JPS5931535A - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
- Publication number
- JPS5931535A JPS5931535A JP14141282A JP14141282A JPS5931535A JP S5931535 A JPS5931535 A JP S5931535A JP 14141282 A JP14141282 A JP 14141282A JP 14141282 A JP14141282 A JP 14141282A JP S5931535 A JPS5931535 A JP S5931535A
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- JP
- Japan
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- pressure sensor
- semiconductor pressure
- pressure
- silicon diaphragm
- semiconductor
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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。
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、自動車用、医療機器用、産業機器用などに
用いられる半導体圧カセンザに関するものである。
用いられる半導体圧カセンザに関するものである。
半導体圧力センサの抽水的な原理は、シリコンなどの半
導体単結晶に不純物を拡散してゲージ抵抗となる抵抗ｌ
−をグ、散等により形成して拡散抵抗層とし、この拡散
抵抗層が起歪にょリピエゾ抵抗効果に基づく抵抗変化を
起こすのを電気的に捕え検出するものである。したがっ
て、抵抗Ｊ〜が拡散された部分のシリコンの厚みは、起
歪し易いようＶＣ２０〜５０μｍぐらいに極めて薄く加
工される。
導体単結晶に不純物を拡散してゲージ抵抗となる抵抗ｌ
−をグ、散等により形成して拡散抵抗層とし、この拡散
抵抗層が起歪にょリピエゾ抵抗効果に基づく抵抗変化を
起こすのを電気的に捕え検出するものである。したがっ
て、抵抗Ｊ〜が拡散された部分のシリコンの厚みは、起
歪し易いようＶＣ２０〜５０μｍぐらいに極めて薄く加
工される。
この肉薄部分はダイヤプラムと呼ばれている。
圧力センサは、機能的には絶対圧が検出可能な絶対圧膨
圧カ七ンサと、２点間の圧力の差が検出可能な差圧膨圧
カセンサとに分けられる。絶対圧膨圧カセンサは、さら
に凹形状のシリコンダイヤフラムとその支持台とで構成
される空間部を真空としてシリコンダイヤフラムの拡散
抵抗層面側から受圧する表面受圧形圧力センサと、凹形
状のシリコンダイヤプラムとその支持台とパンケージ内
壁とで構成される空間部を真空としてシリコンダイヤフ
ラムの拡散抵抗層面と反対の面から受圧する裏面受圧形
圧力センサとに分けられる。差圧膨圧カセンザは、絶対
圧膨圧カセンサの裏面受圧形圧力センサの基準圧室であ
る真空室の真空を破り、圧力を導入できるよつにしたも
のと考えることができる。
圧カ七ンサと、２点間の圧力の差が検出可能な差圧膨圧
カセンサとに分けられる。絶対圧膨圧カセンサは、さら
に凹形状のシリコンダイヤフラムとその支持台とで構成
される空間部を真空としてシリコンダイヤフラムの拡散
抵抗層面側から受圧する表面受圧形圧力センサと、凹形
状のシリコンダイヤプラムとその支持台とパンケージ内
壁とで構成される空間部を真空としてシリコンダイヤフ
ラムの拡散抵抗層面と反対の面から受圧する裏面受圧形
圧力センサとに分けられる。差圧膨圧カセンザは、絶対
圧膨圧カセンサの裏面受圧形圧力センサの基準圧室であ
る真空室の真空を破り、圧力を導入できるよつにしたも
のと考えることができる。
半導体圧力センサは、その高精度、高信頼度。
ｐ−コスト等の特長を買われ、近時自動車θ）エンジン
制御に使用されるようになった。しかし、自動車のエン
ジン制御に用いられる半導体圧カセンザは、本来の圧力
検出の機能のほかに厳しい耐環境性を要求される。例え
ばガソリンなどの燃料に対する耐油性であり、激しい振
動に対する耐振性であり、腐食性の極めて強い排気ガス
に対する耐腐食性である。特に、排気ガスに対する配慮
は重要である。排気ガス中には水分が多量に含まれてお
り、これが凝縮することにより半導体圧力センサの受圧
