JPH0750006B2 - Semiconductor pressure sensor - Google Patents
Semiconductor pressure sensorInfo
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- JPH0750006B2 JPH0750006B2 JP33457787A JP33457787A JPH0750006B2 JP H0750006 B2 JPH0750006 B2 JP H0750006B2 JP 33457787 A JP33457787 A JP 33457787A JP 33457787 A JP33457787 A JP 33457787A JP H0750006 B2 JPH0750006 B2 JP H0750006B2
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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の内燃機関の吸入空気圧や大気圧ま
たはエキゾースト圧などを検出するのに用いる半導体圧
力センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor pressure sensor used for detecting intake air pressure, atmospheric pressure or exhaust pressure of an internal combustion engine such as an automobile.
従来の技術 近年、自動車などの排気ガス規制の強化に伴い、自動車
用エンジンなどにおいては、その運転状態のいかんを問
わず常に最良の燃焼状態が得られるように制御してやる
必要がある。そこで、この一環として圧力変換器を用
い、エンジンの吸気圧力を検出して電気信号に変換し、
この信号で燃料の供給量を電子的に制御したり、点火時
期を制御してエンジンの燃焼状態を最適な状態に維持す
る方法や、大気圧の変化を検知して高度補正を行なう方
法などが採用されるようになってきた。2. Description of the Related Art In recent years, with the tightening of exhaust gas regulations for automobiles and the like, it is necessary to control engine engines for automobiles so that the best combustion state can always be obtained regardless of the operating state. Therefore, as a part of this, a pressure converter is used to detect the intake pressure of the engine and convert it into an electrical signal,
This signal can be used to electronically control the amount of fuel supplied, to control the ignition timing to maintain the combustion condition of the engine in an optimal state, or to detect changes in atmospheric pressure and perform altitude correction. It has been adopted.
ところで、このような自動車用として使用される圧力変
換器は耐震性などに優れたものが要求され、これに応ず
るものとして半導体歪ゲージ形の圧力センサが広く採用
されるようになってきた。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。By the way, a pressure transducer used for such an automobile is required to have excellent earthquake resistance and the like, and a semiconductor strain gauge type pressure sensor has come to be widely adopted as a pressure transducer that meets the demand. Along with this, various improved pressure sensors have been proposed.
以下、従来の圧力センサのチップ構成の一例を図面を用
いて説明する。Hereinafter, an example of a chip configuration of a conventional pressure sensor will be described with reference to the drawings.
第5図は従来の半導体圧力センサの概略構成図である。
第5図において101はステム、102は台座で接合剤103を
用いてステム101上に固定している。104はダイヤフラム
106を有したシリコンダイヤフラムチップで、ダイヤフ
ラム106に圧力検出用ホィーストンブリッジ抵抗を設け
て台座102上に取り付けている。105はステム101からの
熱応力を緩和するため台座102に設けた切り欠き溝で
あ。107は台座102を貫通して設けたリードピンで、台座
102との隙間はガラス115でハーメチック封止状態にして
いる。108はシリコンダイヤフラムチップ104のブリッジ
電極とリードピン107とを接続した導電性のワイヤであ
る。109はステム101上に取り付けたシリコンダイヤフラ
ムチップ104と台座102とを外側から覆って真空チャンバ
ー113を形成するキャップで、封止穴111を上部に設けて
いる。114はステム101および台座102内を通ってシリコ
ンダイヤフラムチップ104の下面に流体を導く圧力導入
用のパイプで、ステム101の下面にロウ付けなどの手段
で固定している。また台座102はシリコンダイヤフラム
チップ104と近似する熱膨張係数を有した材質で形成
し、切り欠き溝105とともにステム101からの熱応力を緩
和している。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a conventional semiconductor pressure sensor.
In FIG. 5, 101 is a stem and 102 is a pedestal fixed on the stem 101 with a bonding agent 103. 104 is a diaphragm
With a silicon diaphragm chip having 106, a pressure detecting Wheatstone bridge resistor is provided on the diaphragm 106 and mounted on the pedestal 102. Reference numeral 105 is a notch groove provided in the pedestal 102 to relieve thermal stress from the stem 101. 107 is a lead pin penetrating the pedestal 102.
