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JP2583137B2 - Semiconductor pressure sensor - Google Patents

Semiconductor pressure sensor

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Publication number
JP2583137B2
JP2583137B2 JP1343078A JP34307889A JP2583137B2 JP 2583137 B2 JP2583137 B2 JP 2583137B2 JP 1343078 A JP1343078 A JP 1343078A JP 34307889 A JP34307889 A JP 34307889A JP 2583137 B2 JP2583137 B2 JP 2583137B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
stem
semiconductor
single crystal
spacer
Prior art date
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Application number
JP1343078A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH03200036A (en
Inventor
勝吾 浅野
貴志 森川
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP1343078A priority Critical patent/JP2583137B2/en
Publication of JPH03200036A publication Critical patent/JPH03200036A/en
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  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、自動車などに搭載する内燃機関の吸入空気
圧や大気圧又は排気などを検出するのに用いる半導体圧
力センサに関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor pressure sensor used for detecting an intake air pressure, an atmospheric pressure, an exhaust, or the like of an internal combustion engine mounted on an automobile or the like.

(従来の技術) 近年、自動車などの燃料の節約や排出ガス規制などの
社会的要請に伴い、マイクロコンピュータによるエンジ
ンの電子式燃料噴射、点火時期および排ガス還流量の制
御などを種々のセンサを用いて行うようになってきた。
(Prior Art) In recent years, in response to social demands such as fuel saving of automobiles and emission control, various sensors are used to control electronic fuel injection of an engine by a microcomputer, ignition timing and exhaust gas recirculation amount. I started to do it.

このエンジンの電子制御では、大気およびマニホール
ド内の絶対圧を正確に検出することが極めて重要なこと
で、信頼性の高い圧力センサが要求され、これに伴い種
々改良された圧力センサが提案されている。
In the electronic control of the engine, it is extremely important to accurately detect the absolute pressure in the atmosphere and in the manifold. Therefore, a highly reliable pressure sensor is required, and accordingly, various improved pressure sensors have been proposed. I have.

従来のこの種の圧力センサについて第2図により説明
する。
A conventional pressure sensor of this type will be described with reference to FIG.

同図は従来の半導体圧力センサの断面図で、周縁に段
部1aを設けたステム1は、下面にろう付けなどにより固
着した圧力導入用パイプに連通する貫通孔1bと、リード
ピン3を挿通する2個の小貫通孔1cが設けられている。
なお、上記の小貫通孔1cに挿通したリードピン3は、小
貫通孔1cとの隙間をガラス4を用いてハーメチック封止
して固定されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor pressure sensor, in which a stem 1 having a stepped portion 1a on its periphery is inserted through a through hole 1b communicating with a pressure introducing pipe fixed to the lower surface by brazing or the like, and a lead pin 3. Two small through holes 1c are provided.
The lead pins 3 inserted into the small through-holes 1c are hermetically sealed using glass 4 and fixed to the small through-holes 1c.

表面に圧力検出用のホィートストンブリッジ抵抗を形
成したダイアフラム5aを設けたシリコンダイアフラムチ
ップ5は、上記のステム1の上面中央に接着剤6で固定
した、中央に上記のダイアフラム5aに連通する貫通孔7a
が形成された台座7の上に固着されている。なお、上記
の台座7は、上記のシリコンダイアフラムチップ5と近
似の熱膨張係数を有する材料を用い、上記のステム1か
らの熱応力を緩和するための円周溝7bが設けられてい
る。また、上記のホィートストンブリッジ抵抗のブリッ
ジ電極(図示せず)は、上記のリードピン3と導電性の
ワイヤ8で接続されている。
A silicon diaphragm chip 5 provided with a diaphragm 5a having a Wheatstone bridge resistor for pressure detection formed on the surface thereof is fixed to the center of the upper surface of the stem 1 with an adhesive 6, and has a central portion communicating with the diaphragm 5a. Hole 7a
Are fixed on the pedestal 7 on which is formed. The pedestal 7 is made of a material having a thermal expansion coefficient similar to that of the silicon diaphragm chip 5, and has a circumferential groove 7b for relaxing thermal stress from the stem 1. A bridge electrode (not shown) of the Wheatstone bridge resistor is connected to the lead pin 3 by a conductive wire 8.

