JPH01138434A - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
- Publication number
- JPH01138434A JPH01138434A JP29705187A JP29705187A JPH01138434A JP H01138434 A JPH01138434 A JP H01138434A JP 29705187 A JP29705187 A JP 29705187A JP 29705187 A JP29705187 A JP 29705187A JP H01138434 A JPH01138434 A JP H01138434A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diaphragm
- pressure
- silicone
- fluid
- silicon
- Prior art date
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- Pending
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
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。
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〕
本発明は半導体圧力センサに関し、特に低圧用の流体圧
を高感度に検出する半導体圧力センサに関する。
を高感度に検出する半導体圧力センサに関する。
従来、この種の半導体圧力センサは流体圧を測定するた
めのシリコンダイアフラムの表面にホイートストンブリ
ッジ構成の拡散ゲージ抵抗を埋設しており、特に外圧に
よる前記ダイアフラムの歪をシリコンのピエゾ抵抗効果
を用い電圧に変換して検出する構造である。
めのシリコンダイアフラムの表面にホイートストンブリ
ッジ構成の拡散ゲージ抵抗を埋設しており、特に外圧に
よる前記ダイアフラムの歪をシリコンのピエゾ抵抗効果
を用い電圧に変換して検出する構造である。
上述した従来の半導体圧力センサは圧力検知媒体として
シリコン厚膜を用いている。そのため、微少圧力に対す
る検知感度を高めるためには、ダイアフラム面積が一様
の場合は膜厚を薄く形成しなければならず、°また膜厚
が一様の場合はダイアフラム面積を大きくしなければな
らない、しかるに、流体圧の検知出力感度はダイアフラ
ム膜厚の二乗に反比例するため、面積拡大よりも膜厚を
薄くする方が一般的に効率的である。しかしながら、お
よそ２０μｍ以下のシリコン厚膜をエンチッグ工法によ
り得ることは製造的に困難である。
シリコン厚膜を用いている。そのため、微少圧力に対す
る検知感度を高めるためには、ダイアフラム面積が一様
の場合は膜厚を薄く形成しなければならず、°また膜厚
が一様の場合はダイアフラム面積を大きくしなければな
らない、しかるに、流体圧の検知出力感度はダイアフラ
ム膜厚の二乗に反比例するため、面積拡大よりも膜厚を
薄くする方が一般的に効率的である。しかしながら、お
よそ２０μｍ以下のシリコン厚膜をエンチッグ工法によ
り得ることは製造的に困難である。
例えば、シリコン膜厚を２０μｍとしたとき、１ｋｇ／
ｃｍ２の空気圧で１５０ｍＶ程度の出力が得られるが、
４〜５ｇ／ｃｍ２の圧力を検出するためには、ダイアフ
ラムの膜厚を５μｍとし且つ面積を４倍にしなければな
らない。かかる場合でも得られる出力は高々５０〜６０
ｍＶ程度である。
ｃｍ２の空気圧で１５０ｍＶ程度の出力が得られるが、
４〜５ｇ／ｃｍ２の圧力を検出するためには、ダイアフ
ラムの膜厚を５μｍとし且つ面積を４倍にしなければな
らない。かかる場合でも得られる出力は高々５０〜６０
ｍＶ程度である。
このように、単にダイアフラムの設計定数の変更のみで
は、製造性および薄膜化による信頼性の低下という面か
ら実現が困難になるという欠点がある。
は、製造性および薄膜化による信頼性の低下という面か
ら実現が困難になるという欠点がある。
本発明の目的は、かかる流体圧力を高感度に検出でき、
ダイアフラムの製造性および薄膜化による信頼性をも向
上させる半導体圧力センサを提供することにある。
ダイアフラムの製造性および薄膜化による信頼性をも向
上させる半導体圧力センサを提供することにある。
本発明の半導体圧力センサは、圧力測定のためのゲージ
抵抗を埋設し樹脂ケースに支持されたシリコンダイアフ
ラムと、このシリコンダイアフラムの表面中央に垂直方
