JPH04326032A - Semiconductor pressure sensor - Google Patents

Semiconductor pressure sensor

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Publication number
JPH04326032A
JPH04326032A JP12240391A JP12240391A JPH04326032A JP H04326032 A JPH04326032 A JP H04326032A JP 12240391 A JP12240391 A JP 12240391A JP 12240391 A JP12240391 A JP 12240391A JP H04326032 A JPH04326032 A JP H04326032A
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JP
Japan
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pressure
pressure sensor
gel
semiconductor chip
silicone gel
Prior art date
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Pending
Application number
JP12240391A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Kawahira
哲也 川平
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH04326032A publication Critical patent/JPH04326032A/en
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Abstract

PURPOSE:To realize a higher accuracy, a simplification of construction and a lower cost by reducing limit due to a pressure medium to be detected to improve endurance and reliability for a long time. CONSTITUTION:A semiconductor chip 1 is bonded on a glass base 2 and moreover, the glass base 2 is bonded on a container 3 on which a stem 4 is fastened. A transparent silicone gel area 6 is formed on the semiconductor chip 1 after a wire bonding is performed with a gold wire 8 and then, a black silicone gel area 7 is formed on the perimeter thereof.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、半導体圧力センサに係
り、特に圧力媒体に対する信頼性を向上させ得る半導体
圧力センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor pressure sensor, and more particularly to a semiconductor pressure sensor that can improve reliability with respect to a pressure medium.

【0002】0002

【従来の技術】半導体圧力センサとしては、例えば、ダ
イヤフラムを兼ねた単結晶シリコンチップの表面に、不
純物拡散によって歪みゲージブリッジを一体的に形成し
たものが知られている。
2. Description of the Related Art As a semiconductor pressure sensor, for example, one in which a strain gauge bridge is integrally formed on the surface of a single crystal silicon chip which also serves as a diaphragm by diffusion of impurities is known.

【0003】従来、水圧および油圧等の各種液圧検出に
用いられている半導体圧力センサには、2重ダイヤフラ
ム方式と逆圧方式との2つの方式のものが知られている
。2重ダイヤフラム方式は、ゲージ抵抗が形成された半
導体チップを、ゴムあるいはステンレスのダイヤフラム
との間にシリコーンオイルを充填して封止し、前記半導
体チップに前記ゴムあるいはステンレスのダイヤフラム
を介して圧力を伝達する方式である。逆圧方式は、ゲー
ジ抵抗が形成された半導体チップの裏面から圧力を印加
する方式である。
Conventionally, two types of semiconductor pressure sensors are known: a double diaphragm type and a reverse pressure type, which are used to detect various liquid pressures such as water pressure and oil pressure. In the double diaphragm method, silicone oil is filled between a semiconductor chip on which a gauge resistor is formed and a rubber or stainless steel diaphragm to seal it, and pressure is applied to the semiconductor chip through the rubber or stainless steel diaphragm. It is a method of communication. The reverse pressure method is a method in which pressure is applied from the back surface of a semiconductor chip on which a gauge resistor is formed.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】上述した2重ダイヤフ
ラム方式の半導体圧力センサの問題点を説明する。ゴム
ダイヤフラムを用いた2重ダイヤフラム方式の半導体圧
力センサの場合には、次のような問題がある。シリコー
ンオイルがゴムに浸透して外部に漏れるため、長期にわ
たっての信頼性を確保することができない。外部の気体
が、ゴムダイヤフラムを透過して、シリコーンオイル中
に侵入し、センサの温度特性が変化してしまうことがあ
る。
Problems to be solved by the above-mentioned double diaphragm type semiconductor pressure sensor will be explained. In the case of a double diaphragm type semiconductor pressure sensor using a rubber diaphragm, there are the following problems. Long-term reliability cannot be ensured because the silicone oil penetrates the rubber and leaks to the outside. External gases may penetrate the rubber diaphragm and enter the silicone oil, changing the temperature characteristics of the sensor.

【0005】また、ステンレスダイヤフラムを用いた2
重ダイヤフラム方式の半導体圧力センサの場合には、次
のような問題がある。ステンレスダイヤフラムの溶接部
の残留応力と、シリコーンオイルの温度変化に伴う膨張
・収縮により、ステンレスダイヤフラムが変形して生じ
る内部応力とに起因して、特に低圧力レンジにおいて精
度が低下するおそれがある。
[0005] In addition, 2
In the case of a heavy diaphragm type semiconductor pressure sensor, there are the following problems. Due to residual stress in the welded part of the stainless steel diaphragm and internal stress caused by the deformation of the stainless steel diaphragm due to expansion and contraction of the silicone oil due to temperature changes, there is a risk that accuracy will decrease, especially in the low pressure range.