面に付着することは容易に推察できるところである。
制御に使用されるようになった。しかし、自動車のエン
ジン制御に用いられる半導体圧カセンザは、本来の圧力
検出の機能のほかに厳しい耐環境性を要求される。例え
ばガソリンなどの燃料に対する耐油性であり、激しい振
動に対する耐振性であり、腐食性の極めて強い排気ガス
に対する耐腐食性である。特に、排気ガスに対する配慮
は重要である。排気ガス中には水分が多量に含まれてお
り、これが凝縮することにより半導体圧力センサの受圧
面に付着することは容易に推察できるところである。
自動屯のエンジンが動いているときには排気ガス自体が
かなりの高温であり、水分が凝縮することはないが、エ
ンジンが停止すると周囲が寒冷であると凝縮し、ときに
は凍結することもある。このような場合に生ずる欠点と
しては、シリコンダイヤフラムの厚みがかなり薄いため
に水分の氷結による体オノを層によって破壊したり、シ
リコンダイアフラム上に付着した氷によってシリコンダ
イヤフラムの見掛上の質量が増大し、再度エンジンが駆
動したときに、シリコンダイヤフラムに過大な力が加わ
ってシリコンダイヤフラムが破壊したＱすることである
。
かなりの高温であり、水分が凝縮することはないが、エ
ンジンが停止すると周囲が寒冷であると凝縮し、ときに
は凍結することもある。このような場合に生ずる欠点と
しては、シリコンダイヤフラムの厚みがかなり薄いため
に水分の氷結による体オノを層によって破壊したり、シ
リコンダイアフラム上に付着した氷によってシリコンダ
イヤフラムの見掛上の質量が増大し、再度エンジンが駆
動したときに、シリコンダイヤフラムに過大な力が加わ
ってシリコンダイヤフラムが破壊したＱすることである
。
従来の半導体圧力センサを第１ ［ＦＩ Ｋよってさら
に説明する。
に説明する。
第１図は従来の裏面受圧形の絶対圧測定用の半導体圧力
センサの断面構造を示す図である。この図において、１
は半導体圧力センサチップ（以下。
センサの断面構造を示す図である。この図において、１
は半導体圧力センサチップ（以下。
単にチップという）で、シリコン単結晶基板から７、ｃ
す、１ａは研磨、エツチング等の方法により形成された
肉薄部（以下、この部分をシリコンダイヤフラムという
）、１ｂは前記チップ１の周辺に形成された固定支持部
、２は前記シリコンダイヤフラム１ａ内に形成された拡
散抵抗層、３は中央部を縦方向に貫通する受圧伝達用貫
通孔３ａが形成されたシリコンやパイレックスガラスか
らなる支持台、４は気密端子と１よる外装支持体で、支
持台３に形成された受圧伝達用貫通孔３ａと連通する受
圧伝達用通気孔４ａが形成された圧力導入パイプ４ｂ、
主要気密端子部４ｃ、 シールガラス部４ｄでシール
された入出力電気信号用の外部リード端子４ｅよりなり
、これらはあらかじめ十分な気密を保持し得るように構
成されている。
す、１ａは研磨、エツチング等の方法により形成された
肉薄部（以下、この部分をシリコンダイヤフラムという
）、１ｂは前記チップ１の周辺に形成された固定支持部
、２は前記シリコンダイヤフラム１ａ内に形成された拡
散抵抗層、３は中央部を縦方向に貫通する受圧伝達用貫
通孔３ａが形成されたシリコンやパイレックスガラスか
らなる支持台、４は気密端子と１よる外装支持体で、支
持台３に形成された受圧伝達用貫通孔３ａと連通する受
圧伝達用通気孔４ａが形成された圧力導入パイプ４ｂ、
主要気密端子部４ｃ、 シールガラス部４ｄでシール
された入出力電気信号用の外部リード端子４ｅよりなり
、これらはあらかじめ十分な気密を保持し得るように構
成されている。
チップ１は、支持台３上にろう材等の接着剤５により気
密を保持し得るように接着固定され、支持台３と外装支
持体４との接着は、受圧伝達用貫通孔３ａと受圧伝達用
通気孔４ａとが連通ずるようにろう材等の接着剤６によ
り気密を保持するように接着固定される。７は金やアル
ミニウムからなる金属細線の内部配線リードで、チップ
１と入出力電気信号用の外部リード端子４ｅの先端部の
間を熱圧着等の方法により接続し、電気的に接続される
。８は鉄等の金属」：りなるパック゛−ジで、外し支持
体４と接着部９で電気抵抗溶接を行い、完全な気密が保
持されるように接着される。１０は基準圧室である。
密を保持し得るように接着固定され、支持台３と外装支
持体４との接着は、受圧伝達用貫通孔３ａと受圧伝達用
通気孔４ａとが連通ずるようにろう材等の接着剤６によ
り気密を保持するように接着固定される。７は金やアル
ミニウムからなる金属細線の内部配線リードで、チップ
１と入出力電気信号用の外部リード端子４ｅの先端部の
