JPH0835899A - 半導体圧力センサ - Google Patents

半導体圧力センサ

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JPH0835899A
JPH0835899A JP16925794A JP16925794A JPH0835899A JP H0835899 A JPH0835899 A JP H0835899A JP 16925794 A JP16925794 A JP 16925794A JP 16925794 A JP16925794 A JP 16925794A JP H0835899 A JPH0835899 A JP H0835899A
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JP
Japan
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pressure sensor
detection element
outer case
semiconductor pressure
flexible fixing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP16925794A
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English (en)
Inventor
Michio Nemoto
道夫 根本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Publication date
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Publication of JPH0835899A publication Critical patent/JPH0835899A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 静電容量の温度係数を実質的に零にでき、初
期特性に悪影響を及ぼすことなく、短時間で組み立て可
能な半導体圧力センサを提供する。 【構成】 半導体圧力センサは、被測定圧力により変形
するダイヤフラム部(11)を有するシリコン基板
(1)と、電極部(2)が形成された絶縁基板(3)と
が接合されて形成された検出素子部(10)と;検出素
子部(10)を搭載する下側外ケース(4)と;検出素
子部(10)を離隔して覆う上側外ケース(5)とを有
する。弾性シール部材(6)は、検出素子部(10)と
下側外ケース(4)との間に挟み込まれ、検出素子部
(10)を摺動可能に搭載する。4個の可撓性固定部材
(7)は、弾性シール部材(6)および検出素子部(1
0)の周辺部に立設し、弾性シール部材(6)と検出素
子部(10)とをそれらの厚み方向に機械的に圧着保持
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車内の圧力検出、
家電機器等の圧力検出に使用される、半導体圧力センサ
に関し、特に、検出素子部分の保持構造に関する。
【0002】
【従来の技術】図3に従来の半導体圧力センサは、検出
素子部10と、下側外ケース4と、上側外ケース5とを
有する。下側外ケース4には貫通穴41が空けられて
る。この貫通穴41を覆うように、下側外ケース4上
に、検出素子部10が接着剤9によって接合されてい
る。ここで、検出素子部10の底面と下側外ケース4の
上面とが直接接触しないように、接着剤9によって検出
素子部10が下側外ケース4の上面から浮いた状態で、
検出素子部10が下側外ケース4上に設置されている。
すなわち、接着剤9は検出素子部10の底面の周縁部に
のみ設けられている。
【0003】検出素子部10は、シリコン基板1と絶縁
基板3とが静電接合等の手段によって接合された状態と
なっている。シリコン基板1は絶縁基板3の上側に設け
られている。シリコン基板1は、その中央部に被測定圧
力によって変形するダイヤフラム部11を有する。した
がって、シリコン基板1のダイヤフラム部11は、絶縁
基板3の上面から離れている。換言すれば、シリコン基
板1と絶縁基板3との間には空間が形成されている。こ
の空間をここでは検出素子内空間と呼ぶことにする。絶
縁基板3上には電極部2が形成されており、この電極部
2とダイヤフラム部11と上記検出素子内空間とによっ
て空気コンデンサ部が形成される。換言すれば、電極部
2は空気コンデンサ部の一方の電極として作用し、ダイ
