JPS5930035A - 半導体圧力センサ - Google Patents

半導体圧力センサ

Info

Publication number
JPS5930035A
JPS5930035A JP14140382A JP14140382A JPS5930035A JP S5930035 A JPS5930035 A JP S5930035A JP 14140382 A JP14140382 A JP 14140382A JP 14140382 A JP14140382 A JP 14140382A JP S5930035 A JPS5930035 A JP S5930035A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
chip
pressure sensor
semiconductor pressure
semiconductor
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.)
Pending
Application number
JP14140382A
Other languages
English (en)
Inventor
Kozo Yamagami
山上 倖三
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP14140382A priority Critical patent/JPS5930035A/ja
Publication of JPS5930035A publication Critical patent/JPS5930035A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/14Housings
    • G01L19/147Details about the mounting of the sensor to support or covering means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/0007Fluidic connecting means
    • G01L19/0038Fluidic connecting means being part of the housing
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/0061Electrical connection means
    • G01L19/0084Electrical connection means to the outside of the housing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484Connecting portions
    • H01L2224/48463Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H01L2224/48465Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、1つのパンケージの中に2つの半導体圧カ
センサチツブを組み込んだ複合形の半導体圧カセンザに
関するものである。
一般に、シリコンやゲルマニウムなどの半導体単結晶が
、圧力が加わることによって歪を受けると抵抗値が変化
することは、ピエゾ抵抗効果としてよ(知られている。
このピエゾ抵抗効果を有効に利用し得る構造にした半導
体圧力センサが、最近よく用いられるよ5になってきて
いる。シリコンやゲルマニウムなどの半導体単結晶を用
い、有効な結晶面を選び、この結晶面に半導体基体の導
電型と逆の導ML屋の不純物を選択的に拡散して拡散抵
抗層を形成し、この拡散抵抗層を形成した面と反対側の
面に、拡散抵抗tm形成部分と対向した部分を研磨法や
エツチング法などを用い肉薄部とし、周辺を肉厚部とし
て残すように凹形状に形成する。この肉薄部として形成
されfこ感圧素子である起歪部に、液体または気体で圧
力を加えて歪yIl−発生さぜるとその際に生じる圧縮
応力および引張力によって拡散抵抗層の抵抗値が変化し
、・その変化に応じた圧力を電気信号に変換し取り出す
ことができる。
このような原理を用いた半導体圧カセ/すは、他の方式
の圧力センサに比較し著しく高感度であり、軽量・小形
化が可能となり、さらに、クリープ現象が生じないなど
の特徴がある。さらに、最近の高度に進歩したICプレ
ーナ技術な駆使することによって特性の均一なものを一
度に多量に生産することが可能となり、コスト的にも安
いものか得られるという大きな利点がル)す、最近この
半導体圧力センサが一般に広く利用されるようになって
ぎている。
半尋体圧カセ〕/すには、絶対圧形、差圧形、ゲージ圧
形などの種類があり、それぞれの用途に応じ過当なもの
が選び用いられているが、このうち絶対圧形は半導体圧
力士ンーIJ素子自体が基準圧室Z待った構造になって
おり、外気圧の変化に伴う補正等な必袂ど【−ないため
便い易いという利点がある。 ゛ 半導体圧力センサは、その応用分野としては。
自動車用、血圧形などの医療機器用、産業機器用などに
最近益々拡大しつつある。特に、自動車用としては排ガ
ス規制に対処するkめに、大気圧を測定し吸気ガスと空
気との混合比袈きめ細かく制御したり、エンジンの吸気
圧を測定しj−ンジンを最適条件に制御jにとが行われ
4)。このように、大気圧補正用とエンジン吸気圧制御
用とり測定用に最近半導体圧力センサが用いられるよう
になってきている。
さらに、2つまたはそれ以上の異なった雰囲気の圧力を
同時に測定することが多(行われろようになってきたた
