JPH06337232A - 半導体圧力センサの気密試験装置およびその試験方法 - Google Patents
半導体圧力センサの気密試験装置およびその試験方法Info
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- JPH06337232A JPH06337232A JP12640693A JP12640693A JPH06337232A JP H06337232 A JPH06337232 A JP H06337232A JP 12640693 A JP12640693 A JP 12640693A JP 12640693 A JP12640693 A JP 12640693A JP H06337232 A JPH06337232 A JP H06337232A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】半導体圧力センサの性能に悪影響を与えること
なく、高精度の気密保証を短時間で実施できる気密試験
装置および気密試験方法を得る。 【構成】ダイヤフラム３を有するシリコンチップ２と台
座４との間に第１の接合部９Ａを、台座とケ−ス５との
間に第２の接合部９Ｂを有する半製状態の半導体圧力セ
ンサ１０を供試体とし、筒状の口金６が気密に貫通する
隔壁２１により内部が真空室２２と加圧室２３に画成さ
れるテストチャンバ−２０と、真空室に遮断弁を介して
連結された荒引き真空ポンプ３１，およびヘリウムリ−
クデテクタ１２の分析管１２Ａを経由して連結された本
引き真空ポンプ３２と、加圧室に遮断弁を介して連結さ
れた真空ポンプ３３，および圧力調節器付きヘリウム供
給源３４と、ヘリウムリ−クデテクタの検出信号を受け
て供試体のヘリウムリ−ク量を求める演算手段３５とを
備え、２つの接合部のリ−ク値を検出する。
なく、高精度の気密保証を短時間で実施できる気密試験
装置および気密試験方法を得る。 【構成】ダイヤフラム３を有するシリコンチップ２と台
座４との間に第１の接合部９Ａを、台座とケ−ス５との
間に第２の接合部９Ｂを有する半製状態の半導体圧力セ
ンサ１０を供試体とし、筒状の口金６が気密に貫通する
隔壁２１により内部が真空室２２と加圧室２３に画成さ
れるテストチャンバ−２０と、真空室に遮断弁を介して
連結された荒引き真空ポンプ３１，およびヘリウムリ−
クデテクタ１２の分析管１２Ａを経由して連結された本
引き真空ポンプ３２と、加圧室に遮断弁を介して連結さ
れた真空ポンプ３３，および圧力調節器付きヘリウム供
給源３４と、ヘリウムリ−クデテクタの検出信号を受け
て供試体のヘリウムリ−ク量を求める演算手段３５とを
備え、２つの接合部のリ−ク値を検出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、絶対圧検出用の半導
体圧力センサの２つの気密接合部の気密試験を半製状態
の半導体圧力センサについて行うための気密試験装置、
およびこの試験装置を用いた気密試験方法に関する。
体圧力センサの２つの気密接合部の気密試験を半製状態
の半導体圧力センサについて行うための気密試験装置、
およびこの試験装置を用いた気密試験方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は絶対圧検出用の半導体圧力センサ
を模式化して示す断面図であり、半導体圧力センサ１は
シリコンチップ２の一方の面を円形にエッチングして厚
み数１０μm としたダイヤフラム３が形成され、ダイヤ
フラム３の表層部に図示しない複数の半導体歪みゲ−ジ
回路が拡散によって形成される。シリコンチップ２は第
１の接合部９Ａを介して台座４に気密に結合支持され、
この台座４は第２の接合部９Ｂを介してケ−ス５に気密
に接合支持される。また、ケ−ス５はその中央部に突設
された筒状の口金６を備え、この口金６の中空部がケ−
ス５および台座４を貫通して延長されることにより、ダ
イヤフラム３の内側に口金６に連通した被測定圧室８Ｂ
が画成される。さらに、ケ−ス５はその周縁部に気密に
溶接されたキャップ７を備え、ダイヤフラム３とキャッ
プ７との間に形成される空間を高真空状態に維持するこ
とにより圧力基準室８Ａが形成される。従って、圧力基
準室８Ａと被測定圧室８Ｂとの間の差圧によってダイヤ
フラム３が変形し、その歪み量を半導体歪みゲ−ジ回路
が感知し、電気信号に変換した情報を信号処理回路に向
けて出力することにより、被測定圧室８Ｂの絶対圧を電
気信号に変換して出力する半導体圧力センサが構成され
る。
を模式化して示す断面図であり、半導体圧力センサ１は