上記のステム1の段部1aに固着した有底円筒状のキャ
ップ9は、上記のシリコンダイアフラムチップ5と台座
7を覆って、真空室11を形成するもので、上面中央には
んだ10で密封されている封止孔9aが設けられている。
The bottomed cylindrical cap 9 fixed to the step 1a of the stem 1 covers the silicon diaphragm chip 5 and the pedestal 7 to form a vacuum chamber 11, and is sealed at the center of the upper surface with solder 10 Sealing hole 9a is provided.

このように構成された半導体圧力センサの組立法につ
いて説明する。
A method of assembling the semiconductor pressure sensor thus configured will be described.

まず、ステム1に圧力導入用パイプ2をろう付けした
後、小貫通孔1cにリードピン3を挿通し、ガラス4で固
着する。一方、台座7の上にシリコンダイアフラムチッ
プ5を固着する。次に、ステム1の上面中央に、接着剤
6を用いて、上記の台座7を取り付け、続いて、ブリッ
ジ電極とリードピン3の先端とをワイヤ8で接続する。
次に、封止孔9aをそのままにして、キャップ9を圧接又
は溶接によってステム1の段部1aに封着する。次に、真
空中に置き、キャップ9の中の空気を抜くと同時に、は
んだ10を用い封止孔9aを密封し、真空室11を形成する。
First, after brazing the pressure introducing pipe 2 to the stem 1, the lead pin 3 is inserted into the small through hole 1 c and fixed with the glass 4. On the other hand, the silicon diaphragm chip 5 is fixed on the base 7. Next, the pedestal 7 is attached to the center of the upper surface of the stem 1 using an adhesive 6, and then the bridge electrode and the tip of the lead pin 3 are connected by a wire 8.
Next, the cap 9 is sealed to the step 1a of the stem 1 by pressing or welding while leaving the sealing hole 9a as it is. Next, the vacuum chamber 11 is formed by evacuating the air inside the cap 9 while evacuating the cap 9 and sealing the sealing hole 9 a with the solder 10.

このようにして組み立てられた半導体圧力センサは、
シリコンダイアフラムチップ5のダイアフラム5aが真空
室11の中に収納されているので、この真空圧を基準圧と
して、圧力導入用パイプ2が導入する流体の絶対圧を測
定できる。
The semiconductor pressure sensor assembled in this way is
Since the diaphragm 5a of the silicon diaphragm chip 5 is housed in the vacuum chamber 11, the absolute pressure of the fluid introduced by the pressure introducing pipe 2 can be measured using this vacuum pressure as a reference pressure.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記の構成では、基本的に1個のセン
サで1つの絶対圧しか測定できず、また、ステム1から
台座7を介してシリコンダイアフラムチップ5に及ぼす
熱応力の影響が大きく、これがシリコンダイアフラムチ
ップ5を歪ませるため、ダイアフラム5aに形成されたホ
ィートストンブリッジ抵抗の値が温度によってばらつ
き、従って、圧力検出特性が安定しないという問題があ
った。なお、この問題は、主にシリコンダイアフラムチ
ップ5,ステム1,台座7および接着剤6の熱膨張係数の違
いに起因するものである。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the above configuration, basically, only one absolute pressure can be measured by one sensor, and heat applied to the silicon diaphragm chip 5 from the stem 1 via the pedestal 7 can be measured. Since the influence of the stress is large and this distorts the silicon diaphragm chip 5, the value of the Wheatstone bridge resistance formed on the diaphragm 5a fluctuates depending on the temperature, and there is a problem that the pressure detection characteristics are not stable. This problem is mainly attributable to the difference in the thermal expansion coefficients of the silicon diaphragm chip 5, the stem 1, the pedestal 7, and the adhesive 6.

このため上述のように、台座7は、シリコンダイアフ
ラムチップ5と近似の熱膨張係数を有する材質を用い、
台座7の厚さを厚くしたり、あるいは円周溝7bを設けて
いるが、これは台座7の加工性を低下し、製造コストを
高くするばかりでなく、信頼性を低下するという問題が
あった。
Therefore, as described above, the pedestal 7 is made of a material having a thermal expansion coefficient similar to that of the silicon diaphragm chip 5,
Although the thickness of the pedestal 7 is increased or the circumferential groove 7b is provided, this not only lowers the workability of the pedestal 7, increases the manufacturing cost, but also lowers the reliability. Was.

