JPH039231A - ブリッジ回路の零点調整方式 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　　　要〕 半導体拡散プロセスを用いて作られた圧力センサの零点
調整には、レーザトリミング等が用いられている。しか
しながらこのレーザトリミングを行う装置は高価であり
、最終的に圧力センサのコストが高（なるという問題を
有していた。

本発明はセンサを構成するブリッジ内に複数の抵抗を設
け、各抵抗間に設けられたパッドのどれに接続するかに
よって零点調整を行うようにし、レーザトリミング等を
行わずに零点調整を行う半導体圧力センサの零点調整方
式にある。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体圧力センサに係り、さらに詳しくは、セ
ンサを構成するブリッジの零点を調整する半導体圧力セ
ンサの零点調整方式に関する。

〔従来の技術〕

圧力センサは、非常に広範囲で利用でのるものであり、
その用途は各種工業における計測、理化学分野、応用医
用分野、自動車、自動機器、ロボット油圧空圧機器など
多岐にわたっている。

上記圧力センサは、金属ダイアフラム等に直接歪みゲー
ジ（ストレン・ゲージ）を貼り付けた金属歪みゲージ式
圧力センサと、シリコン単結晶をダイアフラムとして使
用し、その表面の一部に歪みゲージ（ストレン・ゲージ
）となる拡散紙抗層を形成させた歪み半導体圧力センサ
（拡散型半導体圧力センサ）に大別される。上記金属歪
みゲージ圧力式センサは、歪みゲージの接着が非常に難
しく大量生産が不向きであるという欠点がある。

これに対し高精度、高信頬性を有し、生産性に優れた半
導体圧力センサが特に自動車用をはじめ、各分野で利用
されるようになっている。

半導体圧力センサは、例えば拡散抵抗層をダイアフラム
の中央部と周辺部にそれぞれ２個配置し、ブリッジに接
続して使用される。

上記拡散抵抗層からなる歪みゲージは、圧力よりも温度
変化により敏感であり、上記半導体圧力センサにおいて
は零点調整とともに温度保証が不可欠となっている。こ
のため、第２図に示すように、チップ内でブリッジを構
成し、零点調整を行っている。すなわち入力端子（＋）
に拡散抵抗層よりなる抵抗Ｒ，，，，Ｒ，３を接続し、
入力端子（−）には抵抗Ｒ９２＋　　ＲｇＪを接続して
いる。そして各抵抗Ｒ９１ｒ　Ｒ９２＋　Ｒ９３＋　Ｒ
９４に対し、さらに調整用の抵抗Ｒ１，Ｒ□、　　Ｒｂ
ｘ＋　　Ｒｂｙなる抵抗を接続し、抵抗Ｒ＠Ｘ＋　Ｒａ
ｙの反対側を共通に接続し一方の出力とし、また抵抗Ｒ
ｂＸｎ　　Ｒｂｙの反対側を共通に接続し他方の出力と
接続している。

このようなブリッジにおいて、従来では抵抗Ｒ８、。

Ｒａｙ＋　　Ｒｂｘ＋　　Ｒｂｙをトリミングし零点調
整していた。すなわち例えば、抵抗Ｒ１８の抵抗値を大
きくすることにより零点が取れるものであるならば、Ｒ
ａｘの抵抗層リンク部を一部トリミングによって破壊−
（カット）し調整している。このように調整したブリッ
ジは各抵抗が同一の温度特性を有するので、温度的にも
安定した零点調整となり、広範囲にわたる温度に対して
の測定が可能となる。

Ｃ発明が解決しようとする課題〕 前述したように、従来においては調整トリミング用抵抗
を設け、その調整用トリミング抵抗をトリミングするこ
とによって零点を求めていた。このトリミングには、高
価なレーザトリマが多く用いられている。これはレーザ
によって前述のトリミング用抵抗ｒ　ｉＸ＋　　ｒ　ｍ
Ｙ＋　　ｒ　ｂＸｎ　　ｒ　ｂｙのリンク部を一部カッ
ティングし、その抵抗値を変化させて調整するものであ
る。しかしながら、このレーザトリマは高価であるとい
う問題を有していた。すなわちこのレーザトリマでトリ
ミングすると、各センサ１個単価の増加につながるとい
う問題を有していた。

またさらに半導体製造プロセスにおいて大きなばらつき
が発生した時には、トリミングの量も増加するため、基
板へのダメージが大きく信頼性が低下するという問題を
も有していた。

本発明はレーザトリミングを必要とせず、簡単なパッド
の選択によって零点調整を行う半導体圧力センサの零点
調整方式にある。

〔課題を解決するための手段とその作用〕半導体基板上
に形成された複数の歪みゲージからなるブリッジ回路に
おいて、例えば出力端子に接続されるべきブリッジを構
成する歪みゲージ間に同一のプロセスで生成した低抵抗
の直列回路を複数設け、各抵抗の端子にそれぞれパッド
をさらに設ける。

ブリッジの零点を調整をする場合、前記の各低抵抗の接
続点に設けられたパッドの零点を求め、その最も零点に
近いバンドと出力端子とを接続する。この接続により零
点が小さいブリッジ回路を得ることができる。

