JPH11304612A

JPH11304612A - 半導体圧力検出装置

Info

Publication number: JPH11304612A
Application number: JP10114783A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yamamoto; 雅裕山本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-04-24
Filing date: 1998-04-24
Publication date: 1999-11-05
Also published as: US5948992A

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体圧力検出装置において、台座とベース
部材とのダイボンディングによる残留応力及びベース部
材とキャップとの溶接による応力を低減する。【解決手段】薄肉状の受圧部２ａを有する半導体セン
サ素子２と台座３とベース部材４とキャップ１１とを備
えるとともに、該ベース部材４および台座３の圧力流体
導入孔４ｈ,３ｈを介して圧力室９に圧力流体が導かれ
るように構成され、この流体圧力を半導体センサ素子２
で検出するようにした半導体圧力検出装置１であって、
台座３のベース部材４に対する接合面３ｆの外周形状が
矩形状をなしており、該矩形の対角線方向における接合
長さが、半導体圧力検出装置１の規定最高使用圧力，台
座３とベース部材４との接合時における残留歪発生条件
およびキャップ１１のベース部材４への接合時における
歪発生条件に基づいて設定されていることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体圧力検出
装置、特に、薄肉状の受圧部に生じる歪および／または
応力を検出し得る半導体センサ素子を検出素子に用いた
半導体圧力検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、圧力検出装置の一種として、半導
体のピエゾ抵抗効果を利用し、薄肉化されたダイアフラ
ム状の受圧部に圧力が作用した際に生じる歪および／ま
たは応力を検出し得る半導体センサ素子（以下、適宜、
単にセンサ素子と略称する。）を検出素子に用いたもの
が知られている（例えば、特開平９−１０１２１９号公
報参照）。かかるタイプのセンサ素子を用いることによ
り、上記受圧部に作用する圧力の大きさ及び／又は変化
を歪および／または応力の大きさ及び／又は変化として
高精度で検出し、これを電気信号に変換して出力するこ
とができる。

【０００３】図４は、従来例に係る半導体圧力検出装置
（以下、適宜、単に圧力検出装置あるいは装置と略称す
る。）の基本構成を示す縦断面説明図である。この図に
示すように、本従来例に係る圧力検出装置１０１では、
中央部分に薄肉化されたダイアフラム状の受圧部１０２
ａを有するシリコン（Ｓｉ）単結晶製の半導体センサ素
子１０２と、該センサ素子１０２を接合支持するシリコ
ン製の台座１０３と、該台座１０３を接合支持する金属
製のベース部材１０４とを備えている。該ベース部材１
０４の反台座側には圧力導入パイプ１０４ｐが一体的に
設けられている。

【０００４】上記ベース部材１０４は、その上面側に台
座１０３を接合支持する本体部１０４ａと、その外周部
に設けられた薄肉のフランジ部１０４ｆとを有してい
る。このフランジ部１０４ｆは、例えば、本体部１０４
ａの外周部分をプレス装置で圧縮成形することにより、
該本体部４ａに一体形成したものである。このベース部
材１０４のフランジ部１０４ｆに、金属製のキャップ１
１１の開口端の外周部に設けられたフランジ部１１１ｆ
が接合されている。このキャップ１１１のフランジ部１
１１ｆの接合面には例えば環状の突起１１１ｐが形成さ
れており、この突起１１１ｐを溶融させてプロジェクシ
ョン溶接が行われ、両フランジ部１０４ｆ,１１１ｆが
相互に接合される。

【０００５】また、上記台座１０３は、環状の溝１０３
ｇを挟んで対向する一対の取付板１０３ａ,１０３ｂを
備えており、上部取付板１０３ｂの上面にセンサ素子１
０２の取付基部１０２ｂが接合される一方、下部取付板
１０３ａの下面がベース部材１０４の本体部１０４ａの
上面に接合されている。尚、ベース部材１０４の本体部
１０４ａには、その厚さ方向に挿通する複数のリード線
１１３が固定されている。各リード線１１３は、例えば
金（Ａｕ）製のワイヤ１１２を介してセンサ素子１０２
に電気的に接続されている。このセンサ素子１０２の受
圧部１０２ａを含む外表面は、上記ワイヤ１１２の配線
を終えた後に表面保護用のコーティングゲル層１０６で
覆われる。