本発明は上記の問題を解決するもので、1個のセンサ
で少なくとも2つの絶対圧を同時に検出することができ
るとともに構造が単純で、信頼性が高く特性の安定した
半導体圧力センサを提供するものである。
The present invention solves the above-mentioned problems, and provides a semiconductor pressure sensor that can simultaneously detect at least two absolute pressures with one sensor, has a simple structure, and has high reliability and stable characteristics. It is.

(課題を解決するための手段) 上記の課題を解決するため、本発明は、それぞれにシ
リコンダイアフラムチップを固着した少なくとも2個の
台座を取り付ける凹みを形成した、シリコンダイアフラ
ムチップと近似の熱膨張係数を有するスペーサと、上記
のスペーサが接着される凹みおよび複数本のリードピン
がガラス封着される凹みを一体成形したステムと、上記
のシリコンダイアフラムチップのダイアフラムに連通す
る上記のステムの貫通孔に、フィルタを介して接続され
た圧力導入用パイプと、検出した抵抗値を処理する回路
基板とからなり、ステムに密封接着したキャップにより
上記のシリコンダイアフラムおよび回路基板を覆う密閉
室を形成し、密閉室を真空あるいはガス封入による基準
圧力部とするものである。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention provides a thermal expansion coefficient similar to that of a silicon diaphragm chip, in which a recess for mounting at least two pedestals each having a silicon diaphragm chip fixed thereto is formed. A spacer having a recess formed by integrally bonding a recess to which the spacer is bonded and a recess to which a plurality of lead pins are glass-sealed, and a through hole of the stem communicating with the diaphragm of the silicon diaphragm chip, A pressure-introducing pipe connected via a filter and a circuit board for processing the detected resistance value are formed, and a sealed chamber is formed to cover the silicon diaphragm and the circuit board with a cap hermetically sealed to a stem. Is a reference pressure section by vacuum or gas filling.

(作用) 上記の構成により、大気圧と吸気マニホールド圧など
少なくとも2箇所の圧力が同時に測定でき、真空の場合
には絶対圧が直接に、また、ガス封入の場合には回路に
より補正されて絶対圧値として出力される。また、台座
およびスペーサは、シリコンダイアフラムチップと近似
の熱膨張係数を有するので、ステムからの熱応力の影響
がなくなり、熱応力に起因する抵抗値のばらつきがなく
なる。また、圧力導入用パイプの上部にフィルタを内蔵
しているため、圧力導入ホースに直接接着できる圧力ト
ランスデューサとして使用することができる。
(Operation) With the above configuration, at least two pressures, such as the atmospheric pressure and the intake manifold pressure, can be measured at the same time. In the case of a vacuum, the absolute pressure is directly corrected. It is output as a pressure value. Further, since the pedestal and the spacer have a thermal expansion coefficient similar to that of the silicon diaphragm chip, the influence of the thermal stress from the stem is eliminated, and the variation in the resistance value due to the thermal stress is eliminated. Further, since the filter is built in the upper part of the pressure introducing pipe, it can be used as a pressure transducer which can be directly bonded to the pressure introducing hose.

(実施例) 本発明の一実施例を第1図(a),(b),(c),
(d)および(e)により説明する。
(Example) FIGS. 1 (a), (b), (c), and (c) show an embodiment of the present invention.
This will be described with reference to (d) and (e).

