JPH02138841A - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
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- JPH02138841A JPH02138841A JP30550088A JP30550088A JPH02138841A JP H02138841 A JPH02138841 A JP H02138841A JP 30550088 A JP30550088 A JP 30550088A JP 30550088 A JP30550088 A JP 30550088A JP H02138841 A JPH02138841 A JP H02138841A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体チップのダイヤフラム部に形成された
ゲージ抵抗のダイヤフラム部変形による抵抗値変化を利
用してダイヤフラム部の両面に加わる圧力の差に依存し
た出力信号を発する半導体圧力センサに関する。
ゲージ抵抗のダイヤフラム部変形による抵抗値変化を利
用してダイヤフラム部の両面に加わる圧力の差に依存し
た出力信号を発する半導体圧力センサに関する。
第２図は従来の半導体圧力センサの一例で、シリコン感
圧ダイヤフラムチップｌはシリコン管からなる台座２の
上部に接着され、台座の下部には被測定圧力の導圧管３
が接続されている。導圧管３の材料も熱膨張係数が近位
的に台座２に等しいことが必要である。この導圧管３は
容器の底部４を気密に貫通している。底部４と気密に結
合された蓋部５とによって形成される容器内空間６は通
気管７によって外気すなわち大気圧と連通している。容
器内にはアルミナ等のセラミックの厚膜配線基板８が収
容され、スペーサ４１を介して底部４に支持されている
。セラミック基板８上の厚膜配線８１に搭載される補償
・増幅回路は、感圧チップ１のゲージ抵抗とアルミニウ
ムなどの細線９のボンディングにより接続され、また底
部４をガラスターミナル４２を介して貫通するリード端
子１０にも接続されている。このような圧力センサでは
導圧管３から導かれる被測定圧力と通気管７から導かれ
る圧力、ずあわち通常は大気圧との差がチップ１のダイ
ヤフラム部に加えられ相対圧型圧力センサとして働く。
圧ダイヤフラムチップｌはシリコン管からなる台座２の
上部に接着され、台座の下部には被測定圧力の導圧管３
が接続されている。導圧管３の材料も熱膨張係数が近位
的に台座２に等しいことが必要である。この導圧管３は
容器の底部４を気密に貫通している。底部４と気密に結
合された蓋部５とによって形成される容器内空間６は通
気管７によって外気すなわち大気圧と連通している。容
器内にはアルミナ等のセラミックの厚膜配線基板８が収
容され、スペーサ４１を介して底部４に支持されている
。セラミック基板８上の厚膜配線８１に搭載される補償
・増幅回路は、感圧チップ１のゲージ抵抗とアルミニウ
ムなどの細線９のボンディングにより接続され、また底
部４をガラスターミナル４２を介して貫通するリード端
子１０にも接続されている。このような圧力センサでは
導圧管３から導かれる被測定圧力と通気管７から導かれ
る圧力、ずあわち通常は大気圧との差がチップ１のダイ
ヤフラム部に加えられ相対圧型圧力センサとして働く。
しかし、容器内空間６に所定の圧力のヘリウムガスを入
れ通気管７を溶接またはろう付けで封止すれば、空間６
は圧力基準室となり、導圧管３から導かれる被測定圧力
と基準圧力との差がチップ１のダイヤフラム部に加えら
れ、絶対圧型圧カセンザとして働く。
れ通気管７を溶接またはろう付けで封止すれば、空間６
は圧力基準室となり、導圧管３から導かれる被測定圧力
と基準圧力との差がチップ１のダイヤフラム部に加えら
れ、絶対圧型圧カセンザとして働く。
しかし、第２図に示した圧力センサでは、被測定圧力を
もつ媒体が導圧管３から感圧チ・ノブ１のダイヤフラム
部の一面に接するため、媒体中に含まれる腐食的成分あ