The gap with 102 is hermetically sealed with glass 115. Reference numeral 108 is a conductive wire that connects the bridge electrode of the silicon diaphragm chip 104 and the lead pin 107. Reference numeral 109 is a cap that covers the silicon diaphragm chip 104 and the pedestal 102 mounted on the stem 101 from the outside to form a vacuum chamber 113, and a sealing hole 111 is provided in the upper portion. Reference numeral 114 denotes a pipe for introducing pressure that guides fluid to the lower surface of the silicon diaphragm chip 104 through the stem 101 and the pedestal 102, and is fixed to the lower surface of the stem 101 by means such as brazing. The pedestal 102 is formed of a material having a thermal expansion coefficient similar to that of the silicon diaphragm chip 104, and relaxes the thermal stress from the stem 101 together with the cutout groove 105.
そして上記従来の半導体圧力センサは組み立てる場合、
ステム101にキャップ109を取り付ける前に、まずステム
101側に台座102、シリコンダイヤフラムチップ104、取
付用リードピン107、ワイヤ108および圧力導入パイプ11
4などを取り付けておく。次に封止穴111を封止していな
い状態でキャップ109をステム101に取り付け、圧接また
は溶接などの手段でステム101の外周部110に封着接合す
る。この接合後、真空中においてキャップ109内の空気
を抜くと同時に封止穴111をハンダ112で密閉封着する。
するとキャップ109内に真空チャンバー113が形成されて
組み立てられる。And when assembling the conventional semiconductor pressure sensor,
Before attaching the cap 109 to the stem 101,
A pedestal 102, a silicon diaphragm chip 104, a mounting lead pin 107, a wire 108 and a pressure introducing pipe 11 on the 101 side.
Attach 4 etc. Next, the cap 109 is attached to the stem 101 in a state where the sealing hole 111 is not sealed, and the outer periphery 110 of the stem 101 is sealed and joined by means such as pressure welding or welding. After this bonding, the air in the cap 109 is evacuated in a vacuum, and at the same time, the sealing hole 111 is hermetically sealed with solder 112.
Then, the vacuum chamber 113 is formed in the cap 109 and assembled.
したがって、この半導体圧力センサではシリコンダイヤ
フラムチップ104のダイヤフラム106を真空チャンバー11
3の中に収納しているので、この真空圧を基準圧として
圧力導入パイプ114から導入する流体を絶対圧で測定で
きる。Therefore, in this semiconductor pressure sensor, the diaphragm 106 of the silicon diaphragm chip 104 is attached to the vacuum chamber 11
Since it is housed in 3, the fluid introduced from the pressure introduction pipe 114 can be measured in absolute pressure using this vacuum pressure as a reference pressure.
発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記従来の半導体圧力センサを用いた圧力
変換器では、ステム101や、台座102とステム101間の接
合剤103からシリコンダイヤフラムチップ104に及ぼす熱
応力の影響が大きく、この熱応力がシリコンダイヤフラ
ムチップ104に歪みを与える。このためダイヤフラム106
に形成したホィーストンブリッジ抵抗の値が温度によっ
てばらつき、これに伴い圧力検出特性も大きくばらつく
欠点があった。この問題は主にシリコンダイヤフラムチ
ップ104、ステム101、台座102および接合剤310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 pressure transducer using the conventional semiconductor pressure sensor, the influence of thermal stress exerted on the silicon diaphragm chip 104 from the stem 101 and the bonding agent 103 between the pedestal 102 and the stem 101 is large. This thermal stress strains the silicon diaphragm chip 104. Therefore, the diaphragm 106
The value of the Wheatstone bridge resistance formed on the surface varies depending on the temperature, and the pressure detection characteristics also vary greatly with it. This problem is mainly due to the difference in the thermal expansion coefficient of the silicon diaphragm chip 104, the stem 101, the pedestal 102, and the bonding agent 310.
このため従来の半導体圧力センサの構造では、上述した
ように台座102にシリコンダイヤフラムチップ104とでき
るだけ近似する熱膨張係数を有した材質を用いるととも
に、ステム101からの熱応力を緩和する目的で台座102の
厚みを高くしたり、あるいは台座102に切り欠き溝105を
設けるなどの手段を施している。この結果、台座102の
加工性が悪く、また接合する箇所が多くなるため作業性
も悪くコスト高になるばかりか信頼性も低下していた。Therefore, in the structure of the conventional semiconductor pressure sensor, as described above, the pedestal 102 is made of a material having a thermal expansion coefficient as close as possible to the silicon diaphragm chip 104, and the pedestal 102 is used for the purpose of relaxing the thermal stress from the stem 101. The thickness of the base is increased, or the pedestal 102 is provided with a cutout groove 105. As a result, the workability of the pedestal 102 is poor, and the number of joints is large, resulting in poor workability, high cost, and low reliability.