め、このような用途に適した小形で低コストの半導体圧
カセンザが要求されるようになってきている。
従来の半導体圧力センサの5ち絶対圧形の主な構造は、
第1図、第2図に示すようなものがある。
第1図に示すものは、半導体圧力センサの感圧素子が形
成されにシリコン半導体表面肩側の肉薄部が、圧力被測
定雰囲気に露呈した構造(以下表面受圧形構造と呼ぶ)
であり、−1:1こ、第2図に示すものは、感圧素子が
形成されに面と反対側の面の肉薄部が、圧力被測定雰囲
気に露呈した構造(以下裏面受圧形構造と呼ぶ)である
次に、第1図、第2図の従来の半導体圧力センサの構造
の詳細について説明する。
まず、第1図の表面受圧形構造のものについて説明する
。第1図において、1は半導体圧力センサチップ(以下
単にチップという)で、IaはN形シリコン単結晶基板
であり、1bは研磨やエツチングの方法で形成された肉
薄部、1Cは前記肉薄部1b領域内の表面層ICPC工
形物を選択的にイオン注入法または拡散法により導入し
形成した拡散抵抗層であり、一般的には4つの拡散抵抗
層がブリッジ状に形成される。1dは前記拡散抵抗/@
1eを電極部1eまで引き出丁ための低抵抗層で、P形
不純物を拡散することによって形成される。2および2
′は前記チップ1を支持する支持台であり、シリコンと
熱膨張係数の類似したシリコンあるいはガラスなどが一
般に用いられ、チップ1は支持台2上にろう材やガラス
などの接着剤3により接着固定される。また、支持台2
,2′は別個に形成されたものン、金属ろう材やガラス
などの接着剤5aY用いて接着固定するか、または一体
成形されたものが用いられろ。チップ1と支持台2,2
′の接着は、真空中または一定圧の不活性ガス中で行わ
れ、気密空間4領域内は、真空または一定圧になるよう
に制御され基準圧室が形成される。
1は外装支持体で、1aはコバール、鉄ニツケル合金な
どよりなる金属板部、7bは気密封着ガラス7cで金属
板部7aK電気的に絶縁するとともに、封着固定された
入出力電気信号用の外部リード端子であり、チップ1を
封着固定した支持台2および2′は接着剤5a、5b’
a’介して外装支持体Iの金属板17aK接着固足され
る。6は前記チップ1の電極部1eと外部リード端子T
b間を電気的に接続する金やアルミニウムなどの金属細
線、8は鉄、鉄ニッケル、ニッケルなどよりなるパッケ
ージで、このパンケージ8と外装支持体7とは接合部8
cで溶接され気密封着されろ。8aは前記パッケージ8
の上部に設けられた圧力尋人バイブで、8bは受圧伝達
用通気孔である。
第1図に示す表面受圧形構造の半導体圧力センサでは、
受圧伝達用通気孔8bに導入された被測定ガス圧または
液圧をチップ1の歪による抵抗変化欠利用し、電気信号
の変化として外部リード端子1bより取り出丁ことがで
きる。
次に、他の絶対正形構造の半導体圧力センサの例として
裏面受圧形構造のものを第2図について説明丁^。
まず、第2図において、第1図と同一符号の個所は同一
構成部分を示し、2aは前記支持台2の中心付近に縦方
向に貫通するように設けられた受圧伝達用貫通孔であ4
)。また、7dは前記外装支持体1の中央部に設けられ
kt力導入バイブで、受圧伝達用通気孔7eが、支持台
2の受圧伝達用貫通孔2&に連通1小ように設けられて
いる。9は前記パッケージB内に形成される空間領域で
基準王室を形成する。4′は前記受圧伝達用通気孔Ie
に通じ^受圧室である。
第1図6第2図に示した絶対圧形の半導体圧力センサは
、それぞれ次のような利点および欠点がある。
第1図に示した表面受圧形構造の半導体圧カセンザは、
製造方法が比較的容易であるが、チップ10衣面が被測
定カスや液体などVC直接触れることから、被測定ガス
や液体について制限が加わるという欠点があるが、大気
を含め不活性ガスなどの圧力測定において!i特に問題
はない。。
次に、第2図に示すような裏面受圧形構造の半導体圧力
センサでは、その製造方法が第1図の表面受圧形構造の
半導体圧力センサに比較し困難であるという欠点がある
が、チップ10表面側が被測定ガスや液体に直接触れろ
ことがないため、信頼性上値れるという特徴がある。
半導体圧力センサの応用分野として自動車用があること
は前述したが、排ガス規制に対処するために、1つの半
導体圧力センサで大気圧を測定し、エンジンの吸気ガス
のガソリンと空気との混合比の制御をきめ細か(行い、
また、他の半導体圧力センサでエンジンの吸気圧を測定
し、エンジンを最適な条件にて制御すゐことが行われる
この場合前者の用途Vこは、第1図の表面受圧形構造の
半導体圧力センサを用いても信頼性上何ら差し支えない
のに対し、後者の用途には、第2図の裏面受圧形構造の
半導体圧力センサを用いるのが信頼性上有利である。こ
りような2つの被測定ガスなどの圧カケ測定する用途に
おいて、2つの半導体圧力センサ乞用いろ場合スペース
を取ること、また、コスト的に高くつ(などの欠点があ
った。
この発明は、このような従来の欠点を除去するためにな
されたもので、1つの半導体圧カセ/すにより2つの被
測定ガスなどの用途に用いることができる複合形の半導
体圧力センサを提供jるものである。以下、この発明に
ついて説明する。
第3図はこの発明の一実施例な示す半導体圧力、センナ
の構成断面図である。この図で、10.20はそれぞれ
半導体圧カセンサチツブ(以下単にチップという)で、
チップ20はその肉厚部である脚部20aと、チップ1
0の感圧素子が形成され1こ側(赤面側)の肉薄部10
bを取り囲む領域表面との間に、ノリフンと熱膨張係数
の等しいまたは類似しIこ低融点ガラスなどを用いて融
着されろ。
融層は真空中もしくは一定圧雰囲気で行われ、気密空間
の領域が真空もしくは一定圧になるように行われ基準圧
