JPS63275926A - 半導体圧力センサ - Google Patents

半導体圧力センサ

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JPS63275926A
JPS63275926A JP11129187A JP11129187A JPS63275926A JP S63275926 A JPS63275926 A JP S63275926A JP 11129187 A JP11129187 A JP 11129187A JP 11129187 A JP11129187 A JP 11129187A JP S63275926 A JPS63275926 A JP S63275926A
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JP
Japan
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solder
substrate
wiring
pressure
hole
Prior art date
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Pending
Application number
JP11129187A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Watabe
博 渡部
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、近年自動車をはじめ広い産業分野にて圧力の
検出または測定に使用されている半導体圧力センサに関
する。
〔従来の技術〕
半導体圧力センサは、第2図[al、 (blに示すよ
うな半導体感圧部1を用いる。感圧部1は、数U角のシ
リコン片11の中央部を片側よりエツチングして数10
uの厚さにした円形のダイヤフラム部12に拡散により
形成したゲージ抵抗13を有する。このゲージ抵抗は、
ダイヤフラム部12に圧力が加わると、ピエゾ抵抗効果
により抵抗値が変化する。数U角のシリコン片11のゲ
ージ抵抗以外の部分には、抵抗値変化を増幅したり温度
等の補償をする電子回路が周知のIC技術により作り込
まれ、電極部14に接続されている。この感圧部1は、
第3図の如く導圧部21を有する金属基板22へ、半導
体に近似した熱膨張係数をもつ材料からなるスペーサ2
3を介して固定される。基板22上のスペーサ固定部以
外の部分には、前記シリコン片ll上へ作り込まれない
電子回路部分、例えばチップコンデンサや調整用の抵抗
などからなる電子回路を搭載したセラミック基板24が
組み込まれている。感圧部1の11i14とセラミック
基板24上の電子回路は金やアルミニウム等の細線25
にて接続され、セラミック基板24上の電子回路は外部
端子26へ接続用金属片27をはんだ付けする方法ある
いはアルミニウム線等のボンディングにて接続される。
外部端子26はガラスブッシング28を介して基板22
の外へ引出される。また感圧部°を含む電子回路は、金
属からなる蓋2を金膜基板22に溶接にて固定すること
によって外部より保護されている。
金属基板22と蓋2により形成される空間3は圧力測定
または検出の用途、即ち絶対圧測定か相対圧かにより密
閉、開放の両方式がとられる。相対圧測定には空間部3
へ一方の圧力を導入する導圧管31を開放とし、絶対圧
測定には空間部3を真空または所定の圧力にし、導圧管
31を押つぶしたり、はんだにて気密に封じる。もちろ
ん、端子26の基板220貫通部はガラスブッシング2
8により気密に封じられており、基板22.蓋2の溶接
も気密を保ち固定されている。
圧力の検出または測定は、導圧部21より圧力が加わる
と、感圧部1のゲージ抵抗13の抵抗値変化として検知
され、チップ11内電子回路およびセラミンク基板24
に搭載された電子回路によって増幅。
補償されて外部端子26へ出力されることによって行わ
れる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のような半導体圧力センサの金属基板および金属蓋
よりなる容器は、その構造において既存のパワートラン
ジスタのパフケージを路間したものが多く、外部端子が
長いリード線として突出しているため形状が大きくなり
、自動車等において狭い空間に挿入して使用しようとす
るときには大きな障害になっていた。また、感圧部をス
ペーサを介して固定するため構造が複雑で、組立てに手
数がかかった。
本発明の目的は、上記の障害を除くために、外部端子が
リード線として突出していない小形で、かつ構造の単純
な半導体圧力センサを提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために本発明は、ゲージ抵抗が形
成されたダイヤフラム部を有する半導体片および付属電
子回路が絶縁性基板と蓋よりなる容器に収容され、絶縁
性基板に設けられた圧力導入孔の周辺に半導体片が固定
され、絶縁性基板に設けられた貫通孔の内壁を覆う金属
層が電子回路と接続される基板上の配線と連結され、貫
通孔を充填し前記金属層に密着する第一のろうにより基
板の外面側に突出する球形状突起電極が固定され、突起
電極の表面が第一のろうより融点の低い第二のろうによ
り覆われたものとする。
〔作用〕
外部端子を球形状突起電極とすることにより長いリード
線の突出がなくなり、基板を絶縁性基板とすることによ
り直接感圧部を基板上に固定でき、扁平な外形を形成し
、小形化される。この圧力センサを外部回路と接続する
際は、突起電極表面を覆う低融点のろうを融着させれば
よく、その際突起電極固定の高融点のろうは再溶融しな
いので気密性を失うことがない。
〔実施例〕
第1図Fa)、(blは本発明の一実施例を示し、第3
図と共通の部分には同一の符号が付されており、fat
が断面図、fblが蓋をとった上面図である。この場合
容器は、底部をなす絶縁性基板4と金属製の蓋2とから
なる。基板4には中央部分に外部よりの圧力を導入する
圧力導入孔5および複数個の外部端子用の貫通孔6を有
している。また基板4は、電子回路配線基板を兼ねてお
り、例えば印刷焼成された導電性厚膜からなる配&1I