るいは媒体からの析出物等のダイヤフラムへの付着がお
こり、ダイヤフラム部の応力分布に変化が生じ、センサ
の出力のドリフトが生ずる問題があった。そのため通常
、非腐食性のガスまたは空気の圧力の測定に限定されて
使用さてきた。
もつ媒体が導圧管３から感圧チ・ノブ１のダイヤフラム
部の一面に接するため、媒体中に含まれる腐食的成分あ
るいは媒体からの析出物等のダイヤフラムへの付着がお
こり、ダイヤフラム部の応力分布に変化が生じ、センサ
の出力のドリフトが生ずる問題があった。そのため通常
、非腐食性のガスまたは空気の圧力の測定に限定されて
使用さてきた。
本発明の課題は、圧力測定すべき媒体に含まれる成分の
ダイヤフラム部への付着による出力のドリフトがなく、
圧力測定される媒体の種類に制限がない半導体圧力セン
サを提供することにある。
ダイヤフラム部への付着による出力のドリフトがなく、
圧力測定される媒体の種類に制限がない半導体圧力セン
サを提供することにある。
上記の課題の解決のために、本発明は半導体チップのダ
イヤフラム部に形成されたゲージ抵抗のダイヤフラム部
変形による抵抗値変化を利用してダイヤフラム部の両面
に加わる圧力の差に依存した出力信号を発する半導体圧
力センサにおいて、少なくとも感圧チップのダイヤフラ
ム部の被測定圧力の加わる側が保護材料からなる薄膜で
覆われたものとする。また上記の半導体圧力センサが絶
対圧型であって厚膜配線基板と導圧孔を有しその基板と
結合される絶縁性蓋部よりなる容器を備え、半導体感圧
ダイヤフラノ、チップが厚膜配線基板の容器内部側の面
に固着された半導体台座の上に、その台座とダイヤフラ
ム部との間に密閉された空間が生ずるように固着され、
厚膜配線基板上に搭載された付属回路が前記感圧チップ
のゲート抵抗および前記基板の端部にろう付けされる信
号入出力用端子に接続され、さらに少なくとも感圧チッ
プのダイヤフラム部の容器蓋部側が保護材料からなる薄
膜で被覆されたものである。
イヤフラム部に形成されたゲージ抵抗のダイヤフラム部
変形による抵抗値変化を利用してダイヤフラム部の両面
に加わる圧力の差に依存した出力信号を発する半導体圧
力センサにおいて、少なくとも感圧チップのダイヤフラ
ム部の被測定圧力の加わる側が保護材料からなる薄膜で
覆われたものとする。また上記の半導体圧力センサが絶
対圧型であって厚膜配線基板と導圧孔を有しその基板と
結合される絶縁性蓋部よりなる容器を備え、半導体感圧
ダイヤフラノ、チップが厚膜配線基板の容器内部側の面
に固着された半導体台座の上に、その台座とダイヤフラ
ム部との間に密閉された空間が生ずるように固着され、
厚膜配線基板上に搭載された付属回路が前記感圧チップ
のゲート抵抗および前記基板の端部にろう付けされる信
号入出力用端子に接続され、さらに少なくとも感圧チッ
プのダイヤフラム部の容器蓋部側が保護材料からなる薄
膜で被覆されたものである。
感圧チップのダイヤフラム部の被測定圧力の加わる側が
保護材料からなる薄膜で覆うことにより、被測定圧力を
もつ媒体中に含まれる汚染物質、塵埃あるいは析出物の
ダイヤフラムへの熱反応、電気的反応による直接的付着
が押さえられ、ダイヤフラム部の局部的あるいは全体的
な応力の経時変化が防止される。
保護材料からなる薄膜で覆うことにより、被測定圧力を
もつ媒体中に含まれる汚染物質、塵埃あるいは析出物の
ダイヤフラムへの熱反応、電気的反応による直接的付着
が押さえられ、ダイヤフラム部の局部的あるいは全体的
な応力の経時変化が防止される。
また後者の絶対圧型半導体圧力センサにおいては、上記
のダイヤフラム部に対する被測定圧力をもつ媒体の悪影
響が保護材料で防止される作用以外に、半導体感圧チッ
プのダイヤフラム部と半導体台座の間に形成される空間
が圧力基準室となり、測定圧力は容器の蓋部の導圧孔が
導かれるので、導圧管およびそれに連通ずる半導体管状
体が不必要になる。また、容器の一部を補償・増幅回路
のような付属回路を搭載する厚膜配線基板が受持つので
、部品数が少ない。さらに端子もこの配線基板の端部に
