JPS595931A - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
- Publication number
- JPS595931A JPS595931A JP57115668A JP11566882A JPS595931A JP S595931 A JPS595931 A JP S595931A JP 57115668 A JP57115668 A JP 57115668A JP 11566882 A JP11566882 A JP 11566882A JP S595931 A JPS595931 A JP S595931A
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- JP
- Japan
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- stem
- diaphragm
- silicon
- cap
- silicon diaphragm
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- 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
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details 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
- G01L19/0061—Electrical connection means
- G01L19/0084—Electrical connection means to the outside of the housing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details 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
- G01L19/14—Housings
- G01L19/142—Multiple part housings
- G01L19/143—Two part housings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means 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
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
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】
本発明は半導体圧力センサに゛係り、特に高感度シリコ
ンダイヤフラムを安価にしかも簡単に固着するのに好適
な構造に関するものである。
ンダイヤフラムを安価にしかも簡単に固着するのに好適
な構造に関するものである。
単結晶シリコンダイヤフラムの片面にピエゾ抵抗式歪ゲ
ージを形成した半導体圧力センサは小型でしかも精度が
良いためミ圧カセンサとして広く利用されている。従来
、この種の圧力センサはシリコンダイヤフラムとステ□
ム間に残留応力ならび（１） に出力の温度ドリフトを低減させるために、シリコンと
同等の線膨張係数を有する台座（パイレックスガラス、
シリコン等）が用いられていた。
ージを形成した半導体圧力センサは小型でしかも精度が
良いためミ圧カセンサとして広く利用されている。従来
、この種の圧力センサはシリコンダイヤフラムとステ□
ム間に残留応力ならび（１） に出力の温度ドリフトを低減させるために、シリコンと
同等の線膨張係数を有する台座（パイレックスガラス、
シリコン等）が用いられていた。
従来の構造は、−非常に複雑で、パンケージ材料のコス
ト、゛および作業工数が高いものとなっていた。さらに
、各物質量の接合個所が多いため、各接合部からの気密
もれを生じやすく、歩留りの低下や零点のドリフトを生
じセンサの安定性、信頼性に問題がある。
ト、゛および作業工数が高いものとなっていた。さらに
、各物質量の接合個所が多いため、各接合部からの気密
もれを生じやすく、歩留りの低下や零点のドリフトを生
じセンサの安定性、信頼性に問題がある。
本発明の目的は上記問題点に鑑み、従来の圧力センサの
構造を複雑にしていた台座を廃止してステムに直接シリ
コンダイヤフラムを取り付けることにより、コストが安
く、小形で、しかも温度ドリフトの少ない高精度の半導
体圧力センサを提供するにある。
構造を複雑にしていた台座を廃止してステムに直接シリ
コンダイヤフラムを取り付けることにより、コストが安
く、小形で、しかも温度ドリフトの少ない高精度の半導
体圧力センサを提供するにある。
そのため、本発明においては、シリコンダイヤフラムに
線膨張係数の近似したジルコンセラミック（Ｚ ｒ Ｏ
２・５ｉ０２）などのセラミック材料ヲ用いてステムを
構成し、このステムとシリコンダイヤフラムをアノーデ
インクボンド技術により（２） 直接接合することを特徴としている。なお、ジルコンセ
ラミックはセラミック製造時のシンターリング条件をコ
ントシールすることによりシリコンの熱膨張係数３２Ｘ
１０−′７／”ｃに近づけることができる。
線膨張係数の近似したジルコンセラミック（Ｚ ｒ Ｏ
２・５ｉ０２）などのセラミック材料ヲ用いてステムを
構成し、このステムとシリコンダイヤフラムをアノーデ
インクボンド技術により（２） 直接接合することを特徴としている。なお、ジルコンセ
ラミックはセラミック製造時のシンターリング条件をコ
ントシールすることによりシリコンの熱膨張係数３２Ｘ
１０−′７／”ｃに近づけることができる。
本発明の一実施例を図によって説明する。第１、第２図
は本発明に係る圧力センサの受圧部構造を示す。絶対圧
検出用圧力センサはシリコンダイヤフラムへの圧力の加
圧向きの違いにより第１図及び第２図の２種類の構造あ
り、本発明は両タイプに用いることができる。もちろん
、両者を組合せた相対圧検出用にも用いることができる
。
は本発明に係る圧力センサの受圧部構造を示す。絶対圧
検出用圧力センサはシリコンダイヤフラムへの圧力の加
