JPS61240134A - 半導体基板 - Google Patents

半導体基板

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JPS61240134A
JPS61240134A JP8872786A JP8872786A JPS61240134A JP S61240134 A JPS61240134 A JP S61240134A JP 8872786 A JP8872786 A JP 8872786A JP 8872786 A JP8872786 A JP 8872786A JP S61240134 A JPS61240134 A JP S61240134A
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JP
Japan
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pressure
detected
static
sensitive
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP8872786A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Ishii
明 石井
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP8872786A priority Critical patent/JPS61240134A/ja
Publication of JPS61240134A publication Critical patent/JPS61240134A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0051Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
    • G01L9/0052Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
    • G01L9/0054Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements integral with a semiconducting diaphragm

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Pressure Sensors (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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は差圧伝送器等に用いて圧力を検出する半導体基
板に関する。
(従来の技術) 第5図は半導体感圧素子を用いた差圧伝送器の全体構成
図である。
1は両側部にU部を形成したケース本体部、2m、2b
はそれぞれ圧力導入口jm 、3bを有しケース本体部
1のU部部分に隔液ダイヤフラム4*、4bの端部を挾
んで接合してなるフランジである。Paは高圧側被検出
圧力、pbは低圧側被検出圧力を示す。51は低圧側圧
力伝達媒体室、5bはケース本体部1の一側部から他側
部に例えば工学形の通路を形成し隔液ダイヤフラム4b
の内側と連通ずる高圧側圧力伝達媒体室である。こ重力
伝達媒体室5bの通路の一端側を閉塞するように半導体
感圧素子6を設け、一方、画室5a。
5bに跨る通路の他端側を閉塞するとともに端部を過圧
保護ベローズ1および過圧保護ベローズ7の曲シを矯正
する板ばね8で支持してなる弁体9が設けられている。
10h、10bは隔液ダイヤフラム4m、4bの内側に
封入してなるシリコーン油などの圧力伝達媒体、11a
、11b#−tOリングである。
而して、以上のような構造をもった差圧伝送器において
両7ランジ2mm2bの圧力導入口31゜3bから相等
しい静圧力Pa = Pbを導入した場合、原理的には
差圧伝送器から出力する信号は零となって変化しないは
ずである。
しかし、実際上半導体感圧素子6自身の持つ静圧り差お
よび圧力伝送器の構造上からくる静圧誤差の影響を受け
て出力の零点が変化し、第6図に示すA又はBのような
静圧誤差が生ずる。
これに対し、従来は以上の不都合を除去するために半導
体感圧索子6を違別して静圧誤差の少ないものを使用す
るようにしているが、半導体感圧素子6は歩留シが悪く
検査工程が増え、価格的にも高くなシ、また半導体感圧
素子6以外の誤差については除去できない欠点がある。
(発明が解決しようとする問題点) 以上のように従来の半導体感圧素子では、静圧誤差等に
よシ被検出圧力に対して正確な出力が得られないもので
あった。
そこで、本発明は上記問題点を解決するために、靜圧哄
差等の影響を受けず高精度な圧力検出ができる半導体基
板を提供することを目的とする。
[発明の構成コ (問題点を解決するための手段) 本発明は、半導体素子および被検出圧力を導入する2つ
の導入管路を設けた半導体素子の基体から第1および第