71が形成されている。配線71は、スパッタ方式によ
る導電材料層によって形成してもよい、さらに、基板4
上には、電子回路配線71と同じ材料からなる金属層7
2が圧力導入孔5の周囲およびiI2が結合される周縁
部に形成されている。また貫通孔6の内面から基板4の
下面にかけて配ks71と連結される金属層73が形成
されている。絶縁性基板4としては、セラミック基板が
適用できるが、感圧チップと熱膨張係数の近似した他の
材質、例えば硅化炭素、 AZNなどからなる板も用い
ることができる。
半導体感圧部1は圧力導入孔5の周囲の金属ツ72とは
んだにより固定され、チップ、11の面上の電極14が
配線71と導線25のワイヤボンディングで接続されて
いる。感圧部1よりの信号を調整、補償。
増幅するための電子回路は、チップ11.内に集積され
る部分と基板4上配線に実装される部分とからなり、例
えばチップコンデンサ74や抵抗75がはんだ付けなど
の周知技術により配線71に接続される。
貫通孔6は、第4図に拡大して示すように、内面を経て
基板4の裏面まで導かれる金属層73の切断を避けるた
め、上下面周辺の角がとられている。
そして、貫通孔6の内径より大きい径を有する球状体8
がはんだ9により固定されている。この部分の組立は、
球状体8を基板4の貫通孔6の位置に対応する位置に置
いてから、その上に貫通孔が来るように基板4を載せ、
貫通孔6の上からはんだ片を落とし込み、炉などで加熱
する方法によって行うことができる。
球状体8の材質は、導電性を存し、はんだ付は可能なも
のであればよ(、例えば銅球にニッケルめっきを施して
球状体を作成する。しかし、基板4の絶縁材料と熱膨張
係数が近似していることも有効で、Ni、 Coあるい
はFe−Ni合金で作成するかあるいは基板と同じ絶縁
材料を用い表面を金属被覆して導電性、はんだ付は性を
持たせてもよい。
M2は基板4の金属層72とはんだ9によりろう付けさ
れる。このはんだ付は部、感圧チップ11と金属層72
とのはんだ付は部および球状体8のはんだによる固定部
は気密であることが必要であり、また外気雰囲気に対し
耐食性を持たせる点よりはんだ9にAu −Sn系はん
だを用いるのが望ましく、外気に触れる部分にある金属
層はすべてこのはんだで完全に被覆してお(。
球状体8の外面側は予備はんだ10で覆われている。こ
の予備はんだにはばんだ9より融点の低いはんだ、例え
ば通常のPb−5nはんだを用いる。この圧力センサを
外部回路と接続する際には、基板4の下面より突出して
いる球状体8からなる突起電極を接続すべき個所、例え
ば印刷配vA基板上の配線導体の上に載せ、加熱して球
状体上の予備はんだ10を再溶融させて配線導体と融着
させる。この際はんだ9も再溶融すると、球状体8が移
動したり、あるいは貫通孔6の気密閉塞が失われたりす
るおそれがある。貫通孔6の気密閉塞が瞬時でも失われ
ると、絶対圧測定圧力センサでは、内部空間3の基準圧
力変動につながり、圧力センサの特性が変化する。しか
し、はんだ9の融点が予備はんだ10の融点より高いた
め、はんだ9の再溶融を避けることが可能である。この
ように、突起電極8により配線導体へ接続することがで
きるため、配線基板上面からの高さは低く、大きな空間
を占有しない。
貫通孔6の内面から基板4の下面に延びた金属層73は
、予備はんだ10の広がりを止める役割を果たすもので
、貫通孔6の端面からの広がりhは、2f1以内が望ま
しく、0.5鶴が適当である。
第1図(blに示された貫通孔61.62に設けられる
突起電極は外部で接地配線に接続される。すなわち、貫
通孔61に設けられる電極を接地することにより配線7
1.金属層72を介して蓋2が接地され、外部電界の遮
蔽の役目をする。また貫通孔62に設けられる電極を接
地することにより、例えば感圧チップ11に集積される
電子回路の分離層を接地することができ、感圧チップ全
体の安定動作に有効である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、半導体圧力センサの容器の基板を絶縁
性とし、半導体感圧片を直接基板上に固定し、基板に設
けた貫通孔を埋めるろう層により外面側に突出する突起
電極を固定し、基板上に形成した配線によりその電極と
感圧部との接続を行うと共に、その配線にも電子回路部
品を実装することにより、リード端子を用いないで突起
電極で外部回路との接続可能となる。また怒圧片と基板
との間のスペーサが不要で、容器が扁平となり、狭い空
間への取付けが容易にできる半導体圧力センサを単純化
した構造で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図fal、(b)は本発明の一実施例を示し、[a
lが断面図、(′b)が蓋を外した状態での上面図、第
2図(al、(blは半導体感圧部を示し、[alが断
面図、(blが上面図、第3図は従来の半導体圧力セン
サの断面図、第4図は第1図の貫通孔部の拡大断面図で
ある。 1:半導体H9正部、11:感圧チップ、2:蓋、4:
絶縁性基板、5:圧力導入孔、6:貫通孔、71;配線
、72.73・二金属層、8:球状体、9;はんだ、l
O:予備はんだ。 貫i″JL 予備lま入だ 第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)ゲージ抵抗が形成されたダイヤフラム部を有する半
    導体片および付属電子回路が絶縁性基板と蓋よりなる容
    器に収容され、該絶縁性基板は設けられた圧力導入孔の
    周辺に前記半導体片が固定され、絶縁性基板に設けられ
    た貫通孔の内壁を覆う金属層が電子回路に接続される基
    板上の配線と連結され、該貫通孔を充填し前記金属層に
    密着する第一のろうにより基板の外面側に突出する球形
    状突起電極が固定され、該突起電極の表面が第一のろう
    より融点の低い第二のろうにより覆われたことを特徴と
    する半導体圧力センサ。
JP11129187A 1987-05-07 1987-05-07 半導体圧力センサ Pending JPS63275926A (ja)

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