【0006】前記2重ダイヤフラム方式の半導体圧力セ
ンサにおける前記ゴムダイヤフラムおよびステンレスダ
イヤフラムの両者に共通して、次のような問題がある。 ゴムダイヤフラムあるいはステンレスダイヤフラムを介
して圧力を伝達するので、ダイヤフラム材料の特性およ
びシリコーンオイルの温度特性の影響を受けるため、充
分な精度を得ることが容易ではない。構造が複雑である
ため低コストでは製造しにくい。
Both the rubber diaphragm and the stainless steel diaphragm in the double diaphragm type semiconductor pressure sensor have the following problems in common. Since pressure is transmitted through a rubber diaphragm or a stainless steel diaphragm, it is affected by the characteristics of the diaphragm material and the temperature characteristics of silicone oil, so it is not easy to obtain sufficient accuracy. Due to its complex structure, it is difficult to manufacture at low cost.

【0007】一方、前記逆圧方式の半導体圧力センサに
は、次のような問題点がある。圧力が加わると半導体チ
ップの支持部材への接着面に引っ張り加重がかかるため
、充分な耐久性を得ることが容易ではない。受圧面積が
狭く小さな圧力導入孔を通して圧力が導入されることに
なるため、圧力導入孔にごみがつまり易い。半導体チッ
プの裏面に直接被検出圧力媒体が接することになるため
、水道水等のような導電性のある液体を被検出圧力媒体
とする場合の圧力検出には直接使用することができない
On the other hand, the above-mentioned reverse pressure type semiconductor pressure sensor has the following problems. When pressure is applied, a tensile load is applied to the adhesive surface of the semiconductor chip to the support member, making it difficult to obtain sufficient durability. Since the pressure receiving area is narrow and pressure is introduced through the small pressure introduction hole, the pressure introduction hole is easily clogged with dirt. Since the pressure medium to be detected comes into direct contact with the back surface of the semiconductor chip, it cannot be used directly for pressure detection when the pressure medium to be detected is a conductive liquid such as tap water.

【0008】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、被検出圧力媒体による制限が少なく、耐久性
、および長期にわたっての信頼性に優れ、高精度で、し
かも構造が簡単で安価な半導体圧力センサを提供するこ
とを目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has few limitations due to the pressure medium to be detected, excellent durability and long-term reliability, high precision, and simple structure and low cost. The purpose of this invention is to provide a semiconductor pressure sensor.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体圧力
センサは、半導体チップのゲージ抵抗面上を透明なシリ
コーンゲルからなる第1のゲル領域で覆い、さらにその
第1のゲル領域の周囲を、遮光性を呈するフィラーが混
入されたシリコーンゲルからなる第2のゲル領域で覆う
構成としたことを特徴としている。
[Means for Solving the Problems] A semiconductor pressure sensor according to the present invention covers a gauge resistance surface of a semiconductor chip with a first gel region made of transparent silicone gel, and further surrounds the first gel region. It is characterized in that it is covered with a second gel region made of silicone gel mixed with a filler exhibiting light-shielding properties.

【0010】0010

【作用】本発明の半導体圧力センサにおいては、半導体
チップのゲージ抵抗面上を2重のゲル領域で覆い、これ
ら2重のゲル領域の第1のゲル領域を透明なシリコーン
ゲルにより構成し、それをさらに覆う第2のゲル領域を
、遮光性を呈するフィラーが混入されたシリコーンゲル
により構成するので、構造が簡単で、水を被検出圧力媒
体とすることもでき、耐久性、および長期にわたっての
信頼性に優れ、しかも高精度で且つ安価に構成すること
ができる。また、前記第2のゲル領域を、遮光性を呈す
るフィラーが混入されたフルオロシリコーンゲルにより
構成すれば、さらに受圧面の耐油性、耐溶剤性、耐ガソ
リン性等が向上し、一層広範囲の被検出圧力媒体に対応
することができる。
[Operation] In the semiconductor pressure sensor of the present invention, the gauge resistance surface of the semiconductor chip is covered with double gel regions, and the first gel region of these double gel regions is made of transparent silicone gel. The second gel region that further covers the area is made of silicone gel mixed with a filler that exhibits light-shielding properties, so the structure is simple, water can be used as the pressure medium to be detected, and it is durable and long-term. It has excellent reliability, high precision, and can be constructed at low cost. Furthermore, if the second gel region is made of fluorosilicone gel mixed with a filler exhibiting light-blocking properties, the oil resistance, solvent resistance, gasoline resistance, etc. of the pressure-receiving surface are further improved, and a wider range of coverage can be achieved. It can correspond to the detection pressure medium.

