JPS6327724A - Semiconductor pressure sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体式圧力センサに係り、特に自動車用コ
ントロールユニット等に内蔵するに好適な半導体式圧力
センサに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor pressure sensor, and particularly to a semiconductor pressure sensor suitable for being built into a control unit for an automobile or the like.
従来の半導体式圧力センサは、特開昭５６−１４０２３
０号公報に記載のようにアルミナの回路基板上に増幅用
オペアンプとゲージアッセンブリを接合させ、その信号
は前記回路基板とはんだ接合したリードフレームを介し
て、コントロールユニットのプリント基板にはんだ接合
していた。このため、増幅用オペアンプやリードフレー
ムに加える力を配慮しながら、搬送１組立てを行なう必
要があった６〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術に係る半導体圧力センサは、一般のＩＣの
如く自動組立に対する配慮がなされておらず、組立時に
故障する問題があった。又、無理にパッケージングしよ
うとすると、形状が大きくなるか、もしくは、回路基板
上に被測定圧を導入せざるを得なかったりして、生産性
を悪化させたり、信頼性を著しく低下させる等のデメリ
ットが発生した。The conventional semiconductor pressure sensor is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-14023.
As described in Publication No. 0, an amplifying operational amplifier and a gauge assembly are bonded on an alumina circuit board, and the signal is soldered to the printed circuit board of the control unit via a lead frame that is soldered to the circuit board. Ta. For this reason, it was necessary to perform transportation and assembly while taking into consideration the force applied to the amplification operational amplifier and lead frame.6 [Problem to be solved by the invention] The semiconductor pressure sensor according to the above-mentioned prior art As mentioned above, no consideration was given to automatic assembly, and there was a problem of failure during assembly. Also, if you try to package it forcibly, the shape will become larger or the pressure to be measured will have to be introduced onto the circuit board, which will worsen productivity and significantly reduce reliability. disadvantages occurred.
本発明の目的は、上記デメリットを最小限に押さえ、こ
れらの問題点を解決することにある。An object of the present invention is to minimize the above-mentioned disadvantages and solve these problems.
上記目的は、まず自動組立化に対して、センシング部の
入出力と回路基板の電気的接続および回路基板の入出力
とのプリント基板との電気的接続をそれらの接続に用い
るリードフレームが一体モールドされたハウジングを用
いることで達成し、また生産性および信頼性の確保は、
センシング部と回路基板を２階建構装とすることで、小
スペース化および回路基板の被測定圧からの分離が可能
となる。The purpose of the above is to automatically assemble the electrical connections between the input/output of the sensing section and the circuit board, and the electrical connection between the input/output of the circuit board and the printed circuit board by integrally molding the lead frame used for these connections. This is achieved by using a manufactured housing, and ensuring productivity and reliability.
By arranging the sensing section and the circuit board in a two-story structure, it is possible to reduce the space and separate the circuit board from the pressure to be measured.
自動組立に対応するため、ハウジング内に、センシング
部、回路基板を収納し、外部には、圧力導入部および、
プリント基板に取付けられるり−ドフレーム部のみ外部
に露出するため、オペアンプのリードあるいはＣＣＢ等
の電子部品の如く接合力の弱い部品が取扱いによって故
障することはない。To support automatic assembly, the sensing section and circuit board are housed inside the housing, and the pressure introduction section and
Since only the board frame portion attached to the printed circuit board is exposed to the outside, components with weak bonding strength such as operational amplifier leads or electronic components such as CCBs will not break down due to handling.
また、センシング部と回路基板との電気的接続回路基板
とセンサの入出力端子の電気的接続を、リードフレーム
を一体モールドしたハウジングを用いることにより、セ
ンサ自体の組立を一般のＩＣパッケージの自動化ライン
と同一手法で生産でき生産性向上は対応できる。In addition, by using a housing in which the lead frame is integrally molded for the electrical connection between the sensing part and the circuit board and the input/output terminal of the circuit board and the sensor, the sensor itself can be assembled on a general IC package automation line. It can be produced using the same method as , and productivity can be improved.
さらに回路基板体によりセンシング部が格納されるクロ
ーズド圧力室と分離されることにより回路基板に搭載さ
れる電子部品が、直接被測定圧に曝されることがなく、
信頼性を確保できる。Furthermore, since the circuit board body separates the sensing section from the closed pressure chamber in which it is stored, the electronic components mounted on the circuit board are not directly exposed to the pressure to be measured.
