JPS63228038A - 半導体圧力変換器 - Google Patents

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、高圧用半導体圧力変換器に関し、特にセンサ
チップを搭載した凸状台座をハウジング部に対し、外部
応力の影響を低減しつつ気密に固定するための構造に関
する。

〔従来の技術］ 従来の高圧用半導体圧力変換器においてセンサチップを
搭載するガラス製等の台座の固定には、この台座の線膨
張率に近い全屈、例えばコバールからなるベース部材に
この台座を溶着などの手段で接着し、かつそのベース部
材をハウジング等に固定するなどの構造を用いている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記従来のガラス台座の固定手段は、周辺部の熱による
応力がセンサチップに加わらないようにするために、形
状が複雑であったり、作業性が悪かったりする。また逆
に形状を単純化するとセンサチップに応力が加わり温度
特性が悪くなってしまうという問題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、センサチップを凸状台座の凸部上面に搭載し
、この台座のすそ部上面を、カラーを介してハウジング
部の凹部底面に対し、押さえると共に、このカラーの周
囲をハウジングの一部によって絞めるように構成し、か
つこの台座とハウジング部の凹部底面との間にＯリング
を介在させる構成である。

さらに本発明では台座のすそ部の側面周辺にクリアラン
スが形成される構成である。

〔作用〕

本発明では台座が固定による応力及び熱応力を殆ど受け
ないために、センサチップに圧力媒体以外からの応力が
少なく高精度となり、絞め時に台座に衝撃力が加わらず
、割れることもない。

〔実施例〕

以下、本発明を図に示す実施例について説明する。第１
図は本発明になる半導体圧力変換器の第１実施例となる
全体構成を示す断面図、第２図はその要部拡大断面図で
ある。

第１．２図において、１は金属製のハウジング部で、被
測定圧力（例えば油圧）の圧力導入口ＩＡが開孔された
断面円形の凹部ＩＢ、この凹部ＩＢの端面上部に形成さ
れた絞め部１ｃ及びねじ部ＩＤが一体に形成されている
。２は凸状のガラス製（例えばパイレックスガラス（商
品名））の台座で、その凸部２Ｂ上に半導体感圧素子等
からなるセンサチップ３が陽極接合技術によって固着さ
れ、他方、台座２の底部にはリング状のゴム製０リング
４、及びリング状の軟質材、例えばテフロン（商品名）
製のバックアップリング５が挿入しである。それによっ
て油等の被測定媒体からの気密性を保持している。６は
筒状の金属製カラーで、凹部ＩＢ内に挿入された後、カ
ラー６の上部端面の周囲が、図の如く絞め部ＩＣの変形
によって絞め固定されている。その際、絞め部ＩＣから
の応力を軽減するため、絞め部ＩＣの先端が台座２のす
そ部２Ａの外周部より外側に位置し、すそ部２Ａの直上
に位置しないように設定されている。また台座２のすそ
部２Ａの外周部側面とカラー６との間には適当なりリア
ランス７が設定され、半径方向から台座２に加わる応力
を極力低減させている。なお、台座２の材質はガラスに
限らず、脆性材料一般も適用され得る。

次に、８は出力補償回路や増幅回路が搭載されるハイブ
リッドＩＣ基板で、その中央部に穴が形成され台座２の
凸部２Ｂがこの基板上に露出され、センサチップ３上よ
りワイヤ９によって電気接続されている。

１０は素子保護用のシリコーンゲル、１１は外部取出用
のリード線、１２は電磁遮へい用のシールドプレート、
１３は貫通型コンデンサ、１４は第２の金属製ハウジン
グ部、１５は第３のハウジング部、１６はセンサチップ
３の上面に対し大気圧を導入するための大気開放口、１
７．１８は封止用の樹脂である。

上記構成によると、台座２を凸状として台座固定側から
の応力がセンサチップ３に伝わるのを弱めるようにし、
しかも台座２のすそ部２Ａの上面よりカラー６を圧接す
ると共に、すそ部２Ａとカラー６との間にクリアランス
７を設けておくことにより、絞めによる応力がすそ部２
Ａに対し垂直方向のみ加わることとなり、半径方向の応
力を実質的に解消し、そこで上記凸状構造と相俟って外
部応力や熱応力がセンサチップ３に加わるのを極力低減
できる。しかも、絞めによる台座２の固定が可能なため
、量産性が高く、コスト低減ができる。