【0011】[0011]

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。図1は、本発明の第1の実施例に係る半導体圧
力センサの断面の構成を示している。図1に示される本
発明の第1の実施例は、絶対圧型の半導体圧力センサで
ある。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of a semiconductor pressure sensor according to a first embodiment of the present invention. A first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is an absolute pressure type semiconductor pressure sensor.

【0012】図1の半導体圧力センサは、半導体チップ
1、ガラス台座2、容器3、ステム4、封止材5、透明
シリコーンゲル領域6、黒色シリコーンゲル領域7およ
び金線8を有している。
The semiconductor pressure sensor shown in FIG. 1 has a semiconductor chip 1, a glass pedestal 2, a container 3, a stem 4, a sealing material 5, a transparent silicone gel region 6, a black silicone gel region 7, and a gold wire 8. .

【0013】半導体チップ1は、例えば半導体拡散抵抗
のピエゾ抵抗効果を利用して圧力を電気信号に変換する
ダイヤフラム型半導体圧力センサチップである。ガラス
台座2は、例えばホウ硅酸塩ガラス等からなり、半導体
チップ1を支持固定する。半導体チップ1は、歪み率の
非常に大きい歪ゲージでブリッジを形成し、応力に対し
て容易に感応するように設計されているので、他の部分
との機械的結合が検出精度に影響を与える。このため半
導体チップ1との熱膨張係数の差の少ない材料がガラス
台座2として選択され、半導体チップ1とガラス台座2
は気密的に固着されている。半導体チップ1のガラス台
座2への固着には低融点ガラスを接着剤として使うなど
、接着時に歪みを発生させないようにする。
The semiconductor chip 1 is a diaphragm type semiconductor pressure sensor chip that converts pressure into an electrical signal by utilizing, for example, the piezoresistance effect of a semiconductor diffused resistor. The glass pedestal 2 is made of, for example, borosilicate glass, and supports and fixes the semiconductor chip 1. The semiconductor chip 1 is designed to form a bridge with a strain gauge with a very high strain rate and easily respond to stress, so mechanical coupling with other parts affects detection accuracy. . Therefore, a material with a small difference in coefficient of thermal expansion from the semiconductor chip 1 is selected for the glass pedestal 2, and the semiconductor chip 1 and the glass pedestal 2 are
is hermetically sealed. For fixing the semiconductor chip 1 to the glass pedestal 2, low melting point glass is used as an adhesive to avoid distortion during bonding.

【0014】容器3は、金属等からなり、上面に開口部
を有する。ガラス台座3は容器3に、接着時の歪みを生
じさせないように低融点ガラス等を用いて気密に固着さ
れる。ステム4は、半導体チップ1の電源端子および出
力端子となり、封止材5を用いて容器3に気密に固着さ
れている。このような状態で、半導体チップ1とステム
4との間は例えば金線8を用いたワイヤボンディングに
より、電気的に接続される。
The container 3 is made of metal or the like and has an opening on the top surface. The glass pedestal 3 is airtightly fixed to the container 3 using low melting point glass or the like to prevent distortion during adhesion. The stem 4 serves as a power supply terminal and an output terminal of the semiconductor chip 1, and is hermetically fixed to the container 3 using a sealing material 5. In this state, the semiconductor chip 1 and the stem 4 are electrically connected by wire bonding using the gold wire 8, for example.

【0015】半導体チップ1のゲージ抵抗面上には、透
明のシリコーンゲルが被着され、第1のゲル領域として
の透明シリコーンゲル領域6が形成される。容器3内の
透明シリコーンゲル領域6の周囲には、遮光性を呈する
フィラーとして、例えばカーボン等のフィラーが混入さ
れて黒色に着色されたシリコーンゲルが充填されて、第
2のゲル領域としての黒色シリコーンゲル領域7が形成
される。
A transparent silicone gel is deposited on the gauge resistance surface of the semiconductor chip 1 to form a transparent silicone gel region 6 as a first gel region. The periphery of the transparent silicone gel region 6 in the container 3 is filled with silicone gel colored black by mixing a filler such as carbon as a filler exhibiting a light-shielding property, and the second gel region is colored black. A silicone gel region 7 is formed.

【0016】製造に際しては、まず、半導体チップ1を
ガラス台座2に接着し、さらにそのガラス台座2を、ス
テム4が固着された容器3に接着し、金線8でワイヤボ
ンディングを行ってから、半導体チップ1上に透明シリ
コーンゲル領域6を形成した後、その周囲に黒色シリコ
ーンゲル領域7を形成する。
In manufacturing, first, the semiconductor chip 1 is bonded to a glass pedestal 2, and then the glass pedestal 2 is bonded to the container 3 to which the stem 4 is fixed, and wire bonding is performed with a gold wire 8. After a transparent silicone gel region 6 is formed on the semiconductor chip 1, a black silicone gel region 7 is formed around it.