Reliability can be ensured.
以下、本発明の一実施例を第１図、第２図および第３図
により説明する６
まず、第１図は本発明による半導体式圧力センサの一実
施例を示す断面図、第２図はその平面図である。Hereinafter, one embodiment of the present invention will be explained with reference to FIGS. 1, 2, and 3.6 First, FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the semiconductor pressure sensor according to the present invention, and FIG. FIG.
上記各図において、センシング部支持体３があり、この
センシング部支持体３内には台座２を有し、半導体歪ゲ
ージチップ１が搭載されている。In each of the above figures, there is a sensing part support 3, which has a pedestal 2, on which a semiconductor strain gauge chip 1 is mounted.
そしてこの半導体歪ゲージチップ１の周辺の空間部は前
記センシング部支持体３に設けられた圧力導入穴１３に
接続されている。前記センシング部支持体３には、リー
ドフレーム一体形ハウジング４が嵌合されるようになっ
ており、これに一対に取付けられたリードフレーム５は
前記半導体歪ゲージチップ１と同一平面に位置づけられ
、Ａｕ線２ｏを介して電気信号が取出されるようになっ
ている。また、前記リードフレーム一体形ハウジング４
には前記半導体歪ゲージチップ１の周辺の空間部を密閉
してプロテリタ２６が固着され、このプロテリタ２６上
には厚膜回路基板２５が搭載されている。この厚膜回路
基板２５には電子部品６等が搭載され、このような回路
構成面を保護するためシリコンゲルが塗布されている。A space around the semiconductor strain gauge chip 1 is connected to a pressure introduction hole 13 provided in the sensing portion support 3. A lead frame integrated housing 4 is fitted into the sensing portion support 3, and a pair of lead frames 5 attached thereto are positioned on the same plane as the semiconductor strain gauge chip 1. Electric signals are extracted via the Au wire 2o. Further, the lead frame integrated housing 4
A proteritor 26 is fixed to the proteritor 26 to seal the space around the semiconductor strain gauge chip 1, and a thick film circuit board 25 is mounted on the proteritor 26. Electronic components 6 and the like are mounted on this thick film circuit board 25, and silicon gel is applied to protect the circuit configuration surface.
なお、前記厚膜回路基板２５面に形成されている電極は
Ｎｉワイヤ２１を介して前記リードフレーム５に接続さ
れている。Note that the electrodes formed on the surface of the thick film circuit board 25 are connected to the lead frame 5 via Ni wires 21.
さらに、前記リードフレーム一体形にハウジング４には
前記厚膜回路基板２５を被ってカバー１２が嵌合されて
いる。Further, a cover 12 is fitted to the housing 4 so as to cover the thick film circuit board 25 integrally with the lead frame.
以下、第３図（ａ）ないしくｄ）を用いて、本発明によ
る半導体式圧力センサの製造方法の一実施例を説明する
。An embodiment of the method for manufacturing a semiconductor pressure sensor according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 3(a) to 3(d).
拡散技術によりｎ型Ｓｉ基板にボロンを拡散し形成した
ピエゾ抵抗素子でブリッジ回路を組み裏面からは、エツ
チングにより薄肉化したダイヤプラムを有する半導体歪
ゲージチップ１は、無歪接合により、Ｓｉと近似の熱膨
張係数を有する台座２に目的とする室内室内で固着され
て半導体歪ゲージチップ１と台座２の間に基準圧室を形
成する。A bridge circuit is constructed using a piezoresistive element formed by diffusing boron into an n-type Si substrate using diffusion technology, and from the back side, the semiconductor strain gauge chip 1 has a diaphragm thinned by etching. A reference pressure chamber is formed between the semiconductor strain gauge chip 1 and the pedestal 2 by being fixed to the pedestal 2 having a coefficient of thermal expansion of .
この半導体歪ゲージチップ１と台座２からなるセンシン
グ部は、シリコン接着剤により、樹脂性の圧力導入路付
センシング部支持体３に接着される。The sensing section consisting of the semiconductor strain gauge chip 1 and the pedestal 2 is adhered to a sensing section support 3 with a pressure introduction path made of resin using a silicone adhesive.
