JPH0744282B2 - 半導体圧力変換器 - Google Patents
半導体圧力変換器Info
- Publication number
- JPH0744282B2 JPH0744282B2 JP61085666A JP8566686A JPH0744282B2 JP H0744282 B2 JPH0744282 B2 JP H0744282B2 JP 61085666 A JP61085666 A JP 61085666A JP 8566686 A JP8566686 A JP 8566686A JP H0744282 B2 JPH0744282 B2 JP H0744282B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor pressure
- pressure transducer
- pedestal
- adhesive layer
- diaphragm
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ダイアフラム型の半導体圧力変換器に関する
ものである。
ものである。
（従来の技術） 従来の半導体圧力変換器は、半導体結晶基板、セラミッ
クス等の台座、接合材である低融点ガラスの３者間にお
ける熱膨脹係数の相違に起因するダイアフラム部への不
都合な応力を緩和するために、同等の熱膨脹係数をもつ
部材で構成し、あるいは低融点ガラス層の面積を可及的
に小さくかつその厚さも出来るだけ薄くするという研究
が報告されており、例えば特開昭56−164581号公報の発
明（第５〜６図参照）が提案されている。
クス等の台座、接合材である低融点ガラスの３者間にお
ける熱膨脹係数の相違に起因するダイアフラム部への不
都合な応力を緩和するために、同等の熱膨脹係数をもつ
部材で構成し、あるいは低融点ガラス層の面積を可及的
に小さくかつその厚さも出来るだけ薄くするという研究
が報告されており、例えば特開昭56−164581号公報の発
明（第５〜６図参照）が提案されている。
しかし、係るセラミックス材料は靭性に乏しいという欠
点を有し、特に熱膨張係数が一定値以上異なる２片の部
材を接合するとき、接合面に応力が発生し、極端な場合
は１片にクラックが生じて、最終的に破壊するという事
態を避けることができなかった。前記した従来技術にお
いても、本来的に各部材間に熱膨脹係数の差が存在する
ために、半導体圧力変換器の構成要素において、長期間
使用の間に、半導体結晶基板の支持部接合面に不都合な
応力が発生するのみならず、接着ガラス層の微細クラッ
クの発生及びその成長があって、半導体結晶基板のダイ
アフラム部に不都合な応力変化があるとともに、気密性
が阻害されることによる凹部の真空度変化が起こり、ダ
イアフラム部の電気的特性のみならずその経時的抵抗変
化に対して、著しく悪影響を及ぼし、安定した計測値を
長期間得ることが困難であって、特に長期間の経時的な
信頼性は満足されるものではなかった。
点を有し、特に熱膨張係数が一定値以上異なる２片の部
材を接合するとき、接合面に応力が発生し、極端な場合
は１片にクラックが生じて、最終的に破壊するという事
態を避けることができなかった。前記した従来技術にお
いても、本来的に各部材間に熱膨脹係数の差が存在する
ために、半導体圧力変換器の構成要素において、長期間
使用の間に、半導体結晶基板の支持部接合面に不都合な
応力が発生するのみならず、接着ガラス層の微細クラッ
クの発生及びその成長があって、半導体結晶基板のダイ
アフラム部に不都合な応力変化があるとともに、気密性
が阻害されることによる凹部の真空度変化が起こり、ダ
イアフラム部の電気的特性のみならずその経時的抵抗変
化に対して、著しく悪影響を及ぼし、安定した計測値を
長期間得ることが困難であって、特に長期間の経時的な
信頼性は満足されるものではなかった。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明は前記従来技術の欠点を鑑み、低融点ガラスによ
り接着される半導体結晶基板の支持部とその接合面にお
ける応力発生の緩和、更には低融点ガラス層に生ずる微
細クラックの発生及びその成長を防止して、半導体圧力
変換器の電気的特性、気密性を一定に維持し、その結果
として半導体圧力変換器の品質経時変化を解消せしめる