本発明はこのような従来の問題を解決するものであり、
圧力検出特性を改善するとともに構造を単純化して信頼
性の向上と品質の安定化およびコスト抵減を図ることの
できる半導体圧力センサを提供することを目的とするも
のである。The present invention solves such conventional problems,
An object of the present invention is to provide a semiconductor pressure sensor capable of improving pressure detection characteristics and simplifying the structure to improve reliability, stabilize quality, and reduce cost.
問題点を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、ホィーストンブリ
ッジ抵抗を形成した感圧ダイヤフラムを有する単結晶シ
リコン製の感圧ダイヤフラムチップと、前記感圧ダイヤ
フラムチップと近似した熱膨張係数を有するガラス材質
で成形し前記感圧ダイヤフラムチップの片側面に陽極接
合封着されて真空チャンバーを形成するキャップと、前
記感圧ダイヤフラムに対応する貫通穴を設けて前記感圧
ダイヤフラムチップと近似した熱膨張係数を有するガラ
ス材質で成形され前記キャップと反対側の前記感圧ダイ
ヤフラムチップ面を陽極封着させる台座とを備え、前記
ホィーストンブリッジ抵抗の信号取出線を前記感圧ダイ
ヤフラムチップ層内で前記キャップの陽極接合面の下を
くぐらせて外部へ導出させる構成にしたものである。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention provides a pressure-sensitive diaphragm chip made of single crystal silicon having a pressure-sensitive diaphragm having a Wheatstone bridge resistance, and a pressure-sensitive diaphragm chip similar to the pressure-sensitive diaphragm chip. The pressure-sensitive diaphragm is provided with a cap that is molded from a glass material having a thermal expansion coefficient and is sealed to one side of the pressure-sensitive diaphragm chip by anodic bonding to form a vacuum chamber, and a through hole corresponding to the pressure-sensitive diaphragm. A pressure-sensitive diaphragm chip surface opposite to the cap, which is formed of a glass material having a thermal expansion coefficient similar to that of the chip, and a pedestal for sealing the anode surface of the pressure-sensitive diaphragm chip. A structure in which the cap is passed under the anode bonding surface in the diaphragm chip layer and led out to the outside. Is.
作 用 したがって本発明によれば、台座およびキャップの材質
として感圧ダイヤフラムチップと近似する熱膨張係数を
有したガラス材質を用いるとともに、これらの接合手段
として接合面に異種金属層が介在しない陽極接合を用い
ているので、温度変化時、感圧ダイヤフラムチップに及
ぼされる台座、キャップからの熱応力の影響がなくな
る。したがって感圧ダイヤフラム面に形成されたホィー
ストンブリッジ抵抗系の熱応力による変動差がなくな
る。Therefore, according to the present invention, a glass material having a thermal expansion coefficient similar to that of the pressure-sensitive diaphragm chip is used as the material of the pedestal and the cap, and the anodic bonding in which the dissimilar metal layer is not present on the bonding surface is used as the bonding means. Therefore, when the temperature changes, the influence of the thermal stress from the pedestal and the cap exerted on the pressure-sensitive diaphragm chip is eliminated. Therefore, there is no difference in fluctuation of the Wheatstone bridge resistance system formed on the pressure-sensitive diaphragm surface due to thermal stress.
また感圧ダイヤフラム面に形成したホィーストンブリッ
ジ抵抗からの外部への信号取出しが、感圧ダイヤフラム
チップ層内で前記キャップの陽極接合面の下をくぐらせ
ているので、従来構造で必要としていたハーメチック封
着が不要になる。Further, since the signal extraction to the outside from the Wheatstone bridge resistor formed on the pressure-sensitive diaphragm surface passes under the anode bonding surface of the cap in the pressure-sensitive diaphragm chip layer, it was necessary in the conventional structure. No need for hermetic sealing.