第1図(a),(b),(c),(d)および(e)
は、それぞれ本発明による半導体圧力センサの平面断面
図,正面断面図、左から見た側面断面図、右から見た側
面断面図および要部正面断面図である。同図において、
金属板をプレス成形した方形のステム12は、底部に2個
の貫通孔12aおよび12bが形成された凹部12cと4本のリ
ードピン13,14,15および16がガラス17によって、気密固
定される凹部12dが設けられている。なお、凹部12dは、
第1図(d)の如く1個ではなく、各リードピン13,14,
15および16ごとに独立した4個の凹みにしてもよい。リ
ードピン13は電源供給用、リードピン14および15は出力
用、リードピン16はアース用で、それぞれに貫通コンデ
ンサ18,19,20および21の内径電極部(図示せず)とはん
だ付けなどによって接続されている。また、貫通コンデ
ンサ18,19,20および21の外径電極部(図示せず)は、接
続バンド22とはんだ付けで接続され、さらにステム12に
固定され電気的に接続されている。ステム12の凹部12c
の下面に、貫通孔12aおよび12bに連通するように、圧力
導入用パイプ23および24が、それぞれフィルタ25および
26を介して溶接などの手段によって、気密接合されてい
る。
FIGS. 1 (a), (b), (c), (d) and (e)
1 is a plan sectional view, a front sectional view, a side sectional view as viewed from the left, a side sectional view as viewed from the right, and a front sectional view of a main part of a semiconductor pressure sensor according to the present invention. In the figure,
A rectangular stem 12 formed by pressing a metal plate has a concave portion 12c having two through holes 12a and 12b formed at the bottom and a concave portion in which four lead pins 13, 14, 15 and 16 are hermetically fixed by glass 17. 12d is provided. The recess 12d is
As shown in FIG. 1 (d), each lead pin 13, 14,
There may be four independent recesses for each of 15 and 16. The lead pin 13 is for power supply, the lead pins 14 and 15 are for output, and the lead pin 16 is for ground. The lead pins 13 are connected to the inner diameter electrodes (not shown) of the feedthrough capacitors 18, 19, 20 and 21 by soldering or the like. I have. The outer diameter electrodes (not shown) of the feedthrough capacitors 18, 19, 20 and 21 are connected to the connection band 22 by soldering, and are further fixed to the stem 12 and electrically connected thereto. Recess 12c of stem 12
The pressure introduction pipes 23 and 24 are connected to the lower surfaces of the filters 25 and 24, respectively, so as to communicate with the through holes 12a and 12b.
It is airtightly joined by means such as welding through 26.

上記のステム12の凹部12cに気密に接合されたスペー
サ27は、上記の貫通孔12aおよび12bに対応する箇所に、
それぞれシリコンダイアフラムチップ28および29を固着
した台座30および31が気密に固着される収納凹み27aお
よび27bが形成され、その底面中央に上記の貫通孔12aお
よび12bに連通する貫通孔27cおよび27dが設けられてい
る。なお、上記のシリコンダイアフラムチップ28および
29の中央には、表面にホィートストンブリッジ抵抗(図
示せず)が形成されたダイアフラム28aおよび29aがそれ
ぞれ形成されている。また、上記の台座30および31はそ
れぞれ上記のステム12およびスペーサ27の貫通孔12aと2
7c、および12bと27dにそれぞれ連通する貫通孔30aおよ
び31aが設けられており、圧力導入用パイプ23および24
の導入する流体の圧力を、ダイアフラム28aおよび29aに
印加できるように構成されている。
The spacer 27 airtightly joined to the concave portion 12c of the stem 12 is provided at a position corresponding to the through holes 12a and 12b,
Storage recesses 27a and 27b to which the pedestals 30 and 31 to which the silicon diaphragm chips 28 and 29 are fixed are fixed airtightly are formed, and through holes 27c and 27d communicating with the through holes 12a and 12b are provided at the center of the bottom surface. Have been. The above-mentioned silicon diaphragm chip 28 and
At the center of 29, diaphragms 28a and 29a each having a Wheatstone bridge resistor (not shown) formed on the surface are formed. Further, the pedestals 30 and 31 are connected to the through holes 12a and 2a of the stem 12 and the spacer 27, respectively.
7c, and through holes 30a and 31a communicating with 12b and 27d, respectively, are provided, and pressure introduction pipes 23 and 24 are provided.
Is applied to the diaphragms 28a and 29a.

ホィートストーンブリッジの出力する抵抗値から絶対
圧力値を算出する演算回路が形成された回路基板32は、
スペーサ27に形成された位置決め用突起27eと、これに
嵌合する回路基板32の位置決め用孔32aで位置決めされ
て、スペーサ27に装着され、上記の演算回路の入力端子
部と、前記のシリコンダイアフラムチップ28および29上
のホィートストンブリッジ抵抗のブリッジ電極とが、導
電性のワイヤ33で接続され、さらに、電源入力端子部、
出力端子部および接地端子部と、前記のリードピン13,1
4,15および16とが電気的に接続されている。
The circuit board 32 on which the arithmetic circuit for calculating the absolute pressure value from the resistance value output by the Wheatstone bridge is formed,
The positioning protrusions 27e formed on the spacer 27 and the positioning holes 32a of the circuit board 32 fitted to the positioning protrusions 27e are mounted on the spacer 27, and the input terminals of the arithmetic circuit and the silicon diaphragm are mounted on the spacer 27. The bridge electrodes of the Wheatstone bridge resistors on the chips 28 and 29 are connected by a conductive wire 33, and further, a power input terminal section,
An output terminal section and a ground terminal section, and the aforementioned lead pins 13, 1
4, 15 and 16 are electrically connected.