【0017】このようにして、絶対圧型の半導体圧力セ
ンサが構成される。この半導体圧力センサを使用する際
には、容器3の開口部に被検出圧力が圧力媒体により印
加されるようにする。この圧力により、透明シリコーン
ゲル領域6および黒色シリコーンゲル領域7を介して半
導体チップ1に歪みが発生し、それが検出される。
In this way, an absolute pressure type semiconductor pressure sensor is constructed. When using this semiconductor pressure sensor, the pressure to be detected is applied to the opening of the container 3 by a pressure medium. This pressure causes distortion in the semiconductor chip 1 via the transparent silicone gel region 6 and the black silicone gel region 7, which is detected.

【0018】この場合、透明シリコーンゲル領域6は防
湿、防水および半導体チップの電気的特性の保護に寄与
し、黒色シリコーンゲル領域7は遮光に寄与する。
In this case, the transparent silicone gel region 6 contributes to moisture proofing, waterproofing, and protecting the electrical characteristics of the semiconductor chip, and the black silicone gel region 7 contributes to light shielding.

【0019】もしも黒色シリコーンゲル領域7を設けず
に透明シリコーンゲル領域6のみで半導体チップ1を覆
った場合には、透明シリコーンゲルは光、特に紫外線に
より特性が劣化して、半導体チップ1の圧力検出を阻害
するため、耐久性に問題が生じるが、本実施例のように
構成すれば、そのような問題を有効に解決することがで
きる。
If the semiconductor chip 1 is covered only with the transparent silicone gel region 6 without providing the black silicone gel region 7, the properties of the transparent silicone gel will deteriorate due to light, especially ultraviolet rays, and the pressure on the semiconductor chip 1 will deteriorate. Since detection is obstructed, a problem arises in durability, but such a problem can be effectively solved by configuring as in this embodiment.

【0020】参考のために実験による耐水データを示す
。上述と同様の半導体チップ上を透明シリコーンゲルの
みで覆った場合、黒色シリコーンゲルのみで覆った場合
、および本実施例のように構成した場合のそれぞれのサ
ンプルを製作し、80°Cの温水中に上記サンプルを設
置して耐水性を比較した。
For reference, experimental water resistance data are shown below. Samples were prepared in which the same semiconductor chip as described above was covered only with transparent silicone gel, when it was covered only with black silicone gel, and when it was configured as in this example. The above sample was installed on the floor and the water resistance was compared.

【0021】その結果、黒色シリコーンゲルのみの場合
は、100時間で半導体チップのアルミニウム配線に腐
食断線を生じたのに対し、透明シリコーンゲルのみの場
合および本実施例の場合は、1000時間後にもセンサ
特性に異常は生じなかった。
As a result, in the case of using only black silicone gel, corrosion occurred in the aluminum wiring of the semiconductor chip after 100 hours, whereas in the case of using only transparent silicone gel and in the case of this example, corrosion occurred even after 1000 hours. No abnormality occurred in the sensor characteristics.

【0022】このような、本発明の第1の実施例の半導
体圧力センサによれば、次のような効果が得られる。半
導体チップ1の表面は透明シリコーンゲル領域6で、防
水および防湿処理がされているので、圧力媒体として水
を使用することができる。圧力センサの受圧面が、黒色
シリコーンゲル領域7で遮光されているので、光のあた
る場所で使用しても耐久性に問題はない。圧力センサの
実質的な受圧面積が広いので、細い管路を通して圧力媒
体を導く場合のような、ごみ付着等によるつまりが生じ
るおそれがない。容器3内にシリコーンゲルが充填され
るので、耐衝撃性が向上し、耐熱および耐寒性も向上す
る。半導体チップ1の表面から被検出圧力により加圧さ
れるので、逆圧方式のように半導体チップ1の裏面から
被検出圧力により加圧する方式に比して、被検出圧力に
対する耐圧が向上する。構造が簡単なので、安価に製造
することができる。
According to the semiconductor pressure sensor of the first embodiment of the present invention, the following effects can be obtained. Since the surface of the semiconductor chip 1 is treated with a transparent silicone gel region 6 to be waterproof and moisture-proof, water can be used as a pressure medium. Since the pressure receiving surface of the pressure sensor is shielded from light by the black silicone gel region 7, there is no problem with durability even if it is used in a place exposed to light. Since the actual pressure receiving area of the pressure sensor is wide, there is no risk of clogging due to adhesion of dust or the like, which would occur when the pressure medium is introduced through a narrow pipe. Since the container 3 is filled with silicone gel, impact resistance is improved, and heat resistance and cold resistance are also improved. Since the pressure to be detected is applied from the front surface of the semiconductor chip 1, the withstand pressure against the detected pressure is improved compared to a method such as a reverse pressure method in which pressure is applied from the back surface of the semiconductor chip 1 by the pressure to be detected. Since the structure is simple, it can be manufactured at low cost.