2の感圧部を形成して上記目的を達成しようとする半導
体基板である。
(作用) このような手段を講じたことによシ、例えば第1の感圧
部が第1被検出圧力と第2被検出圧力との間に配置され
て差圧を検出し、第2の感圧部が大気圧を導入して静圧
力を検出して差圧を補償する。
(実施例) 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。
第1図は半導体基板を上面から見た構成図であシ、第2
図はその断面図である。この半導体基板および大気圧側
導入管路22を埋設した基体・23とから成シ、拡散抵
抗R1&−RJdおよび低圧側導入管路21から第1の
感圧部24が形成され、また拡散抵抗RZa=Rjdお
よび大気圧側導入管路22から第2の感圧部25が形成
されている。
従って、第1の感圧部24は、高圧側被検出圧力Paと
低圧側被検出圧力pbとの差圧検出として機能し、また
第2の感圧部25は高圧側被検出圧力Paと大気圧Po
とから静圧力検出として機能するものとなりている。な
お、拡散抵抗R1&〜R1dはシリコン基板20上に同
一方向をなしかつ所定の距離を配して形成されてそれぞ
れその両端を端子261〜26dに接続し、また拡散抵
抗R2a 、 R2bは同一のシリコン基板20上の拡
散抵抗RJa 、 Rlbと直交する方向に形成してそ
の両端を端子27*、27bに接続し、拡散抵抗R2a
Rldは拡散抵抗R1c 、 Rldと同一方向に形成
してその両端を端子27c、27dに接続したものとな
っている。
このような構成の半導体基板であれば、第1の感圧部2
4に高圧側被検出圧力Paと低圧側被検出圧力pbとが
加わることによシ、これら高圧側被検出圧力Paと低圧
側被検出圧力pbとの差圧に比例した信号が第1の感圧
部24から取出せる。また、第2の感圧部25には大気
側導入管路22を通して大気圧Poが加わるので、この
第2の感圧部25からは静圧力に比例した信号が堰出せ
る。従って、第1の感圧部24から取出した信号を第2
の感圧部25から取出した信号によシ補償することによ
シ静圧による誤差を除去できる。従って、被検出圧力に
対して正確な信号が得られ高精度な圧力検出ができる。
なお、本発明は上記実施例に限らず種々の変形実施が可
能である。例えば、この半導体基板は同一のシリコン基
板20上に第1の感圧部24と第2の感圧部25の抵抗
R7a〜RJd。
RZa〜R,?dを拡散したものであるが、これに代え
て例えば同一基体23上に個別にシリコン基板を設け、
一方のシリコン基板に第1の感圧部24.他方のシリコ
ン基板に第2の感圧部25を形成してもよい。
また、上記実施例では、第2の感圧部25は高圧側被検
出圧力Paと大気圧Poとで静圧力を検出するようにし
ているが、伝圧側被検出圧力pbと大気圧Poとで静圧
力を検出する構成としてもよいものである。
次に上記の如く構成された半導体基板を差圧伝送器に適
用した一例について第3図の全体構成図を参照して説明
する。同図において30は第5図と同様に両側部にU部
を形成したケース本体部であって、これの両目部部分に
は隔液ダイヤフラム31m、31bの端部を挾むように
圧力導入口32m 、32bを有するフランジ33 a
 s 3 J bを接合している。Paはフランジ33
aの圧力導入口32mに導入する高圧側被検出圧力、p
bは7ランジ33bの圧力導入口32bに導入する低・
・  圧側被検出圧力である。また、ケース本体部30
の両側部のはぼ中心部を結ぶ線上にそって内側部分を所
定距離大径部とした弁体収納部をもりた圧力伝達媒体室
34を形成し、これに支持板35’を持つ弁体35を挿
通している。そして、一端を弁体収納部の端部に付設し
た過圧保護ベローズ36の端部を液密に支持板35′に
取着して高圧側圧力伝達媒体室37mと低圧側圧力伝達
媒体室svbとを閉塞分離している。38m、38bは
過圧保護ベローズ36の曲シを矯正するために弁体35
の両端部を支持する板ばねである。39a。
39bはOリングである。
一方、過圧保論ベローズ36で区分された高圧側圧力伝
達媒体室31hと低圧側圧力伝達媒体室srbよシそれ
ぞれ同一方向に分岐通路を形成しこれらの通路間に前記
シリコン基板20および基体23から成る半導体基板が
配置され、この半導体基板の一方に高圧側の圧力伝達媒
体、他方に低圧側の圧力伝達媒体が加わるようになって
いる。
この半導体基板からの電気信号を引き出すリード線40
はケース本体部30のモールド部41を経て外部に導出
されている。
従って、以上のような差圧伝送器において7ランジJ 
J a m J j bの圧力導入口32h 、32b
に相等しい静圧力Pa z Pbを加えると、第1の感
圧部24では静圧力に対する零点の誤差信号を取シ出せ
、第2の感圧部25からはその時の静圧力に比例した信
号を取り出すことができる。一般に。
被検出圧力の差圧力は1kg・fΔが以下で測定する場
合が多いのに対し、静圧力は数10kliF・f/m”
〜数100に9・f々−程度加わる場合が多いので、第
2の感圧部25の同一圧力に対する感度は第1の感圧部
24の同一圧力に対する感度に比べ数10分の1から数