半導体圧力変換器を提供することを目的とする。
り接着される半導体結晶基板の支持部とその接合面にお
ける応力発生の緩和、更には低融点ガラス層に生ずる微
細クラックの発生及びその成長を防止して、半導体圧力
変換器の電気的特性、気密性を一定に維持し、その結果
として半導体圧力変換器の品質経時変化を解消せしめる
半導体圧力変換器を提供することを目的とする。
（問題点を解消するための手段） 本発明は、半導体結晶基板の裏面に凹部を形成してダイ
アフラム部と支持部とを形成し、該ダイアフラム部表面
上に拡散抵抗を形成するとともに、上記支持部をセラミ
ックス等の台座部に接着して前記凹部を気密室とした半
導体圧力変換器において、上記支持部と台座部との間に
低融点ガラスからなる接着層を介在させるとともに、該
接着層を線幅がそれぞれ0.08〜1mmである複数個の同心
円模様とすることを特徴とする。
アフラム部と支持部とを形成し、該ダイアフラム部表面
上に拡散抵抗を形成するとともに、上記支持部をセラミ
ックス等の台座部に接着して前記凹部を気密室とした半
導体圧力変換器において、上記支持部と台座部との間に
低融点ガラスからなる接着層を介在させるとともに、該
接着層を線幅がそれぞれ0.08〜1mmである複数個の同心
円模様とすることを特徴とする。
（実施例） 次に、本発明を実施例によって更に詳細に説明する。
第１図は本発明に係る半導体圧力変換器の縦断面図を示
し、第２図は第１図におけるＡ−Ａ線断面図を示す。図
中１は半導体結晶基板で、裏面に凹部２を有するようダ
イアフラム部３と支持部４が形成されており、該ダイア
フラム部３の表面上には所定の拡散抵抗（図示せず）が
形成されている。上記支持部材４はセラミックス等から
なる台座５に接着され、前記凹部２が気密室となるよう
構成されている。前記の台座５を構成するセラミックス
としては、無孔性を有するガラスセラミックス、パイレ
ックス（商品名）、シリコン結晶等が使用できる。
し、第２図は第１図におけるＡ−Ａ線断面図を示す。図
中１は半導体結晶基板で、裏面に凹部２を有するようダ
イアフラム部３と支持部４が形成されており、該ダイア
フラム部３の表面上には所定の拡散抵抗（図示せず）が
形成されている。上記支持部材４はセラミックス等から
なる台座５に接着され、前記凹部２が気密室となるよう
構成されている。前記の台座５を構成するセラミックス
としては、無孔性を有するガラスセラミックス、パイレ
ックス（商品名）、シリコン結晶等が使用できる。
前記支持部４と台座５との間には低融点ガラスからなる
接着層６が介在されており、該接着層６は第２図に示す
如く複数個の同心円模様を構成している。この接着層６
は低融点ガラス粉末を所定の粘度を有するビヒクル中に
混入したものを、台座５の接合面にスクリーン印刷した
もので、同心円模様を形成する線幅としては約0.08〜1m
m、その厚みは約0.1〜10mμ程度のものである。接着層
６を構成する同心円模様としては、第１図の他、第３〜
４図に示すようなパターンでもよく、気密室を形成する
凹部２の台座５との接合する近傍に同心円模様を設ける
ことが好ましい。
接着層６が介在されており、該接着層６は第２図に示す
如く複数個の同心円模様を構成している。この接着層６
は低融点ガラス粉末を所定の粘度を有するビヒクル中に
混入したものを、台座５の接合面にスクリーン印刷した
もので、同心円模様を形成する線幅としては約0.08〜1m
m、その厚みは約0.1〜10mμ程度のものである。接着層
６を構成する同心円模様としては、第１図の他、第３〜
４図に示すようなパターンでもよく、気密室を形成する
凹部２の台座５との接合する近傍に同心円模様を設ける
ことが好ましい。
このように構成された半導体圧力変換器においては、支
持部４と台座５とを接合する接着層６が非常に薄いの
で、接合面に発生する不都合な応力発生を極力抑えるこ
とができる。又、接着層６が複数個の同心円模様に形成
されているので、かりに低融点ガラスからなる接着層６
にクラックが発生した場合であってもその成長を完全に
防止することができ、又、凹部２（気密室）の気密性も
十分に確保することができる。特に、出願人会社の実験
例によればクラックの発生は気密性を形成する凹部２の
台座５との接合部分において最も多いというテストデー
タがあり、この場合第５〜６図に示す従来技術にあって
はクラックの成長を防止することができず、凹部２（気
