JPH03200036A - Semiconductor pressure sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、自動車などに搭載する内燃機関の吸入空気圧
や大気圧又は排気圧などを検出するのに用いる半導体圧
力センサに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a semiconductor pressure sensor used to detect intake air pressure, atmospheric pressure, exhaust pressure, etc. of an internal combustion engine installed in an automobile or the like.
(従来の技術)
近年、自動車などの燃料の節約や排出ガス規制などの社
会的要請に伴い、マイクロコンピュータによるエンジン
の電子式燃料噴射1点火時期および排ガス還流量の制御
などを種々のセンサを用いて行うようになってきた。(Conventional technology) In recent years, with social demands such as fuel savings and exhaust gas regulations for automobiles, various sensors have been used to control the engine's electronic fuel injection 1 ignition timing and exhaust gas recirculation amount using a microcomputer. I have started to do this.
このエンジンの電子制御では、大気およびマニホールド
内の絶対圧を正確に検出することが極めて重要なことで
、信頼性の高い圧力センサが要求され、これに伴い種々
改良された圧力センサが提案されている。In the electronic control of this engine, it is extremely important to accurately detect the absolute pressure in the atmosphere and in the manifold, and a highly reliable pressure sensor is required, and various improved pressure sensors have been proposed accordingly. There is.
従来のこの種め圧力センサについて第2図により説明す
る。A conventional pressure sensor of this type will be explained with reference to FIG.
同図は従来の半導体圧力センサの断面図で1周縁に段部
1aを設けたステム1は、下面にろう付けなどにより固
着した圧力導入用パイプ2に連通ずる貫通孔1bと、リ
ードピン3を挿通する2個の小貫通孔ICが設けられて
いる。なお、上記の小貫通孔ICに挿通したリードピン
3は、小貫通孔1cとの隙間をガラス4を用いてハーメ
チック封止して固定されている。The figure is a cross-sectional view of a conventional semiconductor pressure sensor, in which a stem 1 with a stepped portion 1a on one periphery has a through hole 1b communicating with a pressure introduction pipe 2 fixed to the lower surface by brazing etc., and a lead pin 3 inserted therein. Two small through holes IC are provided. The lead pin 3 inserted into the small through hole IC is fixed by hermetically sealing the gap between it and the small through hole 1c using glass 4.
表面に圧力検出用のホイートストンブリッジ抵抗を形成
したダイアフラム5aを設けたシリコンダイアフラムチ
ップ5は、上記のステム1の上面中央に接着剤6で固定
した、中央に上記のダイアフラム5aに連通する貫通孔
7aが形成された台座7の上に固着されている。なお、
上記の台座7は。A silicon diaphragm chip 5, which is provided with a diaphragm 5a having a Wheatstone bridge resistance for pressure detection formed on its surface, is fixed to the center of the upper surface of the stem 1 with an adhesive 6, and has a through hole 7a in the center communicating with the diaphragm 5a. It is fixed on a pedestal 7 on which a pedestal 7 is formed. In addition,
The above pedestal 7 is.
上記のシリコンダイアフラムチップ5と近似の熱膨張係
数を有する材料を用い、上記のステム1からの熱応力を
緩和するための円周溝7bが設けられている。また、上
記のホイートストンブリッジ抵抗のブリッジ電極(図示
せず)は、上記のリードピン3と導電性のワイヤ8で接
続されて1)る。A material having a thermal expansion coefficient similar to that of the silicon diaphragm chip 5 is used, and a circumferential groove 7b is provided to relieve thermal stress from the stem 1. Further, the bridge electrode (not shown) of the Wheatstone bridge resistor is connected to the lead pin 3 by a conductive wire 8 (1).
上記のステム1の段部1aに固着した有底円筒状のキャ
ップ9は、上記のシリコンダイアフラムチップ5と台座
7を覆って、真空室11を形成するもので、上面中央に
はんだ10で密封されている封止孔9aが設けられてい
る。A bottomed cylindrical cap 9 fixed to the stepped portion 1a of the stem 1 covers the silicon diaphragm chip 5 and the pedestal 7 to form a vacuum chamber 11, and is sealed with solder 10 at the center of the upper surface. A sealing hole 9a is provided.
このように構成された半導体圧力センサの組立法につい
て説明する。A method of assembling the semiconductor pressure sensor configured as described above will be explained.