【０００６】上記センサ素子１０２と台座１０３、およ
び該台座１０３とベース部材１０４とは、それぞれ所謂
ダイボンディング法で接合されることによって気密およ
び液密にシールされている。これにより、ベース部材１
０４及びその圧力導入パイプ１０４ｐを貫通する内部通
路１０４ｈ（圧力流体導入孔）と、台座１０３の中心部
に設けられた該台座１０３を貫通する圧力流体導入孔１
０３ｈとが連なり、センサ素子１０２の受圧部１０２ａ
を含む内壁と台座１０３の上面との間に形成された圧力
室１０９に、圧力流体が導かれるようになっている。
尚、上記センサ素子１０２，台座１０３及びベース部材
１０４で構成されるユニット体の外表面とキャップ１１
１の内壁面とで形成される空間部が真空室１１０を構成
している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な圧力検出装置１０１では、台座１０３とベース部材１
０４とをダイボンディング法によって接合した際、台座
１０３はシリコン製でありベース部材１０４は金属製で
あるので、両者１０３,１０４の材料の線膨張係数の差
が大きいことに起因して、ダイボンディング時の熱によ
る残留応力が生じる。また、上記のような圧力検出装置
１０１では、最終的な組立工程でキャップ１１１のフラ
ンジ部１１１ｆとベース部材１０４のフランジ部１０４
ｆとがプロジェクション溶接によって接合されるが、こ
の溶接に伴ってベース部材１０４の本体部１０４ａの表
面に応力が生じる。

【０００８】このため、上記キャップ１１１とベース部
材１０４との溶接時に、あるいはその後に圧力検出装置
１０１に衝撃が加わった際などに、シリコン製の台座１
０３にクラックＣｒ（図４における破線曲線参照）が発
生して真空室１１０の真空度が低下する、あるいは、ク
ラックＣｒの発生に至らないまでも、センサ素子１０２
に溶接歪の影響が加わって圧力特性が変動し、検出精度
が低下する、などの問題があった。上記台座１０３とベ
ース部材１０４とのダイボンディングに伴って生じる残
留応力およびベース部材１０４とキャップ１１１のフラ
ンジ部１０４ｆ,１１１ｆどうしの溶接に伴って生じる
応力は、台座１０３のサイズが（従って、台座１０３の
ベース部材１０４に対する接合面１０３ｆの面積が）大
きいほど、また、ベース部材１０４のサイズが大きいほ
ど、大きくなる。

【０００９】上記のような半導体圧力検出装置１０１で
は、ゲージ抵抗を有する上記半導体センサ素子１０２に
加えて、該センサ素子１０２の電気的特性を調整するた
めの抵抗回路等の種々の周辺回路が必要とされるが、近
年では、これら周辺回路等をセンサ素子自体に取り込ん
で集積化する傾向がある。この場合、半導体センサ素子
のサイズ（特に平面サイズ）は、上記周辺回路等が別設
の基板に形成されている場合に比べて大きくなり、これ
に伴って、センサ素子を支持する部品（台座およびベー
ス部材）のサイズも不可避的に大きくなる。したがっ
て、半導体センサ素子に周辺回路が組み込まれている場
合には、これに伴って台座およびベース部材の平面サイ
ズが大きくなっているので、上述の残留応力および溶接
時の歪による応力の問題がより顕著に現れることにな
る。

【００１０】尚、上述の従来公報（特開平９−１０１２
１９号公報）では、台座の圧力流体導入孔のベース部材
側の端部に凹部を形成して、台座とベース部材との熱膨
張係数の相違により台座がベース部材から受ける熱応力
を緩和し、この熱応力による測定誤差の低減を図ること
が開示されているが、台座１０３とベース部材１０４と
のダイボンディングに伴って生じる残留応力の問題ある
いはベース部材１０４とキャップ１１１との溶接に伴っ
て生じる応力の問題について、及びそれらに対する対策
については、特に言及されていない。