ヤフラム部11は空気コンデンサ部の他方の電極として
作用する。また、絶縁基板3には、上記検出素子内空間
と下側外ケース4の貫通穴41とを連通するための貫通
穴8が空けられており、これによりゲージ圧検出に対応
している。
【0004】下側外ケース4は、実質的に矩形の平板形
状をしているが、外周部が中央部に対して凹んだような
段差部42を有する。上側外ケース5は実質的に下側外
ケース4と同寸法の上面部51と、この上面部の外周端
から下方に垂直に延在した側壁部と、上記上面部51の
ほぼ中央から上方へ延在した環状部53とから成る。上
側外ケース5の側壁部52の下端は下側外ケース4の段
差部42に係合する。これによって、上側外ケース5と
下側外ケース4と検出素子部10とによって囲まれた空
間が形成される。ここでは、この空間を検出素子外空間
と呼ぶことにする。
【0005】このような構成において、検出素子外空間
は上側外ケース5の環状部53を介して上側外ケース5
側の外部空間と連通している。一方、検出素子内空間は
絶縁基板3の貫通穴8及び下側外ケース4の貫通穴41
介して下側外ケース4側の外部空間と連通している。ま
た、検出素子外空間と検出素子内空間とは接着剤9によ
って気密シールされている。すなわち、検出素子外空間
は上側外ケース5側の外部空間の圧力P1 に等しく、検
出素子内空間は下側外ケース4側の外部空間の圧力P2
と等しくなっている。そのため、シリコン基板1のダイ
ヤフラム部11は、検出素子外空間の圧力P1 と検出素
子内空間の圧力P2 との間の圧力差ΔP(ΔP=P1
2 )を受けて、上方または下方に曲がる。これによ
り、上記空気コンデンサ部の静電容量値が変化する。こ
の空気コンデンサ部の静電容量値は、図示しない処理回
路に送出される。処理回路は容量/周波数変換回路を含
み、この容量/周波数変換回路は静電容量値を周波数に
変換する。すなわち、静電容量値の変化を周波数の変化
として得ることができる。以上の説明から明らかなよう
に、図3に示した半導体圧力センサは静電容量方式の圧
力センサである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3に
示した半導体圧力センサは、以下に述べるような問題点
がある。
【0007】周囲温度が変化すると、絶縁基板3、接
着剤9、下側外ケース4間の個々の線膨脹率の僅かな相
違により、絶縁基板3に機械的歪が発生する。この結
果、空気コンデンサ部の静電容量の温度係数を完全には
零にできないという問題点がある。
【0008】接着剤9は、その硬化時に溶剤等の発散
があり、溶剤等がシリコン基板1の表面あるいは電極部
2の表面等に付着する。この結果、半導体圧力センサの
初期特性に悪影響を及ぼすことがしばしば起こった。
【0009】図3に示す半導体圧力センサを組み立て
る場合、接着剤9を塗布したりそれを乾燥硬化させる工
程が必要となる。この工程は手間と時間がかかり、半導
体圧力センサの低価格化を達成するうえで大きな障害と
なっていた。
【0010】したがって、本発明の課題は、静電容量の
温度係数を実質的に零にできる半導体圧力センサを提供
することにある。
【0011】本発明の他の課題は、初期特性に悪影響を
及ぼすことがない半導体圧力センサを提供することにあ
る。
【0012】本発明の更に他の課題は、短時間で組み立
て可能な半導体圧力センサを提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、被測定
圧力により変形するダイヤフラム部を有するシリコン基
板と、電極部が形成された絶縁基板とが接合されて形成
された検出素子部と;この検出素子部を搭載する下側外
ケースと;検出素子部を離隔して覆う上側外ケースとを
有する半導体圧力センサにおいて、検出素子部と下側外
ケースとの間に挟み込まれ、検出素子部を摺動可能に搭
載する弾性シール部材と、弾性シール部材および検出素
子部の周辺部に立設し、弾性シール部材と検出素子部と
それらの厚み方向に機械的に圧着保持する複数個の可撓
性固定部材とを有することを特徴とする半導体圧力セン
サが得られる。
【0014】上記半導体圧力センサにおいて、可撓性固
定部材の各々はカギ型形状をしていることが好ましい。
可撓性固定部材の各々は樹脂製であっても良い。また、
可撓性固定部材と下側外ケースとは、同一樹脂にて形成
され、かつ一体成形されていることが望ましい。可撓性
固定部材の各々は金属製であっても良い。可撓性固定部
材の各々は、その端部が下側外ケースに固定されるよう
にしても良い。
【0015】
【作用】弾性シール部材は、検出素子部を摺動可能に搭