ステム12の周縁部12eに溶接などにより気密に固着さ
れた帽子状のキャップ34は、シリコンダイアフラムチッ
プ28および29と、回路基板32を覆う気密室35を形成す
る。さらに、上記のステム12の隅にはガス封入用パイプ
36が装着されている。
A hat-shaped cap 34 hermetically fixed to the peripheral portion 12e of the stem 12 by welding or the like forms an airtight chamber 35 that covers the silicon diaphragm chips 28 and 29 and the circuit board 32. In addition, in the corner of the stem 12 above, a gas filling pipe
36 is installed.

このように構成された半導体圧力センサの組立方法に
ついて説明する。
A method of assembling the semiconductor pressure sensor configured as described above will be described.

まず、ステム12の凹部12cにスペーサ27を気密に接合
し、さらに凹部12dに4本のリードピン13,14,15および1
6を挿通しガラス17で気密固定する。次に、ステム12の
凹部12cの下面に、貫通孔12aおよび12bをそれぞれフィ
ルタ25および26で蓋をするように装着して、圧力導入用
パイプ23および24を溶接などによって固定し、続いて、
上記のリードピン13,14,15および16にそれぞれ貫通コン
デンサ18,19,20および21を挿通し、接続バンド22で固定
した後、その内周および外周電極(共に図示せず)と、
上記のリードピン13と、14,15,16および接続バンド22と
をはんだ付けによって接続する。一方、2個の台座30お
よび31の上面に、それぞれシリコンダイアフラムチップ
28および29を固着する。
First, the spacer 27 is airtightly joined to the recess 12c of the stem 12, and the four lead pins 13, 14, 15, and 1 are further fitted to the recess 12d.
6 is passed through and glass 17 is airtightly fixed. Next, on the lower surface of the concave portion 12c of the stem 12, the through holes 12a and 12b are attached so as to be covered with filters 25 and 26, respectively, and the pressure introducing pipes 23 and 24 are fixed by welding or the like, and subsequently,
After penetrating capacitors 18, 19, 20 and 21 are inserted through the above lead pins 13, 14, 15 and 16, respectively, and fixed with a connection band 22, the inner and outer electrodes (both not shown) of the same,
The above lead pins 13 are connected to the connection bands 14, 15, 16 and the connection band 22 by soldering. On the other hand, a silicon diaphragm chip is provided on the upper surface of the two pedestals 30 and 31, respectively.
Secure 28 and 29.

次に、シリコンダイアフラムチップ28および29が接合
された台座30および31をスペーサ27の収納凹み27aおよ
び27bに気密接合した後、回路基板32を位置決めしてや
はりスペーサ27に装着し、ワイヤ33で電気的に接続す
る。
Next, after the pedestals 30 and 31 to which the silicon diaphragm chips 28 and 29 have been bonded are air-tightly bonded to the storage recesses 27a and 27b of the spacer 27, the circuit board 32 is positioned and mounted on the spacer 27 again, and the wires 33 are electrically connected. Connection.

次に、ステム12の周縁部12eに圧接又は溶接などの手
段でキャップ34を気密接合する。その際、真空中で気密
接合すればキャップ34の内側の気密室35は、真空チャン
バが形成されて基準圧0となりその後、ガス封入パイプ
36から基準圧用のガスが封入されればある一定の基準圧
が形成されることになる。
Next, the cap 34 is hermetically joined to the peripheral portion 12e of the stem 12 by means such as pressure welding or welding. At this time, if the airtight joining is performed in a vacuum, the airtight chamber 35 inside the cap 34 is formed with a vacuum chamber to have a reference pressure of 0, and then the gas filled pipe is formed.
If a gas for the reference pressure is filled from 36, a certain reference pressure will be formed.

真空チャンバから形成されれば測定圧は絶対圧とな
り、ガス封入による基準圧が形成されれば回路基板32で
絶対圧に補正されるので、いずれの場合も絶対圧として
出力される。
If the measurement pressure is formed from the vacuum chamber, the measured pressure becomes an absolute pressure. If the reference pressure by gas filling is formed, the measured pressure is corrected to the absolute pressure by the circuit board 32. In any case, the absolute pressure is output.