【００１１】この発明は、上記技術的課題に鑑みてなさ
れたもので、台座とベース部材とのダイボンディングに
伴って生じる残留応力およびベース部材とキャップとの
溶接に伴って生じる応力を有効に低減できる半導体圧力
検出装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このため、本願の第１の
発明に係る半導体圧力検出装置は、薄肉状の受圧部に生
じる歪および／または応力を検出し得る半導体センサ素
子と、該半導体センサ素子を接合支持する台座と、該台
座を接合支持するベース部材と、該ベース部材の外周部
またはその近傍に接合されてベース部材，上記台座およ
び半導体センサ素子を覆うキャップ部材とを備えるとと
もに、該ベース部材および上記台座にそれぞれ設けられ
た圧力流体導入孔を介して、上記半導体センサ素子の受
圧部を含む内壁と台座のセンサ素子支持面との間に形成
された圧力室に圧力流体が導かれるように構成され、該
圧力室に作用する流体圧力を上記半導体センサ素子によ
り検出するようにした半導体圧力検出装置であって、上
記台座の上記ベース部材に対する接合面の外周形状が矩
形もしくは略矩形状をなしており、該矩形の対角線方向
における接合長さが、当該半導体圧力検出装置の規定最
高使用圧力，上記台座とベース部材との接合時における
残留歪発生条件および上記キャップ部材のベース部材へ
の接合時における歪発生条件に基づいて設定されている
ことを特徴としたものである。

【００１３】また、本願の第２の発明に係る半導体圧力
検出装置は、上記台座と上記ベース部材との接合部に上
記圧力流体導入孔の一部を含む空洞部が形成され、この
空洞部の上記接合面での平面サイズを設定することによ
り、上記対角線方向における接合長さが設定されること
を特徴としたものである。

【００１４】更に、本願の第３の発明に係る半導体圧力
検出装置は、上記第２の発明に係る半導体圧力検出装置
において、上記空洞部は上記台座に形成されていること
を特徴としたものである。

【００１５】また更に、本願の第４の発明に係る半導体
圧力検出装置は、上記第２の発明に係る半導体圧力検出
装置において、上記空洞部は上記ベース部材に形成され
ていることを特徴としたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に基づいて詳細に説明する。実施の形態１．まず、図１に示す本発明の第１の実施の
形態に係る半導体圧力検出装置１（以下、適宜、単に圧
力検出装置あるいは装置と略称する。）について説明す
る。図１は本実施の形態に係る圧力検出装置１の縦断面
説明図である。この図に示すように、上記圧力検出装置
１は、薄肉化されたダイアフラム状の受圧部２ａを中央
部分に有する半導体センサ素子２（以下、適宜、単にセ
ンサ素子と略称する。）と、該センサ素子２を接合支持
する台座３と、該台座３を接合支持する金属製のベース
部材４とを備えている。

【００１７】これら３つの構成要素（センサ素子２,台
座３及びベース部材４）は、順に積み重ねられた接合状
態でユニット体（センサユニット）を構成している。こ
のセンサユニットは、下端開口の外周部がベース部材４
の外周部に接合された金属製のキャップ１１によって覆
われている。また、上記ベース部材４の下面側（反台座
側）には、圧力検出装置１の圧力室９内に圧力検出を行
うべき流体を導入するための圧力導入パイプ４ｐが一体
的に設けられている。

【００１８】上記半導体センサ素子２は、従来から良く
知られているように、半導体のピエゾ抵抗効果を利用し
て歪および／または応力を検出することにより圧力の大
きさ及び／又は変化を検出するもので、本実施の形態で
は、例えばシリコン（Ｓｉ）単結晶製のダイアフラム式
のものが用いられている。すなわち、上記センサ素子２
は、例えば平面視で矩形状をなす所定厚さの板材として
構成され、上述のように、その中央部分に薄膜ダイアフ
ラム状の受圧部２ａが形成されている。この受圧部２ａ
の周囲には取付基部２ｂが設けられ、この取付基部２ｂ
の下端面が台座３の上面に接合されている。尚、この半
導体センサ素子２は、従来公知のものと同様のものであ
るので、その構造および作動等についてのより詳細な説
明および図示は省略する。