シリコンチップ２の一方の面を円形にエッチングして厚
み数１０μm としたダイヤフラム３が形成され、ダイヤ
フラム３の表層部に図示しない複数の半導体歪みゲ−ジ
回路が拡散によって形成される。シリコンチップ２は第
１の接合部９Ａを介して台座４に気密に結合支持され、
この台座４は第２の接合部９Ｂを介してケ−ス５に気密
に接合支持される。また、ケ−ス５はその中央部に突設
された筒状の口金６を備え、この口金６の中空部がケ−
ス５および台座４を貫通して延長されることにより、ダ
イヤフラム３の内側に口金６に連通した被測定圧室８Ｂ
が画成される。さらに、ケ−ス５はその周縁部に気密に
溶接されたキャップ７を備え、ダイヤフラム３とキャッ
プ７との間に形成される空間を高真空状態に維持するこ
とにより圧力基準室８Ａが形成される。従って、圧力基
準室８Ａと被測定圧室８Ｂとの間の差圧によってダイヤ
フラム３が変形し、その歪み量を半導体歪みゲ−ジ回路
が感知し、電気信号に変換した情報を信号処理回路に向
けて出力することにより、被測定圧室８Ｂの絶対圧を電
気信号に変換して出力する半導体圧力センサが構成され
る。
【０００３】ところで、絶対圧検出用の半導体圧力セン
サでは、圧力基準室８Ａ内の圧力を基準にして被測定圧
室８Ｂとの差圧を絶対圧として検出するものであり、基
準となる圧力基準室８Ａ内の圧力（例えば真空度）を長
期間（例えば１０年間）高度に一定に保つことを保証す
ることが求められる。図３に示す構造の絶対圧測定用の
半導体圧力センサの場合、ケ−ス５とキャップ７との溶
接部９Ｃの気密性を高度に維持することは比較的容易で
あるが、２つの接合部９Ａ，９Ｂには接合加工のバラツ
キに起因する僅かなガスリ−クを生ずる場合があるた
め、この部分の気密性能を気密試験によって保証するこ
とが求められる。
サでは、圧力基準室８Ａ内の圧力を基準にして被測定圧
室８Ｂとの差圧を絶対圧として検出するものであり、基
準となる圧力基準室８Ａ内の圧力（例えば真空度）を長
期間（例えば１０年間）高度に一定に保つことを保証す
ることが求められる。図３に示す構造の絶対圧測定用の
半導体圧力センサの場合、ケ−ス５とキャップ７との溶
接部９Ｃの気密性を高度に維持することは比較的容易で
あるが、２つの接合部９Ａ，９Ｂには接合加工のバラツ
キに起因する僅かなガスリ−クを生ずる場合があるた
め、この部分の気密性能を気密試験によって保証するこ
とが求められる。
【０００４】図４は半導体圧力センサの従来の気密試験
方法を模式化して示す断面図であり、半導体圧力センサ
１の圧力基準室８Ａ内に一定圧力のヘリウムガスを封入
した状態でヘリウムリ−クデテクタ１０のテストチャン
バ−１１内に収納し、テストチャンバ−１１内を真空状
態にした後、排気中に含まれるヘリウムのリ−ク量を測
定する方法が知られている。
方法を模式化して示す断面図であり、半導体圧力センサ
１の圧力基準室８Ａ内に一定圧力のヘリウムガスを封入
した状態でヘリウムリ−クデテクタ１０のテストチャン
バ−１１内に収納し、テストチャンバ−１１内を真空状
態にした後、排気中に含まれるヘリウムのリ−ク量を測
定する方法が知られている。
【０００５】また、半導体圧力センサ１（完成品）複数
個を高圧のヘリウムガスタンク内に長期間放置し、その
後半導体圧力センサの被測定圧室８Ｂに既知のガス圧を
加えて半導体歪みゲ−ジの出力を測定し、初期値との差
を求めることによって気密性の良否を判定する方法が知
られている。
個を高圧のヘリウムガスタンク内に長期間放置し、その
後半導体圧力センサの被測定圧室８Ｂに既知のガス圧を
加えて半導体歪みゲ−ジの出力を測定し、初期値との差
を求めることによって気密性の良否を判定する方法が知
られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の気密試験方法の
うち前者においては、テストチャンバ−に複数個の半導
体圧力センサを収納して同時に試験を行い、規定量を越
えるリ−ク量が検出されたときにのみ個別に再試験を行
うという手順で効率よく気密試験を行うことができる。
しかしながら、供試半導体圧力センサそれぞれの圧力基
準室に一定圧力のヘリウムを封入する作業が必要になる
とともに、通常真空状態で使用される圧力基準室８Ａに
加圧ヘリウムを封入して試験するため、圧力を高くする
と試験後の半導体圧力センサの出力レベルなどに悪影響
を与える。このためヘリウムの封入圧力が制約され、か
つこれが原因で気密の検出精度が低下するという問題が
ある。また、高度な気密保証を行う必要上ヘリウムリ−
クデテクタの検出感度の下限付近でリ−ク量の良否の判
定を行うことが多く、ヘリウムリ−クデテクタのリ−ク
