を提供する。 【解決手段】 素子基板61の一辺にワイヤーボンディ
グパッド64を配置し、該ワイヤーボンディグパッド6
4の裏側でのみ接着剤による接合を行わせ、素子基板6
1を片持ちによってパッケージに固定させる。また、前
記素子基板61の接合部16をパッケージの中心付近に
配置する。前記接合部16の面積が小さいことで、環境
温度変化によるストレスの影響が低減され、また、接合
部16の面積が小さくかつパッケージの中心付近に配設
されることで、取り付けのための締め付けトルクの影響
が低減される。
によって圧力検出精度が低下することを回避できる圧力
センサの実装構造を提供する。 【解決手段】 素子基板61の一辺にワイヤーボンディ
グパッド64を配置し、該ワイヤーボンディグパッド6
4の裏側でのみ接着剤による接合を行わせ、素子基板6
1を片持ちによってパッケージに固定させる。また、前
記素子基板61の接合部16をパッケージの中心付近に
配置する。前記接合部16の面積が小さいことで、環境
温度変化によるストレスの影響が低減され、また、接合
部16の面積が小さくかつパッケージの中心付近に配設
されることで、取り付けのための締め付けトルクの影響
が低減される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧力センサに関
し、特に、圧力センサのパッケージに対する実装構造に
関する。
し、特に、圧力センサのパッケージに対する実装構造に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、圧力センサとしては、特開平11
−118642号公報に開示されるものがあった。この
ものは、素子基板の表面側に圧力基準室を備えると共
に、素子基板の裏面側に受圧凹溝が形成されるピエゾ抵
抗型圧力センサである。
−118642号公報に開示されるものがあった。この
ものは、素子基板の表面側に圧力基準室を備えると共
に、素子基板の裏面側に受圧凹溝が形成されるピエゾ抵
抗型圧力センサである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なピエゾ抵抗型圧力センサを、パッケージに実装した場
合、環境温度が変化すると、パッケージとセンサ素子と
の熱膨張率の違いによるストレスの影響でセンサ出力が
変化し、また、パッケージに設けられる取り付け用ねじ
の締め付けトルクによってセンサ出力が変動し、圧力の
検出精度を悪化させる可能性があるという問題があっ
た。
なピエゾ抵抗型圧力センサを、パッケージに実装した場
合、環境温度が変化すると、パッケージとセンサ素子と
の熱膨張率の違いによるストレスの影響でセンサ出力が
変化し、また、パッケージに設けられる取り付け用ねじ
の締め付けトルクによってセンサ出力が変動し、圧力の
検出精度を悪化させる可能性があるという問題があっ
た。
【0004】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、環境温度の変化等に対して圧力検出の精度を維持
できる圧力センサの実装構造を提供することを目的とす
る。
あり、環境温度の変化等に対して圧力検出の精度を維持
できる圧力センサの実装構造を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】そのため請求項1記載の
発明では、素子基板の接合可能面の一部のみをパッケー
ジに接合させる構成とした。上記構成によると、素子基
板の接合可能面の全面がパッケージに接合されるのでは
なく、一部に限定して接合される。
発明では、素子基板の接合可能面の一部のみをパッケー
ジに接合させる構成とした。上記構成によると、素子基
板の接合可能面の全面がパッケージに接合されるのでは
なく、一部に限定して接合される。
【0006】従って、素子とパッケージとの熱膨張率の
違いによるストレスの影響が、接合面積が小さい分だ
け、全面で接合される場合に比べて低減され、環境温度
の変化に対してより安定的に圧力を検出することができ
る。請求項2記載の発明では、ワイヤーボンディング用
パッドを素子基板の一辺側にのみ配置して、このワイヤ
ーボンディング用パッドの裏側のみをパッケージに接合