【0023】さらに、黒色シリコーンゲル領域7におい
てシリコーンゲルにフィラーを混入したことによる付随
的な効果として、熱膨張係数が小さくなり、熱変化が検
出圧力に与える影響が低減され、検出精度が向上する。
Furthermore, as an additional effect of mixing the filler into the silicone gel in the black silicone gel region 7, the coefficient of thermal expansion is reduced, the influence of thermal changes on the detection pressure is reduced, and the detection accuracy is improved. .

【0024】なお、第2のゲル領域のシリコーンゲルに
混入されるフィラーとしては、カーボンの他に、無機顔
料等を用いてもよく、色も黒色に限らず、要は紫外線を
吸収または反射し得る遮光性を呈すればよいので、ベン
ガラ、ホワイトカーボン等を用いても充分な効果を得る
ことができる。
[0024] In addition to carbon, an inorganic pigment or the like may be used as the filler mixed in the silicone gel in the second gel region, and the color is not limited to black; Since it is sufficient to exhibit the desired light-shielding properties, a sufficient effect can be obtained even when red iron oxide, white carbon, or the like is used.

【0025】上述の第1の実施例では絶対圧型の半導体
圧力センサについて説明したが、本発明は、相対圧(差
圧)型の半導体圧力センサに適用することもできる。図
2は、本発明の第2の実施例に係る半導体圧力センサの
断面の構成を示している。図2に示される本発明の第2
の実施例は、相対圧型の半導体圧力センサである。
In the first embodiment described above, an absolute pressure type semiconductor pressure sensor has been described, but the present invention can also be applied to a relative pressure (differential pressure) type semiconductor pressure sensor. FIG. 2 shows a cross-sectional configuration of a semiconductor pressure sensor according to a second embodiment of the present invention. The second embodiment of the present invention shown in FIG.
The embodiment is a relative pressure type semiconductor pressure sensor.

【0026】図2の半導体圧力センサは、相対圧を検出
するため、半導体チップ1の裏面に基準圧力を印加する
ための圧力導入路を設けている点で、図1の構成と相違
する。すなわち、図2において、図1と相違する点は、
ガラス台座11の中央部に貫通孔が設けられており、容
器12の底部にガラス台座11の前記貫通孔に連通する
圧力導入パイプ13がステム4と共に封止材5により気
密に固着される。ガラス台座11の貫通孔と圧力導入パ
イプ13とにより前記圧力導入路が形成される。
The semiconductor pressure sensor shown in FIG. 2 differs from the structure shown in FIG. 1 in that a pressure introduction path for applying a reference pressure is provided on the back surface of the semiconductor chip 1 in order to detect relative pressure. That is, the difference between FIG. 2 and FIG. 1 is as follows.
A through hole is provided in the center of the glass pedestal 11, and a pressure introducing pipe 13 communicating with the through hole of the glass pedestal 11 is hermetically fixed to the bottom of the container 12 together with the stem 4 by a sealing material 5. The pressure introduction path is formed by the through hole of the glass pedestal 11 and the pressure introduction pipe 13.

【0027】このように構成される相対圧型の半導体圧
力センサは、ガラス台座11の貫通孔と圧力導入パイプ
13とにより形成される圧力導入路を介して参照用の基
準圧力を半導体チップ1の裏面に印加した状態で、容器
12の開口部から第2のゲル領域である黒色シリコーン
ゲル領域7および第1のゲル領域である透明シリコーン
ゲル領域6を介して半導体チップ1の表面に被検出圧力
を印加することにより、圧力検出を行う。この場合、半
導体チップ1で検出される検出圧力は、前記基準圧力に
対する相対圧すなわち差圧となる。
The relative pressure type semiconductor pressure sensor configured as described above receives a reference reference pressure from the back surface of the semiconductor chip 1 through the pressure introduction path formed by the through hole of the glass pedestal 11 and the pressure introduction pipe 13. , a pressure to be detected is applied to the surface of the semiconductor chip 1 from the opening of the container 12 through the black silicone gel region 7 which is the second gel region and the transparent silicone gel region 6 which is the first gel region. By applying pressure, pressure is detected. In this case, the detected pressure detected by the semiconductor chip 1 is a relative pressure with respect to the reference pressure, that is, a differential pressure.

