JPH09101219A - 圧力センサ - Google Patents

圧力センサ

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JPH09101219A
JPH09101219A JP26022195A JP26022195A JPH09101219A JP H09101219 A JPH09101219 A JP H09101219A JP 26022195 A JP26022195 A JP 26022195A JP 26022195 A JP26022195 A JP 26022195A JP H09101219 A JPH09101219 A JP H09101219A
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JP
Japan
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pedestal
pressure sensor
hole
stem
recess
Prior art date
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Pending
Application number
JP26022195A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Sugimoto
雅裕 杉本
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPH09101219A publication Critical patent/JPH09101219A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力センサにおいて、製造工程が煩雑になる
ことなく、熱応力による測定誤差を少なくすること。 【解決手段】 外部の圧力を受け入れるためのダイア
フラム36が形成された圧力センサ部30aと、圧力セ
ンサ部30aを取り付ける台座20と、台座20を固定
するステム40とを備えた圧力センサにおいて、ステム
40には孔43が設けられ、台座20には孔43に連通
しダイアフラム36に達する孔14が形成され、台座2
0の孔14のステム40側端に切欠となる凹部13を形
成したこと。所定厚さの板状材料の一方の面11に所
定の間隔で複数の凹部13を形成し、各凹部13の底部
13aの一部分から板状材料10の他方の面12まで貫
通する孔14を形成し、板状材料10を凹部13及び孔
14を含むように板状材料10の厚さ方向に切断面を形
成するように切断して所望の大きさの台座20とするこ
と。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧力センサに関
し、特に生産性が良くて熱応力による測定誤差が少ない
圧力センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】圧力センサとしてエス・エー・イー・テ
クニカル・ペーパー・シリーズ(SAETechnical Paper S
eries)(1983年2月28日から3月4日までアメ
リカ合衆国ミシガン州デトロイト市にて開催されたイン
ターナショナル・コングレス・アンド・イクスポジショ
ン(International Congress& Exposition )の予稿
集)の830108 「高信頼性半導体圧力センサ」( High
Reliability Absolute Semiconductor Pressure Senso
r)(53頁〜60頁)に熱応力による測定誤差を軽減
した従来例が開示されている。図7はこの従来例の断面
構造を示す。図7において、台座71の中心に孔71a
が形成され、細い溝71bが台座71の側面に形成され
ている。圧力センサチップ72が台座71の上面に接合
されている。なお、ダイアフラム72aが圧力センサチ
ップ72に形成されている。台座71はステム73上に
固定されている。孔73aがステム73に形成されてい
る。リードピン74、75がステム73に絶縁物73b
を介して固定され、ボンディングワイヤ76、77が圧
力センサチップ72とリードピン74、75とを接続し
ている。キャップ78がステム73に固定されている。
【0003】なお、ステム73の孔73aが台座71の
孔71aに連通し、該孔71aが圧力センサチップ72
のダイアフラム72aに連通している。このため、該ダ
イアフラム72aに外部の気圧が前記孔73a、71a
を介して加わる。ここで、台座71の細長い溝71b
は、金属製ステム73とガラス製台座71との熱膨張の