まず、ステム1に圧力導入用パイプ2をろう付けした後
、小貫通孔ICにリードピン3を挿通し、ガラス4で固
着する。一方1台座7の上にシリコンダイアフラムチッ
プ5を固着する0次に、ステム1の上面中央に、接着剤
6を用いて、上記の台座7を取り付け、続いて、ブリッ
ジ電極とリードピン3の先端とをワイヤ8で接続する0
次に、封止孔9aをそのままにして、キャップ9を圧接
又は溶接によってステム1の段部1aに封着する。First, the pressure introduction pipe 2 is brazed to the stem 1, and then the lead pin 3 is inserted into the small through hole IC and fixed with the glass 4. On the other hand, the silicon diaphragm chip 5 is fixed on the pedestal 7. Next, the pedestal 7 is attached to the center of the upper surface of the stem 1 using adhesive 6, and then the bridge electrode and the tip of the lead pin 3 are attached. Connect with wire 80
Next, the cap 9 is sealed to the stepped portion 1a of the stem 1 by pressure contact or welding, leaving the sealing hole 9a as it is.
次に、真空中に置き、キャップ9の中の空気を抜くと同
時に、はんだ10を用い封止孔9aを密閉し。Next, the cap 9 is placed in a vacuum, the air inside the cap 9 is removed, and at the same time, the sealing hole 9a is sealed using the solder 10.
真空室11を形成する。A vacuum chamber 11 is formed.
このようにして組み立てられた半導体圧力センサは、シ
リコンダイアフラムチップ5のダイアフラム5aが真空
室11の中に収納されているので。In the semiconductor pressure sensor assembled in this way, the diaphragm 5a of the silicon diaphragm chip 5 is housed in the vacuum chamber 11.
この真空圧を基準圧として、圧力導入用パイプ2が導入
する流体の絶対圧を測定できる。Using this vacuum pressure as a reference pressure, the absolute pressure of the fluid introduced by the pressure introduction pipe 2 can be measured.
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、上記の構成では、基本的に1個のセンサ
で1つの絶対圧しか測定できず、また、ステム1から台
座7を介してシリコンダイアフラムチップ5に及ぼす熱
応力の影響が大きく、これがシリコンダイアフラムチッ
プ5を歪ませるため、ダイアフラム5aに形成されたホ
イートストンブリッジ抵抗の値が温度によってばらつき
、従って、圧力検出特性が安定しないという問題があっ
た。(Problems to be Solved by the Invention) However, with the above configuration, basically only one absolute pressure can be measured with one sensor, and the heat applied to the silicon diaphragm chip 5 from the stem 1 via the pedestal 7 Since the influence of stress is large and this distorts the silicon diaphragm chip 5, the value of the Wheatstone bridge resistance formed in the diaphragm 5a varies depending on the temperature, which causes a problem that the pressure detection characteristics are unstable.
なお、この問題は、主にシリコンダイアフラムチップ5
.ステム19台座7および接着剤6の熱膨張係数の違い
に起因するものである。This problem is mainly caused by the silicon diaphragm chip 5.
.. This is due to the difference in coefficient of thermal expansion between the stem 19, the pedestal 7, and the adhesive 6.
このため上述のように、台座7は、シリコンダイアフラ
ムチップ5と近似の熱膨張係数を有する材質を用い、台
座7の厚さを厚くしたり、あるいは円周溝7bを設けて
いるが、これは台座7の加工性を低下し、II造ココス
ト高くするばかりでなく、信頼性を低下するという問題
があった。For this reason, as mentioned above, the pedestal 7 is made of a material with a coefficient of thermal expansion similar to that of the silicon diaphragm chip 5, and the thickness of the pedestal 7 is increased, or the circumferential groove 7b is provided. There was a problem that not only the workability of the pedestal 7 was reduced and the cost of II construction was increased, but also the reliability was reduced.
本発明は上記の問題を解決するもので、1個のセンサで
少なくとも2つの絶対圧を同時に検出することができる
とともに構造が単純で、信頼性が高く特性の安定した半
導体圧力センサを提供するものである。The present invention solves the above problems, and provides a semiconductor pressure sensor that is capable of simultaneously detecting at least two absolute pressures with one sensor, has a simple structure, is highly reliable, and has stable characteristics. It is.