圧向きの違いにより第１図及び第２図の２種類の構造あ
り、本発明は両タイプに用いることができる。もちろん
、両者を組合せた相対圧検出用にも用いることができる
。
まず、ステム１はピエゾ抵抗式感歪素子を有するシリコ
ンダイヤフラム４と線１１Ｍ１１係数の近似（例えば３
０〜３５Ｘ１０−’／’Ｃ）したシリコンセラミック（
Ｚ ｒ Ｏ２と５ｉ０２の混合焼結体）からなり、この
ステムの一部表面はメタライズされ、これに端子用ビン
２および圧力導入用パイプ３がろう付けされている。こ
のステム１とシリコンダイヤフラム４とをアノーデイン
クボンド技術（３） を用いて直接接着する。なお、第２図に示すタイプの場
合は真空雰囲気にて行なうとよい。またボンディングワ
イヤ５によりシリコンダイヤフラム４と端子用ビン２ｇ
をボンディング後、ステム１と同一の材質（セラミック
）でできたキャップ６を固着するにあたり、キャップ６
およびステム１の接合部７はメタライズ後金メッキし、
キャップ側には半田ディツプを施しておく。そこでキャ
ップ６を炉中にて半田封止する。なお、第１図に示すタ
イプの場合は半田封止を真空炉中にて行なうとよい。ま
た、８．９は基準圧力を設定した真空室である。シリコ
ンダイヤフラム４の主表面又は基板内には図示してない
がシリコンダイヤフラムの歪応力を検知して出力が変化
する感歪素子（ピエゾ抵抗効果、ＰＮ接合状態変化など
を利用した公知の素子）が形成されている。
ンダイヤフラム４と線１１Ｍ１１係数の近似（例えば３
０〜３５Ｘ１０−’／’Ｃ）したシリコンセラミック（
Ｚ ｒ Ｏ２と５ｉ０２の混合焼結体）からなり、この
ステムの一部表面はメタライズされ、これに端子用ビン
２および圧力導入用パイプ３がろう付けされている。こ
のステム１とシリコンダイヤフラム４とをアノーデイン
クボンド技術（３） を用いて直接接着する。なお、第２図に示すタイプの場
合は真空雰囲気にて行なうとよい。またボンディングワ
イヤ５によりシリコンダイヤフラム４と端子用ビン２ｇ
をボンディング後、ステム１と同一の材質（セラミック
）でできたキャップ６を固着するにあたり、キャップ６
およびステム１の接合部７はメタライズ後金メッキし、
キャップ側には半田ディツプを施しておく。そこでキャ
ップ６を炉中にて半田封止する。なお、第１図に示すタ
イプの場合は半田封止を真空炉中にて行なうとよい。ま
た、８．９は基準圧力を設定した真空室である。シリコ
ンダイヤフラム４の主表面又は基板内には図示してない
がシリコンダイヤフラムの歪応力を検知して出力が変化
する感歪素子（ピエゾ抵抗効果、ＰＮ接合状態変化など
を利用した公知の素子）が形成されている。
本発明の一実施例によれば、ステム１には圧力センサ用
ダイヤフラム４を構成するシリコンと線膨張係数の等し
いジルコンセラミックを使用するため、両者は容易にか
つ気密的に陽極接合できる。
ダイヤフラム４を構成するシリコンと線膨張係数の等し
いジルコンセラミックを使用するため、両者は容易にか
つ気密的に陽極接合できる。
（４）
このため、長期間特性の安定した信頼性の高い圧力セン
サが得られる。
サが得られる。
また、シリコンダイヤフラム４と線膨張係数の異なる物
質に接合した際生じる熱変化に伴なう温度ドリフト特性
の変化を調べると、線膨張係数３４×１０−７７℃のジ
ルコンを用いると一４０〜１００℃の変化に対してシリ
コンダイヤフラムと同一材質のシリコン（３２ｘｌＯ−
′７７℃）に取り付けた特性変化の＋５％以内の安定し
た特性を示すことが分かった。
質に接合した際生じる熱変化に伴なう温度ドリフト特性
の変化を調べると、線膨張係数３４×１０−７７℃のジ
ルコンを用いると一４０〜１００℃の変化に対してシリ
コンダイヤフラムと同一材質のシリコン（３２ｘｌＯ−
′７７℃）に取り付けた特性変化の＋５％以内の安定し
た特性を示すことが分かった。
本発明の一実施例では、ステム材料としてジルコンセラ
ミックを用いたが、熱膨張係数がシリコンと同等であれ
ばジルコンセラミックに限定されず、他のセラミック材
料を用いたり、また、初期的にジルコンセラミック表面
に、遠心沈降法、スクリーン印刷法等にてガラス粉膜を
作り、焼成して、ガラスコートしておいてもよい。
ミックを用いたが、熱膨張係数がシリコンと同等であれ
ばジルコンセラミックに限定されず、他のセラミック材
料を用いたり、また、初期的にジルコンセラミック表面
に、遠心沈降法、スクリーン印刷法等にてガラス粉膜を
作り、焼成して、ガラスコートしておいてもよい。
さらに、キャップ６としてはセラミックに半田ディツプ
を施したものを用いたが、半田メッキしたもの、メタラ
イズのみ行ない半田ワッシャを人（５） れて接合してもよい。
を施したものを用いたが、半田メッキしたもの、メタラ
イズのみ行ない半田ワッシャを人（５） れて接合してもよい。
キャップ材質としては、金属（コバール、鉄、鉄・ニッ
ケル合金等）を用いて、表面は容易に半田接着できるよ
うにメタライズしておいてもよい。
ケル合金等）を用いて、表面は容易に半田接着できるよ
うにメタライズしておいてもよい。
以上の如く本発明ではシリコンダイヤフラムへの残留応
力緩和のために従来用いていた台座を廃止し、セラミッ
ク材料からなるステふとシリコンダイヤフラムとをアノ
−ディックボンド技術を用いて直接接合することにより
、部品・工数コストの大幅な低減ができる。また、圧力
センサの長期品質保証項目である気密性に関しても接合
部分（面積）が少ないため向上できる。
力緩和のために従来用いていた台座を廃止し、セラミッ
ク材料からなるステふとシリコンダイヤフラムとをアノ
−ディックボンド技術を用いて直接接合することにより
、部品・工数コストの大幅な低減ができる。また、圧力
センサの長期品質保証項目である気密性に関しても接合
部分（面積）が少ないため向上できる。
第１図、第２図は本発明の一実施例を示す断面図である
。第１図はダイヤフラムの下部に受圧する場合、第２図
はダイヤフラム上部に受圧する場合を示す。 １・・・ステム、２・・・端子用ビン、３・・・圧力導
入用パイプ、４・・・シリコンダイヤフラム、５・・・
ボンディングワイヤ、６・・・キャップ、７・・・接合
部。 （６） 第１図 −１６５−
。第１図はダイヤフラムの下部に受圧する場合、第２図
はダイヤフラム上部に受圧する場合を示す。 １・・・ステム、２・・・端子用ビン、３・・・圧力導