次にこのように構成された半導体圧力センサにより、
例えば、内燃機関の吸入空気圧を測定する場合を例とし
て圧力測定法と動作について説明する。
Next, with the semiconductor pressure sensor configured as described above,
For example, a pressure measurement method and operation will be described by taking, as an example, a case of measuring the intake air pressure of an internal combustion engine.

内燃機関の吸気マニホールドの吸気孔に、一方の圧力
導入用パイプ23を接続する。その際、他方の圧力導入パ
イプ24は、そのまま開放状態としておく。内燃機関が運
転を開始すると、マニホールド吸気孔からの流体圧が圧
力導入パイプ23,ステム12の貫通孔12aスペーサ27の貫通
孔27cおよび台座30の貫通孔30aを通ってダイヤフラム28
aに印加される。一方、大気圧は、圧力導入用パイプ24,
ステム12,スペーサ27および台座31の貫通孔12b,27dおよ
び31aを通ってダイヤフラム29aに印加される。
One pressure introduction pipe 23 is connected to an intake hole of an intake manifold of the internal combustion engine. At this time, the other pressure introduction pipe 24 is left open. When the internal combustion engine starts operating, the fluid pressure from the manifold intake hole passes through the pressure introducing pipe 23, the through hole 12a of the stem 12, the through hole 27c of the spacer 27, and the through hole 30a of the pedestal 30, and the diaphragm 28
applied to a. On the other hand, the atmospheric pressure is the pressure introduction pipe 24,
The voltage is applied to the diaphragm 29a through the stem 12, the spacer 27, and the through holes 12b, 27d and 31a of the pedestal 31.

従って、圧力導入用パイプ23および24を通って導入さ
れた流体圧および大気圧が、それぞれダイアフラム28a
および29aを歪ませ、この歪みがダイアフラム28aおよび
29aの表面に形成された圧力検出用ホィートストンブリ
ッジ抵抗の抵抗値を変化させる。上記のブリッジ抵抗値
の変化は、回路基板32の演算回路で処理され、リードピ
ン14および15から、絶対圧で表わされた流体圧および大
気圧が同時に出力される。
Therefore, the fluid pressure and the atmospheric pressure introduced through the pressure introducing pipes 23 and 24 are respectively changed by the diaphragm 28a.
And 29a, distorting the diaphragm 28a and
The resistance value of the Wheatstone bridge resistor for pressure detection formed on the surface of 29a is changed. The change in the bridge resistance value is processed by the arithmetic circuit of the circuit board 32, and the fluid pressure and the atmospheric pressure expressed in absolute pressure are simultaneously output from the lead pins 14 and 15.

なお、スペーサ27と台座30および31は、シリコンダイ
アフラムチップ28および29と近似の熱膨張係数を有する
材質からなるので、温度変化時にステム12とスペーサ27
間に生ずる熱応力は、シリコンダイアフラムチップ28お
よび29に影響を及ぼすことがないので、ダイアフラム28
aおよび29aに形成したホィートストンブリッジ抵抗系の
熱応力による変動差がなくなり、半導体圧力センサの特
性が安定する。また、圧力導入用パイプ23にはフィルタ
25が装着されているため、直接内燃機関の吸気孔に接続
できしかも回路基板32を内蔵して圧力トランスデューサ
として働くため、部品点数が削減され、取付けが簡単と
なりコストが低減されると同時に、信頼性が向上する。
Since the spacer 27 and the pedestals 30 and 31 are made of a material having a thermal expansion coefficient similar to that of the silicon diaphragm chips 28 and 29, the stem 12 and the
Since the thermal stress generated therebetween does not affect the silicon diaphragm chips 28 and 29, the diaphragm 28
The fluctuation difference due to the thermal stress of the Wheatstone bridge resistance system formed at a and 29a is eliminated, and the characteristics of the semiconductor pressure sensor are stabilized. In addition, the pressure introduction pipe 23 has a filter
25, which can be directly connected to the intake hole of the internal combustion engine, and has a built-in circuit board 32 that acts as a pressure transducer, reducing the number of parts, simplifying installation and reducing costs, The performance is improved.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、2つの圧力を
絶対圧で同時に測定することができる。
(Effect of the Invention) As described above, according to the present invention, two pressures can be simultaneously measured in absolute pressure.

