KR19980062163U - Semiconductor pressure sensor - Google Patents
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Abstract
본 고안은 반도체 압력센서에 관한 것으로써 외부로부터 인가되는 압력에 대한 응력변화를 일으키는 다이아프램이 형성된 실리콘 기판, 실리콘 기판을 지지하도록 다이아프램의 상측에 접착형성되는 유리기판, 유리기판과 다이아프램이 면접촉되는 것을 방지하도록 다이아프램과 접촉되는 유리기판의 하단에 소정 깊이의 진공실이 형성된 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a semiconductor pressure sensor, a silicon substrate having a diaphragm causing a stress change with respect to the pressure applied from the outside, a glass substrate, a glass substrate and a diaphragm bonded to the upper side of the diaphragm to support the silicon substrate A vacuum chamber of a predetermined depth is formed at a lower end of the glass substrate in contact with the diaphragm to prevent surface contact.
따라서, 본 고안에 따른 반도체 압력센서에 의하여 반도체 압력센서에 원하지 않는 과대압력이 인가되더라도 다이어프램의 상측에 형성된 진공실 및 유리기판에 의하여 다이아프램의 응력변화량을 제한함으로써 영구히 변형 또는 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.Therefore, even if unwanted overpressure is applied to the semiconductor pressure sensor by the semiconductor pressure sensor according to the present invention, by limiting the amount of stress change of the diaphragm by the vacuum chamber and the glass substrate formed on the upper side of the diaphragm, it can be prevented from being permanently deformed or broken. Will be.
Description
본 고안은 반도체 압력센서에 관한 것으로, 특히 반도체 압력센서에 원하지 않는 과대압력이 인가되어 다이어프램이 영구히 변형 또는 파손되는 것을 방지할 수 있도록 구성된 반도체 압력센서에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor pressure sensor, and more particularly to a semiconductor pressure sensor configured to prevent unwanted overpressure applied to the semiconductor pressure sensor to prevent the diaphragm from permanently deformed or broken.
현재 반도체 압력센서는 자동차의 엔진으로 흡입되는 공기량을 흡입 다기관의 압력과 엔진 회전수로 추정, 산출하는 스피드 덴시티 방식의 연료분사장치용 흡기관 내부나 터보 과급기의 과급압센서 등에 사용된다.Currently, the semiconductor pressure sensor is used in an intake pipe for a fuel density device of a speed density method or a turbocharger of a turbocharger, which estimates and calculates the amount of air sucked into an engine of a vehicle by the pressure of an intake manifold and the engine speed.
통상적으로 단결정 반도체에는 불순물 확산에 의해 저항이 형성되는 데, 이렇게 형성된 저항에 응력변형을 가하면 그 저항값이 변하는 성질이 있다. 이것을 반도체 피에조 저항효과라고 하며, 반도체 압력센서는 이 원리를 이용하고 있다.In general, a single crystal semiconductor has a resistance formed by diffusion of impurities, and the resistance value is changed when stress deformation is applied to the resistance thus formed. This is called the semiconductor piezo resistance effect, and the semiconductor pressure sensor uses this principle.
도 1은 종래 반도체 압력센서의 개략적인 단면도로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 반도체 압력센서는 먼저 실리콘 기판(1)의 이면을 식각하여 다이아프램(2)을 형성하고, 이렇게 형성된 다이어프램(2)의 가장자리 부분에 다이어프램(2)에 가해지는 응력변화에 따라서 저항값이 변화되는 압저항(3)을 확산시킨 뒤 유리기판(4)위에 상기 실리콘 기판(1)을 접착한 구조로 이루어진다.FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a conventional semiconductor pressure sensor. As shown in FIG. 1, a conventional semiconductor pressure sensor first forms a diaphragm 2 by etching a back surface of a silicon substrate 1, and the diaphragm thus formed. It is composed of a structure in which the silicon substrate 1 is adhered on the glass substrate 4 after spreading the piezoresistor 3 whose resistance value changes according to the stress change applied to the diaphragm 2 at the edge portion of (2). .
