JPS60151529A - 半導体圧力変換器 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、基準圧形半導体圧力変換器に係り、特に歪ゲ
ージチップが接合されたダイと金属ヘッダとの簡便な気
密接合に関する。

〔発明の背景〕

従来の基準圧形半導体圧力変換器におけるダイと金属ヘ
ッダの気密接合は、ダイの材料がシリコンの場合、金属
ヘッダを金メッキし約３３０’Ｃでこすり合せることで
接合する金−シリコン共晶結合方式、またはシリコンの
接合面をメタライズしてハンダによる接合方式あるいは
、ダイの材料がガラスの場合、ダイをメタライズしてハ
ンダ接合する方式が用いられていた。

金−シリコン共晶結合は、ヘッダの金メッキを必要とす
るうえに、３３０℃という高温でしかもこすり合せる必
要があり、高価であるとともにダイの位置決めおよび作
業性も悪かった。

また、メタライズする方式は、まずダイの部材との接着
性のよい金属をメタライズし、さらにストッパ層を形成
し、さらにハンダ性のよい金属をメタライズする必要が
あり、通常メタライズ層は３層になるため工数が煩雑と
なる欠点がある。

また、ハンダ接合の場合ボイド等の発生により気密性の
確保が困難であった。

〔発明の目的〕 本発明の目的は、メタライズ層構造を簡略化したダイと
金属ヘッダの気密接合を用いた低価格・高信頼性の基準
圧形半導体圧力変換器を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、メタライズ層構造においてハンダ接合等を必
要としないため、ハンダ接合およびストッパ層が不用と
なるため単層あるいは状況に応じた複数層の構造を選択
でき構造の簡略化を図ったものである。抑圧塑性変形さ
れた金属とダイに設けられたメタライズされた円周溝起
端コーナ部との緊迫力による拡散接合によりヘリウムリ
ーク試験において少なくとも１０　”　ａｔｍ／　ｓｅ
ｅオーダの気密性を有することを実験的に確認し、ダイ
と金属ヘッダの気密接合に用いたものである。

〔発明の実施例〕

第１図の金属キャップＪ接合前の上面図および第２図の
金属キャップ１接合後のＡ−Ａ断面図を用い実施例につ
いて説明する。

表面の拡散技術によりピエゾ抵抗を形成し他面の一部を
凹部した半導体歪ゲージチップ２を圧力導入用の貫通穴
３のあいたパイレックスガラスグイ４に陽極結合法によ
り気密接合し、半導体歪ゲージチップ２の入出力バッド
５より金メッキを施こしたＦ　ｅ　−Ｎ　ｉ系のリード
ピン６に金属細線７をワイヤボンディングすることで電
気的に接続する。リードピン６は、ガラスハーメチック
シールによりＦｅ−Ｎｉ系の貫通穴８のあいた金属へラ
ダ９に気密接合されしかも電気的に絶縁されている。次
に第３図を加えパイレックスガラスダイ４と金属へラダ
９の気密接合構造を説明する。パイレックスガラスダイ
４の端部から所定の位置に一条の円周溝１０を設は円周
＠１０にＮｉメッキ１１を施し金属ヘッダ９の凹部に配
設され、パイレックスガラスダイ４の外周と金属へラダ
９の凹部内局部間に銅リング１２を挿入し、円周溝１０
と金属へラダ９の凹部内周面近傍の銅リング１２を押圧
金型で抑圧塑性変形させ１円周溝底部に塑性変形された
銅リングの一部１３が当接しないようにし、パイレック
スガラスダイ４の一端側の円周溝起端コーナ部とのＮｉ
メッキ層１１塑性変形された銅リング１２の一部１３を
噛み合わせて拡散接合を起こさせ気密接合を得る。