【００１９】上記台座３は、例えば、センサ素子２と同
じくシリコン製で、全体として略角形のブロック状に形
成され、その中心部には厚さ方向に貫通する圧力流体導
入孔３ｈが設けられている。台座３は、環状の溝３ｇを
挟んで対向する一対の取付部３ａ,３ｂを備えており、
上側取付部３ｂの上面にセンサ素子２の取付基部２ｂが
接合される一方、下側取付部３ａの下面がベース部材４
の上面に接合されている。尚、台座３が角形であるの
で、上下の取付部３ａ,３ｂは平面視で矩形状をなして
いる。

【００２０】上記環状の溝３ｇは、台座３をセンサ素子
２及びベース部材４と接合した状態では、シリコン製台
座３の金属製ベース部材４に対する接合面３ｆとセンサ
素子２との間に位置することとなるので、台座３とベー
ス部材４の熱膨張係数の差に起因して台座３に加わる熱
応力が、センサ素子２の検出精度などの特性に悪影響を
及ぼすことを緩和することができる。

【００２１】この台座３の上面および下面（上側取付部
３ｂの上面および下側取付部３ａの下面ならびに上記セ
ンサ素子２の下面（取付基部２ｂの下端面）には、例え
ば、真空蒸着法あるいはスパッタリング法などにより、
予め金（Ａｕ）の薄膜が形成されている。そして、セン
サ素子２を、その取付基部２ｂが台座３の上面に当接す
るように載置した状態で、両者を高温下でボンディング
することにより、台座３の上側取付部３ｂの上面および
センサ素子２の取付基部２ｂの下端面に薄膜を形成して
いた金（Ａｕ）がシリコン（Ｓｉ）内に溶融浸透してＡ
ｕ−Ｓｉ合金が形成される。その結果、センサ素子２の
取付基部２ｂが台座３の上側取付部３ｂの上面に接合支
持され、かつ、両者間が気密にシールされるようになっ
ている。

【００２２】上記ベース部材４は、全体として一定以上
の厚さを有する例えば円板状に形成され、その上面側に
台座３を接合支持する本体部４ａと、その外周側に設け
られた所定厚さのフランジ部４ｆとを備えている。この
フランジ部４ｆは、例えば、本体部４ａの外周部分をプ
レス装置で圧縮成形することにより、該本体部４ａに一
体形成したものである。また、ベース部材４の本体部４
ａの中心部には厚さ方向に貫通する圧力流体導入孔４ｈ
が設けられている。このベース部材４は、台座３を支持
する支持部材としての所要強度を有する金属材料で製作
されており、その材料としては、例えば、鉄（Ｆｅ）−
ニッケル（Ｎｉ）合金などを用いることができる。

【００２３】上記ベース部材４の中央部分（フランジ部
４ｆを除く所定部分）の上面には、例えばメッキ法によ
り金（Ａｕ）の被膜が予め形成されている。一方、台座
３の下面３ｆ（ベース部材４に対する接合面）にも、上
述のように真空蒸着法あるいはスパッタリング法などに
より金（Ａｕ）の薄膜が予め形成されている。上述のよ
うに台座３の下側取付部３ａは平面視で矩形状であるの
で、図２から良く分かるように、台座３のベース部材４
に対する接合面３ｆの外周形状は、矩形状をなすことに
なる。そして、金メッキが施されたベース部材４の中央
部分の上面に、センサ素子２を有する台座３を載せた状
態で、高温下でダイボンディングを行うことにより、台
座３がベース部材４の上面に接合支持され、両者間が気
密にシールされる。