전술한 구성을 갖는 종래의 반도체 압력센서에서 외부로부터의 압력이 다이어프램(2)의 상면으로부터 가해지게 되면 인가된 압력에 비례하여 다이어프램(2)의 표면에 응력이 발생하게 된다. 다음 이러한 응력변화는 곧바로 압저항(3)의 저항값변화를 유발하게 되고, 이러한 저항값의 변화는 도시되지 않은 신호처리회로에 의해 전기신호로 변환됨으로써 다이어프램(2)에 인가된 압력을 검출할 수 있게 된다.In the conventional semiconductor pressure sensor having the above-described configuration, when pressure from the outside is applied from the upper surface of the diaphragm 2, a stress is generated on the surface of the diaphragm 2 in proportion to the applied pressure. This stress change then immediately causes a change in the resistance value of the piezoresistor 3, and this change in resistance is converted into an electrical signal by a signal processing circuit (not shown) to detect the pressure applied to the diaphragm 2. It becomes possible.
그러나, 이러한 구성을 가지는 종래의 반도체 압력센서에 있어서는 실리콘 기판(1)의 이면을 식각하여 다이어프램(2)을 형성하기 때문에 이렇게 형성된 다이어프램(2)에 그 변형가능범위를 초과하는 과대 압력이 인가되는 경우에는 다이어프램이 탄성회복의 한계를 벗어나서 영구히 변형되거나 파손되는 문제점이 있었다.However, in the conventional semiconductor pressure sensor having such a configuration, since the diaphragm 2 is formed by etching the back surface of the silicon substrate 1, an excessive pressure exceeding the deformable range is applied to the diaphragm 2 thus formed. In this case, there is a problem that the diaphragm deforms or breaks permanently beyond the limit of elastic recovery.
따라서 본 고안은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 그 목적은 반도체 압력센서에 원하지 않은 과대 압력이 인가되어 다이어프램이 변형되거나 파손되는 것을 방지할 수 있도록 된 반도체 압력센서를 제공하고자 하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to provide a semiconductor pressure sensor which can prevent the diaphragm from being deformed or broken by applying an unwanted excessive pressure to the semiconductor pressure sensor. It is.
도 1은 종래 반도체 압력센서의 개략적인 단면도,1 is a schematic cross-sectional view of a conventional semiconductor pressure sensor,
도 2는 본 고안에 따른 반도체 압력센서의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a semiconductor pressure sensor according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
11...실리콘 기판, 12...다이아프램,11 silicon substrate, 12 diaphragm,
13...압저항, 14...진공실,13 ... pressure resistance, 14 ... vacuum chamber,
15...유리기판.15 ... glass substrate.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 반도체 압력센서는 외부로부터 인가되는 압력에 대한 응력변화를 일으키는 다이아프램이 형성된 실리콘 기판,In order to achieve the above object, the semiconductor pressure sensor of the present invention comprises a silicon substrate having a diaphragm which causes a stress change with respect to a pressure applied from the outside,
실리콘 기판을 지지하도록 다이아프램의 상측에 접착형성되는 유리기판, 유리기판과 다이아프램이 면접촉되는 것을 방지하도록 다이아프램과 접촉되는 유리기판의 하단에 소정 깊이의 진공실이 형성된 것을 특징으로 한다.A vacuum chamber having a predetermined depth is formed at a lower end of the glass substrate that is adhesively formed on the upper side of the diaphragm to support the silicon substrate, and the glass substrate which is in contact with the diaphragm to prevent surface contact between the glass substrate and the diaphragm.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 반도체 압력센서의 양호한 실시예에 따른 구성 및 작용효과를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration and effect according to a preferred embodiment of the semiconductor pressure sensor of the present invention.
도 2는 본 고안에 따른 반도체 압력센서의 구조를 보인 개략단면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 외부로부터 인가되는 압력에 대응하는 응력변화가 발생되도록 실리콘 기판(11)의 중앙부분을 식각하여 다이어프램(120을 형성하고, 다이아프램(12)의 상부에는 다이아프램(12)의 응력변화에 상응하여 저항값이 변화되도록 다이아프램(12)의 상부 소정 부위에 다수개의 압저항체(13)가 형성된다.2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a semiconductor pressure sensor according to the present invention. As shown in FIG. 2, the diaphragm 120 is formed by etching the central portion of the silicon substrate 11 so that a stress change corresponding to the pressure applied from the outside is generated, and a diaphragm (or an upper portion of the diaphragm 12) is formed. A plurality of piezoresistors 13 are formed in the upper predetermined portion of the diaphragm 12 so that the resistance value changes in accordance with the stress change of 12).