また、カラー６の寸法、形状によって、０リング４のつ
ぶし代を規定できるようになり、０リング４による高い
シール性が得られる。しかも、絞め部ＩＣの絞め時には
、絞め部ＩＣの先端が台座２のすそ部２人の外周部より
外側に位置するように設定してあり、かつカラー６を介
するため、台座２に衝撃力が加わらず破損を防止できる
。

次に第３図は本発明の第２の実施例を示すもので、ガラ
ス台座２とガラス製のキャップ２０とを低融点ガラスで
接着することによって真空室２１を設けた絶対圧型圧力
センサである。台座２はカラー６の圧接部６Ａと０リン
グ４でもってはさみ込まれ、両者６Ａ、４の応力中心が
ほぼ一致するように設定されている。しかもこのカラー
６はその周辺上端部をハウジング１の絞め部１Ｃにて校
め固定されている。測定圧力Ｐは圧力導入孔ＩＡおよび
２Ｃを通して、台座２と陽極接合されたセンサチップ３
に伝わり、電気信号に変換される。

この電気信号はボンディングワイヤ９，９Ｂ、導体９Ａ
を介して、ハウジング１の上面部に固定されたハイブリ
、ラドＩＣ基板８上の回路素子に伝えられ、温度補償等
を施され、かつ増幅処理される。

２２は接着剤である。

本実施例の特徴は、ガラス台座２の固定により発生する
応力がセンサチップ１に加わらないように構成したこと
である。そのため、０リング４の取付位置をカラー６の
圧接部６Ａとほぼ対向する位置（つまり両者４，６Ａの
応力中心がほぼ一致する位置）設定して両応力を相殺す
るようにし、Ｏリング４からの圧縮反力と圧接部６Ａか
らの応力とによってガラス台座２に曲げ応力が発生する
のを抑制するものである。

次に、第４図は本発明の第３の実施例を示すものであり
、第１の実施例と異なる点は、カラー５０の構造である
。

本例ではカラー５０は台座２のすそ部２への上面に対し
圧接する機能は第１の実施例と同様であるが、０リング
４のつぶし代を設定するにあたり、第１の実施例ではカ
ラー６の寸法によって行っているのに対し、本例では凹
部ＩＢの深さ寸法によって行うことになり、前者の方が
製作上から加工精度を高められる。

〔発明の効果〕

本発明になる半導体圧力変換器においては、金属製カラ
ーを介して凸状の台座を絞め固定すると共に、この台座
はハウジング部の凹部に設けた０リングで下から押さえ
られているから、次のような効果が得られる。

（１）鮫めによる台座の固定が可能なため、量産時のコ
スト低減につながる。

（２）台座が固定による応力及び熱応力を殆ど受けない
ために、センサチップに圧力媒体以外からの応力が少な
く、高精度な製品となる。

（３）台座を金属などに接着する技術が不要なため、コ
ストが低い。

（４）本発明におけるカラー形状は、０リングのつぶし
代を規定できるために、高いシール性が得られる。

（５）絞め時に台座に衝撃力が加わらず、割れることも
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明になる半導体圧力変換器の第
１実施例の全体構成を示す断面図及び要部縦断面図、第
３図及び第４図は本発明の第２゜３の実施例を示す要部
縦断面図である。 １・・・ハウジング、２・・・→→一台座、３・・・セ
ンサチップ、４・・・０リング、５・・・バックアップ
リング。 ６・・・金属製カラー、７・・・クリアランス。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定圧力の導入口が開孔された凹部を有する金
   属製ハウジング部、 この凹部内に収納され、前記導入口からの被測定圧力を
   伝える圧力通路が形成された凸状の台座、前記凹部内の
   底面と前記台座間に介在されるＯリング、前記台座のす
   そ部上面及び前記ハウジング部の少なくとも一面に当接
   されるカラー、前記カラーの周囲の一部が前記ハウジン
   グ部の一部を変形することによって■め固定され、それ
   によって前記台座を前記カラーを介して前記ハウジング
   の凹部内に固定するための■め部、及び前記台座の凸部
   上において前記圧力通路の開口をふさぐ形態で固定され
   、導入される被測定圧力に応じて電気信号を発生する半
   導体センサチップを含むことを特徴とする半導体圧力変
   換器。
2. （２）前記台座のすそ部の側面周辺にクリアランスが形
   成されている特許請求の範囲第１項記載の半導体圧力変
   換器。
3. （３）前記台座のすそ部上面に対する前記カラーの当接
   部と前記Ｏリングとが前記台座を介して対向配置されて
   いる特許請求の範囲第１項記載の半導体圧力変換器。