実施例 第1図乃至第4図は本発明の一実施例の構成を示すもの
である。第1図乃至第4図において、1は平面四角状の
単結晶シリコン材で形成された感圧ダイヤフラムチップ
で、中央に感圧ダイヤフラム2を設けている。そして感
圧ダイヤフラム2には圧力検出用ホィーストンブリッジ
抵抗3を設け、このホィーストンブリッジ抵抗3の信号
取出線4を拡散により感圧ダイヤフラムチップ1のP+層
内をはわせた状態で形成している。また感圧ダイヤフラ
ムチップ1には四隅に各々アルミニウム電極5を上面に
表出させて設け、このアルミニウム電極5に信号取出線
4の他端を接続させている。6は感圧ダイヤフラムチッ
プ1と近似する熱膨張係数を有したガラス材質で形成し
たキャップで、感圧ダイヤフラムチップ1の上面に異種
金属層が介在しない陽極接合などによって真空中で密封
封着接合され、感圧ダイヤフラムチップ1の上面に圧力
測定時の基準圧となる真空チャンバー7を形成してい
る。このキャップ4は感圧ダイヤフラムチップ1のアル
ミニウム電極5を外側に出した状態で封着接合されてお
り、また上記信号取出機4はキャッパ4の下側をくぐっ
た状態になっている。8は感圧ダイヤフラムチップ1と
近似する熱膨張係数を有したガラス材質で形成した台座
で、感圧ダイヤフラム2に対応する貫通穴9を一体に設
けている。そして台座8の上面に、貫通穴9に感圧ダイ
ヤフラム2を対応させてキャップ6を設けた反対側の感
圧ダイヤフラムチップ1の面を異種金属層が介在しない
陽極接合などで封着接合させている。また台座8の下側
はシリコングルー10によって基板11に接合されている。
この基板11はアルミナなどで形成されているとともに台
座8を接合させる部分に対応して貫通穴12を有し、また
台座8を接合させる部分の上面周囲に信号増幅回路およ
び温度補償回路などを形成している。13は中央に圧力導
入孔14を設けた圧力導入パイプで、基板11に接合されて
いる台座8の下面に貫通穴12を通って封着接合されてい
る。15はアルミニウム電極5と基板11上の回路間を電気
接続させたボンディングワイヤである。そしてセンサの
温度特性の調整はトリミングなどの手段によって感圧ダ
イヤフラムチップ1の実装後、基板11上で行なってい
る。16は基板11上に台座8を介して実装された感圧ダイ
ヤフラムチップ1、キャップ6、ワイヤ15の全体を覆っ
て保護する状態で基板11上に設けたシリコンポッティン
グ剤でなる比較的軟らかいシリコンゲルである。Embodiment FIG. 1 to FIG. 4 show the construction of an embodiment of the present invention. 1 to 4, reference numeral 1 denotes a pressure-sensitive diaphragm chip made of a planar square single crystal silicon material, and a pressure-sensitive diaphragm 2 is provided at the center. The pressure-sensitive diaphragm 2 is provided with a pressure-detecting Wheatstone bridge resistor 3, and the signal lead-out line 4 of this Wheatstone bridge resistor 3 is spread to spread inside the P + layer of the pressure-sensitive diaphragm chip 1. Is forming. Further, the pressure-sensitive diaphragm chip 1 is provided with aluminum electrodes 5 exposed at the four corners, and the other end of the signal output line 4 is connected to the aluminum electrodes 5. Reference numeral 6 denotes a cap made of a glass material having a thermal expansion coefficient similar to that of the pressure-sensitive diaphragm chip 1, and is hermetically sealed and bonded in vacuum on the upper surface of the pressure-sensitive diaphragm chip 1 by anodic bonding or the like without dissimilar metal layers. A vacuum chamber 7 is formed on the upper surface of the pressure-sensitive diaphragm chip 1 as a reference pressure for pressure measurement. The cap 4 is sealed and joined with the aluminum electrode 5 of the pressure-sensitive diaphragm chip 1 exposed to the outside, and the signal extractor 4 is in a state of passing under the capper 4. Reference numeral 8 is a pedestal made of a glass material having a thermal expansion coefficient similar to that of the pressure-sensitive diaphragm chip 1, and a through hole 9 corresponding to the pressure-sensitive diaphragm 2 is integrally provided. Then, on the upper surface of the pedestal 8, the surface of the pressure-sensitive diaphragm chip 1 on the opposite side where the pressure-sensitive diaphragm 2 is made to correspond to the through hole 9 is sealed-bonded by anodic bonding or the like without interposing different metal layers. There is. The lower side of the pedestal 8 is joined to the substrate 11 by the silicon glue 10.