次に前記支持体３は、リードフレームを一体形成してい
る。ハウジング４に接着され、半導体歪ゲージチップ１
の入出力端子と前記ハウジング４のハードフレーム５が
Ａ ｕ ｇ ２０により接続される。Next, the support body 3 integrally forms a lead frame. A semiconductor strain gauge chip 1 is bonded to the housing 4.
The input/output terminals of the housing 4 and the hard frame 5 of the housing 4 are connected by an Aug 20.
リードフレーム５のＡｕ＃＆ボンディング部には、ボン
ダビリティ向上のため、Ａｕメッキが施こされている（
第３図（ｂ）参照）。The Au# & bonding part of the lead frame 5 is plated with Au to improve bondability (
(See Figure 3(b)).
この段階で、センシング部の動作チェックを行ない、良
否を判定することができる。At this stage, the operation of the sensing section can be checked to determine whether it is good or bad.
次に厚膜回路を形成し、電子部品６を搭載した回路基板
体７をハウジング４に接着し、クローズド圧力室８と分
離する。さらに、回路基板体７上に搭載されたウェルデ
ィングパッド９からＮｉワイヤ２１により、半導体歪ゲ
ージチップ１の入出力部と回路基板体７とを接続する。Next, a thick film circuit is formed, and the circuit board body 7 on which the electronic components 6 are mounted is adhered to the housing 4 and separated from the closed pressure chamber 8. Furthermore, the input/output section of the semiconductor strain gauge chip 1 and the circuit board body 7 are connected by Ni wires 21 from the welding pads 9 mounted on the circuit board body 7 .
リードフレーム５および回路基板体７の入出力部とプリ
ント基板に接続されるリードフレーム１０が電気的に接
続される。なお、他のリードフレーム１１は、プリント
基板固定用およびＩＣパッケージプロセスと同様なプロ
セスで製造する時のパッケージの支持体となる（第３図
（ｃ）参照）。Lead frame 5 and input/output sections of circuit board body 7 and lead frame 10 connected to the printed circuit board are electrically connected. The other lead frame 11 serves as a support for the package when it is manufactured by a process similar to the IC package process and for fixing the printed circuit board (see FIG. 3(c)).
さらに、回路基板保護のためシリコンゲル１１を充てん
し、カバー１２でふたをし、リードフレームを形成すれ
ば完成である（第３図（ｄ）参照）。Furthermore, it is completed by filling silicon gel 11 to protect the circuit board, closing with a cover 12, and forming a lead frame (see FIG. 3(d)).
本発明による半導体式圧力センサは、圧力導入穴１３よ
り圧力Ｐを加えると、半導体歪ゲージチップ１と台座２
の間に形成された基準圧の比較により、絶対圧を検出で
きる。In the semiconductor pressure sensor according to the present invention, when pressure P is applied through the pressure introduction hole 13, the semiconductor strain gauge chip 1 and the pedestal 2
The absolute pressure can be detected by comparing the reference pressure formed between the two.
また、半導体歪ゲージチップ１の上には、被測定圧から
の保護のためシリコンゲル１４が塗布されている。この
シリコンゲルは、環境状態の良好なところでは必要とし
ない。また回路基板体７は、厚膜回路基板２５とプロテ
クタ２６から成っている。Moreover, silicon gel 14 is applied on the semiconductor strain gauge chip 1 for protection from the pressure to be measured. This silicone gel is not required in areas with favorable environmental conditions. Further, the circuit board body 7 includes a thick film circuit board 25 and a protector 26.
本発明によれば、厚膜回路基体２５の裏面に直接被測定
圧が導かれないため、圧力による基板の変形および水分
等の浸入を防止を図る効果がある。According to the present invention, since the pressure to be measured is not directly introduced to the back surface of the thick film circuit board 25, there is an effect of preventing deformation of the board due to pressure and infiltration of moisture and the like.
第二の実施例を第４図に示す。A second embodiment is shown in FIG.
基本的には、第一の実施例と同一であるが、回路基板体
３０が、厚膜回路基板のみからなり、プロテクト板がな
いものである。This embodiment is basically the same as the first embodiment, except that the circuit board body 30 consists only of a thick film circuit board and does not have a protection plate.