指示値のオフセットが無視できなくなり、判定精度がオ
フセットより影響されて低下するという問題が発生す
る。
うち前者においては、テストチャンバ−に複数個の半導
体圧力センサを収納して同時に試験を行い、規定量を越
えるリ−ク量が検出されたときにのみ個別に再試験を行
うという手順で効率よく気密試験を行うことができる。
しかしながら、供試半導体圧力センサそれぞれの圧力基
準室に一定圧力のヘリウムを封入する作業が必要になる
とともに、通常真空状態で使用される圧力基準室８Ａに
加圧ヘリウムを封入して試験するため、圧力を高くする
と試験後の半導体圧力センサの出力レベルなどに悪影響
を与える。このためヘリウムの封入圧力が制約され、か
つこれが原因で気密の検出精度が低下するという問題が
ある。また、高度な気密保証を行う必要上ヘリウムリ−
クデテクタの検出感度の下限付近でリ−ク量の良否の判
定を行うことが多く、ヘリウムリ−クデテクタのリ−ク
指示値のオフセットが無視できなくなり、判定精度がオ
フセットより影響されて低下するという問題が発生す
る。
【０００７】一方、後者の方法は半導体圧力センサの実
用状態を模擬した方法であり、しかも複数個の半導体圧
力センサの試験を同時に行える利点を有するが、センサ
の耐久性を考慮するとタンクの内圧を５気圧以下に抑え
る必要があり、大気圧で１０年の保証を行うには試験期
間が２年間の長期に及ぶことになり、製品の試験方法と
しては実用性に乏しいという欠点がある。
用状態を模擬した方法であり、しかも複数個の半導体圧
力センサの試験を同時に行える利点を有するが、センサ
の耐久性を考慮するとタンクの内圧を５気圧以下に抑え
る必要があり、大気圧で１０年の保証を行うには試験期
間が２年間の長期に及ぶことになり、製品の試験方法と
しては実用性に乏しいという欠点がある。
【０００８】この発明の目的は、半導体圧力センサの性
能に悪影響を与えることなく、高精度の気密保証を短時
間で実施できる気密試験装置および試験方法を得ること
にある。
能に悪影響を与えることなく、高精度の気密保証を短時
間で実施できる気密試験装置および試験方法を得ること
にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、ダイヤフラムとその表面に形成
された半導体歪みゲ−ジ回路とを有するシリコンチップ
と、このシリコンチップを第１の接合部を介して気密に
支持する台座と、この台座を第２の接合部を介して気密
に支持し，かつダイヤフラム内側の被測定圧室に連通す
る筒状の口金を有するケ−スとからなる半製状態の半導
体圧力センサを供試体とし、前記第１および第２の接合
部の気密試験を行うものであって、前記筒状の口金が気
密に貫通する隔壁により内部が真空室と加圧室に画成さ
れるテストチャンバ−と、前記真空室にそれぞれ遮断弁
を介して連結された荒引き真空ポンプ，およびヘリウム
リ−クデテクタの分析管を経由して連結された本引き真
空ポンプと、前記加圧室にそれぞれ遮断弁を介して連結
された真空ポンプ，および圧力調節器付きヘリウム供給
源と、前記ヘリウムリ−クデテクタの検出信号を受けて
前記供試体のヘリウムリ−ク量を求める演算手段とを備
えてなるものとする。
に、この発明によれば、ダイヤフラムとその表面に形成
された半導体歪みゲ−ジ回路とを有するシリコンチップ
と、このシリコンチップを第１の接合部を介して気密に
支持する台座と、この台座を第２の接合部を介して気密
に支持し，かつダイヤフラム内側の被測定圧室に連通す
る筒状の口金を有するケ−スとからなる半製状態の半導
体圧力センサを供試体とし、前記第１および第２の接合
部の気密試験を行うものであって、前記筒状の口金が気
密に貫通する隔壁により内部が真空室と加圧室に画成さ
れるテストチャンバ−と、前記真空室にそれぞれ遮断弁
を介して連結された荒引き真空ポンプ，およびヘリウム
リ−クデテクタの分析管を経由して連結された本引き真
空ポンプと、前記加圧室にそれぞれ遮断弁を介して連結
された真空ポンプ，および圧力調節器付きヘリウム供給
源と、前記ヘリウムリ−クデテクタの検出信号を受けて
前記供試体のヘリウムリ−ク量を求める演算手段とを備
えてなるものとする。
【００１０】また、テストチャンバ−が、真空室および
加圧室にそれぞれ遮断弁を介して連結された乾燥窒素供
給源を備えてなるものとする。さらに、供試体としての
半製状態の半導体圧力センサをテストチャンバ−にセッ
トした後真空室および加圧室を排気して真空状態とする
過程と、この状態でリ−ク量を測定してヘリウムリ−ク
デテクタのオフセット値を測定する過程と、加圧室にヘ