差により台座71に加わる熱応力を緩和する働きをする
ので、該熱応力のうち圧力センサチップ72に加わる成
分を著しく小さくすることができる。このため、温度が
常温より上昇又は下降した場合でも、圧力センサの熱応
力による測定誤差を小さくすることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、台座71の側面に細長い溝71bを形成して
いるので、台座71を1個ずつ形成した後に各台座71
毎に溝71bを形成する必要があるので、台座71を製
造する工程の生産性が低くなり、その結果、圧力センサ
の生産性が低下するという欠点があった。したがって、
本願発明の目的は、上述の従来例の欠点をなくし、熱応
力による測定誤差が少なくて、生産性がよい圧力センサ
を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願の第1の発明の構成は、外部の圧力を受け入れ
るためのダイアフラムが形成された圧力センサ部と、該
圧力センサ部を取り付ける台座と、該台座を固定するス
テムとを備えた圧力センサにおいて、前記ステムには第
1の孔が設けられ、前記台座には該第1の孔に連通し前
記ダイアフラムに達する第2の孔が形成され、前記台座
の前記第2の孔の前記ステム側端に切欠を形成したこと
である。上記第1の発明の構成により、前記台座の第2
の孔の前記ステム側端に切欠が形成されているので、前
記台座と前記ステムとの熱膨張係数の相違により前記台
座が前記ステムから受ける熱応力が前記切欠により緩和
されるので、圧力センサ部が受ける前記熱応力が著しく
小さくなる。このため、熱応力による圧力の測定誤差を
著しく小さくすることができる。更に、このようにして
も、台座用板状材料を各台座毎に切断する前に台座用板
状材料の段階で前記切欠を形成することができるので、
圧力センサの生産性を良くすることができる。更に、付
加的作用として、台座とステムとを接着剤により接着し
た場合に、この接着剤が接着部分から流れても、前記切
欠が形成されているので、前記第1及び第2の孔が接着
剤により塞がることを防ぐことができる。
【0006】更に、第2の発明の構成は、圧力センサに
おいて圧力センサ部をステムに取り付ける台座の製造方
法において、所定厚さの板状材料の一方の面に所定の間
隔で複数の凹部を形成し、該各凹部の底部の一部分から
前記板状材料の他方の面まで貫通する孔を形成し、前記
板状材料を前記凹部及び前記孔を含むように前記板状材
料の厚さ方向に切断面を形成するように切断して所望の
大きさの台座とすることである。上記第2の発明の構成
により、所定厚さの板状材料の一方の面に所定の間隔で
複数の凹部を形成し、該各凹部の底部の一部分から前記
板状材料の他方の面まで貫通する孔を形成することによ
り、前記凹部を請求項1記載の発明における切欠とする
ことができる。このため、前記板状材料を前記切欠及び
孔を有する台座毎に切断する前に前記切欠を形成するこ
とができる。この結果、上記従来例のように、板状材料
を切断して台座を形成した後に台座毎に細い溝を形成す
る必要がなくなるので、上記請求項1に係わる発明の台
座の製造工程の効率が著しく向上する。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は本願発明の実施の形態の製
造方法を示し、図2は該実施の形態に使用する圧力セン
サチップを示し、図3は該実施の形態の要部の断面構造
を示し、図4は該実施の形態の組立状態の断面構造を示
し、図5は該実施の形態の特性を説明している。図1に
おいて、先ず、(a)に示す所定厚さの板状ガラス材料
10を用意する。なお、板状ガラス材料10において、
11が一方の面であり、12が他方の面である。次に、
(b)に示すように、一方の面11に超音波又はエッチ
ングにより所定間隔で複数の凹部13を形成する。次
に、(c)に示すように、超音波又はエッチングにより
凹部13の底部13aの一部分から他方の面12まで貫
通する孔14を形成する。次に、(d)に示すように、
圧力センサ用ウェハー30の裏面35をガラス材料10
の他方の面12に陽極接合する。なお、板状ガラス材料
10の厚さ方向16に延びている点線15はダイシング
して個々の圧力センサにするときの切断面を示す。即
ち、ガラス材料10を切断面15に沿ってダイシングす
ると台座20になり、ウェハー30を切断面15に沿っ
てダイシングすると圧力センサチップ30aになる。
【0008】図2において、(a)は圧力センサ部とし
ての圧力センサチップ30aの平面を示し、(b)は
(a)のA−A断面構造を示す。圧力センサチップ30
aはシリコン製であり、その表面31側には、歪抵抗3