또한, 실리콘 기판(11)의 상측에는 유리기판(15)이 접착되어지는 데, 이때 실리콘 기판(11)에 형성된 다이아프램(12)과 접하는 유리기판(15)의 하단에는 소정 깊이를 갖는 진공실(14)이 마련된다. 진공실(14)은 다이아프램(12)에 형성된 압저항(13)의 저항값변화에 따른 압력검출의 기준압력값을 제공하며, 또한, 진공실(14)은 실리콘 기판(11)의 두께보다 그 깊이가 얕게 형성되어 다이아프램(11)에 과다압력이 가해지는 경우 다이아프램(12)의 변형을 억제할 수 있도록 구성된다.In addition, the glass substrate 15 is bonded to the upper side of the silicon substrate 11, in which the vacuum chamber having a predetermined depth at the lower end of the glass substrate 15 in contact with the diaphragm 12 formed on the silicon substrate 11 ( 14) is provided. The vacuum chamber 14 provides a reference pressure value for pressure detection according to a change in the resistance value of the piezoresistive 13 formed in the diaphragm 12, and the vacuum chamber 14 is deeper than the thickness of the silicon substrate 11. Is formed shallow so that the deformation of the diaphragm 12 can be suppressed when an excessive pressure is applied to the diaphragm 11.
이러한 구성을 갖는 본 고안에 따른 반도체 압력센서에 있어서, 외부로부터 압력이 발생되는 경우 다이아프램(12)에 외부 압력에 상응하는 정도의 응력이 발생되게 되고, 이렇게 발생된 다이아프램(12)의 응력변화에 의해 다이아프램(12)에 형성된 다수개의 압저항(13)의 저항값이 변화되게 된다. 도시되지 않은 신호처리회로에서는 압저항(13)의 저항값변화를 검출하여 외부로부터 인가되는 압력을 산출하게 되는 것이다.In the semiconductor pressure sensor according to the present invention having such a configuration, when pressure is generated from the outside, a stress corresponding to the external pressure is generated in the diaphragm 12, and the stress of the diaphragm 12 generated in this way is generated. By the change, the resistance values of the plurality of piezoresistors 13 formed in the diaphragm 12 are changed. In the signal processing circuit (not shown), a change in the resistance value of the piezoresistor 13 is detected to calculate a pressure applied from the outside.
한편, 본 고안의 압력센서에서 외부로부터 다이아프램(12)에 과다한 압력이 인가되게 되면, 과다압력에 대한 다이아프램(12)의 응력변화에 따른 변위량보다 상대적으로 진공실(14)의 깊이가 얕음으로 다이아프램(12)의 일면이 유리기판(15)과 접촉되어 과다압력이 인가될때 다이아프램의 과다한 변형을 제한할 수 있게 된다.On the other hand, when excessive pressure is applied to the diaphragm 12 from the outside in the pressure sensor of the present invention, the depth of the vacuum chamber 14 is relatively shallower than the displacement due to the stress change of the diaphragm 12 to the excessive pressure. One surface of the diaphragm 12 is in contact with the glass substrate 15 to limit the excessive deformation of the diaphragm when an excessive pressure is applied.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 반도체 압력센서에 의하여 외부로부터 과다압력이 인가되는 경우 다이아프램의 상측에 형성된 진공실 및 유리기판에 의해 다이아프램의 응력변화량을 제한함으로써 다이아프램이 영구히 변형되거나 파손되는 것을 방지하여 센서의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.As described above, when excessive pressure is applied from the outside by the semiconductor pressure sensor according to the present invention, the diaphragm is permanently deformed or damaged by limiting the amount of change in the diaphragm by the vacuum chamber and the glass substrate formed on the upper side of the diaphragm. It can be prevented to provide an effect that can improve the durability of the sensor.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR2019970006469U KR19980062163U (en) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | Semiconductor pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR2019970006469U KR19980062163U (en) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | Semiconductor pressure sensor |
Publications (1)
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| KR19980062163U true KR19980062163U (en) | 1998-11-16 |
Family
ID=69673450
Family Applications (1)
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| KR2019970006469U KR19980062163U (en) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | Semiconductor pressure sensor |
Country Status (1)
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| KR (1) | KR19980062163U (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100330370B1 (en) * | 2000-05-19 | 2002-04-03 | 김정희 | A method for fabricting pressure transducer using ceramic diaphragm |
-
1997
- 1997-03-31 KR KR2019970006469U patent/KR19980062163U/en not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100330370B1 (en) * | 2000-05-19 | 2002-04-03 | 김정희 | A method for fabricting pressure transducer using ceramic diaphragm |
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