リウムガスを導入して被測定圧室に予め定まるヘリウム
ガス圧を加える過程と、この状態でヘリウムガスのリ−
ク量を測定する過程と、得られたリ−ク量測定値と前記
オフセット値との差から供試体のリ−ク値を算出する過
程とを含む気密試験方法とする。
加圧室にそれぞれ遮断弁を介して連結された乾燥窒素供
給源を備えてなるものとする。さらに、供試体としての
半製状態の半導体圧力センサをテストチャンバ−にセッ
トした後真空室および加圧室を排気して真空状態とする
過程と、この状態でリ−ク量を測定してヘリウムリ−ク
デテクタのオフセット値を測定する過程と、加圧室にヘ
リウムガスを導入して被測定圧室に予め定まるヘリウム
ガス圧を加える過程と、この状態でヘリウムガスのリ−
ク量を測定する過程と、得られたリ−ク量測定値と前記
オフセット値との差から供試体のリ−ク値を算出する過
程とを含む気密試験方法とする。
【００１１】
【作用】この発明において、ケ−スにキャップを溶接す
る前の半製状態の半導体圧力センサを供試体とし、この
供試体の筒状の口金をテストチャンバ−の隔壁に真空室
側から気密に挿入すれば、真空室が半導体圧力センサの
基準圧力室に代わる機能を持ち、加圧室が供試体の被測
定圧室と連通してダイヤフラムを介して真空室との間に
差圧を与える機能を持つので、半導体圧力センサの実用
の加圧状態を模擬した気密試験が可能になり、逆向きの
圧力を加えて試験を行うことによって半導体圧力センサ
に生ずる性能の低下を回避する機能が得られる。また、
真空室にはそれぞれ遮断弁を介して連結された荒引き真
空ポンプ，およびヘリウムリ−クデテクタの分析管を経
由して連結された本引き真空ポンプを設け、加圧室には
それぞれ遮断弁を介して連結された真空ポンプ，および
圧力調節器付きヘリウム供給源を設ければ、両室を真空
排気した状態でヘリウムリ−クデテクタの指示値を読む
ことによりオフセット値を検出する機能が得られるとと
もに、加圧室を加圧した状態で分析管を通るヘリウムガ
スを検出することにより、ダイヤフラムに実用状態を模
擬した差圧が加わった状態でのリ−ク量を検出する機能
が得られる。
る前の半製状態の半導体圧力センサを供試体とし、この
供試体の筒状の口金をテストチャンバ−の隔壁に真空室
側から気密に挿入すれば、真空室が半導体圧力センサの
基準圧力室に代わる機能を持ち、加圧室が供試体の被測
定圧室と連通してダイヤフラムを介して真空室との間に
差圧を与える機能を持つので、半導体圧力センサの実用
の加圧状態を模擬した気密試験が可能になり、逆向きの
圧力を加えて試験を行うことによって半導体圧力センサ
に生ずる性能の低下を回避する機能が得られる。また、
真空室にはそれぞれ遮断弁を介して連結された荒引き真
空ポンプ，およびヘリウムリ−クデテクタの分析管を経
由して連結された本引き真空ポンプを設け、加圧室には
それぞれ遮断弁を介して連結された真空ポンプ，および
圧力調節器付きヘリウム供給源を設ければ、両室を真空
排気した状態でヘリウムリ−クデテクタの指示値を読む
ことによりオフセット値を検出する機能が得られるとと
もに、加圧室を加圧した状態で分析管を通るヘリウムガ
スを検出することにより、ダイヤフラムに実用状態を模
擬した差圧が加わった状態でのリ−ク量を検出する機能
が得られる。
【００１２】また、テストチャンバ−が、真空室および
加圧室にそれぞれ遮断弁を介して連結された乾燥窒素供
給源を備えるよう構成すれば、気密試験により供試体お
よびテストチャンバ−が吸湿または汚損することを防
ぎ、到達真空度の低下や排気時間の長期化などの悪影響
を防止する機能が得られる。さらに、気密試験方法とし
て、供試体としての半製状態の半導体圧力センサをテス
トチャンバ−にセットした後真空室および加圧室を排気
して真空状態とし、この状態でリ−ク量を測定してヘリ
ウムリ−クデテクタの指示値のオフセットを読み取ると
ともに、加圧室にヘリウムガスを導入して被測定圧室に
予め定まるヘリウムガス圧を加えた状態でヘリウムガス
のリ−ク量を測定するよう構成したことにより、演算手
段によってリ−ク量測定値とオフセット値との差から供
試体のリ−ク値を算出することにより、供試体の僅かな
リ−ク量をヘリウムリ−クデテクタのオフセット値の影
響を回避して精度よく検出する機能が得られる。
加圧室にそれぞれ遮断弁を介して連結された乾燥窒素供
給源を備えるよう構成すれば、気密試験により供試体お
よびテストチャンバ−が吸湿または汚損することを防
ぎ、到達真空度の低下や排気時間の長期化などの悪影響
を防止する機能が得られる。さらに、気密試験方法とし
て、供試体としての半製状態の半導体圧力センサをテス
トチャンバ−にセットした後真空室および加圧室を排気