密室）の気密性を確保できないという欠点に結びついて
いた。これに対して、本発明の場合は上記クラックが発
生した場合であっても、その成長を第２図で示す１個の
円模様７のみで完全に防止することが可能であり、従っ
て凹部２（気密室）の気密性も十分に確保することがで
きるのである。
持部４と台座５とを接合する接着層６が非常に薄いの
で、接合面に発生する不都合な応力発生を極力抑えるこ
とができる。又、接着層６が複数個の同心円模様に形成
されているので、かりに低融点ガラスからなる接着層６
にクラックが発生した場合であってもその成長を完全に
防止することができ、又、凹部２（気密室）の気密性も
十分に確保することができる。特に、出願人会社の実験
例によればクラックの発生は気密性を形成する凹部２の
台座５との接合部分において最も多いというテストデー
タがあり、この場合第５〜６図に示す従来技術にあって
はクラックの成長を防止することができず、凹部２（気
密室）の気密性を確保できないという欠点に結びついて
いた。これに対して、本発明の場合は上記クラックが発
生した場合であっても、その成長を第２図で示す１個の
円模様７のみで完全に防止することが可能であり、従っ
て凹部２（気密室）の気密性も十分に確保することがで
きるのである。
下記の組成を有するガラスセラミックス板（デビトロン
＝商品名）を半導体圧力変換器用の所定の形状を有する
台座５に加工し、表面粗さ約Ra＝0.005μの表面仕上げ
をした。
＝商品名）を半導体圧力変換器用の所定の形状を有する
台座５に加工し、表面粗さ約Ra＝0.005μの表面仕上げ
をした。
SiO2 58.1重量％ Al2O3 18.9 〃 LiO2 4.9 〃 MgO 6.2 〃 TiO2 1.7 〃 B2O3 2.2 〃 As2O3 2.4 〃 ZrO2 2.6 〃 F2 3.0 〃 このガラスセラミックスの熱膨脹係数は約30×10-7/℃
（50〜300℃）、曲げ強度約2500kg/cm2、変形温度約110
0℃であった。
（50〜300℃）、曲げ強度約2500kg/cm2、変形温度約110
0℃であった。
このガラスセラミックスの台座５の所定位置に、下記組
成を有する低融点ガラス粉末（粒径74μ以下100％）を
含むビヒクルを、約0.2mm幅であって同心円形状の細模
様に、スクリーン印刷して、しかる後、約300℃、20分
間の仮焼熱処理を施して、有機質バインダーを分解、揮
散せしめた後、500℃で低融点ガラスを溶融焼付けし、
厚さ約10μの低融点ガラスからなる接着層６を得た。
成を有する低融点ガラス粉末（粒径74μ以下100％）を
含むビヒクルを、約0.2mm幅であって同心円形状の細模
様に、スクリーン印刷して、しかる後、約300℃、20分
間の仮焼熱処理を施して、有機質バインダーを分解、揮
散せしめた後、500℃で低融点ガラスを溶融焼付けし、
厚さ約10μの低融点ガラスからなる接着層６を得た。
PbO 65.0 〃 Tl2O 10.0 〃 SiO2 5.1 〃 Al2O3 4.9 〃 B2O3 15.0 〃 熱膨脹係数＝100×10-7/℃（50〜250℃） 屈伏点＝350℃ しかる後、所定の拡散抵抗をダイアフラム部３の表面上
に形成した半導体結晶基板１の支持部４を接着層６の印
刷面に載置し、両側から約1.0kg/cm2の荷重を付加しつ
つ、真空雰囲気（約0.5Torr）中で約520℃、約30分間の
熱処理を施した。
に形成した半導体結晶基板１の支持部４を接着層６の印
刷面に載置し、両側から約1.0kg/cm2の荷重を付加しつ
つ、真空雰囲気（約0.5Torr）中で約520℃、約30分間の
熱処理を施した。
常温に冷却した後、半導体結晶基板１のガラスセラミッ
クスの台座５への接合強度は平均200kg/cm2を示し、接
着層６の厚さは約７〜8mμであった。
クスの台座５への接合強度は平均200kg/cm2を示し、接
着層６の厚さは約７〜8mμであった。
従来方法により、製造された半導体圧力変換器の凹部２
（気密室）の気密度合は、製造直後の製品全部のダイア
フラム部が若干陥没した凹状を呈していたものが、１年
後その約４％が平面状のダイアフラム部となって、約４
％の気密度の低下があることが確認されていた。これに
対し、本実施例の製品の場合は、１年後に気密度の低下
が認められたのは製品の約0.5％に止どまった。