〔実　　施　　例〕

以下図面を用いて本発明を説明する。

入ノｊ端子ＩＮ（＋）には抵抗Ｒｇ１．Ｒｇ３が接続さ
れる。また入力端子ＩＮ（−）には抵抗Ｒｇ□。

Ｌ４が接続される。前述の抵抗Ｒ９１からＲｇＪは圧力
センサを構成する歪みゲージであり（受圧部）、抵抗Ｒ
ｇ１の他端は抵抗ｒ１と抵抗ｒｉ２と抵抗「、３と抵抗
ｒａ４との直列回路によって抵抗Ｒ９□の他端と接続し
ている。また抵抗Ｒ９３の他端は抵抗ｒ。

と抵抗ｒｂ２と抵抗ｒｂｉと抵抗ｒｂＪとの直列回路に
より、抵抗Ｒｂ４の他端と接続している。それぞれ抵抗
ｒｍｌ〜ｒｓ４さらにはｒｂｌ〜ｒｂ４の各接続点には
パッドＯＵＴ　（＋）１〜ＯＵＴ　（＋）５，０１ＪＴ
（−）１〜０ＵＴ（−）５が設けられている。

歪みゲージを構成する抵抗Ｒ，ｌからＲｇＪに比べ抵抗
ｒ　ａｌ−ｒ　ｍ４．　　ｒ　ｂＩ−ｒ　ｈａは調整抵
抗であり、抵抗値は小である。また歪みゲージ用抵抗Ｒ
ｇ　ｌ　”’　Ｒｇ　４と同一の温度係数を持たせるた
めに、抵抗Ｒ９１〜Ｒｑ４と同一線幅で同一チップ上に
形成されている。

このように半導体チップを構成し、パッケージの端子と
接続する場合、入力端子ＩＮ（＋）、ＩＮ（−）は従来
と同様に入力端子に接続される。

また出力端子においては入力端子に予め特定の電圧を印
加し、それの出力電圧を求めどのパッドが一番零点に近
いかを測定し、その測定した最も零点調整値に近いパッ
ドに出力端子を接続する。従来においては例えばパッケ
ージに挿入する前、或いは挿入した後にトリミングを行
っているが、本発明によれば、パッドへの接続によって
調整ができ例えばパッケージに装填するときに同時に測
定し、その結果によってどのパッドに接続するかを求め
れば、自動的に製造工程中に零点調整を行うことができ
る。

前述したブリッジを具体的に説明する。たとえば抵抗Ｒ
，，Ｒ，４それぞれＩＫΩ、抵抗ｒｍｌ〜ｒａｄを４３
．５Ω抵抗ｒｂｌ〜ｒｂａを１０Ωとし、ブリッジを１
０■（安定圧）で駆動する。この時の出力（ＯＵＴ　（
＋）側バッド）は ＯＵＴ　（＋）１・・・５．４■ ＯＵＴ　（＋）２・・・５．２■ ＯＵＴ　（＋）３・−−５，０Ｖ ＯＵＴ　（＋）４・・・４．８■ ＯＵＴ　（＋）５・・・４．６Ｖ となる（全抵抗が目的の価となった場合）。この出力電
圧は０．２Ｖステツプでその幅は±０．　４Ｖ範囲の零
点調整ができる。仮に目的の価に抵抗Ｒ，，，Ｒ，２が
ならない場合であっても、上述の如＜０．２Ｖステツプ
で電圧選択できるので、０ＵＴ（＋）側の精度は±０．
１■の範囲に入れることができる。また、ＯＵＴ　（−
）側においては、出力電圧は０．０５Ｖステツプでその
幅は±０．１である。零点調整はブリッジ平衡を求める
ものであり、ＯＵＴ　（＋）側によって、たとえば０Ｕ
Ｔ（−）３に近い電圧に調整してその差を０±０゜１Ｖ
以内にし、さらにＯＵＴ　（−）側よって±０゜０２５
Ｖ以内とすることができる。すなわち、両端子の選択に
よって、±０．５の範囲で±０．２５Ｖの精度の零点調
整ができる。

前述した構成においては、１個の出力端子に１個のパッ
ドを接続しているが、これに限るものではなく例えば２
個のパッドを１個の出力端子に接続し、その間の調整抵
抗を出力端子を介してショートすることによりさらに多
くの調整が可能となる。また実施例においては出力端子
に調整用の抵抗とパッドを設けているが、これに限らず
入力端子に設けることも可能である。また更に出力端子
の両方にそれぞれ調整用の抵抗さらにはパッドを設けて
いるが、片方であってもよい。

（発明の効果〕 以上述べたように、本発明によれば、零点に最も近い最
適なパッドを選択することによって、トリミングなしで
零点調整が可能となる。さらにトリミングを行わないの
で、半導体素子へのトリミングにより破壊もなく、歩止
まりが向上するとともに信軌性も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、 第２図は従来回路の構成図である。 ｒ　ｉｔ””　ｒ　ｓ４．　　ｒ　ｂｌ””　ｒ　ｂ４
　・・’調整用抵抗、ＯＵＴ　（＋）１−ＯＵＴ　（＋
）５゜０ＵＴ（−）ｌ〜ＯＵＴ　（−）　５ ・・・出力パッド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基板上に形成された複数の抵抗からなるブリッジ回路に
   おいて、 対となる端子側に接続されるべき抵抗の接続点にパッド
   を有する抵抗の直列回路を設け、それぞれ前記対となる
   端子と、最も零点に近い前記接続点に有するパッドとを
   ボンディングワイヤで接続することを特徴とするブリッ
   ジ回路の零点調整方式。