させる構成とした。
違いによるストレスの影響が、接合面積が小さい分だ
け、全面で接合される場合に比べて低減され、環境温度
の変化に対してより安定的に圧力を検出することができ
る。請求項2記載の発明では、ワイヤーボンディング用
パッドを素子基板の一辺側にのみ配置して、このワイヤ
ーボンディング用パッドの裏側のみをパッケージに接合
させる構成とした。
【0007】上記構成によると、素子基板の一辺側にの
み配置されるワイヤーボンディング用パッドの裏側にお
いて、素子基板がパッケージに接合され、素子基板は片
持ち状態で固定されることになる。従って、センシング
部分から最も離れた部分で素子基板が片持ち状態で固定
されることになり、より熱膨張率の違いによるストレス
の影響を低減することができる。
み配置されるワイヤーボンディング用パッドの裏側にお
いて、素子基板がパッケージに接合され、素子基板は片
持ち状態で固定されることになる。従って、センシング
部分から最も離れた部分で素子基板が片持ち状態で固定
されることになり、より熱膨張率の違いによるストレス
の影響を低減することができる。
【0008】請求項3記載の発明では、素子基板のパッ
ケージとの接合部を、パッケージの中心付近に配設する
構成とした。上記構成によると、素子基板の接合可能面
の一部のみがパッケージに接合され、かつ、該接合部が
パッケージの中心付近に配設される。従って、パッケー
ジの取り付けがねじで行われる場合に、締め付けトルク
によるパッケージの歪みが接合部を介して素子基板に伝
達することが抑止され、締め付けトルクによるセンサ出
力の変動を抑制できる。
ケージとの接合部を、パッケージの中心付近に配設する
構成とした。上記構成によると、素子基板の接合可能面
の一部のみがパッケージに接合され、かつ、該接合部が
パッケージの中心付近に配設される。従って、パッケー
ジの取り付けがねじで行われる場合に、締め付けトルク
によるパッケージの歪みが接合部を介して素子基板に伝
達することが抑止され、締め付けトルクによるセンサ出
力の変動を抑制できる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図1は、実施の形態におけるピエゾ
抵抗型圧力センサのパッケージを示す図である。図1に
おいて、段付円筒状のホルダ1(パッケージ)の基端側
には、センサ出力を取り出すためのコネクタ2が形成さ
れ、先端側の外周には取り付け用のおねじ3が形成さ
れ、更に、前記コネクタ2とおねじ3との間には、前記
おねじ3の締め付けを行うための六角ナット部4が設け
られる。
基づいて説明する。図1は、実施の形態におけるピエゾ
抵抗型圧力センサのパッケージを示す図である。図1に
おいて、段付円筒状のホルダ1(パッケージ)の基端側
には、センサ出力を取り出すためのコネクタ2が形成さ
れ、先端側の外周には取り付け用のおねじ3が形成さ
れ、更に、前記コネクタ2とおねじ3との間には、前記
おねじ3の締め付けを行うための六角ナット部4が設け
られる。
【0010】また、前記ホルダ1の先端面は凹陥形成さ
れ、該凹陥部5の底面に、センサ素子6及び信号処理I
C7が実装される。また、前記凹陥部5は、ダイヤフラ
ム8によって外部空間と隔成され、凹部5とダイヤフラ
ム8とで形成される密閉空間には、シリコンオイルが充
填される。前記ダイヤフラム8の表面側は、ホルダ1の
先端周縁に溶接で固定されるプロテクタ9で覆われてお
り、プロテクタ9の開口部9aを介して圧力検出を行う
流体がプロテクタ9内に導入され、該流体の圧力がダイ
ヤフラム8を介してシリコンオイルに伝わり、該シリコ
ンオイルの圧力をセンサ素子6が検出する。
れ、該凹陥部5の底面に、センサ素子6及び信号処理I
C7が実装される。また、前記凹陥部5は、ダイヤフラ
ム8によって外部空間と隔成され、凹部5とダイヤフラ
ム8とで形成される密閉空間には、シリコンオイルが充
填される。前記ダイヤフラム8の表面側は、ホルダ1の
先端周縁に溶接で固定されるプロテクタ9で覆われてお
り、プロテクタ9の開口部9aを介して圧力検出を行う
流体がプロテクタ9内に導入され、該流体の圧力がダイ
ヤフラム8を介してシリコンオイルに伝わり、該シリコ