【００２４】上記ベース部材４の外周フランジ部４ｆに
は、金属製キャップ１１の下端開口の外周部に形成され
た所定厚さのフランジ部１１ｆが、例えば真空中でのプ
ロジェクション溶接によって接合されている。このキャ
ップ１１のフランジ部１１ｆの接合面には例えば環状の
突起１１ｐが形成されており、この突起１１ｐを溶融さ
せてプロジェクション溶接を行うことにより、両フラン
ジ部４ｆ,１１ｆが相互に接合されている。尚、ベース
部材４の本体部４ａには、その厚さ方向に挿通する複数
のリード線１３が固定されている。各リード線１３は、
例えば金（Ａｕ）製のワイヤ１２を介してセンサ素子２
に電気的に接続されている。このセンサ素子２の受圧部
２ａを含む外表面は、上記ワイヤ１２の配線を終えた後
に表面保護用のコーティングゲル層６で覆われる。

【００２５】上記センサ素子２と台座３、および該台座
３とベース部材４とは、上述のように、それぞれ所謂ダ
イボンディング法で接合されることによって気密および
液密にシールされている。これにより、ベース部材４及
びその圧力導入パイプ４ｐを貫通する内部通路４ｈ（圧
力流体導入孔）と、台座３の中心部に設けられた該台座
３を貫通する圧力流体導入孔３ｈとが連なり、センサ素
子２の受圧部２ａを含む内壁と台座３の上面との間に形
成された圧力室９に、圧力検出を行うべき流体が導かれ
るようになっている。尚、上記センサ素子２，台座３及
びベース部材４で構成されるセンサユニットの外表面と
キャップ１１の内壁面とで形成される空間部が真空室１
０を構成しており、該真空室１０の内部圧力が、圧力室
９内の圧力を検出する際の基準圧力となる。

【００２６】上記半導体センサ素子２は、より好ましく
は、歪および／または応力を検出するためのゲージ抵抗
に加えて、例えばセンサ素子２の電気的特性を調整する
ための抵抗回路を含む周辺回路などが組み込まれて集積
化されている。したがって、センサ素子２自体、並びに
これを支持するための台座３及びベース部材４のサイズ
（特に平面サイズ）は、上記周辺回路などを別設の基板
上に形成したものに比べて大きくなっている。上記セン
サ素子２の受圧部２ａに生じた歪および／または応力
（つまり圧力室９に作用する圧力）は電気信号に変換さ
れ、こうして得られた電気信号が、ワイヤ１２及びリー
ド線１３を介して外部に出力されるようになっている。

【００２７】本実施の形態では、上述のように、台座３
のベース部材４に対する接合面３ｆの外周形状が矩形を
なしている（図２参照）。そして、台座３とベース部材
４とのダイボンディングに伴って生じる残留応力および
ベース部材４とキャップ１１との溶接に伴って生じる応
力を有効に低減するために、上記矩形の対角線Ｌｓの方
向における接合長さＴｗが、当該半導体圧力検出装置１
の規定最高使用圧力，上記台座３とベース部材４とのダ
イボンディング時における残留歪発生条件および上記キ
ャップ部材１１のベース部材４への接合時における歪発
生条件に基づいて設定されている。

【００２８】具体的には、台座３とベース部材４との接
合部に圧力流体導入孔３ｈの一部を含む空洞部８が形成
され、この空洞部８の上記接合面３ｆでの平面サイズを
設定することにより、上記対角線Ｌｓ方向における接合
長さＴｗが設定される。特に、本半導体圧力検出装置１
の規定最高使用圧力が加えられた状態で、台座３とベー
ス部材４との接合に伴って生じる残留応力およびキャッ
プ１１とベース部材４との接合に伴って生じる応力が、
台座３とベース部材４との接合強度を越えない範囲で、
その接合面３ｆの対角線Ｌｓの方向における接合長さＴ
ｗが短く設定される。この場合、上記空洞部８は、台座
３の下側取付部３ａを下面側に向かって拡径するように
テーパ加工（テーパ面：３ｄ）を行うことにより、台座
３に形成されている。