間を熱圧着等の方法により接続し、電気的に接続される
。８は鉄等の金属」：りなるパック゛−ジで、外し支持
体４と接着部９で電気抵抗溶接を行い、完全な気密が保
持されるように接着される。１０は基準圧室である。
次に作用について説明する。
外部より導入された圧力Ｐは、圧力導入ノくイブ４ｂ、
支持台３の受圧伝達用貫通孔３ａを通り、シリコンダイ
ヤフラム１ａの裏面に伝達される。
支持台３の受圧伝達用貫通孔３ａを通り、シリコンダイ
ヤフラム１ａの裏面に伝達される。
圧力Ｐは、薄いシリコンダイヤフラム１ａに変形を起こ
させ、このために表面側に拡散法により形成された拡散
抵抗層２の値がわずかに変化する。
させ、このために表面側に拡散法により形成された拡散
抵抗層２の値がわずかに変化する。
この抵抗値の変化を電気的変化として外部リード端子４
ｅを通して検出部（図示せず）で検出する。
ｅを通して検出部（図示せず）で検出する。
さて、こσ）図において、シリコンダイヤフラム１ａの
裏面近くの空間部１１に、例えばエンジンの排気ガス中
の水分がたまり凝縮し、さらに凍結した場合を想定する
と、わずか２０〜５０μｍの厚みしかないシリコンダイ
ヤフラム１ａが氷結による水分の体積膨張により破壊に
至ることは容易に理解され得る。また、シリコンダイヤ
フラム１ａ上に氷結付着した氷塊は、シリコンタイヤフ
ラＡ１ａの見掛の質量を増す。したがって、エンジンが
動き出してこの半導体圧力センサが作動し出すと、シリ
コンダイヤフラム１ａに過大な力が加わり、シリコンダ
イヤフラム１ａが破壊するなどの欠点があった。
裏面近くの空間部１１に、例えばエンジンの排気ガス中
の水分がたまり凝縮し、さらに凍結した場合を想定する
と、わずか２０〜５０μｍの厚みしかないシリコンダイ
ヤフラム１ａが氷結による水分の体積膨張により破壊に
至ることは容易に理解され得る。また、シリコンダイヤ
フラム１ａ上に氷結付着した氷塊は、シリコンタイヤフ
ラＡ１ａの見掛の質量を増す。したがって、エンジンが
動き出してこの半導体圧力センサが作動し出すと、シリ
コンダイヤフラム１ａに過大な力が加わり、シリコンダ
イヤフラム１ａが破壊するなどの欠点があった。
この発明は、上記従来の欠点を除去するためになされた
もので、シリコンダイヤフラム上に氷結付着した水分を
加熱氷解させる加熱手段を設けることにより、寒冷地に
おいても正常に圧力センサを機能させることができる半
導体圧力センサを提供することを目的としている。以下
、この発明を自動車用に用いられる場合の裏面受圧形の
絶対圧形半導体圧力センサに適用した場合を例にとって
詳細に説明する。
もので、シリコンダイヤフラム上に氷結付着した水分を
加熱氷解させる加熱手段を設けることにより、寒冷地に
おいても正常に圧力センサを機能させることができる半
導体圧力センサを提供することを目的としている。以下
、この発明を自動車用に用いられる場合の裏面受圧形の
絶対圧形半導体圧力センサに適用した場合を例にとって
詳細に説明する。
第２図はこの発明の一実施例を示す要部の平面図で、シ
リコンダイヤプラム１ａ上の肉厚部すなわち固定支持部
１ｂ上に拡散抵抗あるいは金属薄膜抵抗等の抵抗体１２
を形成し、この抵抗体１２に通電することによってジュ
ール熱を発生させ、このジュール熱によってシリコンダ
イヤフラム１ａ上に氷結した水分を氷解させる方法であ
る。
リコンダイヤプラム１ａ上の肉厚部すなわち固定支持部
１ｂ上に拡散抵抗あるいは金属薄膜抵抗等の抵抗体１２
を形成し、この抵抗体１２に通電することによってジュ
ール熱を発生させ、このジュール熱によってシリコンダ
イヤフラム１ａ上に氷結した水分を氷解させる方法であ
る。
第３図はこの発明の他の実施例を示す半導体圧力センサ
の外観正面図で、この実施例では、半導体圧カセンザの
パッケージ８の外周部に発熱体１３を設け、外部からの
加熱によりシリコンダイヤフラム１ａ上に氷結した水分
を氷解させるようにしたものである。
の外観正面図で、この実施例では、半導体圧カセンザの
パッケージ８の外周部に発熱体１３を設け、外部からの
加熱によりシリコンダイヤフラム１ａ上に氷結した水分
を氷解させるようにしたものである。
第４図はこの賢明のさらに他の実施例を示す半導体圧力
センサの断面図で、この実施例では、半ド端子１５．１
６の先端部間に発熱体１４を設け、内部からの加熱によ
りシリコンダイヤフラム１ａ上に氷結した水分を氷解さ
せるよプにしたものである。
センサの断面図で、この実施例では、半ド端子１５．１
６の先端部間に発熱体１４を設け、内部からの加熱によ