室204を形成する。また、チップiQ4’!、チップ
20よりチップサイズケ若干太きくシ、チップ10のメ
タライス電極10eが、チップ20の外側に位置するよ
う工夫される。
8はパッケージで、第1図の従来例と同様の形状のもの
で、8mは受圧伝達用通気孔8b’&有する圧力導入パ
イプ→である。ll:た、2は第2図の従来例と同様の
形状の支持台で、その中心付近を縦方向VC貫通jる受
圧伝達用貫通孔2aを有している。支持台2とチップ1
0の脚部10aとの間は接層剤3を用いて気密封着され
る。Iは外装支持体で、接合部8Cでパングー:)8と
溶接され、気@封Sされる。
それぞれ複数の本数JC’)なる外部リード端子7b。
7b’は、気密封着ガラス7c、7c’で外装支持体T
の金属板部7aと電気的に絶縁されるように封着固定さ
れる、1外部リード端子7bは、その内部先端部とチッ
プ20のメタライズ電極20eとの間を金やアルミニウ
ムなどの金属細線206で電気的に短絡接続され金。ま
た、外部リード端子Tb’は、その内部先端部とチップ
°10のメタライズ電極10aとの間を金やアルミニウ
ムなどの金属細線106で電気的に短絡接続される、。
外装支持体7の中央部には、第2図Q)従来例で説明し
た外装支持体7の場合と同様、受圧伝達用通気孔7eを
有−′f′会圧力導入バイブ7dが設けられる。チップ
10を封着固定した支持台2は、接着剤5を介し℃外装
支持体7に、支持台2に設けられfこ受圧伝達用貫通孔
2aと外装支持体7に設けしれに受圧伝達用通気孔7e
が互(・に連らなるように接層固定される。
以上により、基準圧室204ケ共有する2つの半導体圧
力センサ、j7エわらチップ20の表面受圧形牛導体圧
カセンサとチップ10の裏面受圧形半導体圧力七ンサ馨
、1つσノパッケージ8に組み込んだ複合形の′#−導
体圧カセンサを得ることができ、1つのパンケージ8の
もので、第1図および第2図に示した従来の2つツノ半
導体圧力センナの機能ケ内蔵したものとすることが゛(
きる。
この複合形の半導体圧力センサを用いれば、基準王室2
04を共用として一万のナツプ20に、例えば被測定ガ
ス圧を導入すること[、Cリチップ20の歪によりその
拡散抵抗層20eの抵抗変化を外部リード端子7bから
電気信号の変化として取り出し、また、他方のチップ1
0に、前記とは異なる被測定ガス圧を導入して、その拡
散抵抗層10cの抵抗変化を外部リード端子7b’から
電気信号の変化として取り出すことに工91つの複合形
の半導体圧力センサで、2つの被測定ガスなどの半導体
圧力センサとしての機能を具備させることができる1、 て被合形の半導体圧力センサを構成し1こので、2つQ
)半導体圧カセンザ乞使用する従来例に比較し、小形化
、低コスト化が可能になるという利点を有する0
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は従来の絶対圧形牛導体圧カセンサ
の構造例な示す断面図、第3図はこの発明の一実施例を
示す複合形の半導体圧力センサの構造を示j断面図であ
る(6 図中、2は支持台、3,5は接着剤、Tは外装支持体、
7eは受圧伝達用通気孔、8は)(ツケージ、8bは受
圧伝達用通気孔、10,2(Niチップ、10bは肉薄
部、10Cは拡散抵抗層、10dは低抵抗層、20bは
肉薄部、20cは拡散抵抗層、20dは低抵抗層、20
4は基準王室である。 代理人 葛野2信−(外1名) 第1図 第2図 第3図 手続補正書 (自発) 事件の表示    特願昭57−14’1403号発明
の名称    半導体圧力センサ 補正をする者 事件との関係   特許出願人 住 所     東京都千代田区丸の内二丁目2番3号
代理人 住 所     東京都千代田区丸の内二丁目2番3号
5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄および図面6、補正の内
容 (1)明細書第3頁lO行の「血圧形」を、「血圧計」
と補正する。 (2)同じく第10頁2行の「チップ10の」を、「チ
ップ10の低抵抗層10d上の」と補正する。 (3)同じく第1O頁17行の「チップ20の」を、r
チップ20の低抵抗層2Od上の」と補正する。 (4)同じく第11頁2行の「・・・接続される。」の
次に下記を加える。 「なお、20bは肉薄部、30は接着剤を示す。」 (5)図面の第3図を別紙のように補正する。 以上 第 3 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 固定支持部分と外力の印加により歪を生ずる拡散抵抗層
    が形成されfこシリコンダ−(7フラムとで構成された
    半導体圧力上ンザチツプの2個で前記両シリコンタイア
    フラム間に共通の基準圧室な形をパッケージ内に収容し
    たこと乞特徴とする半導体圧カセンザ。
JP14140382A 1982-08-13 1982-08-13 半導体圧力センサ Pending JPS5930035A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14140382A JPS5930035A (ja) 1982-08-13 1982-08-13 半導体圧力センサ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14140382A JPS5930035A (ja) 1982-08-13 1982-08-13 半導体圧力センサ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS5930035A true JPS5930035A (ja) 1984-02-17

