JPS5828754B2 - 圧力−電気変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧力−電気変換装置に関するもので、特に構造
の単純化、取扱いの容易さ、量産性の向上を図った新規
な構造に関するものである。

従来単結晶シリコン基板に拡散等により感圧素子を配置
したダイアフラム形成型の圧力−電気変換装置では、例
えば厚さ２００μ程度のＮ型単結晶シリコン基板にＰ型
の不純物拡散により歪ゲートをつくり、さらにＡ１蒸着
等により配線部を形成し、この歪ゲージを形成した面の
反対の面を部分的にエツチングにより例えば２０〜１０
０μ程度に薄くしたダイアフラムを形成して圧力を測定
していた。

しかしこのような単結晶シリコン基板から外部への電極
取出しはＡＩやＡｕ によるリード線のワイヤーボンデ
ィングでおこなっていたので量産性の面において十分で
なく、又リード線は５０μ程度で非常に細く取扱いが非
常にめんどうであった。

さらに圧力を測定するために気密もれがあってはならず
、単結晶シリコン基板のパッケージへの接着は細心の注
意が必要であり時間の非常にかかるものであった。

本発明は上記のような問題点を解決するためのものであ
り、その特徴は外部への電極取出しの単純化、取扱いの
容易さ、接着作業の単純化、及び小型化により量産性の
向上を図った圧力−電気変換装置を提供することを目的
とするものである。

次に本発明をよりよ（理解するために図に示す一実施例
を用いて具体的に説明する。

まず、第１図ａ、ｂにおいて、単結晶シリコンとほぼ等
しい熱膨張係数を有するたとえば結晶化ガラス等の絶縁
体基台１に所定の大きさの孔２をあげる。

引続きスクリーン印刷等の手法により導体層３及び第一
接着部４をたとえば銀パラジウム系の導体ペーストを用
いて形成し、続いて所定の部所及び次の工程でハンダ層
６を形成する部所以外の区域にガラス等の絶縁体で絶縁
体部５を形成し、この絶縁体部５で覆われなかった導体
層３及び第一接着部４にハンダ層６を形成したものであ
る。

次に、第２図ａｔｂは前記絶縁体基台１に取付げるダイ
アフラムチップを示すものであり、０．６〜１．５Ω・
傭のＮ型単結晶シリコン基板７にＰ型であるボロンを拡
散して歪ゲージ８を形成し、さらに絶縁体層９及び薄肉
状ダイアフラム１０を形成し、絶縁体層９上に前記ダイ
アフラム１０の径よりも大きな第二接着部１１及び歪ゲ
ージ８からの外部取出しを行なうための電極１２をＡｌ
−Ｃｒ−Ｃｕ、Ｃｒ−Ｃｕ 等の各金属の蒸着により形
成し、第二接着部１１及び外部取出し電極１２にハンダ
層１３を形成したものである。

なお本実施例では歪ゲージ８から外部取出し電極１２ま
での配線はボロンの高濃度拡散層１４でおこなった。

次に、第３図に示すものは、ハンダ層６を形成した前記
絶縁体基台１を熱板上に置いてこのハンダ層６を溶かし
、その後ハンダ層１３等を形成した前記単結晶シリコン
基板７を絶縁体基台１上に載せる事により、第一接着部
４と第二接着部１１をその両ハンダ層６，１３を接着剤
として気密性をもたせて接着すると共に、歪ゲージ８へ
の電気的接続をおこなう為に、導体層３上のハンダ層６
と外部取出し電極１２も同様にハンダ層６，１３でもっ
て同時に接続する事により所望の圧力−電気変換装置を
構成したものである。

このように作製した圧力−電気変換装置を１つのユニッ
トとして考える事により非常に広い範囲にわたって応用
が考えられる。

たとえばこのユニットを第４図ａ、ｂに示すようにパッ
ケージ１０１内に入れ、気密性を保つためにたとえばゴ
ム等のバッキング１０２を装着する。

その結果室１０３と１０４とは互いに気密を保たれる。

そして室１０３．１０４に外部からの圧力を導入するた
めにそれぞれ１個ないし数個の導入孔１０５．１０６を
形成し、複数本の導線１０７により図示してない外部装
置との電気接続をおこなうものである。