設けられ、気密結合を必要とするのは容器の蓋部と配線
基板の間だけになる。
のダイヤフラム部に対する被測定圧力をもつ媒体の悪影
響が保護材料で防止される作用以外に、半導体感圧チッ
プのダイヤフラム部と半導体台座の間に形成される空間
が圧力基準室となり、測定圧力は容器の蓋部の導圧孔が
導かれるので、導圧管およびそれに連通ずる半導体管状
体が不必要になる。また、容器の一部を補償・増幅回路
のような付属回路を搭載する厚膜配線基板が受持つので
、部品数が少ない。さらに端子もこの配線基板の端部に
設けられ、気密結合を必要とするのは容器の蓋部と配線
基板の間だけになる。
第１図は、本発明の一つの一実施例の第２図に示すよう
な相対圧型あるいは絶対圧型半導体圧力センサの感圧部
のみの拡大断面図で、第２図と共通の部分には同一の符
号が付されている。感圧チップ１とシリコン台座２．シ
リコン台座２と導圧管３とはそれぞれろう材２１で気密
結合されていることが示されている。感圧チップ■には
薄いダイヤフラム部１１が形成されており、被測定圧力
をもつ媒体１３が進入する導圧管３１台座２の内面およ
びダイヤフラム部１１の被測定圧力の加わる側の面を、
真空脱泡による、例えばシリコーンオイルからなる保護
膜１２が被覆している。この結果、このような保護層を
設けない圧力センサの場合には、塩水噴霧試験等でフル
スケールの３〜５％程度の特性変化（零点及び感度）が
あったものがフルスケール１％以内の出力変化に押さえ
ることができた。
な相対圧型あるいは絶対圧型半導体圧力センサの感圧部
のみの拡大断面図で、第２図と共通の部分には同一の符
号が付されている。感圧チップ１とシリコン台座２．シ
リコン台座２と導圧管３とはそれぞれろう材２１で気密
結合されていることが示されている。感圧チップ■には
薄いダイヤフラム部１１が形成されており、被測定圧力
をもつ媒体１３が進入する導圧管３１台座２の内面およ
びダイヤフラム部１１の被測定圧力の加わる側の面を、
真空脱泡による、例えばシリコーンオイルからなる保護
膜１２が被覆している。この結果、このような保護層を
設けない圧力センサの場合には、塩水噴霧試験等でフル
スケールの３〜５％程度の特性変化（零点及び感度）が
あったものがフルスケール１％以内の出力変化に押さえ
ることができた。
これは、塩の結晶あるいは錆等が導圧管１台座。
ダイヤフラム内部に入っても、シリコーンオイルの薄膜
により直接ダイヤフラムに付着するのが阻止されるため
、ダイヤフラムの応力の変化を押さえる効果があるもの
である。
により直接ダイヤフラムに付着するのが阻止されるため
、ダイヤフラムの応力の変化を押さえる効果があるもの
である。
第３図（ａｌ、 （ｂ）は本発明の他の一つの絶対圧型
半導体圧力センサの一実施例を示し、ｆａ）は断面図、
（ｂ）は平面図で第１図、第２図と共通の部分には同一
の符号が付されている。シリコン感圧ダイヤフラムチッ
プ１と応力吸収用のシリコン台座２とは１Ｏ−３Ｔｏｒ
ｒ程度の真空中ではんだ付けするので、チップ１のダイ
ヤフラム部と台座２の間の密閉空間は真空の圧力基準室
１４となる。この検知部を厚膜を印刷した配線基板８に
軟質の接着剤２２により固定する。配線基板８の厚膜配
線８１には付属回路の補償・増幅回路を搭載し、チップ
１のダイヤフラム部のゲージ抵抗とアルミニウム細線９
により接続する。厚膜配線基板の上には、大気圧導入用
の導圧孔１５を設けた樹脂製蓋部５を気密に接着して容
器を形成し、内部に感圧ダイヤフラムチップ１゜接続細
線９．厚膜配線８１などを収容している。ここで、チッ
プ１．細線９を導圧孔１５から導入される被測定圧力を
もつ媒体から保護する目的でそれらにシリコーンゲルか
らなる保護膜１２をうずく塗布する。また、付属回路の
厚膜配線８１を蓋部５と配線基板８の界面の接着部を通
して容器外へ引き出し、端部に信号入出力用リード端子
１０をはんだ付けする。さらに、実装状態での湿度から
回路部を保護する目的で、基板露出面全体に保護材１６
を被覆する。
半導体圧力センサの一実施例を示し、ｆａ）は断面図、