りシリコンダイヤフラム１ａ上に氷結した水分を氷解さ
せるよプにしたものである。
なお、上記実施例では、半導体圧力センサとして自動車
用に用いられる裏面受圧形の絶対正形圧力センサに適用
した場合について説明したが、この発明は自動車に限る
ことな（、かつ、表面受圧形の絶対圧形圧カセンサ、差
圧形圧カセンサにも適用できることは明らかである。
用に用いられる裏面受圧形の絶対正形圧力センサに適用
した場合について説明したが、この発明は自動車に限る
ことな（、かつ、表面受圧形の絶対圧形圧カセンサ、差
圧形圧カセンサにも適用できることは明らかである。
以上説明したよ・うにこの発明は、半導体圧力センザチ
ツプ上、または半導体圧力センサのパンケージ外周面あ
るいはパッケージ内の空間部に加熱手段を設けたので、
寒冷地で使用される場合に生ずるシリコンダイヤフラム
上に氷結付着した水分を容易に氷解させることができる
。したがって。
ツプ上、または半導体圧力センサのパンケージ外周面あ
るいはパッケージ内の空間部に加熱手段を設けたので、
寒冷地で使用される場合に生ずるシリコンダイヤフラム
上に氷結付着した水分を容易に氷解させることができる
。したがって。
従来氷結により破壊されていたシリコンダイヤフラムを
確実に保護することができ、寒冷地においても精度よく
動作する半導体圧力センサが得られる利点がある。
確実に保護することができ、寒冷地においても精度よく
動作する半導体圧力センサが得られる利点がある。
第１図は従来の半導体圧力センサの裏面受圧形の絶対圧
膨圧カセンサの構造を示す断面図、第２図はこの発明の
一実施例を示す半導体圧力センサチップの平面図、第３
図はこの発明の他の実施例を示す半導体圧力センサの外
観正面図、第４図はこの発明のさらに能の実施例を示す
半導体圧カセンザの断面図である。 図中、１はチップ、１ａはシリコンダイヤフラム、１ｂ
は固定支持部、２は拡散抵抗層、３は支持台、３ａは受
圧伝達用Ｒ通孔、４は外装支持体、４ａは受圧伝達用通
気孔、４ｂは圧力導入パイプ、４ｃは主要気密端子部、
４ｄはシールガラス部、４ｅは外部リード端子、５．６
は接着剤、９は接着部、１０は基準圧室、１１は空間部
、１２は抵抗体、１３．１４は発熱体である。なお、し
］中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 薄 野 信 −（外１名） 第 １ 図 第２図 第３図 第４図 千イ売補正書 （自発） 昭和’８’ｌ’ Ｉ ＪＪ２６ ＩＩ ″ｔ＝’ｒ 、：’＋庁長官殿 １、事件の表、Ｊぐ 持１：？（ｉ昭 ５７−１
４１４１２号２、発明の名称 半導体圧力セン
サ３ 補正をする右 事件との関係 持許出願人 ｆｉミ 所 東上；〔都千代ＩＩＩ区九の内二
二ｊ′１１２番３号名 称（６０１） ：、菱電機
株式会社代表者 片 山 に 八 部 ４、代理人 作 所 束工；（都千代１１」置火の内二丁１
」２番３号５、補止の対象 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４頁８行の［体積層ｊを、「体積層」と
補止する。 （２）図面の第１図、第３図、第４図を別紙のように補
止オる。 以 Ｉ− 第１図 ａ 第３図 第４０
膨圧カセンサの構造を示す断面図、第２図はこの発明の
一実施例を示す半導体圧力センサチップの平面図、第３
図はこの発明の他の実施例を示す半導体圧力センサの外
観正面図、第４図はこの発明のさらに能の実施例を示す
半導体圧カセンザの断面図である。 図中、１はチップ、１ａはシリコンダイヤフラム、１ｂ
は固定支持部、２は拡散抵抗層、３は支持台、３ａは受
圧伝達用Ｒ通孔、４は外装支持体、４ａは受圧伝達用通
気孔、４ｂは圧力導入パイプ、４ｃは主要気密端子部、
４ｄはシールガラス部、４ｅは外部リード端子、５．６
は接着剤、９は接着部、１０は基準圧室、１１は空間部
、１２は抵抗体、１３．１４は発熱体である。なお、し
］中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 薄 野 信 −（外１名） 第 １ 図 第２図 第３図 第４図 千イ売補正書 （自発） 昭和’８’ｌ’ Ｉ ＪＪ２６ ＩＩ ″ｔ＝’ｒ 、：’＋庁長官殿 １、事件の表、Ｊぐ 持１：？（ｉ昭 ５７−１
４１４１２号２、発明の名称 半導体圧力セン
サ３ 補正をする右 事件との関係 持許出願人 ｆｉミ 所 東上；〔都千代ＩＩＩ区九の内二
二ｊ′１１２番３号名 称（６０１） ：、菱電機
株式会社代表者 片 山 に 八 部 ４、代理人 作 所 束工；（都千代１１」置火の内二丁１