このようにして作製した本体をたとえば通風管や吸気管
内の空気等の流れの中に設置すればこの本体にそって流
速に比例した渦、いわゆるカルマン渦が発生し、その渦
により発生する圧力差を測定する事により渦の数を知る
事ができ、流速センサーとして使用できる。

又外部圧力導入孔１０５゜１０６にパイプを取付ける事
により一般的な相対圧センサーとして使用できる事はい
うまでもない。

さらに他の実施例としては第５図に示すごとく薄肉状ダ
イアフラム１０を形成した凹部をふさぐように例えば単
結晶シリコン板２０１を接着剤２０２でもって固着し、
基準圧室２０３本実施例では真空室（約１０ ” ｍ
ｗＨｇ ）を形成するかまたは第６図の如く絶縁体基台
１に凹部を設けて基準圧室３０１とすることもできる。

このようにして前記の実施例と同様にして圧力−電気変
換装置を作製する事により絶対圧センサーを作る事が出
来る。

このような形状、配置は上記実施例に基づいて類推でき
る他の態様を取り得る事は当然である。

又本発明は歪ゲージを形成した圧力−電気変換装置に限
らず感圧素子をダイアフラム上に形成したものすべてに
適用出来る事はいうまでもない。

さらに上記実施例における導体層３は絶縁体基台１の両
面及び内部に形成してもよく、さらにそれらを組み合わ
せた構成にしてもよく、さらに絶縁体基台１上には他の
回路等を装着してもよい。

以上述べたように本発明においては、所定の導体配線を
有する絶縁体基台上に、感圧素子を有するダイアフラム
チップを接着するようにしているから、絶縁体基台の形
状、寸法を自由に選択でき従来のように外部への電極の
取出しはＡＩやＡｕリード線のワイヤーボンディングを
行なわず、厚膜印刷等の手法で配線をおこなう事が出来
るので量産性を一層向上させることができると共に、前
記絶縁体基台上の第一接着部と前記ダイアフラムチップ
上の第二接着部とでもって、前記電気的接続と同時に、
圧力−電気変換装置において非常に重要である気密性を
保つための接着が一度にしかも容易におこなう事ができ
、量産性、及び多方面への応用という点において実用上
、コストの低減作業の容易さをも含めて高精度の圧力−
電気変換装置が提供できるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂは本発明になる圧力−電気変換装置に用い
る絶縁体基台の一実施例を示す平面図、側面断面図、第
２図ａ、ｂは本発明装置に用いるダイアフラムチップの
一実施例を示す平面図、側面断面図、第３図は本発明装
置の全体構成を示す側面断面図、第４図ａ、ｂは本発明
装置を流量センサに応用した場合の組付状態を示す模式
図、第５．６図は本発明装置の他の実施例を示す側面断
面図である。 １・・・・・・絶縁体基台、３・・・・・・導体配線を
なす導体層、４・・・・・・第一接着部、７・・・・・
・ダイアフラムチップの要部をなすシリコン基板、８・
・・・・・感圧素子をなす歪ゲージ、１１・・・・・・
第二接着部、１２・・・・・・外部取出し電極、 ６ １３・・・・・・ハンダ層、 １４・・・・・・ 引出し用の導体層をなす高濃度拡散層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １−主面上に所定の導体配線を有し、かつ予定の領域に
   圧力導入孔又は凹部を有すると共にこの圧力導入孔又は
   凹部の周囲に環状の第一接着部を有してなる絶縁体基台
   と、−主面に凹部を有すると共にとの凹部に対応する反
   対主面に感圧素子及び前記感圧素子からの引出し用の導
   体層を有する半導体基板、前記感圧素子及び前記導体層
   上に被覆形成された絶縁体層、前記半導体基板の反対主
   面において前記基板の凹部領域外に位置させて形成され
   た環状の第二接着部、及びこの第二接着部の外側で前記
   導体層から取出された取出し電極を有してなるダイアフ
   ラムチップとを備え、前記第一接着部と前記第二接着部
   を接着し、前記導体配線と前記取出し電極とを接続した
   ことを特徴とする圧力−電気変換装置。