JP2005530990A - 圧力測定のための装置 - Google Patents
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Abstract
Description
請求項1の特徴を有する本発明による圧力測定のための装置により有利には、上面にセンサエレメントと、例えば付加的に集積された回路として評価回路が形成されている半導体チップを有した圧力検出素子を、70barよりも高い高圧測定のために使用することができる。有利には、従来の高圧センサの場合のように金属的な圧力測定セルからセンサエレメントを絶縁するための先行技術における手間を回避できる。半導体チップ上における評価回路とセンサエレメントとの組合せにより有利には、装置の高い集積率が得られる。この場合、半導体チップを、半導体チップの切欠を取り囲む縁部領域で、第1の圧力通路区分が設けられた支持部分に直接ろう接し、この場合、第1の圧力通路区分と切欠とが互いに接続されることにより、半導体チップと支持部分との間に有利には耐高圧的な接続が得られる。
次に本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
図2は、図1のII−II線に沿って断面した横断面図であって、
図3は、図1の細部の拡大図であって、
図4は、別の実施例の細部の拡大図であって、
図5は、圧力センサモジュールとして形成された、本発明の別の実施例を示す図であって、
図6は、図5の圧力センサモジュールが内部に配置された圧力センサを示す図である。
図1及び図2には、本発明による、圧力測定のための装置の第1実施例が示されている。半導体圧力検出素子10は、ベース状の支持部分5にろう接されている。ベース5にろう接された半導体圧力検出素子の拡大詳細図は、図3に詳しく示されている。半導体圧力検出素子10は有利にはシリコンチップとして形成されていて、その上面15にセンサエレメント12が設けられている。下面に設けられた切欠14を覆う上面における中央区分は、センサダイヤフラム11として働く。この場合、センサエレメント12は、薄いセンサダイヤフラム11の圧力負荷による変形を検出する。センサエレメント12に対して付加的に、半導体圧力検出素子10の上面15に、センサダイヤフラム11の周りにさらに評価回路(図示せず)が配置されていて良い。切欠14は有利には、反応性のイオンエッチング(トレンチエッチング)によって圧力センサに設けられている。これにより、切欠14の内壁には、軟かいの移行部が形成され、高い圧力負荷の際に破損が生じる恐れがある鋭いエッジは回避されている。半導体圧力検出素子10は、下面16の、切欠14を取り囲む縁部領域16aで、支持部分5の上面55に直接的にろう接されている。上面55は、圧力検出素子10をセンタリングするための環状のカラー56によって取り囲まれている。
Claims (14)
- 圧力測定、特に高圧測定のための装置であって、ケーシング(1)内に配置された圧力検出素子(10)が設けられており、該圧力検出素子は、第1の側(15)にセンサエレメント(12)とセンサダイヤフラム(11)とを有していて、第1の側(15)とは反対の第2の側(16)に切欠(14)が設けられており、該切欠は、第2の側(16)からセンサダイヤフラム(11)にまで延びている形式のものにおいて、
圧力検出素子(10)が半導体圧力検出素子として形成されていて、第2の側(16)の、前記切欠(14)を取り囲む縁部領域(16a)で、第1の圧力通路区分(51)を備えた支持部分(5)に直接的に、ろう接層(13)によってろう接されており、この場合、第1の圧力通路区分(51)と切欠(14)とが互いに接続されるようにろう接されていることを特徴とする、圧力測定のための装置。 - 圧力検出素子(10)が半導体材料から一体的に形成されている、請求項1記載の装置。
- 圧力検出素子(10)が、センサダイヤフラム(11)とセンサエレメント(12)とが設けられた第1の半導体構造体(17)と、該第1の半導体構造体(17)に、接続区分(18)を介して堅固に結合された、支持部分(5)にろう接される第2の半導体構造体(19)とを有する積層構造を有している、請求項1記載の装置。
- 第1の半導体構造体(17)と第2の半導体構造体(19)とがシリコンから成っていて、接続区分(18)が、金とシリコンとから成る共晶区分である、請求項3記載の装置。
- ろう接層(13)が、錫・鉛はんだよりも小さな熱膨張係数を有している、請求項2又は3記載の装置。
- 支持部分(5)が、圧力検出素子(10)の半導体材料に適合した熱膨張係数を有している、請求項2又は3記載の装置。
- ろう接層(13)がAuSn20から成っている、請求項5記載の装置。
- 支持部分(5)が、シリコンの膨張係数に適合した材料、有利には、鉄・ニッケル合金または鉄・ニッケル・コバルト合金から成っている、請求項6記載の装置。
- 切欠(14)が、圧力検出素子において反応性のイオンエッチングによって形成されている、請求項1から8までのいずれか1項記載の装置。
- センサケーシング(1)を有しており、該センサケーシングの、貫通孔(31)が設けられた第1のセンサケーシング部分(3)の外面(32)に、前記貫通孔(31)をカバーする接続管片(4)が固定されていて、センサケーシング内に配置された支持部分(5)が、貫通開口(31)を通って接続管片(4)に接続されている、請求項1から9までのいずれか1項記載の装置。
- 支持部分(5)が接続管片(4)に溶接されている、請求項11記載の装置。
- 接続管片(4)の、貫通孔(31)に面した側に、接続管片(4)に形成された第2の圧力通路区分(41)を取り囲む環状のカラー(42)が配置されていて、支持部分(5)が、接続管片(4)に面した側に、カラー(42)に係合する管片(52)を有しており、該管片に第1の圧力通路区分(51)が延びている、請求項10又は11記載の装置。
- 管片(52)が、支持部分(5)の外径よりも著しく小さな外径を有している、請求項12記載の装置。
- 圧力検出素子(10)と、支持部分(5)と、支持部分(5)に載着されたカバー部分(61)とが、圧力検出素子モジュール(66)として形成されていて、この場合、カバー部分(61)と支持部分(5)とが、圧力検出素子(10)を取り囲んで保護する閉じられたモジュールケーシングを形成しており、支持部分(5)に管片(52)が固定されているか、又はこれに一体に結合されており、該管片(52)内には第1の圧力通路区分(51)が延びている、請求項1から13までのいずれか1項記載の装置。
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