2a〜32dが拡散形成され、配線パターン33が各歪
抵抗32a〜32dをホィートストンブリッジになるよ
うに接続している。パッド34a〜34dが配線パター
ン33の各接続点に形成されている。凹部35aが圧力
センサチップ30aの裏面35に形成され、この凹部3
5aの底部と表面31との間が外部の圧力を受け入れる
ダイアグラム36になっている。
【0009】図3は上記図1(d)に示すダイシングに
より形成される台座20と圧力センサチップ30aの断
面構造を示し、図4は、図3に示すものを使用した圧力
センサの組立状態を示す。図3及び図4において、台座
20の一方の面11が銀ペースト、ハンダ又は有機系接
着剤(例えばエポキシ樹脂等)により金属ステム40の
内面41に接着されている。なお、このときステム40
の孔43と台座20の凹部13(切欠となる)及び孔1
4は連通するように配置される。リード端子44、45
が、ステム40の内面41から外面42に貫通するよう
に配設されている。なお、リード端子44、45とステ
ム40とは図示しないガラス材料等により電気的に絶縁
されている。ボンディングワイヤ46が圧力センサチッ
プ30aのパッド34aとリード端子44とを接続し、
ボンディングワイヤ47が圧力センサチップ30aのパ
ッド34bとリード端子45とを接続している。更に、
リード端子44、45及びボンディングワイヤ46、4
7と同様に、図示しない2組のリード端子及びボンディ
ングワイヤが圧力センサチップ30aのパッド34c、
34dに接続されている。
【0010】図5は上記実施の形態の特性を説明してい
る。図5(a)は上記台座20の特性を示し、図5
(b)は該台座20と比較する台座20aの特性を示
す。なお、台座20aでは台座20の凹部13に相当す
るものが形成されていない。図5(a)では、約100
℃(常温より約80℃温度上昇)での熱応力をコンピュ
ーターシュミレーションした場合を示す。金属ステム4
0の熱膨張率(約100×10-7/℃)がガラス台座2
0の熱膨張率(約32×10-7/℃)より大きいので、
約100℃では台座20の一方の面11側は熱応力によ
り図示左方向に撓む。この熱応力の大きさの図示左方向
成分の等しい部分を結んだ線21(以下等熱応力線21
とする。)が一定の差の熱応力毎に表されている。この
等熱応力線21は凹部13の近傍で密になっているの
で、凹部13により熱応力が著しく減少し、台座20の
他方の面12(圧力センサチップ30aに接合されてい
る)では該熱応力が著しく小さくなっている。このた
め、圧力センサチップ30aに対する該熱応力の影響が
著しく小さくなる。
【0011】一方、図5(b)では、凹部13に相当す
るものが形成されていないので、等熱応力線21aの分
布が台座20a(孔23aが形成されている)の一方の
面11a近傍にても(a)の凹部13近傍のようには密
にならない。このため、台座20aの他方の面12aに
おける熱応力が大きいので、台座20aの他方の面12
aに接合された圧力センサチップ30aが受ける該熱応
力が大きなものになる。このため、圧力センサチップ3
0aの熱応力による測定誤差が大きくなる。
【0012】以上の構成により、台座20の孔14のス
テム40側端に切欠となる凹部13が形成されているの
で、台座20とステム40との熱膨張係数の相違により
台座20がステム40から受ける熱応力が凹部13によ
り緩和されるので、圧力センサ部としての圧力センサチ
ップ30aが受ける前記熱応力が著しく小さくなる。こ
のため、前記熱応力による圧力センサの測定誤差を著し
く小さくすることができる。更に、このようにしても、
台座20用板状材料10を各台座20毎に切断する前に
台座20用板状材料10の段階で前記切欠となる凹部1
3を形成することができるので、圧力センサの生産性を
良くすることができる。更に、付加的作用として、台座
20とステム40とを接着剤により接着した場合に、こ
の接着剤が接着部分から流れても、凹部13が形成され
ているので、孔14、43が接着剤により塞がることを
防ぐことができる。更に、所定厚さの板状ガラス材料1
0の一方の面11に所定の間隔で複数の凹部13を形成
し、該各凹部13の底部13aの一部分から板状ガラス
材料10の他方の面12まで貫通する孔14を形成する
ことにより、凹部13を請求項1記載の発明における切
欠24とすることができる。このため、板状ガラス材料
10を切欠となる凹部13及び孔14を有する台座20
毎に切断する前に凹部13を形成することができる。こ
の結果、上記従来例のように、台座毎に細い溝(凹部1
3に対応する)を形成する必要がなくなるので、台座2
0の生産性が著しく向上する。
【0013】図6は上記台座20の変形例を示す。図6