(課題を解決するための手段)
上記の課題を解決するため、本発明は、それぞれにシリ
コンダイアフラムチップを固着した少なくとも2個の台
座を取り付ける凹みを形成した、シリコンダイアフラム
チップと近似の熱膨張係数を有するスペーサと、上記の
スペーサが接着される凹みおよび複数本のリードピンが
ガラス封着される凹みを一体成形したステムと、上記の
シリコンダイアフラムチップのダイアフラムに連通する
上記のステムの貫通孔に、フィルタを介して接続された
圧力導入用パイプと、検出した抵抗値を処理する回路基
板とからなり、ステムに密封接着したキャップにより上
記のシリコンダイアフラムおよび回路基板を覆う密閉室
を形成し、密閉室を真空あるいはガス封入による基準圧
力部とするものである。(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention has a thermal expansion coefficient similar to that of a silicon diaphragm chip, which has recesses for mounting at least two pedestals each having a silicon diaphragm chip fixed thereto. a spacer having a spacer, a stem integrally formed with a recess to which the spacer is adhered and a recess to which a plurality of lead pins are glass-sealed, and a through hole in the stem that communicates with the diaphragm of the silicon diaphragm chip, It consists of a pressure introduction pipe connected through a filter and a circuit board that processes the detected resistance value. A cap hermetically bonded to the stem forms a sealed chamber that covers the silicon diaphragm and circuit board. is the reference pressure section by vacuum or gas filling.
(作 用)
上記の構成により、大気圧と吸気マニホールド圧など少
なくとも2箇所の圧力が同時に測定でき、真空の場合に
は絶対圧が直接に、また、ガス封入の場合には回路によ
り補正されて絶対圧値として出力される。また、台座お
よびスペーサは、シリコンダイアフラムチップと近似の
熱膨張係数を有するので、ステムからの熱応力の影響が
なくなり、熱応力に起因する抵抗値のばらつきがなくな
る。(Function) With the above configuration, pressures at at least two places, such as atmospheric pressure and intake manifold pressure, can be measured simultaneously, and in the case of vacuum, the absolute pressure is measured directly, and in the case of gas filling, the pressure is corrected by the circuit. Output as an absolute pressure value. Further, since the pedestal and spacer have a coefficient of thermal expansion similar to that of the silicon diaphragm chip, the influence of thermal stress from the stem is eliminated, and variations in resistance value due to thermal stress are eliminated.
また、圧力導入用パイプの上部にフィルタを内蔵してい
るため、圧力導入ホースに直接装着できる圧カドランス
デューサとして使用することができる。Furthermore, since a filter is built into the upper part of the pressure introduction pipe, it can be used as a pressure transducer that can be attached directly to the pressure introduction hose.
(実施例)
本発明の一実施例を第1図(a)、 (b)、 (c)
、 (d)および(e)により説明する。(Example) An example of the present invention is shown in FIGS. 1(a), (b), and (c).
, (d) and (e).
第1図(a)、 (b)、 (c)、 (d)および(
e)は、それぞれ本発明による半導体圧力センサの平面
断面図。Figure 1 (a), (b), (c), (d) and (
e) is a plan sectional view of a semiconductor pressure sensor according to the invention, respectively;
正面断面図、左から見た側面断面図、右から見た側面断
面図および要部正面断面図である。同図において、金属
板をプレス成形した方形のステム12は、底部に2個の
貫通孔12aおよび12bが形成された凹部12cと4
本のリードピン13.14.1.5および16がガラス
17によって、気密固定される凹部12dが設けられて
いる。なお、凹部12dは、第1図(d)の如く1個で
はなく、各リードピン13.14.15および16ごと
に独立した4個の凹みにしてもよい。They are a front sectional view, a side sectional view seen from the left, a side sectional view seen from the right, and a main part front sectional view. In the figure, a rectangular stem 12 formed by press-molding a metal plate has a recess 12c and a recess 12c with two through holes 12a and 12b formed at the bottom.
A recess 12d is provided in which the lead pins 13.14.1.5 and 16 of the book are hermetically fixed by the glass 17. Note that the number of recesses 12d is not one as shown in FIG. 1(d), but may be four independent recesses for each lead pin 13, 14, 15, and 16.