この実施例によれば、回路基板自身によりクローズド圧
力室との分離ができ、部品の点数を低減できる効果があ
る。According to this embodiment, the circuit board itself can be separated from the closed pressure chamber, and the number of parts can be reduced.
第三の実施例を第５図に示す。A third embodiment is shown in FIG.
第三の実施例は、第一の実施例の回路基板体７とリード
フレーム５．６の接続をＮｉワイヤ２１の代わりに、Ａ
ｕ線３１に接続したものである。In the third embodiment, the circuit board body 7 and the lead frame 5.6 of the first embodiment are connected using A wires instead of the Ni wires 21.
It is connected to the U line 31.
また、カバーは省略されている。Also, the cover is omitted.
本発明によれば、Ａｕ線ボンディング技術のみで接続で
き、構造の簡略化が図れる。According to the present invention, connection can be made using only Au wire bonding technology, and the structure can be simplified.
第６図に第四の実施例を示す。FIG. 6 shows a fourth embodiment.
半導体歪ゲージチップ１は、貫通穴のあいた台座３２に
接合され、圧力源入路を有するセンシング部支持体３３
に接着される。また、前記センシング部支持体３３には
、クローズド圧力室３５に大気圧を導入できる大気導入
穴３４を有する。The semiconductor strain gauge chip 1 is bonded to a pedestal 32 having a through hole, and a sensing portion support 33 having a pressure source entry path.
is glued to. Further, the sensing portion support body 33 has an atmosphere introduction hole 34 through which atmospheric pressure can be introduced into the closed pressure chamber 35.
本発明によれば、センシング部の台座３２およびセンシ
ング支持体３３に変更するのみで大気圧を基準とする相
対圧形センサを実現できる。According to the present invention, a relative pressure sensor based on atmospheric pressure can be realized by simply changing the pedestal 32 and sensing support 33 of the sensing section.
本発明によれば、コントロールユニット等のプリント基
板に自動組立できる圧力センサを提供できる効果がある
。According to the present invention, it is possible to provide a pressure sensor that can be automatically assembled onto a printed circuit board such as a control unit.
また、ＩＣパッケージと同様なラインで製造可能であり
、２階建構造により、信頼性向上の他。In addition, it can be manufactured on the same line as IC packages, and its two-story structure improves reliability.
小スペース化の効果がある。It has the effect of reducing space.
第１図は第一の実施例の断面図、第２図は平面図、第３
図は製造プロセスを示す、第４図は第二の実施例、第５
図は第三の実施例および第６図は第四の実施例のそれぞ
れ断面図を示す。
１・・・半導体歪ゲージチップ、２・・・台座、３・・
・センシング部支持体、４・・・リードフレーム一体形
ハウジング、５，６・・・リードフレーム、７・・・回
路基板体、８・・・クローズド圧力室、１０・・・リー
ドフレーム、２０・・・Ａｕ線、２１・・・Ｎｉワイヤ
、３２・・・台座、３３・・・センシング部支持体。Fig. 1 is a sectional view of the first embodiment, Fig. 2 is a plan view, and Fig. 3 is a sectional view of the first embodiment.
The figures show the manufacturing process, Figure 4 shows the second embodiment, Figure 5 shows the manufacturing process.
The figure shows a sectional view of the third embodiment, and FIG. 6 shows a sectional view of the fourth embodiment. 1... Semiconductor strain gauge chip, 2... Pedestal, 3...
- Sensing part support body, 4... Lead frame integrated housing, 5, 6... Lead frame, 7... Circuit board body, 8... Closed pressure chamber, 10... Lead frame, 20... ...Au wire, 21...Ni wire, 32...pedestal, 33...sensing part support body.