また鋼リング１２と金属へラダ９は、金属ヘッダ９四部
の円周面近傍を抑圧塑性変形させた時に生じる緊迫力で
結合させることにより気密接合を行なう。

さらに貫通穴１４を有する金属キャップＩを金属へラダ
９の外周部に通常のキャン形パッケージにおけるシール
技術であるリングプロジェクション溶接法により気密接
合する。金属キャップの四部に４６ハンダを１５セツト
しこのアッセンブリ全体をチャンバーに入れ所定の圧力
に設定し、２３０°Ｃ〜２４０℃に昇温すれば、４６ハ
ンダ１５が溶融し、冷却すれば４６ハンダ１５が凝固し
所定の圧力の基準圧室１６が得られる。

本発明によれば、簡単な装置と従来技術により基準圧室
を得られる。

第一の実施例において、チャンバーの圧力を真空までも
っていけば絶対圧膨圧力変換器を得られることは言うま
でもない。

第４図を用い第２の実施例を示す。

装置は大がかりとなるがリングプロジェクション溶接装
置主要部とセンサアッセンブリ全体を所定の圧力雰囲気
中にセットし、溶接を行なえば貫通穴のない金属キャッ
プ１７を用いて基準圧室１６が形成できる。

本実施例によれば、センサアッセンブリを昇温せずに基
準圧室を形成できる。

また、第一の実施例においてパイレックスガラスダイ３
の円周溝ｌＯを一本としたが、複数本とすれば、気密性
および接合強度の増加を図れる。

同様に、金属へラダ９の凹部内局面にも円周溝を設けれ
ば気密性および接合強度の増加が図れる。

メタライズ方法は、蒸着・メッキ等方法は問わない。ま
たメタライズ層の材質はダイの部材と接着性のよいもの
であればよい。たとえば、チタン。

クロム等があげられる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、単純なメタライズ層でグイと金属ヘッ
ダの気密性と強度を確保でき、製作工数の大巾削減と高
信頼の基準圧室を確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第一の実施例の金属キャップ接合前の上面図、
第２図は金属キャップ接合後の第１図Ａ−Ａにおける断
面図、第３図は第２図のパイレックスガラスダイと金属
ヘッダ接合部Ｂの拡大図。 第４図は第２の実施例の断面図を示す。 ■・・・金属キャップ、２・・・半導体歪ゲージチップ
、３・・・貫通穴、４・・・パイレックスガラスダイ、
６・・・リードピン、７・・・全極細線、８・・貫通穴
、９・・・金属ヘッダ、１０・・円周溝、１１・・・Ｎ
ｉメッキ層、１２・・銅リング、１３・・塑性変形され
た銅リングの一部、１６・・・基準圧室、１７・・・金
属キャップ。 代理人　弁理士　高橋明夫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、円筒形をした脆性材料からなるダイの片面に拡散抵
   抗を形成したピエゾ抵抗式半導体歪ゲージチップを接合
   しガラスによりハーメチックシールした前記半導体歪ゲ
   ージチップと電気的に接続された入出力端子となるリー
   ドピンを有し貫通穴のあいた金属材料からなるヘッダと
   該ヘッダに金属キャップを気密接合することにより基準
   圧を形成した基準圧形半導体圧力変換器においてダイの
   一端から所定の寸法の位置に一条の円周溝を設け、少な
   くとも溝部をメタライズしたダイと前記ヘッダとの間に
   ヘッダ部材より軟らかい金属リングを配設し、前記ダイ
   の円周溝及びヘッダの凹部の内周面近傍の金属リングを
   抑圧金型で押圧塑性変形させ、前記円周溝底部に塑性変
   形された金属リングの一部・が当接しないようにし、ダ
   イの一端側の円周溝起端コーナ部と前記塑性変形された
   金属リングの一部を噛み合わせで、結合させ、金属リン
   グとヘッダは、ヘッダの内周面近傍を抑圧金型で押圧塑
   性変形させた時に生じる緊迫力で結合させることにより
   ダイとヘッダを気密接合したことを特徴とする半導体圧
   力変換器。 ２、特許請求の範囲第１項記載において、脆性材料をパ
   イレックスガラス、メタライズ層をＮｉとしたことを特
   徴とする半導体圧力変換器。 ３、特許請求の範囲第１項記載において、脆性材料をシ
   リコンとしたことを特徴とする半導体圧力変換器。