ンオイルの圧力をセンサ素子6が検出する。
【0011】そして、センサ素子6の出力が信号処理I
C7で処理され、該処理後の検出信号がコネクタ2を介
して外部へ出力される。図2(A),(B)は、前記セ
ンサ素子6及び信号処理IC7の実装構造を示すもので
ある。前記センサ素子6は、略四角形状に形成された素
子基板61,閉塞板62及びピエゾ抵抗素子(図示省
略)から構成される。
C7で処理され、該処理後の検出信号がコネクタ2を介
して外部へ出力される。図2(A),(B)は、前記セ
ンサ素子6及び信号処理IC7の実装構造を示すもので
ある。前記センサ素子6は、略四角形状に形成された素
子基板61,閉塞板62及びピエゾ抵抗素子(図示省
略)から構成される。
【0012】前記素子基板61の裏面側に略四角形状に
受圧凹溝63が形成されており、該受圧凹溝63の底側
の薄肉部(ダイヤフラム部)に、該薄肉部の撓みを検出
するピエゾ抵抗素子が配設される。また、前記閉塞板6
2は、前記薄肉部の表面側(受圧凹溝63の反対側)に
設けられる凹溝を閉塞して基準圧力室を形成するもので
あり、これにより、前記薄肉部は受圧凹溝63側と基準
圧室側との差圧が作用し、差圧に応じた撓みが前記ピエ
ゾ抵抗素子で検出される。
受圧凹溝63が形成されており、該受圧凹溝63の底側
の薄肉部(ダイヤフラム部)に、該薄肉部の撓みを検出
するピエゾ抵抗素子が配設される。また、前記閉塞板6
2は、前記薄肉部の表面側(受圧凹溝63の反対側)に
設けられる凹溝を閉塞して基準圧力室を形成するもので
あり、これにより、前記薄肉部は受圧凹溝63側と基準
圧室側との差圧が作用し、差圧に応じた撓みが前記ピエ
ゾ抵抗素子で検出される。
【0013】前記素子基板61の表面側の一辺には、ワ
イヤーボンディグパッド64が配設され、このワイヤー
ボンディグパッド64と、信号処理IC7側のリード電
極65との間がワイヤーボンディグで接続される。前記
センサ素子6は、ホルダ1の略円形の実装面15に対し
て、素子基板61のワイヤーボンディグパッド64が配
設される一辺が実装面15の中心付近になるように接着
剤で接合される。
イヤーボンディグパッド64が配設され、このワイヤー
ボンディグパッド64と、信号処理IC7側のリード電
極65との間がワイヤーボンディグで接続される。前記
センサ素子6は、ホルダ1の略円形の実装面15に対し
て、素子基板61のワイヤーボンディグパッド64が配
設される一辺が実装面15の中心付近になるように接着
剤で接合される。
【0014】また、前記センサ素子6に対する実装面1
5への接合(チップマウント)は、前記ワイヤーボンデ
ィグパッド64が配設される一辺の裏側のみにおいて行
われ、該接合部16によって前記センサ素子6が片持ち
状態で、ホルダ1(パッケージ)に対して固定されるよ
うになっている。ここで、前記センサ素子6の接合面積
は、素子基板61の接合可能面積の1/2以下とするこ
とが好ましい。
5への接合(チップマウント)は、前記ワイヤーボンデ
ィグパッド64が配設される一辺の裏側のみにおいて行
われ、該接合部16によって前記センサ素子6が片持ち
状態で、ホルダ1(パッケージ)に対して固定されるよ
うになっている。ここで、前記センサ素子6の接合面積
は、素子基板61の接合可能面積の1/2以下とするこ
とが好ましい。
【0015】尚、図2において、符号「12」は、実装
面15の受圧凹溝63に対向する部分に設けられ、前記
受圧凹溝63とダイヤフラム8で形成される密閉空間と
を連通させるための凹陥溝であり、前記ワイヤーボンデ
ィグパッド64が配設される一辺と平行に設けられ、か
つ、前記一辺の長さよりも長く、受圧凹溝63の開放端
の一辺よりも短い幅に形成される。
面15の受圧凹溝63に対向する部分に設けられ、前記
受圧凹溝63とダイヤフラム8で形成される密閉空間と
を連通させるための凹陥溝であり、前記ワイヤーボンデ
ィグパッド64が配設される一辺と平行に設けられ、か
つ、前記一辺の長さよりも長く、受圧凹溝63の開放端
の一辺よりも短い幅に形成される。
【0016】一方、前記信号処理IC7は、実装面15
の中心付近を挟んでセンサ素子6に対向する位置に配設
され、裏側の全面が接着剤で実装面15に接合される。