リードピン13は電源供給用、リードピン14および1
5は出力用、リードピン16はアース用で、それぞれに
貫通コンデンサ18.19.20および21の内径電極
部(図示せず)とはんだ付けなどによって接続されてい
る。また1貫通コンデンサ18.19.20および2】
の外径電極部(図示せず)は、接続バンド22とはんだ
付けで接続され、さらにステム12に固定され電気的に
接続されている。ステム12の凹部12cの下面に5貫
通孔12aおよび12bに連通するように。Lead pin 13 is for power supply, lead pin 14 and 1
5 is for output, and lead pin 16 is for ground, and is connected to the inner diameter electrode portions (not shown) of feedthrough capacitors 18, 19, 20 and 21, respectively, by soldering or the like. Also 1 feedthrough capacitor 18.19.20 and 2]
The outer diameter electrode portion (not shown) is connected to the connection band 22 by soldering, and is further fixed and electrically connected to the stem 12. The lower surface of the recess 12c of the stem 12 communicates with the five through holes 12a and 12b.
圧力導入用パイプ23および24が、それぞれフィルタ
25および26を介して溶接などの手段によって。Pressure introduction pipes 23 and 24 are passed through filters 25 and 26, respectively, by means such as welding.
気密接合されている。Airtightly connected.
上記のステム12の凹部12cに気密に接合されたスペ
ーサ27は、上記の貫通孔12aおよび12bに対応す
る箇所に、それぞれシリコンダイアフラムチップ28お
よび29を固着した台座30および31が気密に固着さ
れる収納凹み27aおよび27bが形成され、その底面
中央に上記の貫通孔12aおよび12bに連通する貫通
孔27eおよび27dが設けられている。なお、上記の
シリコンダイアフラムチップ28および29の中央には
、表面にホイートストンブリッジ抵抗(図示せず)が形
成されたダイアフラム28aおよび29aがそれぞれ形
成されている。また、上記の台座30および31はそれ
ぞれ上記のステム12およびスペーサ27の貫通孔12
aと27C1および12bと27dにそれぞれ連通ずる
貫通孔30aおよび31aが設けられており、圧力導入
用パイプ23および24の導入する流体の圧力を、ダイ
アフラム28aおよび29aに印加できるように構成さ
れている。The spacer 27 is airtightly joined to the concave portion 12c of the stem 12, and pedestals 30 and 31 having silicon diaphragm chips 28 and 29 fixed thereto are hermetically fixed at locations corresponding to the through holes 12a and 12b, respectively. Storage recesses 27a and 27b are formed, and through holes 27e and 27d communicating with the above-mentioned through holes 12a and 12b are provided at the center of the bottom surface thereof. Note that diaphragms 28a and 29a having Wheatstone bridge resistors (not shown) formed on their surfaces are formed at the centers of the silicon diaphragm chips 28 and 29, respectively. Moreover, the above-mentioned pedestals 30 and 31 are connected to the through-hole 12 of the above-mentioned stem 12 and spacer 27, respectively.
Through holes 30a and 31a are provided which communicate with a and 27C1 and 12b and 27d, respectively, and are configured so that the pressure of the fluid introduced by pressure introduction pipes 23 and 24 can be applied to diaphragms 28a and 29a. .
ホイートストーンブリッジの出力する抵抗値から絶対圧
力値を算出する演算回路が形成された回路基板32は、
スペーサ27に形成された位置決め用突起27eと、こ
れに嵌合する回路基板32の位置決め用孔32aで位置
決めされて、スペーサ27に装着され、上記の演算回路
の入力端子部と、前記のシリコンダイアフラムチップ2
8および29上のホイートストンブリッジ抵抗のブリッ
ジ電極とが、導電性のワイヤ33で接続され、さらに、
電源入力端子部、出力端子部および接地端子部と、前記
のり一ドビン13.14.15および16とが電気的に
接続されている。The circuit board 32 is formed with an arithmetic circuit that calculates the absolute pressure value from the resistance value output from the Wheatstone bridge.
It is positioned by the positioning protrusion 27e formed on the spacer 27 and the positioning hole 32a of the circuit board 32 that fits therein, and is attached to the spacer 27, and the input terminal part of the above-mentioned arithmetic circuit and the above-mentioned silicon diaphragm Chip 2
8 and the bridge electrode of the Wheatstone bridge resistor on 29 are connected by a conductive wire 33, and further,
The power input terminal section, output terminal section, and ground terminal section are electrically connected to the glue dowels 13, 14, 15, and 16.
