JPH0519934U - 半導体圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐圧特性の良好な半導体圧力センサを実現す
る。 【構成】 半導体からなる圧力センサチップと、該セン
サチップにダイアフラムを形成する凹部と、前記ダイア
フラムに設けられた歪み検出素子と、前記センサチップ
に一面側が接合され凹部と基準室を構成する基板とを具
備する半導体圧力センサにおいて、前記凹部と前記基板
との接触部分の前記圧力センサチップあるいは前記基板
に設けられた応力緩衝部を具備したことを特徴とする半
導体圧力センサである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、耐圧特性の良好な半導体圧力センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図１０は、従来より一般に使用されている従来例の構成説明図である。 図において、１は半導体からなるセンサチップ、２はセンサチップ１にダイア フラム３を形成する凹部である。 ４はダイアフラム３に設けられた歪み検出素子である。 ５はセンサチップ１に一面側が接合され、凹部２と基準室６を構成するガラス よりなる基板である。

【０００３】 以上の構成において、基準室６に基準圧Ｐｓが導入され、ダイアフラム３の外 表面には測定圧Ｐｍが加えられる。測定圧Ｐｍに対応した出力変化が歪み検出素 子４より得られることにより、測定圧Ｐｍを測定することができる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、この様な装置においては、ダイアフラム３の外側からの圧力に 対しては、センサチップ１と基板５との接合面には、圧縮応力が加わる為、充分 高い耐圧が得られているが、基準室６に加わる内圧に対しては、センサチップ１ と基板５との接合面には、図１１に示す如く、引張り集中応力が発生し、耐圧が 低い問題がある。 更に、歪み検出素子４は、ダイアフラム３に半導体プロセスにより作り込まれ るが、この場合、ダイアフラム３の外側表面側に作り込むのが望ましい。測定流 体による汚染を考慮すれば、基準圧力はダイアフラム３の外側表面に加え、測定 流体は基準室６に加えるのが望ましい。この為には、内圧側の耐圧を高くする必 要がある。

【０００５】 本考案は、この問題点を、解決するものである。 本考案の目的は、耐圧特性が良好な半導体圧力センサを提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この目的を達成するために、本考案は、半導体からなる圧力センサチップと、 該センサチップにダイアフラムを形成する凹部と、前記ダイアフラムに設けられ た歪み検出素子と、前記センサチップに一面側が接合され凹部と基準室を構成す る基板とを具備する半導体圧力センサにおいて、 前記凹部と前記基板との接触部分の前記圧力センサチップあるいは前記基板に 設けられた応力緩衝部を具備したことを特徴とする半導体圧力センサを構成した ものである。

【０００７】

【作用】

以上の構成において、基準室に基準圧が導入され、ダイアフラムの外表面には 測定圧が加えられる。測定圧に対応した出力変化が歪み検出素子より得られるこ とにより、測定圧を測定することができる。 そして、凹部と基板との接触部分の圧力センサチップあるいは基板に応力緩衝 部が設けられたので、応力集中を防止する事が出来る。 以下、実施例に基づき詳細に説明する。

【０００８】

【実施例】

図１は本考案の一実施例の要部構成説明図、図２は図１の要部詳細図である。 図において、第１０図と同一記号は同一機能を表わす。 以下、第１０図と相違部分のみ説明する。

【０００９】 １１は、凹部３と基板５との接触部分の圧力センサチップ１あるいは基板５に 設けられた応力緩衝部である。この場合は、圧力センサチップ１に設けられ、櫛 の歯状の溝１１１を有する。

【００１０】 以上の構成において、基準室６に測定圧が導入され、ダイアフラム３の外表面 には基準圧が加えられる。測定圧に対応した出力変化が歪み検出素子４より得ら れることにより、測定圧を測定することができる。 そして、凹部２と基板５との接触部分の圧力センサチップ１あるいは基板５に 応力緩衝部が設けられたので、応力集中を防止する事が出来る。

【００１１】 この結果、 （１）高い内圧を加える事が出来、耐圧特性を有する半導体圧力センサが得られ る。 （２）歪み検出素子４を作り込みの容易なダイアフラム３の外側表面に設け、基 準室６側に測定圧を導入する事により、測定流体からの歪み検出素子４の汚染等 から保護する事が出来る。 すなわち、図３に、図１０従来例の凹部２と基板５との接触部分の拡大図を示 す。図４に示す如く、ダイアフラム３の周縁部の固定部のエッジに応力が集中し ている。この応力の総和ＩбdA（Ｉ：積分記号を表わす。）はダイアフラム３を 押し上げる力Ｆに等しい。 図５に、本考案の原理的モデルを示す。本考案は、固定部分を剛性の弱いばね の分布となるように構成したものである。ここで、Ｆ＝Σｆ（ｆは 1〜n ）とな る。ダイアフラム３の内圧により各ばねに発生する反力ｆは、図６のようになり 、力Ｆを分散力ｆによって支えることになる。この時、図６から分るように個々 のばねに加わる応力は、図３に比べて軽減される。 図７は本考案の他の実施例の要部構成説明図である。 本実施例においては、櫛の歯状の溝１１２を深さを変えて、図８に示す如く、 各部に働く応力を出来るだけ等しくしするようにしたものである。 図９は本考案の他の実施例の要部構成説明図である。 本実施例においては、応力緩衝部１１をポ―ラス層としたものである。 なお、前述の実施例においては、応力緩衝部１１はセンサチップ１に設けられ たものについて説明したが、これに限ることはなく、 基板５側に設けられてもよく、同様の効果が期待出来る。

【００１２】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案は、半導体からなる圧力センサチップと、該セン サチップにダイアフラムを形成する凹部と、前記ダイアフラムに設けられた歪み 検出素子と、前記センサチップに一面側が接合され凹部と基準室を構成する基板 とを具備する半導体圧力センサにおいて、 前記凹部と前記基板との接触部分の前記圧力センサチップあるいは前記基板に 設けられた応力緩衝部を具備したことを特徴とする半導体圧力センサを構成した 。

【００１３】 この結果、 （１）高い内圧を加える事が出来、耐圧特性を有する半導体圧力センサが得られ る。 （２）歪み検出素子を作り込みの容易なダイアフラムの外側表面に設け、基準室 側に測定圧を導入する事により、測定流体からの歪み検出素子の汚染等から保護 する事が出来る。

【００１４】 従って、本考案によれば、耐圧特性の良好な半導体圧力センサを実現すること が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の要部構成説明図である。

【図２】図１の詳細説明図である。

【図３】図 従来例の要部詳細説明図である。

【図４】図３の動作説明図である。

【図５】図１の動作説明図である。

【図６】図１の動作説明図である。

【図７】本考案の他の実施例の要部構成説明図である。

【図８】図７の動作説明図である。

【図９】本考案の他の実施例の要部構成説明図である。

【図１０】従来より一般に使用されている従来例の構成
説明図である。

【図１１】図１０の動作説明図である。

【符号の説明】

１…センサチップ ２…凹部 ３…ダイアフラム、 ４…歪み検出素子 ５…基板 ６…基準室 １１…応力緩衝部 １１１…溝 １１２…溝

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体からなる圧力センサチップと、 該センサチップにダイアフラムを形成する凹部と、 前記ダイアフラムに設けられた歪み検出素子と、 前記センサチップに一面側が接合され凹部と基準室を構
   成する基板とを具備する半導体圧力センサにおいて、 前記凹部と前記基板との接触部分の前記圧力センサチッ
   プあるいは前記基板に設けられた応力緩衝部を具備した
   ことを特徴とする半導体圧力センサ。