入用パイプ、４・・・シリコンダイヤフラム、５・・・
ボンディングワイヤ、６・・・キャップ、７・・・接合
部。 （６） 第１図 −１６５−
Claims (1)
- 感歪素子を有するシリコンダイヤフラムと、このシリコ
ンダイヤフラムの線膨張係数に近似させた線膨張係数を
もつジルコンセラミックからなるステムとを備え、前記
シリコンダイヤフラムと前記ステムとがアノ−ディック
ボンド技術により直接接合されてなることを特徴とする
半導体圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57115668A JPS595931A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | 半導体圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57115668A JPS595931A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | 半導体圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS595931A true JPS595931A (ja) | 1984-01-12 |
Family
ID=14668335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57115668A Pending JPS595931A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS595931A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6267646A (ja) * | 1985-09-19 | 1987-03-27 | Fujitsu Ltd | 障害アドレス・パイプラインの制御方式 |
| CN101900625A (zh) * | 2008-11-19 | 2010-12-01 | 霍尼韦尔国际公司 | 基于微电子封装工艺的湿/湿差动压力感测器设计 |
| US8297125B2 (en) | 2008-05-23 | 2012-10-30 | Honeywell International Inc. | Media isolated differential pressure sensor with cap |
| JP2017146136A (ja) * | 2016-02-16 | 2017-08-24 | 株式会社不二工機 | 圧力検出ユニット及びこれを用いた圧力センサ |
| JP2017146137A (ja) * | 2016-02-16 | 2017-08-24 | 株式会社不二工機 | 圧力検出ユニット及びこれを用いた圧力センサ、並びに圧力検出ユニットの製造方法 |
| JP2018048964A (ja) * | 2016-09-23 | 2018-03-29 | 株式会社鷺宮製作所 | 圧力センサ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58211616A (ja) * | 1982-06-03 | 1983-12-09 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体式圧力センサ |
-
1982
- 1982-07-02 JP JP57115668A patent/JPS595931A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58211616A (ja) * | 1982-06-03 | 1983-12-09 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体式圧力センサ |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6267646A (ja) * | 1985-09-19 | 1987-03-27 | Fujitsu Ltd | 障害アドレス・パイプラインの制御方式 |
| JPH0438013B2 (ja) * | 1985-09-19 | 1992-06-23 | Fujitsu Ltd | |
| US8297125B2 (en) | 2008-05-23 | 2012-10-30 | Honeywell International Inc. | Media isolated differential pressure sensor with cap |
| CN101900625A (zh) * | 2008-11-19 | 2010-12-01 | 霍尼韦尔国际公司 | 基于微电子封装工艺的湿/湿差动压力感测器设计 |
| US8230745B2 (en) * | 2008-11-19 | 2012-07-31 | Honeywell International Inc. | Wet/wet differential pressure sensor based on microelectronic packaging process |
| JP2017146136A (ja) * | 2016-02-16 | 2017-08-24 | 株式会社不二工機 | 圧力検出ユニット及びこれを用いた圧力センサ |
| JP2017146137A (ja) * | 2016-02-16 | 2017-08-24 | 株式会社不二工機 | 圧力検出ユニット及びこれを用いた圧力センサ、並びに圧力検出ユニットの製造方法 |
| JP2018048964A (ja) * | 2016-09-23 | 2018-03-29 | 株式会社鷺宮製作所 | 圧力センサ |
| WO2018055952A1 (ja) * | 2016-09-23 | 2018-03-29 | 株式会社鷺宮製作所 | 圧力センサ |
| CN109716088A (zh) * | 2016-09-23 | 2019-05-03 | 株式会社鹭宫制作所 | 压力传感器 |
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