【0028】この第2の実施例による相対圧型の半導体
圧力センサにおいても第1の実施例の絶対圧型の半導体
圧力センサと同様の効果が得られることはいうまでもな
い。また、この第2の実施例による相対圧型の半導体圧
力センサにおいても、第2のゲル領域のシリコーンゲル
に混入されるフィラーとして、カーボンの他に、無機顔
料等を用いてもよく、色も黒色に限らず、要は紫外線を
吸収または反射し得る遮光性を呈すればよいので、ベン
ガラ、ホワイトカーボン等を用いても充分な効果を得る
ことができる。
It goes without saying that the relative pressure type semiconductor pressure sensor according to the second embodiment can also provide the same effects as the absolute pressure type semiconductor pressure sensor according to the first embodiment. Also, in the relative pressure type semiconductor pressure sensor according to the second embodiment, an inorganic pigment or the like may be used in addition to carbon as a filler mixed into the silicone gel in the second gel region, and the color is also black. However, the material is not limited to the above, as long as it exhibits light-shielding properties capable of absorbing or reflecting ultraviolet rays, sufficient effects can be obtained even when red iron oxide, white carbon, etc. are used.

【0029】次に、図1に示した第1の実施例による絶
対圧型の半導体圧力センサにさらに耐水性、耐油性、耐
溶剤性および耐ガソリン性を向上させる本発明の第3の
実施例に係る半導体圧力センサの構成を図3に示す。
Next, a third embodiment of the present invention will be described in which the absolute pressure type semiconductor pressure sensor according to the first embodiment shown in FIG. 1 is further improved in water resistance, oil resistance, solvent resistance, and gasoline resistance. The configuration of such a semiconductor pressure sensor is shown in FIG.

【0030】図3に示される構成において図1と相違す
るのは、第2のゲル領域を、遮光性を呈するフィラーと
して、例えばカーボン等のフィラーが混入されて黒色に
着色されたフルオロシリコーンゲルにより構成される黒
色フルオロシリコーンゲル領域21とした点である。こ
の場合の黒色フルオロシリコーンゲル領域21は、遮光
、耐油、耐溶剤および耐ガソリン等に寄与する。
The configuration shown in FIG. 3 differs from FIG. 1 in that the second gel region is made of fluorosilicone gel colored black by mixing filler such as carbon as a filler exhibiting light-shielding properties. This is the point where the black fluorosilicone gel region 21 is formed. In this case, the black fluorosilicone gel region 21 contributes to light shielding, oil resistance, solvent resistance, gasoline resistance, etc.

【0031】この第3の実施例の半導体圧力センサの耐
水性に関する実験データは先に述べた第1の実施例の半
導体圧力センサの耐水データとほとんど同様である。ま
た、この第3の実施例で第2のゲル領域に用いているフ
ルオロシリコーンゲルと第1の実施例で第2のゲル領域
に用いたシリコーンゲルとの耐油および耐溶剤性の比較
に関する実験データを表1に示す。表1において、「◎
」印は、油または溶剤による膨潤がほとんどなく、使用
可能であることを示し、「○」印は、油または溶剤によ
る膨潤が少なく、使用可能であることを示し、「×」印
は、油または溶剤による膨潤が大きく、使用不可能であ
ることを示す。
Experimental data regarding the water resistance of the semiconductor pressure sensor of the third embodiment are almost the same as the water resistance data of the semiconductor pressure sensor of the first embodiment described above. Also, experimental data regarding comparison of oil resistance and solvent resistance between the fluorosilicone gel used in the second gel region in this third example and the silicone gel used in the second gel region in the first example. are shown in Table 1. In Table 1, “◎
” mark indicates that there is little swelling due to oil or solvent and can be used, “○” mark indicates that there is little swelling due to oil or solvent and it can be used, and “x” mark indicates that there is little swelling due to oil or solvent and it can be used. Or, the swelling caused by the solvent is so great that it cannot be used.

【0032】[0032]

【表1】[Table 1]

【0033】次に、この第3の実施例の構成の効果を確
かめるため、半導体チップに透明シリコーンゲル、黒色
シリコーンゲル、透明フルオロシリコーンゲル、黒色フ
ルオロシリコーンゲルおよび図3のように透明シリコー
ンゲルと黒色フルオロシリコーンゲルをコーティングし
、それぞれの場合のコーティング前後におけるゲージ抵
抗と基板との耐電圧特性を測定した結果を表2に示す。
Next, in order to confirm the effect of the configuration of this third embodiment, transparent silicone gel, black silicone gel, transparent fluorosilicone gel, black fluorosilicone gel, and transparent silicone gel as shown in FIG. Table 2 shows the results of coating with black fluorosilicone gel and measuring the gauge resistance and withstand voltage characteristics of the substrate before and after coating in each case.