また、シリコンダイアフラムチップと近似の熱膨張係
数を有するスペーサを使用し、さらに台座収納凹みの形
成により、ステムとの接触面積を減少したことにより、
温度変化時にも安定した特性を有する信頼性の高い半導
体圧力センサが得られる。また、シリコンダイアフラム
チップと近似の熱膨張係数を有するスペーサを用いるこ
とにより、シリコンダイアフラムチップと近似の熱膨張
係数を有する高価な材質でステムを構成する必要がなく
なり、さらにリードピンとの気密接合部に凹部を形成し
たことによってガラスハーメチック封止部をステムと一
体で構成でき、ステムを大幅にコストダウンすることが
できる。スペーサは、プレス成形できるため、極めて安
価で製造できる。また、回路基板は、広い接合面積で装
着できるため、落下による衝撃などで回路基板が割れる
ことがない。また、接続バンドの使用により、熱容量差
の大きい貫通コンデンサとステムとのハンダ付けを容易
にしている。さらに、回路基板を内蔵しているので、圧
力トランスデューサとして使用でき、内燃機関の吸気圧
孔に直接接続できるため、部品点数が削減され、組立が
簡単でコストが低減すると同時に信頼性も向上する。
In addition, by using a spacer with a thermal expansion coefficient similar to that of the silicon diaphragm chip, and by forming a pedestal storage recess, the contact area with the stem has been reduced,
A highly reliable semiconductor pressure sensor having stable characteristics even when the temperature changes can be obtained. In addition, by using a spacer having a thermal expansion coefficient similar to that of the silicon diaphragm chip, it is not necessary to configure the stem with an expensive material having a thermal expansion coefficient similar to that of the silicon diaphragm chip, and furthermore, the airtight joint with the lead pin can be formed. By forming the recess, the glass hermetic sealing portion can be integrally formed with the stem, and the cost of the stem can be greatly reduced. Since the spacer can be press-molded, it can be manufactured at extremely low cost. Further, since the circuit board can be mounted with a large bonding area, the circuit board does not break due to an impact due to a drop or the like. Further, the use of the connection band facilitates the soldering between the through capacitor and the stem having a large difference in heat capacity. Furthermore, since the circuit board is incorporated, it can be used as a pressure transducer and can be directly connected to the intake pressure hole of the internal combustion engine, so that the number of parts is reduced, the assembly is simple, the cost is reduced, and the reliability is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a)は本発明による半導体圧力センサの平面断
面図、第1図(b),(c)および(d)は、(a)図
のX−X線,Y−Y線およびZ−Z線で切断し、三角画法
で描いた正面および側面断面図、(e)図は要部正面断
面図、第2図は、従来の半導体圧力センサの断面図であ
る。 1,12…ステム、1a…段部、1b,7a,12a,12b,27c,27d,30a,
31a…貫通孔、1c…小貫通孔、2,23,24…圧力導入用パイ
プ、3,13,14,15,16…リードピン、4,17…ガラス、5,28,
29…シリコンダイアフラムチップ、5a,28a,29a…ダイア
フラム、6…接着剤、7,30,31…台座、7b…円周溝、8,3
3…ワイヤ、9,34…キャップ、9a…封止孔、10…はん
だ、11…真空室、12c,12d…凹部、12e…周縁部、18,19,
20,21…貫通コンデンサ、22…接続バンド、25,26…フィ
ルタ、27e…スペーサ、27a,27b…収納凹み、27e…位置
決め用突起、32…回路基板、32a…位置決め用孔、35…
気密室、36…ガス封入用パイプ。
FIG. 1 (a) is a cross-sectional plan view of a semiconductor pressure sensor according to the present invention, and FIGS. 1 (b), (c) and (d) are lines XX, YY and Z in FIG. FIG. 3 (e) is a front cross-sectional view of a main part, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor pressure sensor. 1,12… Stem, 1a… Step, 1b, 7a, 12a, 12b, 27c, 27d, 30a,
31a: Through hole, 1c: Small through hole, 2, 23, 24: Pressure introducing pipe, 3, 13, 14, 15, 16 ... Lead pin, 4, 17: Glass, 5, 28,
29: Silicon diaphragm chip, 5a, 28a, 29a: Diaphragm, 6: Adhesive, 7, 30, 31: Pedestal, 7b: Circumferential groove, 8,3
3… Wire, 9,34… Cap, 9a… Sealing hole, 10… Solder, 11… Vacuum chamber, 12c, 12d… Recess, 12e… Peripheral part, 18,19,