して真空状態とし、この状態でリ−ク量を測定してヘリ
ウムリ−クデテクタの指示値のオフセットを読み取ると
ともに、加圧室にヘリウムガスを導入して被測定圧室に
予め定まるヘリウムガス圧を加えた状態でヘリウムガス
のリ−ク量を測定するよう構成したことにより、演算手
段によってリ−ク量測定値とオフセット値との差から供
試体のリ−ク値を算出することにより、供試体の僅かな
リ−ク量をヘリウムリ−クデテクタのオフセット値の影
響を回避して精度よく検出する機能が得られる。
【００１３】
【実施例】以下、この発明を実施例に基づいて説明す
る。図１はこの発明の実施例になる半導体圧力センサの
気密試験装置を簡略化して示すシステム構成図であり、
従来技術と同じ構成部分には同一参照符号を付すことに
より、重複した説明を省略する。図において、供試半導
体圧力センサ１０は、図３に示す半導体圧力センサ１の
キャップ７をケ−ス５に溶接部９Ｃで気密に結合する前
の半製状態で気密試験が行われる。従って、第１の接合
部９Ａおよび第２の接合部９Ｂのヘリウムリ−ク量が気
密試験の対象となる。気密試験装置のテストチャンバ−
２０はその内部を２分割する隔壁２１を備え、供試半導
体圧力センサ１０のケ−ス５に突設された筒状の口金６
を隔壁２１に形成された孔に挿入し、Ｏリング２４によ
って気密を保持することにより、テストチャンバ−２０
の内部は互いに気密が保持された真空室２２と加圧室２
３に画成される。
る。図１はこの発明の実施例になる半導体圧力センサの
気密試験装置を簡略化して示すシステム構成図であり、
従来技術と同じ構成部分には同一参照符号を付すことに
より、重複した説明を省略する。図において、供試半導
体圧力センサ１０は、図３に示す半導体圧力センサ１の
キャップ７をケ−ス５に溶接部９Ｃで気密に結合する前
の半製状態で気密試験が行われる。従って、第１の接合
部９Ａおよび第２の接合部９Ｂのヘリウムリ−ク量が気
密試験の対象となる。気密試験装置のテストチャンバ−
２０はその内部を２分割する隔壁２１を備え、供試半導
体圧力センサ１０のケ−ス５に突設された筒状の口金６
を隔壁２１に形成された孔に挿入し、Ｏリング２４によ
って気密を保持することにより、テストチャンバ−２０
の内部は互いに気密が保持された真空室２２と加圧室２
３に画成される。
【００１４】このように形成されたテストチャンバ−２
０の真空室２２側には、遮断弁Ｖ1を介して荒引き真空
ポンプ３１が，遮断弁Ｖ2 を介して本引き真空ポンプ３
２が連結され、遮断弁Ｖ2 と本引き真空ポンプ３２との
間にはヘリウムリ−クデテクタ１２の分析管１２Ａが接
続される。また、加圧室２３には、遮断弁Ｖ3 を介して
真空ポンプ３３が，遮断弁Ｖ4 を介してヘリウム供給源
３４が連結され、遮断弁Ｖ4 とヘリウム供給源３４との
間には圧力調節器３４Ａが接続される。さらに、ヘリウ
ムリ−クデテクタ１２の出力側には供試半導体圧力セン
サ１０のリ−ク値を算出する演算手段３５が接続され、
その演算結果は表示器３６に表示される。なお、真空室
および加圧室には遮断弁Ｖ5 およびＶ6 を介して乾燥窒
素の供給源３７および３８が必要に応じて連結される。
０の真空室２２側には、遮断弁Ｖ1を介して荒引き真空
ポンプ３１が，遮断弁Ｖ2 を介して本引き真空ポンプ３
２が連結され、遮断弁Ｖ2 と本引き真空ポンプ３２との
間にはヘリウムリ−クデテクタ１２の分析管１２Ａが接
続される。また、加圧室２３には、遮断弁Ｖ3 を介して
真空ポンプ３３が，遮断弁Ｖ4 を介してヘリウム供給源
３４が連結され、遮断弁Ｖ4 とヘリウム供給源３４との
間には圧力調節器３４Ａが接続される。さらに、ヘリウ
ムリ−クデテクタ１２の出力側には供試半導体圧力セン
サ１０のリ−ク値を算出する演算手段３５が接続され、
その演算結果は表示器３６に表示される。なお、真空室
および加圧室には遮断弁Ｖ5 およびＶ6 を介して乾燥窒
素の供給源３７および３８が必要に応じて連結される。
【００１５】図２は実施例になる気密試験装置を用いた
気密試験方法の手順を示す流れ図であり、図示する手順
に基づいてオフセットＬ0 および供試半導体圧力センサ
１０のリ−ク値Ｌ1 を測定し、演算手段３５でＬ1 −Ｌ
0 ＝Ｌなる演算を行うことにより、オフセット値Ｌ0 の
影響を排除した精度の高いリ−ク値Ｌを得ることができ
る。
気密試験方法の手順を示す流れ図であり、図示する手順
に基づいてオフセットＬ0 および供試半導体圧力センサ
１０のリ−ク値Ｌ1 を測定し、演算手段３５でＬ1 −Ｌ
0 ＝Ｌなる演算を行うことにより、オフセット値Ｌ0 の
影響を排除した精度の高いリ−ク値Ｌを得ることができ