【0034】[0034]

【表2】[Table 2]

【0035】この第3の実施例による半導体圧力センサ
では、次のような効果が得られる。半導体チップ1の表
面は透明シリコーンゲル領域6で、防水および防湿処理
がされているので、圧力媒体として水を使用することが
できる。圧力センサの受圧面が、黒色フルオロシリコー
ンゲル領域21で遮光されているので、光のあたる場所
で使用しても耐久性に問題はない。圧力センサの実質的
な受圧面積が広いので、細い管路を通して圧力媒体を導
く場合のような、ごみ付着等によるつまりが生じるおそ
れがない。容器3内にシリコーンゲルが充填されるので
、耐衝撃性が向上し、耐熱および耐寒性も向上する。 半導体チップ1の表面から被検出圧力により加圧される
ので、逆圧方式のように半導体チップ1の裏面から被検
出圧力により加圧する方式に比して、被検出圧力に対す
る耐圧が向上する。構造が簡単なので、安価に製造する
ことができる。圧力センサの受圧面にフルオロシリコー
ンゲルが充填されているので、油、ガソリンおよび各種
溶剤を圧力媒体とする圧力を検出することができる。さ
らに、黒色フルオロシリコーンゲル領域21においてフ
ルオロシリコーンゲルにフィラーを混入したことによる
付随的な効果として、熱膨張係数が小さくなり、熱変化
が検出圧力に与える影響が低減され、検出精度が向上す
る。
The semiconductor pressure sensor according to the third embodiment provides the following effects. Since the surface of the semiconductor chip 1 is treated with a transparent silicone gel region 6 to be waterproof and moisture-proof, water can be used as a pressure medium. Since the pressure receiving surface of the pressure sensor is shielded from light by the black fluorosilicone gel region 21, there is no problem with durability even if it is used in a place exposed to light. Since the actual pressure receiving area of the pressure sensor is wide, there is no risk of clogging due to adhesion of dust or the like, which would occur when the pressure medium is introduced through a narrow pipe. Since the container 3 is filled with silicone gel, impact resistance is improved, and heat resistance and cold resistance are also improved. Since the pressure to be detected is applied from the front surface of the semiconductor chip 1, the withstand pressure against the detected pressure is improved compared to a method such as a reverse pressure method in which pressure is applied from the back surface of the semiconductor chip 1 by the pressure to be detected. Since the structure is simple, it can be manufactured at low cost. Since the pressure receiving surface of the pressure sensor is filled with fluorosilicone gel, it is possible to detect pressure using oil, gasoline, and various solvents as pressure media. Furthermore, as an additional effect of mixing the filler into the fluorosilicone gel in the black fluorosilicone gel region 21, the coefficient of thermal expansion is reduced, the influence of thermal changes on the detection pressure is reduced, and detection accuracy is improved.

【0036】なお、第1の実施例の場合と同様に、第2
のゲル領域のシリコーンゲルに混入されるフィラーとし
ては、カーボンの他に、無機顔料等を用いてもよく、色
も黒色に限らず、要は紫外線を吸収または反射し得る遮
光性を呈すればよいので、ベンガラ、ホワイトカーボン
等を用いても充分な効果を得ることができる。
Note that, as in the case of the first embodiment, the second
In addition to carbon, inorganic pigments, etc. may be used as the filler mixed in the silicone gel in the gel region, and the color is not limited to black; Therefore, sufficient effects can be obtained even if red iron oxide, white carbon, etc. are used.

【0037】上述の第3の実施例では絶対圧型の半導体
圧力センサについて説明したが、相対圧型の半導体圧力
センサに適用することもできる。図4は、本発明の第4
の実施例に係る相対圧型の半導体圧力センサの断面の構
成を示している。
In the third embodiment described above, an absolute pressure type semiconductor pressure sensor has been described, but the present invention can also be applied to a relative pressure type semiconductor pressure sensor. FIG. 4 shows the fourth embodiment of the present invention.
3 shows a cross-sectional configuration of a relative pressure type semiconductor pressure sensor according to an embodiment of the present invention.

【0038】図4の半導体圧力センサは、図2の半導体
圧力センサとほとんど同様の構成を有しており、図4の
半導体圧力センサが、図2の半導体圧力センサと相違す
るのは、第2のゲル領域を、遮光性を呈するフィラーと
して、例えばカーボン等のフィラーが混入されて黒色に
着色されたフルオロシリコーンゲルにより構成される黒
色フルオロシリコーンゲル領域21とした点である。こ
の第4の実施例による相対圧型の半導体圧力センサにお
いても第3の実施例の絶対圧型の半導体圧力センサと同
様の効果が得られることはいうまでもない。
The semiconductor pressure sensor shown in FIG. 4 has almost the same configuration as the semiconductor pressure sensor shown in FIG. 2, and the semiconductor pressure sensor shown in FIG. 4 differs from the semiconductor pressure sensor shown in FIG. The gel region is made into a black fluorosilicone gel region 21 composed of a fluorosilicone gel colored black by mixing a filler such as carbon as a filler exhibiting light-shielding properties. It goes without saying that the relative pressure type semiconductor pressure sensor according to the fourth embodiment can also provide the same effects as the absolute pressure type semiconductor pressure sensor according to the third embodiment.