The substrate 11 is made of alumina or the like and has a through hole 12 corresponding to a portion to which the pedestal 8 is joined, and a signal amplification circuit and a temperature compensation circuit are formed around the upper surface of the portion to which the pedestal 8 is joined. is doing. Reference numeral 13 is a pressure introducing pipe having a pressure introducing hole 14 formed in the center thereof, and is sealed and joined to the lower surface of the pedestal 8 joined to the substrate 11 through the through hole 12. Reference numeral 15 is a bonding wire that electrically connects the aluminum electrode 5 and the circuit on the substrate 11. The temperature characteristics of the sensor are adjusted on the substrate 11 after mounting the pressure-sensitive diaphragm chip 1 by means such as trimming. Reference numeral 16 is a relatively soft silicon gel made of a silicon potting agent provided on the substrate 11 so as to cover and protect the entire pressure-sensitive diaphragm chip 1, the cap 6 and the wires 15 mounted on the substrate 11 via the pedestal 8. Is.
なお、基板11は各半導体圧力センサに対応する部分を複
数連続して設けてウエハ状に形成され、上記各部品を組
み込んだ後で個々に分割されて各半導体圧力センサ個々
で必要とする基板11が形成される。また感圧ダイヤフラ
ムチップ1、キャップ6、台座8も各々ウエハ状に複数
連続した状態で形成され、互いに接合された後で一体に
分割されて基板11上に実装させるようにしている。It should be noted that the substrate 11 is formed into a wafer by continuously providing a plurality of portions corresponding to the respective semiconductor pressure sensors, and is divided into individual parts after incorporating the above-mentioned components, and the substrate 11 required by each semiconductor pressure sensor individually. Is formed. Also, a plurality of pressure-sensitive diaphragm chips 1, caps 6, and pedestals 8 are each formed in a continuous state in the form of a wafer, and after being bonded to each other, they are integrally divided and mounted on the substrate 11.
次に上記実施例の圧力測定方法と動作について説明す
る。Next, the pressure measuring method and operation of the above embodiment will be described.
上記実施例において、例えば内燃機関の吸入空気圧を測
定する場合に圧力導入パイプ13の他端を吸気マニホール
ドの吸気孔に接続し、マニホールド吸気孔からの流体が
孔14、貫通穴9を通して感圧ダイヤフラム2で得られる
ようにする。すると圧力導入パイプ13を通って導入され
た流体が感圧ダイヤフラム2に歪を与える。この歪は感
圧ダイヤフラム2に形成した圧力検出用ホィーストンブ
リッジ抵抗の値を変化させ、この信号が信号取出線4、
アルミニウム電極5、ワイヤ15を介して基板11上の回路
に取り出される。そして、この抵抗値を知ることにより
吸気マニホールド内の圧力を測定することができ、しか
も真空チャンバー7の形成で基準圧が0であることから
絶対圧として測定することができる。In the above embodiment, for example, when measuring the intake air pressure of the internal combustion engine, the other end of the pressure introducing pipe 13 is connected to the intake hole of the intake manifold, and the fluid from the manifold intake hole passes through the hole 14 and the through hole 9 to form the pressure sensitive diaphragm. Get it in 2. Then, the fluid introduced through the pressure introduction pipe 13 gives strain to the pressure-sensitive diaphragm 2. This distortion changes the value of the pressure detecting Wheatstone bridge resistance formed on the pressure sensitive diaphragm 2, and this signal changes to the signal output line 4,
It is taken out to the circuit on the substrate 11 through the aluminum electrode 5 and the wire 15. By knowing this resistance value, the pressure in the intake manifold can be measured, and since the reference pressure is 0 when the vacuum chamber 7 is formed, it can be measured as an absolute pressure.