向に当接する柱状突起と、この柱状突起を摺動自在に中
央部でゴム状シリコン樹脂により保持し且つ外周縁部が
前記樹脂ケースに固着される薄板状ダイアフラムと、一
端が前記薄板状ダイアフラムの外縁部に固着され且つ他
端に流体導入部が配設されたカバーとを有し、前記薄板
状ダイアフラムと前記カバーとにより被測定流体の圧力
室を形成し、この流体圧力により前記柱状突起を摺動す
るように構成される。
抵抗を埋設し樹脂ケースに支持されたシリコンダイアフ
ラムと、このシリコンダイアフラムの表面中央に垂直方
向に当接する柱状突起と、この柱状突起を摺動自在に中
央部でゴム状シリコン樹脂により保持し且つ外周縁部が
前記樹脂ケースに固着される薄板状ダイアフラムと、一
端が前記薄板状ダイアフラムの外縁部に固着され且つ他
端に流体導入部が配設されたカバーとを有し、前記薄板
状ダイアフラムと前記カバーとにより被測定流体の圧力
室を形成し、この流体圧力により前記柱状突起を摺動す
るように構成される。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図は本発明の一実施例を説明するための半導体圧力
センサの縦断面図である。
センサの縦断面図である。
第１図に示すように、かかる半導体圧力センサのシリコ
ンダイアフラム１はガラス部材２を介してプラスチック
ケース３に固着されており、このケース３にリード端子
４が埋設れている。このリード端子４の一端部はボンデ
ィングワイヤ５を介してシリコンダイアフラム１の表面
に埋設されたゲージ抵抗（図示省略）に電気的に接続さ
れている。また、シリコンダイアフラム１の表面中央に
は、薄板状のプラスチック製ダイアフラム６の中央で垂
直方向に保持された柱状突起７の先端部が当接している
。この柱状突起７はダイアフラム６の中央に設けられた
穴（図示省略）に摺動自在に挿入され、ゴム状シリコン
樹脂８によりダイアフラム６に保持されている。ダイア
フラム６の外縁部の片側（下側）はプラスチックケース
３の外縁部に固着され、その反対側（上側）は一端に流
体導入ポート１１を有するカバー９の外縁部に固着され
ている。これらダイアフラム６とカバー９の境の空間部
は流体導入ポート１１から導入された流体の圧力をダイ
アフラム６に等分布に加えるための圧力室１０を形成す
る。
ンダイアフラム１はガラス部材２を介してプラスチック
ケース３に固着されており、このケース３にリード端子
４が埋設れている。このリード端子４の一端部はボンデ
ィングワイヤ５を介してシリコンダイアフラム１の表面
に埋設されたゲージ抵抗（図示省略）に電気的に接続さ
れている。また、シリコンダイアフラム１の表面中央に
は、薄板状のプラスチック製ダイアフラム６の中央で垂
直方向に保持された柱状突起７の先端部が当接している
。この柱状突起７はダイアフラム６の中央に設けられた
穴（図示省略）に摺動自在に挿入され、ゴム状シリコン
樹脂８によりダイアフラム６に保持されている。ダイア
フラム６の外縁部の片側（下側）はプラスチックケース
３の外縁部に固着され、その反対側（上側）は一端に流
体導入ポート１１を有するカバー９の外縁部に固着され
ている。これらダイアフラム６とカバー９の境の空間部
は流体導入ポート１１から導入された流体の圧力をダイ
アフラム６に等分布に加えるための圧力室１０を形成す
る。
次に、かかる構成の半導体圧力センサの動作について説
明する。まず、流体導入ポート１１より流入した被測定
流°体は圧力室１０に充満し、ダイアフラム６の表面に
等分布の圧力を付加する。この付加圧力によりダイアフ
ラム６は圧力に見合うたわみを生じ、柱状突起７を介し
てシリコンダイアフラム１に一点集中荷重を付与する。
明する。まず、流体導入ポート１１より流入した被測定
流°体は圧力室１０に充満し、ダイアフラム６の表面に
等分布の圧力を付加する。この付加圧力によりダイアフ
ラム６は圧力に見合うたわみを生じ、柱状突起７を介し
てシリコンダイアフラム１に一点集中荷重を付与する。
この結果、シリコンダイアフラム１は歪みを生じ、シリ
コンのピエゾ抵抗効果によりホイートストンブリッジに
構成された抵抗値に不整合を生じさせる。
コンのピエゾ抵抗効果によりホイートストンブリッジに
構成された抵抗値に不整合を生じさせる。
この抵抗不整含分が出力として検出される。この場合、
もしシリコンダイアフラム１の破壊圧力を越える圧力が
加えられたときは、破壊圧力の手前で柱状突起７が摺動
してゴム状シリコン樹脂８を弾性変形させ、シリコンダ
イアフラム１の破壊を防止している。
もしシリコンダイアフラム１の破壊圧力を越える圧力が
加えられたときは、破壊圧力の手前で柱状突起７が摺動