前記信号処理IC7からの信号出力線は、実装面15に
形成されるターミナル17に接続される。前記ターミナ
ル17は、ホルダ1を軸方向に貫通して設けられる信号
線取り出し孔13に挿通されると共に、該孔13内にガ
ラスで封止されるワイヤー18を介して、コネクタ2に
接続されている。
の中心付近を挟んでセンサ素子6に対向する位置に配設
され、裏側の全面が接着剤で実装面15に接合される。
前記信号処理IC7からの信号出力線は、実装面15に
形成されるターミナル17に接続される。前記ターミナ
ル17は、ホルダ1を軸方向に貫通して設けられる信号
線取り出し孔13に挿通されると共に、該孔13内にガ
ラスで封止されるワイヤー18を介して、コネクタ2に
接続されている。
【0017】上記構成によると、全面で接合させる場合
に比べてセンサ素子6とパッケージとの接合面積が小さ
くなるので、センサ素子6とパッケージとの熱膨張率の
違いによるストレスの影響が、全面で接合させる場合に
比べて低減され、環境温度の変化に対して圧力検出の精
度を維持することができる。また、ワイヤーボンディグ
パッド64を素子基板61の一辺側に配設したので、接
合させる部分をワイヤーボンディグパッド64が設けら
れる側の一辺に限定することができ、より効果的に接合
面積を小さくできる。
に比べてセンサ素子6とパッケージとの接合面積が小さ
くなるので、センサ素子6とパッケージとの熱膨張率の
違いによるストレスの影響が、全面で接合させる場合に
比べて低減され、環境温度の変化に対して圧力検出の精
度を維持することができる。また、ワイヤーボンディグ
パッド64を素子基板61の一辺側に配設したので、接
合させる部分をワイヤーボンディグパッド64が設けら
れる側の一辺に限定することができ、より効果的に接合
面積を小さくできる。
【0018】更に、センサ素子6の接合面積が小さく、
然も接合部をパッケージの中心付近に配設したので、ホ
ルダ1を取り付け部に締め付けるときの締め付けトルク
が、センサ素子6に与える影響を低減でき、圧力検出精
度を維持できる。尚、上記実施形態では、素子基板61
の一辺側でのみ接合させる構成としたが、ワイヤーボン
ディグパッド64が設けられる部分の他でも接合を行わ
せ、素子基板61の接合可能面の複数箇所で接合を行わ
せても良い。但し、複数の接合箇所の合計面積が、素子
基板61の接合可能面積の1/2以下となることが好ま
しい。
然も接合部をパッケージの中心付近に配設したので、ホ
ルダ1を取り付け部に締め付けるときの締め付けトルク
が、センサ素子6に与える影響を低減でき、圧力検出精
度を維持できる。尚、上記実施形態では、素子基板61
の一辺側でのみ接合させる構成としたが、ワイヤーボン
ディグパッド64が設けられる部分の他でも接合を行わ
せ、素子基板61の接合可能面の複数箇所で接合を行わ
せても良い。但し、複数の接合箇所の合計面積が、素子
基板61の接合可能面積の1/2以下となることが好ま
しい。
【0019】更に、上記実施形態から把握し得る請求項
以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載す
る。 (イ)請求項1〜3のいずれか1つに記載の圧力センサ
において、前記素子基板の接合可能面積の1/2以下の
面積でパッケージに接合させることを特徴とする圧力セ
ンサ。
以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載す
る。 (イ)請求項1〜3のいずれか1つに記載の圧力センサ
において、前記素子基板の接合可能面積の1/2以下の
面積でパッケージに接合させることを特徴とする圧力セ
ンサ。
【0020】上記構成によると、素子基板の接合可能面
の一部で接合が行われ、かつ、接合面積の合計が接合可
能面積の1/2以下になるように、センサ素子をパッケ
ージに接合させる。従って、熱膨張率差によるストレス
の影響や、締め付けトルクの影響を効果的に低減でき
る。 (ロ)請求項1〜3のいずれか1つに記載の圧力センサ
において、前記圧力センサが、前記素子基板の表面側に
圧力基準室を備えると共に、前記素子基板の裏面側に受
圧凹溝が形成されるピエゾ抵抗型圧力センサであること