【0039】さらに本発明は、その要旨を変更しない範
囲内で種々変形して実施することができる。例えば図5
に示す本発明の第5の実施例は偏平な形状の半導体圧力
センサであり、容器31を合成樹脂により全体を偏平形
状として形成し、ステム31を容器31外部に突出する
部分を折曲した形状としている。この場合、ステム31
を、容器31の成型時にモールドインサートして、封止
材5を不要としている。この第5の実施例におけるその
他の構成は、図1の場合とほぼ同様であり、図2〜図4
のような変形実施も可能であることはもちろんである。
Furthermore, the present invention can be implemented with various modifications without changing the gist thereof. For example, Figure 5
A fifth embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is a semiconductor pressure sensor having a flat shape, in which the container 31 is made of synthetic resin and has a flat shape as a whole, and the stem 31 has a shape in which the portion protruding to the outside of the container 31 is bent. It is said that In this case, stem 31
is inserted into the mold when molding the container 31, making the sealing material 5 unnecessary. The other configurations in this fifth embodiment are almost the same as those in FIG. 1, and FIGS.
Of course, modifications such as the following are also possible.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、半
導体チップのゲージ抵抗面上を2重のゲル領域で覆い、
これら2重のゲル領域の第1のゲル領域を透明なシリコ
ーンゲルにより構成し、それをさらに覆う第2のゲル領
域を、遮光性を呈するフィラーが混入されたシリコーン
ゲルにより構成することにより、被検出圧力媒体による
制限が少なく、耐久性、および長期にわたっての信頼性
に優れ、高精度で、しかも構造が簡単で安価な半導体圧
力センサを提供することができる。
As described above, according to the present invention, the gauge resistance surface of a semiconductor chip is covered with a double gel region,
The first gel region of these double gel regions is made of transparent silicone gel, and the second gel region covering it is made of silicone gel mixed with a filler exhibiting light-shielding properties. It is possible to provide a semiconductor pressure sensor that is less limited by the detection pressure medium, has excellent durability and long-term reliability, is highly accurate, has a simple structure, and is inexpensive.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】  本発明の第1の実施例に係る半導体圧力セ
ンサの構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of a semiconductor pressure sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】  本発明の第2の実施例に係る半導体圧力セ
ンサの構成を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing the configuration of a semiconductor pressure sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図3】  本発明の第3の実施例に係る半導体圧力セ
ンサの構成を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing the configuration of a semiconductor pressure sensor according to a third embodiment of the present invention.

【図4】  本発明の第4の実施例に係る半導体圧力セ
ンサの構成を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing the configuration of a semiconductor pressure sensor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】  本発明の第5の実施例に係る半導体圧力セ
ンサの構成を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing the configuration of a semiconductor pressure sensor according to a fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体チップ、2,11…ガラス台座、3,12,
31…容器、4,32…ステム、5…封止材、6…第1
のゲル領域、7,21…第2のゲル領域、13…圧力導
入パイプ。
1...Semiconductor chip, 2,11...Glass pedestal, 3,12,
31... Container, 4, 32... Stem, 5... Sealing material, 6... First
gel region, 7, 21...second gel region, 13...pressure introduction pipe.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  半導体圧力センサにおいて、半導体チ
ップのゲージ抵抗面上を透明なシリコーンゲルからなる
第1のゲル領域で覆い、さらにその第1のゲル領域の周
囲を、遮光性を呈するフィラーが混入されたシリコーン
ゲルからなる第2のゲル領域で覆う構成としたことを特
徴とする半導体圧力センサ。
1. In a semiconductor pressure sensor, a gauge resistance surface of a semiconductor chip is covered with a first gel region made of transparent silicone gel, and a filler exhibiting light-shielding properties is mixed around the first gel region. A semiconductor pressure sensor characterized in that it is covered with a second gel region made of silicone gel.
【請求項2】  第2のゲル領域は、遮光性を呈するフ
ィラーが混入されたフルオロシリコーンゲルからなるフ
ルオロシリコーンゲル領域であることを特徴とする請求
項1の半導体圧力センサ。
2. The semiconductor pressure sensor according to claim 1, wherein the second gel region is a fluorosilicone gel region made of fluorosilicone gel mixed with a filler exhibiting light-shielding properties.
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