したがって上記実施例の半導体圧力センサでは、台座8
およびキャップ6の材質として感圧ダイヤフラムチップ
1と近似する熱膨張係数を有したがラス材質を用いると
ともに、これらの接合手段として接合面に異種金属層が
介在しない陽極接合を用いているので、温度変化時、感
圧ダイヤフラムチップ1に及ぼされる台座8、キャップ
6からの熱応力の影響がなくなる。この結果、感圧ダイ
ヤフラム2に形成したホィー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、半導体圧力センサとして
の特性が安定する。Therefore, in the semiconductor pressure sensor of the above embodiment, the base 8
The cap 6 has a coefficient of thermal expansion similar to that of the pressure-sensitive diaphragm chip 1, but a lath material is used, and anodic bonding in which a dissimilar metal layer is not present on the bonding surface is used as a bonding means for these, so that the temperature At the time of change, the influence of thermal stress exerted on the pressure-sensitive diaphragm chip 1 from the pedestal 8 and the cap 6 is eliminated. As a result, there is no difference in fluctuation of the Wheatstone bridge resistance system formed on the pressure-sensitive diaphragm 2 due to thermal stress, and the characteristics of the semiconductor pressure sensor are stabilized.
また感圧ダイヤフラム2に形成したホィーストンブリッ
ジ抵抗3からの外部への信号取り出しが、感圧ダイヤフ
ラムチップ1の層内でキャップ6の陽極接合面の下をく
ぐらせているので、従来構造で必要としていたハーメチ
ック封着が不要になる。この結果、真空封着の信頼性が
向上するとともに小形化が可能になり、またコスト低減
を図ることができる。Further, since the external signal is taken out from the Wheatstone bridge resistor 3 formed on the pressure-sensitive diaphragm 2, it passes under the anodic bonding surface of the cap 6 in the layer of the pressure-sensitive diaphragm chip 1, so that the conventional structure is used. The hermetic sealing that was needed is no longer necessary. As a result, the reliability of vacuum sealing can be improved, the size can be reduced, and the cost can be reduced.
さらに台座8を介して感圧ダイヤフラムチップ1を基板
11上に直接実装し、感圧ダイヤフラムチップ上に形成し
たアルミニウム電極5と基板11上に形成したハイブリッ
ド集積回路の電極とをワイヤ15で直接ボンディングした
後、柔らかいシリコンポッティング剤で覆う構造にして
いるので、従来構造におけるステムが不要になり、また
キャップをも省略することが可能になる。この結果、小
形化およびコスト低減がさらに向上する。Further, the pressure-sensitive diaphragm chip 1 is mounted on the substrate via the base 8.
The structure is such that the aluminum electrode 5 formed directly on the pressure sensitive diaphragm chip 11 and the electrode of the hybrid integrated circuit formed on the substrate 11 are directly bonded with the wire 15 and then covered with the soft silicon potting agent. Therefore, the stem in the conventional structure becomes unnecessary, and the cap can be omitted. As a result, miniaturization and cost reduction are further improved.
また、さらに感圧ダイヤフラムチップ1、台座8および
キャップ6はウエハ状態でまとめて真空中で陽極接合
後、ウエハを個々に切断して分割するようにして形成し
ているので、真空封止作業が簡単になるとともに組立作
業の効率化が図れる。Further, since the pressure-sensitive diaphragm chip 1, the pedestal 8 and the cap 6 are collectively formed in a wafer state after anodic bonding in a vacuum, the wafer is individually cut and divided, so that the vacuum sealing work can be performed. This simplifies and improves the efficiency of assembly work.
また台座8を介して感圧ダイヤフラムチップ1を基板11
上に実装する手段としてシリコングルーを用いているの
で、基板11からの感圧ダイヤフラム2への熱応力が緩和
される。この結果、ホィーストンブリッジ抵抗系の熱応
力になる変動差がなくなり、圧力センサとしての特性が
さらに向上する。Further, the pressure-sensitive diaphragm chip 1 is mounted on the substrate 11 via the base 8.
Since a silicon glue is used as a means for mounting on top, the thermal stress from the substrate 11 to the pressure sensitive diaphragm 2 is relieved. As a result, there is no difference in thermal stress of the Wheatstone bridge resistance system, and the characteristics of the pressure sensor are further improved.