（ｂ）は平面図で第１図、第２図と共通の部分には同一
の符号が付されている。シリコン感圧ダイヤフラムチッ
プ１と応力吸収用のシリコン台座２とは１Ｏ−３Ｔｏｒ
ｒ程度の真空中ではんだ付けするので、チップ１のダイ
ヤフラム部と台座２の間の密閉空間は真空の圧力基準室
１４となる。この検知部を厚膜を印刷した配線基板８に
軟質の接着剤２２により固定する。配線基板８の厚膜配
線８１には付属回路の補償・増幅回路を搭載し、チップ
１のダイヤフラム部のゲージ抵抗とアルミニウム細線９
により接続する。厚膜配線基板の上には、大気圧導入用
の導圧孔１５を設けた樹脂製蓋部５を気密に接着して容
器を形成し、内部に感圧ダイヤフラムチップ１゜接続細
線９．厚膜配線８１などを収容している。ここで、チッ
プ１．細線９を導圧孔１５から導入される被測定圧力を
もつ媒体から保護する目的でそれらにシリコーンゲルか
らなる保護膜１２をうずく塗布する。また、付属回路の
厚膜配線８１を蓋部５と配線基板８の界面の接着部を通
して容器外へ引き出し、端部に信号入出力用リード端子
１０をはんだ付けする。さらに、実装状態での湿度から
回路部を保護する目的で、基板露出面全体に保護材１６
を被覆する。
本発明によれば、半導体圧力センサの感圧チップのダイ
ヤフラム部を被測定圧力をもつ媒体による汚染など特性
に及ぼす悪影響から護るため、少なくともダイヤフラム
部の被測定圧力の加わる側を圧力測定には影響を及ぼさ
ない程度の薄い保護材料の膜で覆う。これにより海水の
ような腐食生成成分あるいは結晶化塩の付着が発生しや
すい流体の圧力測定も可能になり、圧力を測定すべき媒
体の特定が不必要になって半導体圧力センサの使用範囲
の拡大、あるいは使用寿命の延長に極めて有効である。
ヤフラム部を被測定圧力をもつ媒体による汚染など特性
に及ぼす悪影響から護るため、少なくともダイヤフラム
部の被測定圧力の加わる側を圧力測定には影響を及ぼさ
ない程度の薄い保護材料の膜で覆う。これにより海水の
ような腐食生成成分あるいは結晶化塩の付着が発生しや
すい流体の圧力測定も可能になり、圧力を測定すべき媒
体の特定が不必要になって半導体圧力センサの使用範囲
の拡大、あるいは使用寿命の延長に極めて有効である。
また本発明の他の一つによれば、付属回路の搭載する厚
膜配線基板と樹脂製蓋部で容器を形成し、感圧ダイヤフ
ラム半導体チップを、その間に圧力基準室を形成する半
導体台座を介して配線基板上に固着し、測定圧力は蓋部
に設けた導圧孔から導く簡単な構造で絶対圧型半導体圧
力センサを製作する。これにより、使用部材の種類も気
密結合部も少なく、従来より３０〜４０％安価で信頼性
の高い絶対圧型半導体圧力センサが得られる。特に大気
圧センサとして使用するならば基板と蓋部の結合も気密
である必要はなく、−層安価になる。
膜配線基板と樹脂製蓋部で容器を形成し、感圧ダイヤフ
ラム半導体チップを、その間に圧力基準室を形成する半
導体台座を介して配線基板上に固着し、測定圧力は蓋部
に設けた導圧孔から導く簡単な構造で絶対圧型半導体圧
力センサを製作する。これにより、使用部材の種類も気
密結合部も少なく、従来より３０〜４０％安価で信頼性
の高い絶対圧型半導体圧力センサが得られる。特に大気
圧センサとして使用するならば基板と蓋部の結合も気密
である必要はなく、−層安価になる。
第１図は本発明の一つの一実施例における感圧部の拡大
断面図、第２図は本発明の実施される圧力センサの一例
の断面図、第３図（ａｌ、（ｂ）は本発明の他の一つの
一実施例を示し、（ａｌは断面図、（ｂ）は平面図であ
る。 １：感圧チップ、２：シリコン台座、３：導圧管、５：
蓋部、８：配線基板、９：ＡＩ細線、１０：リード端子
、１１：ダイヤフラム部、１２：保護膜、１４：圧力基
準室、１５：導圧孔、８１：厚膜配線。 “「
断面図、第２図は本発明の実施される圧力センサの一例
の断面図、第３図（ａｌ、（ｂ）は本発明の他の一つの
一実施例を示し、（ａｌは断面図、（ｂ）は平面図であ
る。 １：感圧チップ、２：シリコン台座、３：導圧管、５：