ステム12の周縁部12eに溶接などにより気密に固着
された帽子状のキャップ34は、シリコンダイアフラム
チップ28および29と1回路基板32を覆う気密室3
5を形成する。さらに、上記のステム12の隅にはガス
封入用パイプ36が装着されている。A hat-shaped cap 34 airtightly fixed to the peripheral edge 12e of the stem 12 by welding or the like is an airtight chamber 3 that covers the silicon diaphragm chips 28 and 29 and one circuit board 32.
form 5. Further, a gas filling pipe 36 is attached to a corner of the stem 12.
このように構成された半導体圧力センサの組立方法につ
いて説明する。A method of assembling the semiconductor pressure sensor configured in this way will be explained.
まず、ステム12の凹部12cにスペーサ27を気密に
接合し、さらに凹部12dに4本のり一ドビン13゜1
4、15および16を挿通しガラス17で気密固定する
。First, the spacer 27 is airtightly joined to the concave portion 12c of the stem 12, and then four screws are attached to the concave portion 12d.
4, 15 and 16 are inserted and hermetically fixed with glass 17.
次に、ステム12の凹部12cの下面に、貫通孔12a
および12bをそれぞれフィルタ25および26で蓋を
するように装着して、圧力導入用パイプ23および24
を溶接などによって固定し、続いて、上記のり−ドピン
13.14.15および16にそれぞれ貫通コンデンサ
18.19.20および21を挿通し、接続バンド22
で固定した後、その内周および外周電極(共に図示せず
)と、上記のリードピン13と、14.15.16およ
び接続バンド22とをはんだ付けによって接続する。一
方、2個の台座30および31の上面に、それぞれシリ
コンダイアフラムチップ28および29を固着する。Next, the through hole 12a is inserted into the lower surface of the recess 12c of the stem 12.
and 12b are installed so as to be covered with filters 25 and 26, respectively, and the pressure introduction pipes 23 and 24 are
Then, feedthrough capacitors 18, 19, 20 and 21 are inserted into the glued pins 13, 14, 15 and 16, respectively, and the connection band 22 is fixed by welding or the like.
After fixing, the inner and outer electrodes (both not shown), the lead pins 13, 14, 15, 16, and the connection band 22 are connected by soldering. On the other hand, silicon diaphragm chips 28 and 29 are fixed to the upper surfaces of two pedestals 30 and 31, respectively.
次に、シリコンダイアプラムチップ28および29が接
合された台座30および31をスペーサ27の収納凹み
27aおよび27bに気密接合した後、回路基板32を
位置決めしてやはりスペーサ27に装着し、ワイヤ33
で電気的に接続する。Next, after the pedestals 30 and 31 to which the silicon diaphragm chips 28 and 29 are bonded are hermetically fitted into the storage recesses 27a and 27b of the spacer 27, the circuit board 32 is positioned and also mounted on the spacer 27, and the wires 33
Connect electrically.
次に、ステム12の周縁部12eに圧接又は溶接などの
手段でキャップ34を気密接合する。その際。Next, the cap 34 is hermetically sealed to the peripheral edge 12e of the stem 12 by means of pressure contact, welding, or the like. that time.
真空中で気密接合すればキャップ34の内側の気密室3
5は、真空チャンバが形成されて基準圧0となりその後
、ガス封入パイプ36から基準圧用のガスが封入されれ
ばある一定の基準圧が形成されることになる。If the airtight connection is made in a vacuum, the airtight chamber 3 inside the cap 34 will be formed.
5, a vacuum chamber is formed and the reference pressure becomes 0, and then when a reference pressure gas is filled from the gas filling pipe 36, a certain reference pressure is created.
真空チャンバから形成されれば測定圧は絶対圧となり、
ガス封入による基準圧が形成されれば回路基板32で絶
対圧に補正されるので、いずれの場合も絶対圧として出
力される。If formed from a vacuum chamber, the measured pressure will be absolute pressure,
Once the reference pressure is created by filling in the gas, it is corrected to absolute pressure by the circuit board 32, so that it is output as absolute pressure in any case.