発明の効果 本発明は上記実施例より明らかのように、台座およびキ
ャップの材質として感圧ダイヤフラムチップと近似する
熱膨張係数を有したガラス材質を用いるとともに、これ
らの接合手段として接合面に異種金属層が介在しない陽
極接合を用いているので、温度変化時、感圧ダイヤフラ
ムチップに及ぼされる台座、キャップからの熱応力の影
響がなくなる。この結果、感圧ダイヤフラムに形成した
ホィー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、半導体圧力センサとしての特性が安定する。As is apparent from the above embodiments, the present invention uses a glass material having a thermal expansion coefficient similar to that of the pressure-sensitive diaphragm chip as the material of the pedestal and the cap, and the dissimilar metal on the bonding surface as the bonding means for these materials. Since the anodic bonding without the interposition of layers is used, the influence of the thermal stress from the pedestal and the cap exerted on the pressure-sensitive diaphragm chip when the temperature changes is eliminated. As a result, the fluctuation difference due to the thermal stress in the Wheatstone bridge resistance system formed on the pressure-sensitive diaphragm is eliminated, and the characteristics of the semiconductor pressure sensor are stabilized.
また感圧ダイヤフラムに形成したホィーストンブリッジ
抵抗からの外部への信号取り出しが、感圧ダイヤフラム
チップの層内でキャップの陽極接合面の下をくぐらせて
いるので、従来構造で必要としていたハーメチック封着
が不要になる。この結果、真空封着の信頼性が向上する
とともに小形化が可能になり、またコスト低減を図るこ
とができる。In addition, the external signal output from the Wheatstone bridge resistor formed on the pressure-sensitive diaphragm passes under the anodic bonding surface of the cap within the layer of the pressure-sensitive diaphragm chip, so the hermetic structure required in the conventional structure is used. No need for sealing. As a result, the reliability of vacuum sealing can be improved, the size can be reduced, and the cost can be reduced.
第1図は本発明の一実施例に係る半導体圧力センサの平
面図、第2図は第1図のA−A線に沿う断面図、第3図
は第1図のB−B線に沿う断面図、第4図は同上センサ
の要部を拡大して示した断面図、第5図は従来の半導体
圧力センサの一例を示した断面図である。 1……感圧ダイヤフラムチップ、2……感圧ダイヤフラ
ム、3……圧力検出用ホィーストンブリッジ抵抗、4…
…信号取出線、5……アルミニウム電極、6……キャッ
プ、7……真空チャンバー、8……台座、9、12……貫
通穴、10……シリコングルー、11……基板、13……圧力
導入パイプ、15……ワイヤ、16……シリコンゲル。1 is a plan view of a semiconductor pressure sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1, and FIG. 3 is taken along the line BB of FIG. A sectional view, FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a main part of the same sensor, and FIG. 5 is a sectional view showing an example of a conventional semiconductor pressure sensor. 1 ... Pressure-sensitive diaphragm chip, 2 ... Pressure-sensitive diaphragm, 3 ... Pressure detection Wheatstone bridge resistor, 4 ...
… Signal extraction line, 5 …… Aluminum electrode, 6 …… Cap, 7 …… Vacuum chamber, 8 …… Pedestal, 9,12 …… Through hole, 10 …… Silicon glue, 11 …… Substrate, 13 …… Pressure Introducing pipe, 15 …… wire, 16 …… silicon gel.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森川 貴志 神奈川県横浜市港北区綱島東4丁目3番1 号 松下通信工業株式会社内 (72)発明者 溝尻 和彦 神奈川県横浜市港北区綱島東4丁目3番1 号 松下通信工業株式会社内 (72)発明者 津田 直行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電子 工業株式会社内 (72)発明者 福田 和良 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電子 工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Takashi Morikawa Takashi Morikawa 4-3-1, Tsunashima-higashi, Kohoku-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Matsushita Communication Industrial Co., Ltd. (72) Kazuhiko Mizojiri, Tsunashima-higashi, Kohoku-ku, Yokohama-shi, Kanagawa 3-3-1 Matsushita Communication Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Naoyuki Tsuda 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electronics Industrial Co., Ltd. (72) Kazuyoshi Fukuda 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electronics Industry Within the corporation
Claims (5)
ダイヤフラムを有する単結晶シリコン製の感圧ダイヤフ
ラムチップと、前記感圧ダイヤフラムチップと近似した
熱膨張係数を有するガラス材質で成形し前記感圧ダイヤ
フラムチップの片側面に陽極接合封着されて真空チャン
バーを形成するキャップと、前記感圧ダイヤフラムに対
応する貫通穴を設けて前記感圧ダイヤフラムチップと近
似する熱膨張係数を有したガラス材質で成形され、前記
キャップと反対側の前記感圧ダイヤフラムチップ面を陽
極封着させる台座とを備え、前記ホィーストンブリッジ
抵抗の信号取出線を前記感圧ダイヤフラムチップ層内で
前記キャップの陽極接合面の下をくぐらせて外部へ導出
させる構成にした半導体圧力センサ。1. A pressure-sensitive diaphragm chip made of single crystal silicon having a pressure-sensitive diaphragm having a Wheatstone bridge resistance, and a glass material having a thermal expansion coefficient similar to that of the pressure-sensitive diaphragm chip. Molded from a glass material having a thermal expansion coefficient similar to that of the pressure-sensitive diaphragm chip by providing a cap that is anodically bonded to one side of the diaphragm chip to form a vacuum chamber and a through hole corresponding to the pressure-sensitive diaphragm. And a pedestal for anode-sealing the pressure-sensitive diaphragm chip surface on the side opposite to the cap, and a signal lead-out line of the Wheatstone bridge resistance is formed on the anode bonding surface of the cap in the pressure-sensitive diaphragm chip layer. A semiconductor pressure sensor configured to pass through the bottom and lead out to the outside.
