JP2843667B2 - 半導体圧力センサ - Google Patents

半導体圧力センサ

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は集積要素を受容する活性面と活性面に隣接す
るダイアフラムを形成し被測定圧にさらされ厚い縁領域
に囲まれた凹みが形成されている裏側とを有する半導体
材の基板からなり支持素子に接続されている半導体圧力
センサに関し、集積要素は活性面上に設けられたダイア
フラムの機械的変形の元でその電気的パラメータの一つ
が変えられる。
〔従来の技術〕
この種の半導体圧力センサはエラストマシールを使用
して支持素子へ付着され、基板背面側で厚い縁領域がダ
イアフラムを包囲している。付着作用は関連する材料間
の付着力により生じる。被測定圧は基板の裏側からダイ
アフラム上に作用するようにされる。しかしながら、こ
れは被測定圧が基板と支持素子間の付着力を上回るよう
な力を発揮し、その結果過剰圧では基板と支持素子間の
結合が切り離されることを意味する。これにより、圧力
センサは無用となる。この問題は単に支持素子に固定さ
れた基板の活性面から基板の厚い縁領域を機械的手段に
接続するだけでは克服できない。このような解決法で
は、温度変化による機械的応力がダイアフラム内に生じ
その結果固着機構の寸法変化が生じる。これらの機械的
応力により望ましくない電気的出力信号がダイアフラム
内に発生し、それは被測定圧により生じる出力信号に重
畳されて測定結果は歪曲される。従って、初めに記載し
た種類の圧力センサは非常に限定された圧力範囲にしか
使えず、出来るだけ応力を生ぜぬように圧力センサを載
置して測定結果が出来るだけ歪曲されないように注意を
払わなければならないような場合には特にそうである。
本発明は高圧力で使用するのに適しその出力信号は支
持素子の形状変化による影響をほとんど受けない、初め
に記載した種類の半導体圧力センサを提供する問題に基
いている。
本発明に従って、この問題は基板がダイアフラムを包
囲する活性面領域においてエラストマシールを使用して
支持素子に接続され且つダイアフラムは基板の裏側から
被測定圧力供給管路に接続されることで解決される。
本発明に従った半導体圧力センサにおいて、支持素子
への接続は基板の活性面上でエラストマシールを介して
行われる。これはダイアフラム上に圧力が作用すると圧
力センサと支持素子間の接合点に力が生じ、圧力が高い
程シーリング作用も大きくなることを意味する。基板を
支持素子へさらに堅固にクランプする必要がなく、従っ
て支持素子を機械的変形とは無関係にする所期の目的が
達成される。
〔実施例〕
図示する圧力センサ10は活性面14及び裏側16を有する
半導体基板12を含んでいる。裏側16には凹み18が形成さ
れ、活性面14に隣接するダイアフラム20を形成して厚い
縁領域22,24で囲むようにされている。
活性面14内には、例えば集積抵抗器26,28等の、集積
要素が形成され、それらはダイアフラム20が変形すると
同様な機械的寸法もしくは形状変化を行って、実施例で
は抵抗値である、電気的パラメータの一つを変化させ
る。
ボンド線30,32を介して集積要素26,28に対して電気的
信号が授受される。
圧力センサ10は内周面が段部38を形成する開口36を有
する支持素子34内に配置されている。圧力センサ10はエ
ラストマシール40を介して支持素子34の段部38に付着さ
れている。付着作用は関連する材料間に作用する付着力
により生じる。エラストマシールの材料としては、例え
ば、シリコンゴム、ビニールゴム、もしくはニトリルゴ
ムを使用することができる。匹敵する性質を有する任意
他の材料ももちろん使用することができる。
次に、支持素子34は被測定圧を導入する開口44を有す
る凾体42内に載置される。第１図から明らかなように、
圧力は圧力センサ10の裏側に対向するダイアフラム20面
上に作用する。その結果、作用圧によりエラストマ40の
シーリング作用を強化する力が生じ、それは圧力が高い
程大きい。圧力センサ10は特殊な方法で載置されるた
め、高圧力に対して使用することができる。
支持素子34と圧力センサ10と機械的連結を解くため
に、ダイアフラム20と支持素子34への接続領域との間の
領域で基板12の活性面内にダイアフラムを包囲する凹み
46を形成することができる。このようにして、支持素子
の温度変化による機械的変形により測定結果が歪曲され
るようなダイアフラム20の変形を生じることが防止され
る。エラストマシール40使用する上にこの機械的減結合
効果により、非常に広範囲にわたって温度の影響の無い
無ヒステリシス測定結果が得られる。
さらに機械的減結合を所望する場合には、基板の厚い
縁領域22,24内に凹み46と類似の複数個の凹みを形成す
ることができる。基板12の裏側からこのような凹みを形
成することもできる。
第１図には圧力センサ10の概略しか示されておらず、
電気的信号の供給方法及び搬送方法は本発明にとって重
要でないために特に示す必要はない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の本質的な特徴を有する本発明に従った
圧力センサの断面図である。 参照符号の説明 10……圧力センサ 12……半導体基板 20……ダイアフラム 22,24……厚い縁領域 26,28……集積抵抗器 30,32……ボンド線 34……支持素子 40……エラストマシール 42……凾体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01L 9/04 101

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】支持素子に接続され、集積要素を受容する
    活性面の活性面に隣接するダイアフラムを形成して被測
    定圧にさらされ厚い縁領域で包囲された凹みが形成され
    る裏側とを有する半導体材の基板を具備し、集積要素は
    活性面上に設けられダイアフラムの機械的変形の影響の
    元でその電気的パラメータの一つが変えられる半導体圧
    力センサにおいて、基板（12）はエラストマシール（4
    0）を使用してダイアフラム（20）を包囲する活性面（1
    4）の領域において支持素子（34）に接続されており、
    ダイアフラム（20）は基板（12）の裏側（16）から被測
    定圧供給管路（44）に接続されていることを特徴とす
    る、半導体圧力センサ。
  2. 【請求項２】請求項（１）記載の半導体圧力センサにお
    いて、基板（12）及び基板（12）の活性面（14）内の支
    持素子（34）間の接続領域とダイアフラム（20）との間
    の領域内に、ダイアフラム（20）と支持素子（34）間の
    機械的減結合を行うための凹み（46）が形成されている
    ことを特徴とする、半導体圧力センサ。
  3. 【請求項３】請求項（１）もしくは（２）記載の半導体
    圧力センサにおいて、エラストマシール（40）はシリコ
    ンゴム、ブチルゴム、もしくはニトリルゴムからなるこ
    とを特徴とする、半導体圧力センサ。
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