【００２９】台座３とベース部材４とのダイボンディン
グに伴って生じる残留応力は、台座３のベース部材４に
対する接合面３ｆの大きさ及びその形状の影響を受け、
この接合面３ｆが大きいほど残留応力の最大値は大きく
なる。また、台座３が角形で接合面３ｆの外周形状が矩
形状の場合、接合長さが最も長い対角線Ｌｓの方向にお
いて最大値が生じる。従って、上記対角線Ｌｓの方向に
おける接合長さＴｗをできるだけ短く設定して、台座３
のベース部材４に対する接合面３ｆの面積を小さくする
ことにより、台座３とベース部材４とのダイボンディン
グに伴って台座３に生じる残留応力を低減することがで
きる。尚、この残留応力の最大値は、接合面３ｆの矩形
の外側角部の近傍に生じる。

【００３０】また、ベース部材４のフランジ部４ｆとキ
ャップ１１のフランジ部１１ｆを溶接した際、この溶接
に伴ってベース部材４に生じる変位量は、ベース部材４
の厚さの３乗に反比例し、かつ、ベース部材４の直径の
２乗に比例する。そして、ベース部材４の中央部分（具
体的には、本体部４ａの圧力流体導入孔４ｈの周縁部近
傍）が最大となる。尚、この最大変位量は、ベース部材
４の本体部４ａの圧力流体導入孔４ｈの周縁部近傍に歪
ゲージを貼り付け、溶接中における最大歪を測定するこ
とにより得ることができる。従って、上述のように台座
３とベース部材４との接合部に上記空洞部８を形成する
ことにより、キャップ１１とベース部材３との接合に伴
って生じる歪が台座３に及ぼす影響を抑制することがで
きる。

【００３１】上記接合面３ｆの対角線Ｌｓの方向におけ
る接合長さＴｗの設定は、例えば以下のようにして行わ
れる。尚、この場合、上記接合長さＴｗは接合面３ｆの
外周形状を一定として変化する値として取り扱われる。
まず、空洞部８の最大拡径部における面積に基づいて、
当該半導体圧力検出装置１の規定最高使用圧力（例えば
１０ｋｇ／ｃｍ²）が作用した場合に接合面３ｆに生じ
る応力σ₁を算出する。接合面３ｆの面積は上記接合長
さＴｗの関数として表すことができる。また、台座３と
ベース部材４とのダイボンディングに伴って生じる残留
応力について、この残留応力値の対角線Ｌｓに沿って変
化するデータを予め採取しておき、残留応力値σ₂を接
合長さＴｗの関数として表す。更に、ベース部材４のフ
ランジ部４ｆとキャップ１１のフランジ部１１ｆとの溶
接に伴ってベース部材４に生じる応力について、この応
力値の対角線Ｌｓに沿って変化するデータを予め採取し
ておき、この応力値σ₃を接合長さＴｗの関数として表
す。

【００３２】そして、本半導体圧力検出装置１の規定最
高使用圧力が加えられた状態（接合面３ｆに生じる応力
σ₁）で、台座３とベース部材４との接合に伴って生じ
る残留応力σ₂およびキャップ１１とベース部材４との
接合に伴って生じる応力σ₃が、台座３とベース部材４
とのダイボンディング強度σ_B（例えば２５ｋｇ／ｃ
ｍ²）を越えない範囲で、その接合面３ｆの対角線Ｌｓ
の方向における接合長さＴｗが短く設定される。すなわ
ち、この接合長さＴｗは、次式を満たす範囲で小さく
なるように設定される。尚、この式における符号ｋ
（ｋ≧１）は、接合長さＴｗを定める際の安全係数であ
る。 σ_B≧ｋ（σ₁＋σ₂＋σ₃） …