をなしているとともに、前記信号取出線の端部を前記感
圧ダイヤフラムチップの四隅に各々形成したアルミニウ
ム電極に接続させていることを特徴とする特許請求の範
囲第(1)項記載の半導体圧力センサ。2. The pressure-sensitive diaphragm chip has a rectangular plate shape, and the end portions of the signal output lines are connected to aluminum electrodes formed at the four corners of the pressure-sensitive diaphragm chip, respectively. The semiconductor pressure sensor according to claim (1).
路および温度補償回路を構成するハイブリッド集積回路
上にシリコングルーで直接接合実装させているととも
に、前記感圧ダイヤフラム上のアルミ電極と前記ハイブ
リッド集積回路上に形成した電極との配線を直接ワイヤ
ボンディングしたことを特徴とする特許請求の範囲第
(2)項記載の半導体圧力センサ。3. The pedestal is directly bonded and mounted by a silicon glue on a hybrid integrated circuit forming a widening circuit and a temperature compensation circuit of the semiconductor pressure sensor, and the aluminum electrode on the pressure sensitive diaphragm and the hybrid. The semiconductor pressure sensor according to claim (2), characterized in that the wiring with the electrode formed on the integrated circuit is directly wire-bonded.
圧ダイヤフラムチップ部をシリコンポッティング剤で覆
ったことを特徴とする特許請求の範囲第(3)項記載の
半導体圧力センサ。4. The semiconductor pressure sensor according to claim 3, wherein the wire-bonded portion and the pressure-sensitive diaphragm chip portion are covered with a silicon potting agent.
感圧ダイヤフラムチップ部を連続して形成したウエハ状
に形成し、このウエハ状感圧ダイヤフラムチップ状態で
複数同時に前記感圧ダイヤフラムチップ部を一体に形成
して、その後個々にカッティングしてなることを特徴と
する特許請求の範囲第(1)項記載の半導体圧力セン
サ。5. The pressure-sensitive diaphragm chip is formed in a wafer shape in which a plurality of the pressure-sensitive diaphragm chip portions are continuously formed, and a plurality of the pressure-sensitive diaphragm chip portions are integrated simultaneously in the wafer-shaped pressure-sensitive diaphragm chip state. The semiconductor pressure sensor according to claim (1), characterized in that the semiconductor pressure sensor is formed into a sheet and is then individually cut.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33457787A JPH0750006B2 (en) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | Semiconductor pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33457787A JPH0750006B2 (en) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | Semiconductor pressure sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01174927A JPH01174927A (en) | 1989-07-11 |
JPH0750006B2 true JPH0750006B2 (en) | 1995-05-31 |
Family
ID=18278954
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33457787A Expired - Lifetime JPH0750006B2 (en) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | Semiconductor pressure sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0750006B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118999879B (en) * | 2024-10-18 | 2025-01-21 | 广东润宇传感器股份有限公司 | Inverted back pressure sensor and production method thereof |
-
1987
- 1987-12-29 JP JP33457787A patent/JPH0750006B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH01174927A (en) | 1989-07-11 |
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