蓋部、８：配線基板、９：ＡＩ細線、１０：リード端子
、１１：ダイヤフラム部、１２：保護膜、１４：圧力基
準室、１５：導圧孔、８１：厚膜配線。 “「
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）半導体チップのダイヤフラム部に形成されたゲージ
抵抗のダイヤフラム部変形による抵抗値変化を利用して
ダイヤフラム部の両面に加わる圧力の差に依存した出力
信号を発するものにおいて、少なくとも感圧チップのダ
イヤフラム部の被測定圧力の加わる側が保護材料からな
る薄膜で覆われたことを特徴とする半導体圧力センサ。 ２）半導体チップのダイヤフラム部に形成されたゲージ
抵抗のダイヤフラム部変形による抵抗値変化を利用して
ダイヤフラム部の両面に加わる圧力の差に依存した出力
信号を発する半導体圧力センサが絶対圧型であって、厚
膜配線基板と導圧孔を有しその基板と結合される絶縁性
蓋部よりなる容器を備え、半導体感圧ダイヤフラムチッ
プが厚膜配線基板の容器内部側の面に固着された半導体
台座の上に、その台座とダイヤフラム部との間に密閉さ
れた空間が生ずるように固着され、厚膜配線基板上に搭
載された付属回路が前記感圧チップのゲート抵抗および
前記基板の端部にろう付けされる信号入出力用端子に接
続され、さらに少なくとも感圧チップのダイヤフラム部
の容器蓋部側が保護材料からなる薄膜で被覆されたこと
を特徴とする半導体圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30550088A JPH02138841A (ja) | 1988-08-03 | 1988-12-02 | 半導体圧力センサ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63-193764 | 1988-08-03 | ||
| JP19376488 | 1988-08-03 | ||
| JP30550088A JPH02138841A (ja) | 1988-08-03 | 1988-12-02 | 半導体圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02138841A true JPH02138841A (ja) | 1990-05-28 |
Family
ID=26508080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30550088A Pending JPH02138841A (ja) | 1988-08-03 | 1988-12-02 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02138841A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5302933A (en) * | 1991-09-27 | 1994-04-12 | Terumo Kabushiki Kaisha | Infrared sensor |
| US5382823A (en) * | 1990-11-27 | 1995-01-17 | Terumo Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and method for production thereof |
| US5404125A (en) * | 1991-07-19 | 1995-04-04 | Terumo Kabushiki Kaisha | Infrared radiation sensor |
-
1988
- 1988-12-02 JP JP30550088A patent/JPH02138841A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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