【００３３】以上、説明したように、本実施の形態によ
れば、本半導体圧力検出装置１の規定最高使用圧力が加
えられた状態（接合面３ｆに生じる応力σ₁）で、台座
３とベース部材４との接合に伴って生じる残留応力σ₂
およびキャップ１１とベース部材４との接合に伴って生
じる応力σ₃が、台座３とベース部材４とのダイボンデ
ィング強度σ_B（例えば２５ｋｇ／ｃｍ²）を越えない範
囲で、その接合面３ｆの対角線Ｌｓの方向における接合
長さＴｗを短く設定したので、上記キャップ１１とベー
ス部材４との接合時に、あるいはその後に圧力検出装置
１に衝撃が加わった際などに、台座３にクラックが発生
して真空室１０の真空度が低下する、あるいは、クラッ
クの発生に至らないまでも、センサ素子２に接合時の歪
の影響が加わって圧力特性が変動し、検出精度が低下す
る、などの不具合の発生を抑制することができる。

【００３４】特に、上記台座３とベース部材４との接合
部に台座３の圧力流体導入孔３ｈの一部を含む空洞部８
が形成され、この空洞部８の上記接合面３ｆでの平面サ
イズを設定することにより、上記対角線Ｌｓの方向にお
ける接合長さＴｗが設定されるので、この接合長さＴｗ
の設定を正確に行うことができる。また、上記空洞部８
は台座３とベース部材４との接合部の中央部分に形成さ
れることになるので、キャップ１１とベース部材４との
接合に伴って生じる歪（変形）が台座３に及ぼす影響を
確実に低減することができる。また、この場合、上記空
洞部８は台座３に形成されているので、この台座３を加
工（例えば切削加工）することにより、簡単かつ確実に
上記空洞部８を形成することができる。

【００３５】実施の形態２．次に、本発明の第２の実施
の形態に係る半導体圧力検出装置について説明する。
尚、以下の説明において、上記第１の実施の形態におけ
る場合と同じものには同一の符号を付し、それ以上の説
明は省略する。図３に示すように、この第２の実施の形
態に係る半導体圧力検出装置２１では、台座２３とベー
ス部材２４との接合部に形成される空洞部２８が、ベー
ス部材２４に設けられている。この空洞部２８は、例え
ば、ベース部材２４を成形する際に、圧力導入パイプ２
４ｐの内部に連なる圧力流体導入孔２４ｈを含む中央部
分をテーパ状（テーパ面２４ｄ）成形することによって
設けられる。

【００３６】上記空洞部２８を設けることにより、台座
２３の下側取付部２３ａの下端面の一部をなす接合面２
３ｆの面積が小さくなり、第１の実施の形態における場
合と同様の効果を奏することができる。この場合、上記
空洞部２８はベース部材２４に形成されているので、こ
のベース部材２４を加工することにより、簡単かつ確実
に上記空洞部２８を形成することができ、特に、このベ
ース部材２４がプレス成形で製作される場合には、切削
加工などを別途に行う必要なしに、ベース部材２４の本
体部２４ａとフランジ部２４ｆとを一体成形する際に同
時に成形することができる。

【００３７】尚、本発明は、以上の実施態様に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、
種々の改良あるいは設計上の変更が可能であることは言
うまでもない。

【００３８】

【発明の効果】本願の請求項１の発明によれば、台座の
ベース部材に対する接合面の外周形状が矩形もしくは略
矩形状をなしており、この接合面について、該矩形の対
角線方向における接合長さが、当該半導体圧力検出装置
の規定最高使用圧力，上記台座とベース部材との接合時
における残留歪発生条件および上記キャップ部材のベー
ス部材への接合時における歪発生条件に基づいて設定さ
れる。従って、上記規定最高使用圧力が加えられた状態
で、台座とベース部材との接合に伴って生じる残留応力
およびキャップ部材とベース部材との接合に伴って生じ
る応力が、台座とベース部材との接合強度を越えない範
囲で、その接合面の対角線方向における接合長さを短く
設定することができる。すなわち、台座とベース部材と
の接合面の最長部を短く設定して接合面積を小さくでき
るので、台座とベース部材との接合に伴って生じる残留
応力を低減でき、また、キャップ部材とベース部材との
接合に伴って生じる歪が台座に及ぼす影響の抑制を図る
ことができる。これにより、上記キャップ部材とベース
部材との接合時に、あるいはその後に圧力検出装置に衝
撃が加わった際などに、台座にクラックが発生して真空
室の真空度が低下する、あるいは、クラックの発生に至
らないまでも、センサ素子に接合時の歪の影響が加わっ
て圧力特性が変動し、検出精度が低下する、などの不具
合の発生を抑制することができる。