20, 21 ... feedthrough capacitor, 22 ... connection band, 25, 26 ... filter, 27e ... spacer, 27a, 27b ... storage recess, 27e ... positioning projection, 32 ... circuit board, 32a ... positioning hole, 35 ...
Airtight room, 36 ... gas filling pipe.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−432(JP,A) 特開 昭64−61638(JP,A) 特開 昭54−123077(JP,A) 実開 昭59−122537(JP,U) 実開 昭63−97833(JP,U) 実開 昭62−192234(JP,U) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-64-432 (JP, A) JP-A 64-61638 (JP, A) JP-A 54-123077 (JP, A) 122537 (JP, U) Japanese Utility Model Showa 63-97833 (JP, U) Japanese Utility Model Showa 62-192234 (JP, U)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】感圧ダイアフラムを形成した半導体単結晶
チップを固着した、上記の感圧ダイアフラムに連通する
貫通孔を設け、上記の半導体単結晶チップと近似の熱膨
張係数を有する台座と、上記の台座を気密接合し、上記
の貫通孔に連通する貫通孔を設け、且つ、上記の感圧ダ
イアフラムに入出力する複数のリードピンをハーメチッ
ク封着したステムと、ステムの上記貫通孔に連通するよ
うに気密接着した圧力導入用パイプと、上記のステムに
気密接合し、上記の半導体単結晶チップを覆う気密室を
形成し、この気密室を真空室又は基準圧室とするキャッ
プとからなる半導体圧力センサにおいて、上記の半導体
単結晶チップをそれぞれに固着した、少なくとも2個の
台座をスペーサを介してステムに気密接合し、さらに、
ステムと圧力導入用パイプの間にそれぞれフィルタを装
着するとともに、上記の気密室に絶対圧算出用の演算回
路を形成した回路基板を内蔵させ、且つ、上記リードピ
ンにそれぞれ貫通コンデンサを取り付けたことを特徴と
する半導体圧力センサ。
A pedestal having a thermal expansion coefficient similar to that of said semiconductor single crystal chip, wherein said pedestal is provided with a through hole communicating with said pressure sensitive diaphragm, said semiconductor single crystal chip having a pressure sensitive diaphragm formed thereon being fixed thereto. The base is hermetically bonded, a through-hole communicating with the through-hole is provided, and a plurality of lead pins that input and output to and from the pressure-sensitive diaphragm are hermetically sealed to the stem, and communicate with the through-hole of the stem. A pressure-introducing pipe air-tightly bonded to the stem and a cap that is air-tightly bonded to the stem to form an air-tight chamber that covers the semiconductor single crystal chip, and uses the air-tight chamber as a vacuum chamber or a reference pressure chamber. In the sensor, at least two pedestals each having the semiconductor single crystal chip fixed thereto are hermetically bonded to a stem via a spacer,
A filter was mounted between the stem and the pressure introducing pipe, a circuit board having an arithmetic circuit for calculating the absolute pressure was built in the airtight chamber, and a feedthrough capacitor was mounted on each of the lead pins. Characteristic semiconductor pressure sensor.
【請求項2】上記の台座およびスペーサを半導体単結晶
チップと近似の熱膨張係数を有する材質で形成したこと
を特徴とする請求項(1)記載の半導体圧力センサ。
2. The semiconductor pressure sensor according to claim 1, wherein the pedestal and the spacer are formed of a material having a thermal expansion coefficient similar to that of the semiconductor single crystal chip.
【請求項3】上記の回路基板を、半導体単結晶チップと
近似の熱膨張係数を有するスペーサに取り付けたことを
特徴とする請求項(1)記載の半導体圧力センサ。
3. The semiconductor pressure sensor according to claim 1, wherein said circuit board is mounted on a spacer having a thermal expansion coefficient similar to that of a semiconductor single crystal chip.
【請求項4】上記の貫通コンデンサの一方の電極を接続
バンドを介してステムに接続することを特徴とする請求
項(1)記載の半導体圧力センサ。
4. The semiconductor pressure sensor according to claim 1, wherein one electrode of said feedthrough capacitor is connected to a stem via a connection band.
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