載する。可撓性固定部材は、弾性シール部材と検出素子
部とを、それらの厚み方向に機械的に圧着保持する。
【0016】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して詳細に
説明する。
【0017】図1に本発明の一実施例による半導体圧力
センサの構造を示す。図示の半導体圧力センサは、検出
素子部10の保持構造が相違している点を除いて、図3
に示した従来の半導体圧力センサと同様の構造を有す
る。従って、同一の構成部分には同一の参照符号を付し
てそれらの説明については省略し、以下では相違点のみ
を説明する。
【0018】図2をも参照して、本実施例の半導体圧力
センサは、接着剤9の代わりに、弾性シール部材6およ
び複数個(本実施例では、4個)の可撓性固定部材7と
を有する。弾性シール部材6は検出素子部10とほぼ等
しい外形の環状形状をしている。一方、4個の可撓性固
定部材7は下側外ケース4の平面上の、検出素子部10
の四隅に対応する位置に立設している。4個の可撓性固
定部材7は、検出素子部10の高さと弾性シール部材6
の厚さとを加えた程度の高さを有し、その上部は互いに
向き合うように内側にカギ型形状に折り曲げられてい
る。換言すれば、可撓性固定部材7は、下端部分が下側
外ケース4の平面上に固定されており、その上部にカギ
型形状のカギ型部分71を備えている。図2から明らか
なように、4個の可撓性固定部材7lによって規定され
る矩形領域部分に貫通穴41が形成されている。
【0019】本実施例において、4個の可撓性固定部材
7と下側外ケース4とは、同一樹脂材質で形成されてお
り、かつ一体形成されている。このように各可撓性固定
部材7は樹脂から成るので弾力性があるため、各可撓性
固定部材7はそのカギ型部分71にその周辺外側方向
(図2の矢印にて示した方向)に外力が加わると、矩形
領域部分から離れる方向に外側に曲げられる。曲げる手
段としては、所定の治工具、例えば厚み方向にテーパー
がついた中空角形フレームを押し付ける等の手段がとら
れる。
【0020】次に、本実施例の半導体圧力センサを組み
立て方法について説明する。最初に弾性シール部材6を
下側外ケース4上に装着する。このとき、前記に述べた
手段によって、図2の矢印に示す方向に、4個の可撓性
固定部材7が外側へ押し広げられる。弾性シール部材6
が4個の可撓性固定部材7のカギ型部分71を通過する
と、弾性シール部材6は4個の可撓性固定部材7に規定
された矩形領域部分に配置される。
【0021】次に、検出素子部10を弾性シール部材6
を介して下側外ケース4上に装着する。このとき、弾性
シール部材6を装着したときと同様に、図2の矢印に示
す方向に4個の可撓性固定部材7が外側へ押し広げられ
る。この状態で、検出素子部10をそのまま下方へ弾性
シール部材6に突き当たるまで挿入する。弾性シール部
材6に突き当たったとき、4個の可撓性固定部材7はそ
れ自身の弾性復元力により、立設した状態に復帰する。
【0022】このように、4個の可撓性固定部材7の弾
性を利用して、弾性シール部材6と検出素子部10とを
下側外ケース4上に装着するので、半導体圧力センサを
短時間で組み立てることができる。
【0023】このようにして組み立てられた半導体圧力
センサにおいて、弾性シール部材6と検出素子部10と
は、4個の可撓性固定部材7のカギ型部分71の止め機
能によって、それらの厚み方向に機械的に圧着保持され
る。また、弾性シール部材6のシール効果によって、絶
縁基板3の周辺部分は気密シールされる。
【0024】以上のごとく、本発明では、従来使用して
いた接着剤9を使用せずに、下側外ケース4上への検出
素子部10の固定と、検出素子内空間と検出素子外空間
との間の気密シールが可能となる。また、本発明では、
接着剤9を全く使用していないので、絶縁基板3と下側
外ケース4との間の個々の線膨脹率の違いに起因する、
半導体圧力センサの温度特性の低下を軽減できる。すな
わち、絶縁基板3と下側外ケース4との間の線膨脹率の
違いによる寸法差は、絶縁基板3が弾性シール部材6上
を横方向(水平方向)へ摺動することによって吸収され
ので、絶縁基板3に機械的歪が発生するのを抑制するこ
とができる。
【0025】尚、本実施例による半導体圧力センサの圧
力検出の原理は、従来のそれと同様であるので、その説
明は省略する。
【0026】以上、本発明についていくつかの実施例を
挙げて説明したが、本発明は上述した実施例に限定せ
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可