（気密室）の気密度合は、製造直後の製品全部のダイア
フラム部が若干陥没した凹状を呈していたものが、１年
後その約４％が平面状のダイアフラム部となって、約４
％の気密度の低下があることが確認されていた。これに
対し、本実施例の製品の場合は、１年後に気密度の低下
が認められたのは製品の約0.5％に止どまった。
（発明の効果） 以上の説明からも明らかなように、本発明の半導体圧力
変換器は従来のものと比較して、低融点ガラスによる接
着面積が小さいにもかかわらず、接合強度において大差
なく、却って歩留まりが向上するという好ましい効果が
得られた。
変換器は従来のものと比較して、低融点ガラスによる接
着面積が小さいにもかかわらず、接合強度において大差
なく、却って歩留まりが向上するという好ましい効果が
得られた。
又、従来製品における気密度低下の欠点を完全に解消し
て、半導体圧力変換器としての信頼性をより一層向上す
るもので、産業の発達に大いに寄与するものである。
て、半導体圧力変換器としての信頼性をより一層向上す
るもので、産業の発達に大いに寄与するものである。
第１図は本発明の実施例の縦断面図、第２図は第１図の
Ａ−Ａ線断面図、第３図及び第４図はその他の実施例の
縦断面図、第５図及び第６図は従来製品の縦断面図を示
す。 1:半導体結晶基板 2:凹部（気密室） 3:ダイアフラム部 4:支持部 5:台座 6:接着層
Ａ−Ａ線断面図、第３図及び第４図はその他の実施例の
縦断面図、第５図及び第６図は従来製品の縦断面図を示
す。 1:半導体結晶基板 2:凹部（気密室） 3:ダイアフラム部 4:支持部 5:台座 6:接着層
Claims (1)
- 【請求項１】半導体結晶基板の裏面に凹部を形成してダ
イアフラム部と支持部とを形成し、該ダイアフラム部表
面上に拡散抵抗を形成するとともに、上記支持部をセラ
ミックスの台座部に接着して前記凹部を気密室とした半
導体圧力変換器において、上記支持部と台座部との間に
低融点ガラスからなる接着層を介在させるとともに、線
幅がそれぞれ0.08〜1mmである複数個の同心円模様とす
ることを特徴とする半導体圧力変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61085666A JPH0744282B2 (ja) | 1986-04-14 | 1986-04-14 | 半導体圧力変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61085666A JPH0744282B2 (ja) | 1986-04-14 | 1986-04-14 | 半導体圧力変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62242369A JPS62242369A (ja) | 1987-10-22 |
| JPH0744282B2 true JPH0744282B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=13865144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61085666A Expired - Lifetime JPH0744282B2 (ja) | 1986-04-14 | 1986-04-14 | 半導体圧力変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0744282B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS594868B2 (ja) * | 1977-07-01 | 1984-02-01 | 株式会社デンソー | 半導体装置 |
| JPS60176558U (ja) * | 1984-05-02 | 1985-11-22 | オムロン株式会社 | 半導体圧力センサ |
-
1986
- 1986-04-14 JP JP61085666A patent/JPH0744282B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62242369A (ja) | 1987-10-22 |
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