を特徴とする圧力センサ。
の一部で接合が行われ、かつ、接合面積の合計が接合可
能面積の1/2以下になるように、センサ素子をパッケ
ージに接合させる。従って、熱膨張率差によるストレス
の影響や、締め付けトルクの影響を効果的に低減でき
る。 (ロ)請求項1〜3のいずれか1つに記載の圧力センサ
において、前記圧力センサが、前記素子基板の表面側に
圧力基準室を備えると共に、前記素子基板の裏面側に受
圧凹溝が形成されるピエゾ抵抗型圧力センサであること
を特徴とする圧力センサ。
【0021】上記構成によると、素子基板裏面の受圧凹
溝の開口を除く部分が接合可能面となるが、この接合可
能面の一部のみで接合を行わせる。従って、表面側に圧
力基準室を備えるピエゾ抵抗型圧力センサにおいて、熱
膨張率差によるストレスの影響や、締め付けトルクの影
響を低減でき、高い精度で圧力を検出させることができ
る。
溝の開口を除く部分が接合可能面となるが、この接合可
能面の一部のみで接合を行わせる。従って、表面側に圧
力基準室を備えるピエゾ抵抗型圧力センサにおいて、熱
膨張率差によるストレスの影響や、締め付けトルクの影
響を低減でき、高い精度で圧力を検出させることができ
る。
【図1】圧力センサのパッケージを示す図。
【図2】圧力センサの実装構造を示す部分拡大図であ
り、(A)は上面図、(B)は(A)のB−B断面図。
り、(A)は上面図、(B)は(A)のB−B断面図。
1…ホルダ、6…センサ素子、8…ダイヤフラム、9…
プロテクタ、16…接合部、61…素子基板、62…閉
塞板、63…受圧凹溝、64…ワイヤーボンディグパッ
ド
プロテクタ、16…接合部、61…素子基板、62…閉
塞板、63…受圧凹溝、64…ワイヤーボンディグパッ
ド
Claims (3)
- 【請求項1】圧力センサを構成する素子基板の接合可能
面の一部のみをパッケージに接合させることを特徴とす
る圧力センサ。 - 【請求項2】ワイヤーボンディング用パッドを前記素子
基板の一辺側にのみ配置し、前記接合可能面のワイヤー
ボンディング用パッドの裏側のみを、パッケージに接合
させることを特徴とする請求項1記載の圧力センサ。 - 【請求項3】前記素子基板とパッケージとの接合部を、
パッケージの中心付近に配設したことを特徴とする請求
項1又は2記載の圧力センサ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002138032A JP2003329527A (ja) | 2002-05-14 | 2002-05-14 | 圧力センサ |
US10/429,856 US6938492B2 (en) | 2002-05-14 | 2003-05-06 | Pressure sensor and manufacturing method of pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002138032A JP2003329527A (ja) | 2002-05-14 | 2002-05-14 | 圧力センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003329527A true JP2003329527A (ja) | 2003-11-19 |
Family
ID=29416835
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002138032A Abandoned JP2003329527A (ja) | 2002-05-14 | 2002-05-14 | 圧力センサ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6938492B2 (ja) |
JP (1) | JP2003329527A (ja) |
Families Citing this family (2)
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---|---|---|---|---|
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