能なのはいうまでもない。例えば、弾性シール部材6や
検出素子部10の外形は矩形のものに限定されず、円形
や多角形などの他の形状をしていても良い。また、可撓
性固定部材7の個数も4個に限定せず、複数個であれば
良い。また、可撓性固定部材7の材質は樹脂に限定せ
ず、金属でも良く、可撓性を呈するものであれば何でも
良い。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、弾性シー
ル部材が検出素子部を摺動可能に搭載し、可撓性固定部
材が弾性シール部材と検出素子部とをその厚み方向に機
械的に圧着保持しているので、以下のような効果を奏す
る。
【0028】検出素子の保持(固定)に、接着剤を使
用しないので、接着剤を使用することによる悪影響を改
善できる。その結果、半導体圧力センサの温度特性を改
善でき、かつ不要な溶剤等の付着をなくすことができ
る。
【0029】半導体圧力センサの組立工程に、時間の
かかる接着(塗布/乾燥硬化)工程がなくなるので、組
立時間を大幅に短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による半導体圧力センサの構
造を示す概略断面図である。
【図2】図1に示す半導体圧力センサ中の下側外ケース
と可撓性固定部材との外観を示す斜視図である。
【図3】従来の半導体圧力センサの構造を示す概略断面
図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 電極部 3 絶縁基板 4 下側外ケース 41 貫通穴 5 上側外ケース 6 弾性シール部材 7 可撓性固定部材 71 カギ型部分 8 貫通穴 9 接着剤 10 検出素子部 11 ダイヤフラム部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定圧力により変形するダイヤフラム
    部(11)を有するシリコン基板(1)と、電極部
    (2)が形成された絶縁基板(3)とが接合されて形成
    された検出素子部(10)と;該検出素子部(10)を
    搭載する下側外ケース(4)と;前記検出素子部(1
    0)を離隔して覆う上側外ケース(5)とを有する半導
    体圧力センサにおいて、 前記検出素子部(10)と前記下側外ケース(4)との
    間に挟み込まれ、前記検出素子部(10)を摺動可能に
    搭載する弾性シール部材(6)と、 前記弾性シール部材(6)および前記検出素子部(1
    0)の周辺部に立設し、前記弾性シール部材(6)と前
    記検出素子部(10)とをそれらの厚み方向に機械的に
    圧着保持する複数個の可撓性固定部材(7)とを有する
    半導体圧力センサ。
  2. 【請求項2】 前記可撓性固定部材(7)の各々はカギ
    型形状をしている、請求項1記載の半導体圧力センサ。
  3. 【請求項3】 前記可撓性固定部材(7)の各々は樹脂
    製である、請求項2記載の半導体圧力センサ。
  4. 【請求項4】 前記可撓性固定部材(7)と前記下側外
    ケース(4)とは、同一樹脂にて形成され、かつ一体成
    形されている、請求項3記載の半導体圧力センサ。
  5. 【請求項5】 前記可撓性固定部材(7)の各々は金属
    製である、請求項2記載の半導体圧力センサ。
  6. 【請求項6】 前記可撓性固定部材(7)の各々は、そ
    の端部が前記下側外ケース(4)に固定されている、請
    求項3又は5記載の半導体圧力センサ。
JP16925794A 1994-07-21 1994-07-21 半導体圧力センサ Withdrawn JPH0835899A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6912910B2 (en) 2002-12-19 2005-07-05 Anelva Corporation Capacitive pressure sensor
US6948374B2 (en) 2003-02-17 2005-09-27 Anelva Corporation Capacitive pressure sensor and its manufacturing method
US7270009B2 (en) 2005-02-10 2007-09-18 Canon Anelva Technix Corporation Diaphragm type pressure sensor

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