る。
【００１６】ところで、上述の気密試験方法において、
供試半導体圧力センサ１０のリ−ク量はヘリウムの分子
量が小さいために空気のそれの４倍程度大きくなる。い
ま、ヘリウムの加圧力をＰ（kg/cm2）、定数をＡ、リ−
ク量をＬ（atm cc/sec）とした場合、リ−ク量Ｌは次式
で表される。 Ｌ＝Ａ（Ｐ＋０．１４Ｐ2.4 ）・・・（式１） 例えば、ヘリウムの加圧力Ｐを５kg/cm2とした場合、空
気１kg/cm2の加圧で得られるリ−ク量との比ＬＲは次式
に示すように約３８倍となる。
供試半導体圧力センサ１０のリ−ク量はヘリウムの分子
量が小さいために空気のそれの４倍程度大きくなる。い
ま、ヘリウムの加圧力をＰ（kg/cm2）、定数をＡ、リ−
ク量をＬ（atm cc/sec）とした場合、リ−ク量Ｌは次式
で表される。 Ｌ＝Ａ（Ｐ＋０．１４Ｐ2.4 ）・・・（式１） 例えば、ヘリウムの加圧力Ｐを５kg/cm2とした場合、空
気１kg/cm2の加圧で得られるリ−ク量との比ＬＲは次式
に示すように約３８倍となる。
【００１７】 ＬＲ＝4 ×（5 ＋0.12×5 2.4 ）／（1 ＋0.12×1 2.4 ）＝38.3 (倍）・・・ （式２） このように、ヘリウムガスの加圧によって半導体圧力セ
ンサの接合部９Ａ，９Ｂのリ−ク量を約３８倍に加速し
て微小なリ−ク量の検出感度を向上できる利点が得られ
るとともに、テストチャンバ−２０の真空室が半導体圧
力センサの基準圧力室に代わる機能を持ち、加圧室が供
試体の被測定圧室と連通してダイヤフラムを介して真空
室との間に差圧を与える機能を持つので、絶対圧検出用
の半導体圧力センサの実用的加圧状態を模擬した気密試
験が可能になり、これとは逆の加圧状態となる従来の気
密試験方法で問題となった圧力を高くすると試験後の半
導体圧力センサの出力レベルなどに悪影響を与えるとい
う問題点を排除できるので、これが原因でヘリウムの封
入圧力が制約され、気密の検出精度が低下するという問
題をも排除することができる。
ンサの接合部９Ａ，９Ｂのリ−ク量を約３８倍に加速し
て微小なリ−ク量の検出感度を向上できる利点が得られ
るとともに、テストチャンバ−２０の真空室が半導体圧
力センサの基準圧力室に代わる機能を持ち、加圧室が供
試体の被測定圧室と連通してダイヤフラムを介して真空
室との間に差圧を与える機能を持つので、絶対圧検出用
の半導体圧力センサの実用的加圧状態を模擬した気密試
験が可能になり、これとは逆の加圧状態となる従来の気
密試験方法で問題となった圧力を高くすると試験後の半
導体圧力センサの出力レベルなどに悪影響を与えるとい
う問題点を排除できるので、これが原因でヘリウムの封
入圧力が制約され、気密の検出精度が低下するという問
題をも排除することができる。
【００１８】一方、検出しようとするリ−ク量がヘリウ
ムリ−クデテクタ１２の検出限界に近い微量である場
合、ヘリウムリ−クデテクタの指示値Ｍは、Ｍo をリ−
ク量には無関係のオフセット，ＭＬを求めようとする半
導体圧力センサのリ−ク量の信号値とした場合、次式で
表される。 Ｍ＝Ｍo ＋ＭＬ・・・（式３） 実施例になる気密試験方法において、加圧前のオフセッ
ト値の測定と、加圧後のリ−ク量の測定との間の時間差
が小さければ、指示値は加圧前はＭo ，加圧後はＭo ＋
ＭＬとなるので、演算手段３５によってＭ−Ｍo なる演
算を行うことにより、求めようとする供試半導体圧力セ
ンサ１０のリ−ク値ＭＬを精度よく，且つ短時間に検出
することができる。このように、真空室および加圧室を
ともに排気した状態でリ−ク量を測定してヘリウムリ−
クデテクタのオフセット値を測定するとともに、加圧室
にヘリウムガスを導入して被測定圧室に予め定まるヘリ
ウムガス圧を加えた状態でヘリウムガスのリ−ク量を測
定するよう気密試験方法を構成したことにより、演算手
段によってリ−ク量測定値とオフセット値との差から供
試体のリ−ク値を算出できることになり、供試体の僅か
なリ−ク量をヘリウムリ−クデテクタのオフセット値の
影響を回避して精度よく検出できる利点が得られる。
ムリ−クデテクタ１２の検出限界に近い微量である場
合、ヘリウムリ−クデテクタの指示値Ｍは、Ｍo をリ−
ク量には無関係のオフセット，ＭＬを求めようとする半
導体圧力センサのリ−ク量の信号値とした場合、次式で
表される。 Ｍ＝Ｍo ＋ＭＬ・・・（式３） 実施例になる気密試験方法において、加圧前のオフセッ
ト値の測定と、加圧後のリ−ク量の測定との間の時間差
が小さければ、指示値は加圧前はＭo ，加圧後はＭo ＋
ＭＬとなるので、演算手段３５によってＭ−Ｍo なる演
算を行うことにより、求めようとする供試半導体圧力セ