次にこのように構成された半導体圧力センサにより、例
えば、内燃機関の吸入空気圧を測定する場合を例として
圧力測定法と動作について説明する。Next, a pressure measurement method and operation will be described using, for example, a case where the intake air pressure of an internal combustion engine is measured using the semiconductor pressure sensor configured as described above.
内燃機関の吸気マニホールドの吸気孔に、一方の圧力導
入用パイプ23を接続する。その際、他方の圧力導入パ
イプ24は、そのまま開放状態としておく、内燃機関が
運転を開始すると、マニホールド吸気孔からの流体圧が
圧力導入パイプ23.ステム12の貫通孔12aスペー
サ27の貫通孔27cおよび台座30の貫通孔30aを
通ってダイヤフラム28aに印加される。一方、大気圧
は、圧力導入用パイプ24゜ステム12.スペーサ27
および台座31の貫通孔12b。One pressure introduction pipe 23 is connected to an intake hole of an intake manifold of an internal combustion engine. At this time, the other pressure introduction pipe 24 is left open. When the internal combustion engine starts operating, fluid pressure from the manifold intake hole is applied to the pressure introduction pipe 23. The voltage is applied to the diaphragm 28a through the through hole 12a of the stem 12, the through hole 27c of the spacer 27, and the through hole 30a of the pedestal 30. On the other hand, atmospheric pressure is detected through the pressure introduction pipe 24° stem 12. Spacer 27
and the through hole 12b of the pedestal 31.
27’dおよび31aを通ってダイヤフラム29aに印
加される。27'd and 31a to the diaphragm 29a.
従って、圧力導入用パイプ23および24を通って導入
された流体圧および大気圧が、それぞれダイアフラム2
8aおよび29aを歪ませ、この歪みがダイアフラム2
8aおよび29aの表面に形成された圧力検出用ホイー
トストンブリッジ抵抗の抵抗値を変化させる。上記のブ
リッジ抵抗値の変化は5回路基板32の演算回路で処理
され、リードピン14および15から、絶対圧で表わさ
れた流体圧および大気圧が同時に出力される。Therefore, the fluid pressure and atmospheric pressure introduced through the pressure introduction pipes 23 and 24 are applied to the diaphragm 2, respectively.
8a and 29a, and this distortion causes diaphragm 2
The resistance values of the Wheatstone bridge resistors for pressure detection formed on the surfaces of 8a and 29a are changed. The change in the bridge resistance value described above is processed by the arithmetic circuit of the fifth circuit board 32, and the fluid pressure and atmospheric pressure expressed in absolute pressure are simultaneously output from the lead pins 14 and 15.
なお、スペーサ27と台座30および31は、シリコン
ダイアフラムチップ28および29と近似の熱膨張係数
を有する材質からなるので、温度変化時にステム12と
スペーサ27間に生ずる熱応力は、シリコンダイアフラ
ムチップ28および29に影響を及ぼすことがないので
、ダイアフラム28aおよび29aに形成したホイート
ストンブリッジ抵抗系の熱応力による変動差がなくなり
、半導体圧力センサの特性が安定する。また、圧力導入
用パイプ23にはフィルタ25が装着されているため、
直接内燃機関の吸気孔に接続できしかも回路基板32を
内蔵して圧カドランスデューサとして働くため1部品点
数が削減され、取付けが簡単となりコストが低減される
と同時に、信頼性が向上する。Note that since the spacer 27 and the pedestals 30 and 31 are made of a material that has a coefficient of thermal expansion similar to that of the silicon diaphragm chips 28 and 29, the thermal stress that occurs between the stem 12 and the spacer 27 when the temperature changes is absorbed by the silicon diaphragm chips 28 and 29. 29, there is no difference in fluctuation due to thermal stress in the Wheatstone bridge resistance system formed on the diaphragms 28a and 29a, and the characteristics of the semiconductor pressure sensor are stabilized. In addition, since the pressure introduction pipe 23 is equipped with a filter 25,
Since it can be connected directly to the intake hole of the internal combustion engine and also has a built-in circuit board 32 to function as a pressure transducer, the number of parts is reduced, installation is simplified, costs are reduced, and reliability is improved.
(発明の効果)
以」−説明したように1本発明によれば、2つの圧力を
絶対圧で同時に測定することができる。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, two pressures can be measured simultaneously in absolute pressure.