100分の1程度でよいものである。
以下、第4図を参照して第1の感圧部24の抵抗RJa
〜RJdおよび第2の感圧部25の抵抗R2a−R2d
を用いてブリッジ回路を構成し、静圧力に対する誤差信
号を除去する例について説明する。先ず、第1の感圧部
24の抵抗RJa  又はRlbを一辺に、抵抗R1e
又はRlmを他辺に設け、これらの辺の抵抗RJa又は
RJbとRJc又はRZdのそれぞれ他端側を共通接続
する。また、他の2辺のうちその1辺を固定抵抗RD、
と第2の感圧部25の抵抗RJm又はRZdの直列回路
とし。
他の辺を固定抵抗RDIと第2の感圧部25の抵抗Rj
a又はRjdの直列回路とし、これら回路の一端側を共
通接続する。そして、抵抗RJa又はRlbの他端側と
固定抵抗RD、の他端側とを共通接続し、抵抗RJc又
はRJdの他端側と固定抵抗RD1の他端側とを共通接
続としてブリッジ回路を構成するとともK、これら共通
接続部間に入力電源電圧vlNを接続している。そして
、他方の共通接続部間からブリッジ回路の出力信号を取
シ出すようにしている。
而して、第4図のようにブリッジ回路を構成した後、差
圧伝送器のフランジ33m 、33b(0両側から静圧
力を加えたとすると、半導体基板および伝送器の構造上
からくる靜圧訣差によって第1の感圧部24の抵抗例え
ばRlcがR1c + KI P pRJaがR・バー
に、Pとなシ、同時に第2の感圧部25の抵抗例えばR
2cがRJa+に1P# RjaがRZd−KtPK変
化する。従りて、この時のブリッジ回路の出力信号70
0丁は、 となシ、これを変形して となる。従って、 のとき、vOυtij静圧力Pにかかわらず一定となる
このことは抵抗R2a @R2a 、RDl * RD
l * Ksを適宜選択することにより、静圧力Pによ
る出力信号VOUTの談差を零にすることができる。
このように半導体基板を用いた差圧伝送器であれば、第
1の感圧部24の抵抗で構成したブリッジ回路に第2の
感圧部25の抵抗を挿入し、静圧力時に第1の感圧部2
4に生ずる静圧誤差を第2の感圧部25で補償する構成
とするので、半導体基板自体の持つ靜圧誂差および伝送
器の構造上からくる静圧誤差を容易に除去することがで
き、また静圧変動の大きい流体でも高精度に測定できる
さらに、大気圧状態で差圧力を測定する場合には、第2
の感圧部25にも同一圧力が加わるが、前述したように
第2の感圧部25が第1の感圧部24に比べて感度を充
分小さくできるためにその影響を殆んど無視することが
できる。また第1の感圧部24の被検出圧力以上の過大
差圧が加わった場合には過圧防止弁が作動して第2の感
圧部25Vcそれ以上の過圧差圧が加わらないので過大
差圧による影響も無視できる。
従って、差圧の大きさに拘らず静圧誤差を適切に除去す
ることができる効果がある。
なお、差圧伝送器に適用するブリッジ回路は適宜変形し
て第1の感圧部24の出力信号を補償してもよい。
[発明の効果コ 以上詳記したように本発明によれば、静圧誤差等の影響
を受けず高精度な圧力検出ができる半導体基板を提供で
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明に係る半導体基板の一実施
例を示す構成図、第3図は本発明半導体基板を用いた差
圧伝送器の構成図、第4図は差圧伝送器に適用したブリ
ッジ回路図、第5図は従来の差圧伝送器の構成図、第6
図は差圧伝送器において生じる静圧誤差の説明図である
。 20・・・シリコン基板、21・・・低圧側導入管路、
22・・・大気圧側導入管路、23・・・基体、24・
・・第1の感圧部、25・・・第2の感圧部、26a〜
26d・・・端子、27 a 〜27 d ・・・端子
、RZa−RJd・・・拡散抵抗、R2a = R2d
・・・拡散抵抗、30・・・ケース本体部、31m、3
1b・・・隔液ダイヤフラム、32m、’32b−圧力
導入ロ、33m、33b・・・7ランジ、35・・・弁
体、36・・・過圧保護ベローズ、37m・・・高圧側
圧力伝達媒体室、37b・・・低圧側圧力伝達媒体室、
39m 、39b・・・0リング。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図 a ビ0 第2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体素子および被検出圧力を導入する2つの導
    入管路を設けた前記半導体素子の基体から第1および第
    2の感圧部を形成したことを特徴とする半導体基板。
  2. (2)第1および第2の感圧部は、いずれか一方が第1
    被検出圧力と第2被検出圧力との間に配置されて差圧検
    出用として機能し、他方が導入管路に大気圧を導びいて
    静圧力検出用として機能する特許請求の範囲第(1)項
    記載の半導体基板。
JP8872786A 1986-04-17 1986-04-17 半導体基板 Pending JPS61240134A (ja)

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