【００３９】また、本願の請求項２の発明によれば、基
本的には、請求項１に係る発明と同様の効果を奏するこ
とができる。特に、上記台座と上記ベース部材との接合
部に上記圧力流体導入孔の一部を含む空洞部が形成さ
れ、この空洞部の上記接合面での平面サイズを設定する
ことにより、上記対角線方向における接合長さが設定さ
れるので、この接合長さの設定を正確に行うことができ
る。また、上記空洞部は上記台座と上記ベース部材との
接合部の中央部分に形成されることになるので、キャッ
プ部材とベース部材との接合に伴って生じる歪が台座に
及ぼす影響を確実に低減することができる。

【００４０】更に、本願の請求項３の発明によれば、基
本的には、請求項２に係る発明と同様の効果を奏するこ
とができる。特に、上記空洞部は台座に形成されている
ので、この台座を加工することにより、簡単かつ確実に
上記空洞部を形成することができる。

【００４１】また更に、本願の請求項４の発明によれ
ば、基本的には、請求項２に係る発明と同様の効果を奏
することができる。特に、上記空洞部は上記ベース部材
に形成されているので、このベース部材を加工すること
により、簡単かつ確実に上記空洞部を形成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力
検出装置の縦断面説明図である。

【図２】上記第１の実施の形態に係る半導体圧力検出
装置の台座の接合面を示す説明図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力
検出装置の縦断面説明図である。

【図４】従来例に係る半導体圧力検出装置の縦断面説
明図である。

【符号の説明】

１，２１半導体圧力検出装置、２半導体センサ素
子、２ａ受圧部、３,２３台座、３ｆ，２３ｆ台
座の接合面、３ｈ，２３ｈ台座の圧力流体導入孔、
４,２４ベース部材、４ｈ，２４ｈベース部材の圧
力流体導入孔、８，２８空洞部、９圧力室、１１
キャップ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄肉状の受圧部に生じる歪および／また
は応力を検出し得る半導体センサ素子と、該半導体セン
サ素子を接合支持する台座と、該台座を接合支持するベ
ース部材と、該ベース部材の外周部またはその近傍に接
合されてベース部材，上記台座および半導体センサ素子
を覆うキャップ部材とを備えるとともに、該ベース部材
および上記台座にそれぞれ設けられた圧力流体導入孔を
介して、上記半導体センサ素子の受圧部を含む内壁と台
座のセンサ素子支持面との間に形成された圧力室に圧力
流体が導かれるように構成され、該圧力室に作用する流
体圧力を上記半導体センサ素子により検出するようにし
た半導体圧力検出装置であって、上記台座の上記ベース部材に対する接合面の外周形状が
矩形もしくは略矩形状をなしており、該矩形の対角線方
向における接合長さが、当該半導体圧力検出装置の規定
最高使用圧力，上記台座とベース部材との接合時におけ
る残留歪発生条件および上記キャップ部材のベース部材
への接合時における歪発生条件に基づいて設定されてい
ることを特徴とする半導体圧力検出装置。
【請求項２】上記台座と上記ベース部材との接合部に
上記圧力流体導入孔の一部を含む空洞部が形成され、こ
の空洞部の上記接合面での平面サイズを設定することに
より、上記対角線方向における接合長さが設定されるこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体圧力検出装置。
【請求項３】上記空洞部は、上記台座に形成されてい
ることを特徴とする請求項２記載の半導体圧力検出装
置。
【請求項４】上記空洞部は、上記ベース部材に形成さ
れていることを特徴とする請求項２記載の半導体圧力検
出装置。