」２番３号５、補止の対象 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４頁８行の［体積層ｊを、「体積層」と
補止する。 （２）図面の第１図、第３図、第４図を別紙のように補
止オる。 以 Ｉ− 第１図 ａ 第３図 第４０
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ＯＪ 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たシリコンダイヤフラムとで構成さ
れた半導体圧力センサチップをパッケージ内に前記外力
が印加可能に収容した半導体圧力センサにおいて、前記
半導体圧カセンサチツブの氷結防止のための加熱手段を
設けたことを特徴とする半導体圧力センサ。 （２）加熱手段は、シリコンダイヤフラム表面上に形成
されたジュール熱を発生する抵抗体である特許請求の範
囲第（］）項記載の半導体圧力センサ。 （３）加熱手段は、パッケージの外部に設けた５ご熱体
である特許請求の範囲第（１）項記載の半導体圧力セン
ナ。 （４）加熱手段は、パッケージの内部の空間部に設けた
発熱体である特許請求の範囲第＜１１項記載の半導体圧
力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14141282A JPS5931535A (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 |
|---|---|---|---|
| JP14141282A JPS5931535A (ja) | 1982-08-13 | 1982-08-13 | 半導体圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5931535A true JPS5931535A (ja) | 1984-02-20 |
Family
ID=15291398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14141282A Pending JPS5931535A (ja) | 1982-08-13 | 1982-08-13 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5931535A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6281443A (ja) * | 1985-10-03 | 1987-04-14 | Sumitomo Chem Co Ltd | 熱可塑性エラストマ−組成物 |
| JP2007000075A (ja) * | 2005-06-23 | 2007-01-11 | Kubota Corp | 収穫機の照明構造 |
| JP2007000074A (ja) * | 2005-06-23 | 2007-01-11 | Kubota Corp | 収穫機の照明構造 |
| JP2007000073A (ja) * | 2005-06-23 | 2007-01-11 | Kubota Corp | 収穫機 |
| JP2010259442A (ja) * | 2010-07-16 | 2010-11-18 | Kubota Corp | 収穫機 |
-
1982
- 1982-08-13 JP JP14141282A patent/JPS5931535A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6281443A (ja) * | 1985-10-03 | 1987-04-14 | Sumitomo Chem Co Ltd | 熱可塑性エラストマ−組成物 |
| JP2007000075A (ja) * | 2005-06-23 | 2007-01-11 | Kubota Corp | 収穫機の照明構造 |
| JP2007000074A (ja) * | 2005-06-23 | 2007-01-11 | Kubota Corp | 収穫機の照明構造 |
| JP2007000073A (ja) * | 2005-06-23 | 2007-01-11 | Kubota Corp | 収穫機 |
| JP2010259442A (ja) * | 2010-07-16 | 2010-11-18 | Kubota Corp | 収穫機 |
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