(a)では、台座20に相当する台座50が示されてい
る。台座50では一方の面51から他方の面52に貫通
する孔54が形成され、孔54の一方の面51近傍に階
段状切欠53が形成されている。なお、この場合2段の
階段状であるがこれに限らず3段以上の階段状のもので
もよい。切欠53は上記凹部13と同様の働きをする。
図6(b)では、台座20に相当する台座60が示され
ている。台座60では一方の面61から他方の面62に
貫通する孔64が形成され、孔64の一方の面61近傍
にほぼ半球状切欠63が形成されている。切欠63も上
記凹部13と同様の働きをする。このため、台座50、
60を台座20と同様に使用した圧力センサにおいて
も、上記台座20を使用した圧力センサと同様にステム
40と台座50、60との熱膨張率の差に起因する熱応
力による測定誤差を著しく小さくすることができ、かつ
圧力センサの生産性を良くすることができる。
【0014】
【発明の効果】本願の第1の発明によれば、圧力センサ
において、圧力センサの製造工程が煩雑になることな
く、生産性が良くて、台座とステムとの熱膨張係数の相
違による熱応力による測定誤差を著しく小さくすること
ができる。更に、付加的作用として、台座とステムとを
接着剤により接着した場合に、この接着剤が接着部分か
ら流れても、凹部が形成されているので、台座の孔及び
ステムの孔が接着剤により塞がることを防ぐことができ
る。更に、第2の発明に係わる台座の製造方法によれ
ば、第1の発明に係わる圧力センサ用台座を効率良く製
造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の実施の形態に係わる製造工程を示す
説明図である。
【図2】前記実施の形態に使用する圧力センサチップの
説明図である。
【図3】前記実施の形態の一部分を示す断面図である。
【図4】前記実施の形態の組立状態を示す断面図であ
る。
【図5】前記実施の形態の特性を示す説明図である。
【図6】前記実施の形態の変形例の説明図である。
【図7】従来例の断面図である。
【符号の説明】
10 板状材料 11 板状材料の一方の面 12 板状材料の他方の面 13 凹部 13a 凹部の底部 14 孔 15 切断面 16 厚さ方向 20 台座 30a 圧力センサチップ 36 ダイアフラム 40 ステム 43 孔

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部の圧力を受け入れるためのダイアフ
    ラムが形成された圧力センサ部と、該圧力センサ部を取
    り付ける台座と、該台座を固定するステムとを備えた圧
    力センサにおいて、 前記ステムには第1の孔が設けられ、前記台座には該第
    1の孔に連通し前記ダイアフラムに達する第2の孔が形
    成され、前記台座の前記第2の孔の前記ステム側端に切
    欠を形成したことを特徴とする圧力センサ。
  2. 【請求項2】圧力センサにおいて圧力センサ部をステム
    に取り付ける台座の製造方法において、 所定厚さの板状材料の一方の面に所定の間隔で複数の凹
    部を形成し、該各凹部の底部の一部分から前記板状材料
    の他方の面まで貫通する孔を形成し、 前記板状材料を前記凹部及び前記孔を含むように前記板
    状材料の厚さ方向に切断面を形成するように切断して所
    望の大きさの台座とすることを特徴とする台座の製造方
    法。
JP26022195A 1995-10-06 1995-10-06 圧力センサ Pending JPH09101219A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5948992A (en) * 1998-04-24 1999-09-07 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor pressure detecting device
WO2009041465A1 (ja) * 2007-09-25 2009-04-02 Alps Electric Co., Ltd. 半導体圧力センサ
JP2012018049A (ja) * 2010-07-07 2012-01-26 Yamatake Corp 圧力測定器
JP2013167468A (ja) * 2012-02-14 2013-08-29 Alps Electric Co Ltd 圧力センサとその製造方法
JP2017003511A (ja) * 2015-06-15 2017-01-05 富士電機株式会社 センサ装置およびその製造方法

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