また、シリコンダイアフラムチップと近似の熱膨張係数
を有するスペーサを使用し、さらに台座収納凹みの形成
により、ステムとの接触面積を減少したことにより、温
度変化時にも安定した特性を有する信頼性の高い半導体
圧力センサが得られる。また、シリコンダイアフラムチ
ップと近似の熱膨張係数を有するスペーサを用いること
により、シリコンダイアフラムチップと近似の熱膨張係
数を有する高価な材質でステムを構成する必要がなくな
り、さらにリードピンとの気密接合部に凹部を形成した
ことによってガラスハーメチック封止部をステムと一体
で構成でき、ステムを大幅にコストダウンすることがで
きる。スペーサは、プレス成形できるため、極めて安価
で製造できる。また、回路基板は、広い接合面積で装着
できるため。In addition, by using a spacer with a coefficient of thermal expansion similar to that of a silicon diaphragm chip, and by forming a pedestal storage recess to reduce the contact area with the stem, it is highly reliable and has stable characteristics even when temperature changes. A semiconductor pressure sensor is obtained. In addition, by using a spacer with a thermal expansion coefficient similar to that of the silicon diaphragm chip, there is no need to construct the stem with an expensive material that has a thermal expansion coefficient similar to that of the silicon diaphragm chip. By forming the concave portion, the glass hermetic sealing portion can be integrated with the stem, and the cost of the stem can be significantly reduced. Since the spacer can be press-molded, it can be manufactured at extremely low cost. In addition, the circuit board can be mounted with a wide bonding area.
落下による衝撃などで回路基板が割れることがない。ま
た、接続バンドの使用により、熱容量差の大きい貫通コ
ンデンサとステ11とのハンダ付けを容易にしている。The circuit board will not break due to impact caused by dropping. Furthermore, the use of a connecting band facilitates soldering between the feedthrough capacitor and the stay 11, which have a large difference in heat capacity.
さらに、回路基板を内蔵しているので、圧カドランスデ
ューサとして使用でき。Furthermore, since it has a built-in circuit board, it can be used as a pressure transducer.
内燃機関の吸気圧孔に直接接続できるため、部品点数が
削減され1組立が簡単でコストが低減すると同時に信頼
性も向上する。Since it can be directly connected to the intake pressure hole of an internal combustion engine, the number of parts is reduced and one assembly is simple, reducing costs and improving reliability.
第1図(a)は本発明による半導体圧力センサの平面断
面図、第1図(b)、 (C)および(d)は、(a)
図のX−X線、Y−Y線および2−2線で切断し、三角
画法で描いた正面および側面断面図、(e)図は要部正
面断面図、第2図は、従来の半導体圧力センサの断面図
である。
1.12・・・ステム、 1a・・・段部、 lb
。
7a、 12a、 12b、 27e、 27d、 3
0a、 31a・=貫通孔、 le・・・小貫通孔、
2,23.24・・・圧力導入用パイプ、 3
,13,14,15゜1G・・・リードピン、 4.I
7・・・ガラス、5、28.29・・・シリコンダイア
フラムチップ、 5 a 、 28a 、 29a・
・・ダイアフラム、6・・接着剤、 7,30.31・
・・台座、 lb円周溝、 8,33・・・ワイヤ、
9,34・・・キャップ、 9a・・・封止孔、
10・・・はんだ、11・・・真空室、 12c、
12d・・・凹部、] 2e−周縁部、 18.19.
20.21・・・貫通コンデンサ、 22・・・接続バ
ンド、 25.26・・フィルタ、 27e・・・ス
ペーサ、 27a。
27b・・・収納凹み、 27e・・・位置決め用突起
、32・・・回路基板、 32a・・・位置決め用孔、
35・・・気密室、36・・・ガス封入用バイブ。
第1図
(a)FIG. 1(a) is a plan sectional view of a semiconductor pressure sensor according to the present invention, and FIGS. 1(b), (C) and (d) are (a)
Front and side sectional views cut along the X-X line, Y-Y line, and 2-2 line in the figure and drawn using the triangulation method, Figure (e) is a front sectional view of the main part, and Figure 2 is the conventional FIG. 2 is a cross-sectional view of a semiconductor pressure sensor. 1.12...Stem, 1a...Step, lb
. 7a, 12a, 12b, 27e, 27d, 3
0a, 31a = through hole, le... small through hole,
2,23.24...Pipe for pressure introduction, 3
, 13, 14, 15° 1G...Lead pin, 4. I
7...Glass, 5, 28.29...Silicon diaphragm chip, 5a, 28a, 29a・
...Diaphragm, 6..Adhesive, 7,30.31.