してゴム状シリコン樹脂８を弾性変形させ、シリコンダ
イアフラム１の破壊を防止している。
以上説明したように、本発明の半導体圧力センサは柱状
突起が当設されるシリコンダイアフラムの受圧面に比較
して格段に広い受圧面を有する薄板状ダイアフラムを設
け、その圧力を一点集中荷重としてシリコンダイアフラ
ム面に付与することにより、流体圧力を高感度に検出す
ることができるという効果がある。また、柱状突起の摺
動をゴム状シリコン樹脂で支える構造とすることにより
、不意の高圧力、規定以上の高圧がかかった場合にもシ
リコンダイアフラムの破壊を未然に防止することができ
るという効果がある。
突起が当設されるシリコンダイアフラムの受圧面に比較
して格段に広い受圧面を有する薄板状ダイアフラムを設
け、その圧力を一点集中荷重としてシリコンダイアフラ
ム面に付与することにより、流体圧力を高感度に検出す
ることができるという効果がある。また、柱状突起の摺
動をゴム状シリコン樹脂で支える構造とすることにより
、不意の高圧力、規定以上の高圧がかかった場合にもシ
リコンダイアフラムの破壊を未然に防止することができ
るという効果がある。
第１図は本発明の一実施例を説明するための高感度半導
体圧力センサの縦断面図である。 １・・・シリコンダイアフラム、３・・・プラスチック
ケース、６・・・プラスチックダイアフラム、７・・・
柱状突起、８・・・ゴム状シリコン樹脂、９・・・カバ
ー、１０・・・圧力室、１１・・・流体導入ボート。
体圧力センサの縦断面図である。 １・・・シリコンダイアフラム、３・・・プラスチック
ケース、６・・・プラスチックダイアフラム、７・・・
柱状突起、８・・・ゴム状シリコン樹脂、９・・・カバ
ー、１０・・・圧力室、１１・・・流体導入ボート。
Claims (1)
- 圧力測定のためのゲージ抵抗を埋設し樹脂ケースに支
持されたシリコンダイアフラムと、このシリコンダイア
フラムの表面中央に垂直方向に当接する柱状突起と、こ
の柱状突起を摺動自在に中央部でゴム状シリコン樹脂に
より保持し且つ外周縁部が前記樹脂ケースに固着される
薄板状ダイアフラムと、一端が前記薄板状ダイアフラム
の外縁部に固着され且つ他端に流体導入部が配設された
カバーとを有し、前記薄板状ダイアフラムと前記カバー
とにより被測定流体の圧力室を形成し、この流体圧力に
より前記柱状突起を摺動するようにしたことを特徴とす
る半導体圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29705187A JPH01138434A (ja) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | 半導体圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29705187A JPH01138434A (ja) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | 半導体圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01138434A true JPH01138434A (ja) | 1989-05-31 |
Family
ID=17841578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29705187A Pending JPH01138434A (ja) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01138434A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107727304A (zh) * | 2017-09-06 | 2018-02-23 | 浙江工贸职业技术学院 | 一种传感器 |
-
1987
- 1987-11-24 JP JP29705187A patent/JPH01138434A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107727304A (zh) * | 2017-09-06 | 2018-02-23 | 浙江工贸职业技术学院 | 一种传感器 |
| CN107727304B (zh) * | 2017-09-06 | 2019-10-08 | 浙江工贸职业技术学院 | 一种传感器 |
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