Family

ID=15291185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP14140382A Pending JPS5930035A (ja) 1982-08-13 1982-08-13 半導体圧力センサ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5930035A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4776219A (en) * 1987-04-06 1988-10-11 Jaromir Friedrich Pressure transducer
US5663506A (en) * 1995-08-21 1997-09-02 Moore Products Co. Capacitive temperature and pressure transducer
US5672808A (en) * 1996-06-11 1997-09-30 Moore Products Co. Transducer having redundant pressure sensors
WO1998001731A1 (en) * 1996-07-10 1998-01-15 Honeywell Data Instruments, Inc. Pressure transducer with error compensation
JP2008020433A (ja) * 2006-06-13 2008-01-31 Denso Corp 力学量センサ

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4776219A (en) * 1987-04-06 1988-10-11 Jaromir Friedrich Pressure transducer
US5663506A (en) * 1995-08-21 1997-09-02 Moore Products Co. Capacitive temperature and pressure transducer
US5672808A (en) * 1996-06-11 1997-09-30 Moore Products Co. Transducer having redundant pressure sensors
US5804736A (en) * 1996-06-11 1998-09-08 Moore Products Co. Differential capacitive transducer
US6029524A (en) * 1996-06-11 2000-02-29 Moore Products Co. Transducer having redundant pressure sensors
WO1998001731A1 (en) * 1996-07-10 1998-01-15 Honeywell Data Instruments, Inc. Pressure transducer with error compensation
US6023978A (en) * 1996-07-10 2000-02-15 Honeywell Data Instruments, Inc. Pressure transducer with error compensation from cross-coupling outputs of two sensors
JP2008020433A (ja) * 2006-06-13 2008-01-31 Denso Corp 力学量センサ

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6351996B1 (en) Hermetic packaging for semiconductor pressure sensors
US6058782A (en) Hermetically sealed ultra high temperature silicon carbide pressure transducers and method for fabricating same
JPS6313356B2 (ja)
JPS6128235B2 (ja)
JPS5817421B2 (ja) 半導体圧力センサ
US6122974A (en) Semiconductor type pressure sensor
JP2638813B2 (ja) 半導体圧力センサ
US4459855A (en) Semiconductor pressure sensor
JPS5930035A (ja) 半導体圧力センサ
JP3149544B2 (ja) 半導体圧力検出装置
JPS594868B2 (ja) 半導体装置
JPH06207870A (ja) 半導体圧力センサ
JPS59217126A (ja) 絶対圧形半導体圧力変換素子
JP3278926B2 (ja) 半導体圧力センサ
JPH06109570A (ja) 半導体圧力センサ
JPS59214268A (ja) 半導体圧力検出器
JPS59174728A (ja) 半導体式圧力センサ
JPS5828754B2 (ja) 圧力−電気変換装置
JPH05113380A (ja) センサ装置
JPS5836998Y2 (ja) 半導体圧力センサ
JPS5940252B2 (ja) 半導体圧力センサ−
JPS5931533A (ja) 半導体圧力センサ
JPH0196523A (ja) 圧力センサ装置
JP2616952B2 (ja) 半導体圧力センサ
JPS6336126A (ja) 半導体圧力変換器