ンサ１０のリ−ク値ＭＬを精度よく，且つ短時間に検出
することができる。このように、真空室および加圧室を
ともに排気した状態でリ−ク量を測定してヘリウムリ−
クデテクタのオフセット値を測定するとともに、加圧室
にヘリウムガスを導入して被測定圧室に予め定まるヘリ
ウムガス圧を加えた状態でヘリウムガスのリ−ク量を測
定するよう気密試験方法を構成したことにより、演算手
段によってリ−ク量測定値とオフセット値との差から供
試体のリ−ク値を算出できることになり、供試体の僅か
なリ−ク量をヘリウムリ−クデテクタのオフセット値の
影響を回避して精度よく検出できる利点が得られる。
【００１９】
【発明の効果】この発明は前述のように、供試体として
ケ−スにキャップを溶接する前の半製状態の半導体圧力
センサを用い、隔壁を有するテストチャンバ−の真空室
が圧力基準室の機能を兼ねることにより絶対圧検出用半
導体圧力センサの実用の加圧状態を模擬した気密試験を
行えるようその気密試験装置を構成するとともに、その
気密試験方法においてヘリウムリ−クデテクタの指示値
のオフセットを測定してリ−ク量指示値から差し引くよ
う構成した。その結果、実用の加圧状態とは逆の加圧状
態で行う従来の気密試験方法で問題となった半導体圧力
センサの性能の低下を排除し、ヘリウム加圧効果を有効
に利用して高感度かつ短時間でリ−ク値を検出でき、且
つオフセットの影響を排除してヘリウムリ−クデテクタ
の検出限界に近い微量のリ−ク値をも精度よく検出でき
る半導体圧力センサの気密試験装置および気密試験方法
を提供することができる。
ケ−スにキャップを溶接する前の半製状態の半導体圧力
センサを用い、隔壁を有するテストチャンバ−の真空室
が圧力基準室の機能を兼ねることにより絶対圧検出用半
導体圧力センサの実用の加圧状態を模擬した気密試験を
行えるようその気密試験装置を構成するとともに、その
気密試験方法においてヘリウムリ−クデテクタの指示値
のオフセットを測定してリ−ク量指示値から差し引くよ
う構成した。その結果、実用の加圧状態とは逆の加圧状
態で行う従来の気密試験方法で問題となった半導体圧力
センサの性能の低下を排除し、ヘリウム加圧効果を有効
に利用して高感度かつ短時間でリ−ク値を検出でき、且
つオフセットの影響を排除してヘリウムリ−クデテクタ
の検出限界に近い微量のリ−ク値をも精度よく検出でき
る半導体圧力センサの気密試験装置および気密試験方法
を提供することができる。
【図１】この発明の実施例になる半導体圧力センサの気
密試験装置を簡略化して示すシステム構成図
密試験装置を簡略化して示すシステム構成図
【図２】実施例になる気密試験装置を用いた気密試験方
法の手順を示す流れ図
法の手順を示す流れ図
【図３】絶対圧検出用の半導体圧力センサを模式化して
示す断面図
示す断面図
【図４】半導体圧力センサの従来の気密試験方法を模式
化して示す断面図
化して示す断面図
１ 半導体圧力センサ ２ シリコンチップ ３ ダイヤフラム ４ 台座 ５ ケ−ス ６ 円筒状の口金 ７ キャップ ８Ａ 圧力基準室 ８Ｂ 被測定圧室 ９Ａ 第１の接合部 ９Ｂ 第２の接合部 ９Ｃ 溶接部 １０ 供試半導体圧力センサ（半製状態） １１ テストチャンバ− １２ ヘリウムリ−クデテクタ １２Ａ 分析管 ２０ テストチャンバ− ２１ 隔壁 ２２ 真空室 ２３ 加圧室 ２４ Ｏリング ３１ 荒引き真空ポンプ ３２ 本引き真空ポンプ ３３ 真空ポンプ ３４ ヘリウム供給源 ３５ 演算手段 ３６ 表示器 ３７ 窒素供給源 ３８ 窒素供給源
Claims (3)
- 【請求項１】ダイヤフラムとその表面に形成された半導
体歪みゲ−ジ回路とを有するシリコンチップと、このシ
リコンチップを第１の接合部を介して気密に支持する台
座と、この台座を第２の接合部を介して気密に支持し，
かつダイヤフラム内側の被測定圧室に連通する筒状の口
金を有するケ−スとからなる半製状態の半導体圧力セン
サを供試体とし、前記第１および第２の接合部の気密試
験を行うものであって、前記筒状の口金が気密に貫通す
る隔壁により内部が真空室と加圧室に画成されるテスト
チャンバ−と、前記真空室にそれぞれ遮断弁を介して連
結された荒引き真空ポンプ、およびヘリウムリ−クデテ
クタの分析管を経由して連結された本引き真空ポンプ
と、前記加圧室にそれぞれ遮断弁を介して連結された真
空ポンプ、および圧力調節器付きヘリウム供給源と、前
記ヘリウムリ−クデテクタの検出信号を受けて前記供試
体のヘリウムリ−ク量を求める演算手段とを備えてなる
ことを特徴とする半導体圧力センサの気密試験装置。 - 【請求項２】テストチャンバ−が、真空室および加圧室