...Pedestal, lb circumferential groove, 8,33...Wire,
9, 34... Cap, 9a... Sealing hole,
10...Solder, 11...Vacuum chamber, 12c,
12d... recess,] 2e-periphery, 18.19.
20.21... Feedthrough capacitor, 22... Connection band, 25.26... Filter, 27e... Spacer, 27a. 27b...Storage recess, 27e...Positioning protrusion, 32...Circuit board, 32a...Positioning hole,
35...airtight chamber, 36...vibrator for gas filling. Figure 1(a)
Claims (4)
を固着した、上記の感圧ダイアフラムに連通する貫通孔
を設け、上記の半導体単結晶チップと近似の熱膨張係数
を有する台座と、上記の台座を気密接合し、上記の貫通
孔に連通する貫通孔を設け、且つ、上記の感圧ダイアフ
ラムに入出力する複数のリードピンをハーメチック封着
したステムと、ステムの上記貫通孔に連通するように気
密接着した圧力導入用パイプと、上記のステムに気密接
合し、上記の半導体単結晶チップを覆う気密室を形成し
、この気密室を真空室又は基準圧室とするキャップとか
らなる半導体圧力センサにおいて、上記の半導体単結晶
チップをそれぞれに固着した、少なくとも2個の台座を
スペーサを介してステムに気密接合し、さらに、ステム
と圧力導入用パイプの間にそれぞれフィルタを装着する
とともに、上記の気密室に絶対圧算出用の演算回路を形
成した回路基板を内蔵させ、且つ、上記リードピンにそ
れぞれ貫通コンデンサを取り付けたことを特徴とする半
導体圧力センサ。(1) A pedestal having a through hole communicating with the pressure-sensitive diaphragm to which a semiconductor single-crystal chip forming a pressure-sensitive diaphragm is fixed, and having a thermal expansion coefficient similar to that of the semiconductor single-crystal chip; and a stem hermetically sealed with a through hole that communicates with the through hole, and a plurality of lead pins that input and output from the pressure sensitive diaphragm, and a stem that communicates with the through hole of the stem in an airtight manner. A semiconductor pressure sensor comprising a pressure introduction pipe bonded to the stem, and a cap that is hermetically fitted to the stem to form an airtight chamber covering the semiconductor single crystal chip, and use this airtight chamber as a vacuum chamber or a reference pressure chamber. , at least two pedestals each having the above-mentioned semiconductor single-crystal chip fixed thereto are hermetically joined to the stem via a spacer, filters are installed between the stems and the pressure introduction pipes, and the above-mentioned air A semiconductor pressure sensor characterized in that a circuit board having a calculation circuit for calculating absolute pressure is built in a closed room, and feedthrough capacitors are attached to each of the lead pins.
と近似の熱膨張係数を有する材質で形成したことを特徴
とする請求項(1)記載の半導体圧力センサ。(2) The semiconductor pressure sensor according to claim (1), wherein the pedestal and spacer are made of a material having a thermal expansion coefficient similar to that of a semiconductor single crystal chip.
熱膨張係数を有するスペーサに取り付けたことを特徴と
する請求項(1)記載の半導体圧力センサ。(3) The semiconductor pressure sensor according to claim (1), wherein the circuit board is attached to a spacer having a coefficient of thermal expansion approximate to that of a semiconductor single crystal chip.
を介してステムに接続することを特徴とする請求項(1
)記載の半導体圧力センサ。(4) Claim (1) characterized in that one electrode of the feedthrough capacitor is connected to the stem via a connection band.
) semiconductor pressure sensor described.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1343078A JP2583137B2 (en) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | Semiconductor pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH03200036A true JPH03200036A (en) | 1991-09-02 |
JP2583137B2 JP2583137B2 (en) | 1997-02-19 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012207986A (en) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Azbil Corp | Pressure sensor |
-
1989
- 1989-12-28 JP JP1343078A patent/JP2583137B2/en not_active Expired - Fee Related
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JP2012207986A (en) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Azbil Corp | Pressure sensor |
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