Claims (1)
なる半導体歪ゲージチップと、該半導体歪ゲージチップ
を接合された半導体歪ゲージチップとほぼ同一の熱膨張
係数を有する台座からなるセンシング部と、該センシン
グ部がマウントされた圧力導入路付センシング部支持体
が接着されセンシング部の入出力と回路基板および回路
基板の入出力部が接続されるリードフレームをモールド
されたハウジング、該ハウジングに回路基板体を接着し
たオンボード形圧力センサにおいて、センシング部の入
出力と回路基板および回路基板の入出力が接続されるリ
ードフレームは、ハウジングに一体モールドされており
かつ該リードフレームをプリント基板取付用のリードフ
レームと併用し、かつ、センシング部と回路基板体の２
階建て構造により、クローズド圧力室と分離され、回路
基板上の電子部品が直接被測定媒体にさらされることを
防止したことを特徴とする半導体式圧力センサ。 ２、特許請求第１項において、クローズド圧力室に被測
定圧力が導入され、半導体歪ゲージチップと台座の間に
形成された基準圧室との圧力差を検出する絶体圧形セン
サとしたことを特徴とする判導体式圧力センサ。 ３、特許請求第１項において、クローズド圧力室側は大
気圧が導入され、貫通穴を有する台座を通して、半導体
歪ゲージチップの裏面に被測定圧が導入され、両者の圧
力差を検出する相対圧形センサとしたことを特徴とする
半導体式圧力センサ。 ４、特許請求第１項において、半導体歪ゲージチップの
上にゲルを塗布し、耐環境性を向上させたことを特徴と
する半導体式圧力センサ。 ５、特許請求第１項において、回路基板体が、厚膜回路
を形成したセラミツクスキバンと該セラミツクキバンが
接着されたプロテリト板からなることを特徴とする半導
体式圧力センサ。[Claims] 1. A semiconductor strain gauge chip consisting of a piezoresistive bridge circuit formed by diffusion technology, and a pedestal having almost the same coefficient of thermal expansion as the semiconductor strain gauge chip to which the semiconductor strain gauge chip is bonded. a housing molded with a lead frame to which a sensing part and a sensing part support with a pressure introduction path on which the sensing part is mounted are bonded and the input/output of the sensing part is connected to the circuit board and the input/output part of the circuit board; In an on-board pressure sensor in which a circuit board body is bonded to the housing, a lead frame to which the input/output of the sensing section is connected to the input/output of the circuit board and the circuit board is integrally molded with the housing, and the lead frame is integrally molded with the housing. Can be used in conjunction with a lead frame for mounting printed circuit boards, and can be used in combination with the sensing part and the circuit board body.
A semiconductor pressure sensor characterized in that it is separated from a closed pressure chamber by a multistory structure and prevents electronic components on a circuit board from being directly exposed to a medium to be measured. 2. In claim 1, the pressure to be measured is introduced into a closed pressure chamber, and the absolute pressure sensor detects the pressure difference between the semiconductor strain gauge chip and a reference pressure chamber formed between the pedestal. A conductive pressure sensor featuring: 3. In claim 1, atmospheric pressure is introduced into the closed pressure chamber side, and the pressure to be measured is introduced into the back surface of the semiconductor strain gauge chip through the pedestal having a through hole, and the relative pressure is used to detect the pressure difference between the two. A semiconductor pressure sensor characterized by being a shaped sensor. 4. The semiconductor pressure sensor according to claim 1, characterized in that a gel is coated on the semiconductor strain gauge chip to improve environmental resistance. 5. The semiconductor pressure sensor according to claim 1, wherein the circuit board body is comprised of a ceramic substrate on which a thick film circuit is formed and a proterite plate to which the ceramic substrate is bonded.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17111586A JPS6327724A (en) | 1986-07-21 | 1986-07-21 | Semiconductor pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17111586A JPS6327724A (en) | 1986-07-21 | 1986-07-21 | Semiconductor pressure sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6327724A true JPS6327724A (en) | 1988-02-05 |
Family
ID=15917250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17111586A Pending JPS6327724A (en) | 1986-07-21 | 1986-07-21 | Semiconductor pressure sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6327724A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5018613A (en) * | 1988-08-10 | 1991-05-28 | Kabushiki Kaisha Daikin Seisakusho | Intermediate plate positioning mechanism for twin clutch |
| JP2000513447A (en) * | 1996-06-28 | 2000-10-10 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | Pressure sensor device for mounting on the mounting surface of printed wiring board |
| US7526963B2 (en) | 2006-05-24 | 2009-05-05 | Denso Corporation | Pressure sensor having a pressure detecting element and a circuit board on opposite sides of a housing |
-
1986
- 1986-07-21 JP JP17111586A patent/JPS6327724A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5018613A (en) * | 1988-08-10 | 1991-05-28 | Kabushiki Kaisha Daikin Seisakusho | Intermediate plate positioning mechanism for twin clutch |
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