にそれぞれ遮断弁を介して連結された乾燥窒素供給源を
備えてなることを特徴とする請求項１記載の半導体圧力
センサの気密試験装置。 - 【請求項３】供試体としての半製状態の半導体圧力セン
サをテストチャンバ−にセットした後真空室および加圧
室を排気して真空状態とする過程と、この状態でリ−ク
量を測定してヘリウムリ−クデテクタのオフセット値を
測定する過程と、加圧室にヘリウムガスを導入して被測
定圧室に予め定まるヘリウムガス圧を加える過程と、こ
の状態でヘリウムガスのリ−ク量を測定する過程と、得
られたリ−ク量測定値と前記オフセット値との差から供
試体のリ−ク値を算出する過程とを含むことを特徴とす
る請求項１記載の気密試験装置を用いた半導体圧力セン
サの気密試験方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12640693A JPH06337232A (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 半導体圧力センサの気密試験装置およびその試験方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12640693A JPH06337232A (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 半導体圧力センサの気密試験装置およびその試験方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06337232A true JPH06337232A (ja) | 1994-12-06 |
Family
ID=14934372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12640693A Pending JPH06337232A (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 半導体圧力センサの気密試験装置およびその試験方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06337232A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007510918A (ja) * | 2003-11-13 | 2007-04-26 | インフィコン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 水素テスト漏れ装置を運転するための方法 |
| JP4804692B2 (ja) * | 2000-02-24 | 2011-11-02 | 東京エレクトロン株式会社 | ガス漏洩検知システム、ガス漏洩検知方法及び半導体製造装置 |
| JP2018087713A (ja) * | 2016-11-28 | 2018-06-07 | アズビル株式会社 | ヘリウムリークディテクタ用ノズルおよびヘリウムリークディテクタシステム |
| CN115628862A (zh) * | 2022-12-22 | 2023-01-20 | 国机传感科技有限公司 | 一种压力传感器波纹膜片焊缝检漏装置及检漏方法 |
-
1993
- 1993-05-28 JP JP12640693A patent/JPH06337232A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4804692B2 (ja) * | 2000-02-24 | 2011-11-02 | 東京エレクトロン株式会社 | ガス漏洩検知システム、ガス漏洩検知方法及び半導体製造装置 |
| JP2007510918A (ja) * | 2003-11-13 | 2007-04-26 | インフィコン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 水素テスト漏れ装置を運転するための方法 |
| JP2018087713A (ja) * | 2016-11-28 | 2018-06-07 | アズビル株式会社 | ヘリウムリークディテクタ用ノズルおよびヘリウムリークディテクタシステム |
| CN115628862A (zh) * | 2022-12-22 | 2023-01-20 | 国机传感科技有限公司 | 一种压力传感器波纹膜片焊缝检漏装置及检漏方法 |
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