JPH01431A

JPH01431A - 半導体圧力センサ

Info

Publication number: JPH01431A
Application number: JP62-30079A
Authority: JP
Inventors: 寛岡田; 之啓加藤; 伊奈　治; 和久池田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1986-05-07
Filing date: 1987-02-12
Publication date: 1989-01-05
Anticipated expiration: 2009-01-05

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、半導体圧力センサに係り、特にプリント板等
の印刷基板へ組み付けるタイプの半導体圧力センサに関
する。

〔従来の技術〕

第２図に従来構造の半導体圧力センサの断面図を示す、
図において、セラミック基板ｌにＩＣチップ２を接着し
、そのセラミック基板１をクリップ７ａによりプリント
板等の基板１４に取り付けている。そして、その基板１
４にはカンパッケージ１５により気密封止されたパッケ
ージ型圧力センサ２０がピン１３ａにより接続されてい
る。その状態でケース１０ａに収納し、充てん剤８を入
（以下余白）れ、ケースにフタ１０ｂをして構成している。尚、カン
パッケージ型圧力センサ２０の中には台座５ａに搭載さ
れた半導体式圧力センサチップ３を収納しており、その
電気信号をワイヤ９を介してピン１３ａから取り出して
いる。又、その台座５ａにはケース１０ａに形成された
圧力導入ポート１６から圧力導入パイプ１７に入る圧力
媒体を半導体式圧力センサチップ３に伝える為に貫通孔
が開けられている。又、図中１１は真空室、１２ａはケ
ース１０ａと圧力導入パイプ１７の気密性を高める為の
０リング、１３は半導体圧力センサに得られた電気信号
を外部に取り出す為のピンである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の構成においては、ＩＣチップ
２を水、油等から保護する充てん剤８が半導体式圧力セ
ンサチップ３に影響を与えないように、又、その他の外
部条件から影響を受ける事なく精度良く圧力を検出する
ようにカンパッケージ１５で気密封止されており、さら
に、測定する圧力媒体は圧力導入ボート１６．圧力導入
パイプ１７、台座５ａを介して取り入れられており、そ
の為の部品点数が多く、構成が複雑となっていた。

又、カンパッケージ型圧力センサ２０．ＩＣチップ２等
が平面的に配置されており、半導体圧力センサをプリン
ト板に取り付けた場合、広い面積を占めてしまい装置の
小型化に不向きであるという問題が生じている。

そこで本発明は、比較的構造の簡単な、しかも、作業性
、プリント板への搭載性に優れた半導体圧力センサを提
供する事を目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成する為に、本発明の半導体圧力センサ
は、半導体式圧力センサチップ、及び他の半導体チップ
を搭載する基板と、該基板を収納するケースと、該ケースと前記基板との間に気密性良く介在し、前記半
導体式圧力センサチップと前記他の半導体チップとを隔
てるように形成された遮へい部材とを備えており、・　前記遮へい部材により隔てられた前記半導体式圧力
センサチップ側の前記ケースに貫通孔を有する事を特徴
としている。

〔作用〕

そして、上記の手段によると、何らカンパッケージを使
用する事なく、半導体式圧力センサチップへ圧力媒体を
導（事が可能となり、その際、遮へい部材により充てん
剤等の影響を受ける事がない。

〔実施例〕

以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。第１
図に本発明の第１の実施例を示し、同図（ａ）にその正
面の断面図、同図伽）にそのＡ−Ａ線断面図、同図（Ｃ
）にそのＢ−Ｂ線断面図を示す。図社おいて、３はシリ
コンに歪ゲージを形成し、中央にダイヤフラムを設けた
半導体式圧力センサチップ（以下「センサチップ」とい
う）であり、そのセンサチップ１への熱応力を緩和する
素材、例えばパイレックスガラス等から成る台座５と陽
極接合する事により、センサチップ３の基準圧力室とな
る真空室１１を形成している。そして台座５をシリコン
ゴム等により厚膜抵抗回路を印刷したセラミック基板１
に固着し、ワイヤ９をポンディングしてセラミック基板
１とセンサチップ３の電気接続を行っている。尚、セラ
ミック基板１には台座５の他にセンサチップ３からの信
号を増幅する機能を有するＩＣチップ２等が半田により
接着されている。又、本発明のいう基板としては、この
セラミック基板の他にガラス−エポキシ基板、ホーロー
基板、フェノール基板等であってもよい。

そして、例えばニトリルゴム等の弾性力を有し、圧縮に
よってシール性を保つ素材から成る遮へい部材であるパ
ツキン４を、センサチップ３を囲むように配置してセラ
ミック基板１に固着し、その状態で袋形状のケース１０
内にセラミック基板１を押し込む。ここで、パツキン４
はセラミック基板１を押し込んだ際に、そのセラミック
基板１と、センサチップ３をはさんで相対するケース１
０との間に押しつぶされて気密性良く介在するように、
その厚さは適切に調整されている。又、セラミック基板
１に相対するケース１０には圧力導入口である貫通孔６
が開けられている。尚、ケース１０にこの貫通孔６を開
ける位置は、外部から貫通孔６を通って侵入する異物に
よる悪影響を低減するために、相対的にセンサチップ３
．ワイヤ９等が配置しない位置が良い、又、ケース１０
には、セラミック基板１の押し込みを容易に行なう為に
、その一部の肉厚を厚くしたガイド１０ａが形成されて
いる。

次に、セラミック基板１にクリップ７を半田付けし、電
気接続を行う。そして、セラミック基板１上の回路、Ｉ
Ｃチップ２等を水、油等から保護する為に例えばエポキ
シ樹脂、シリコンゴム等の充てん剤８をケース１０内に
入れ、パッケージングを行い半導体圧力センサを形成し
、図示しないプリント板等にクリップ７により接続する
。尚、本実施例の場合、ケース１０と充てん剤８との接
着強度を高め、半導体圧力センサの機械的強度の向上、
湿気の侵入防止を達成する為に、ケース１０の成形加工
後に、ケース１０内の表面にガラス粉末、くるみの粉末
等を用いたタンブラ−加工を施し凹凸を形成している。

この処理はサンドブラストエツチング等によって表面に
凹凸を形成したものと比較して、外観を損なうことがな
いのでケース材として透明材料を用いた場合には特に好
都合で（以下余白）ある。

そこで上記の構成によると、パツキン４を用い、ケース
１０にセラミック基板１を押し込むだけで、そのパツキ
ン４を押しつぶして気密性を確保でき、充てん材８が流
れ込むのを防ぐ事が出来る。したがって、作業性が良く
なり、又、構造が比較的間車となる。さらに、本実施例
では、縦方向にセンサチップ３等が配置された立体構造
であるので、プリント板等に組み付ける際に面積をそれ
程占める事なく、したがって搭載性に優れる。

第３図に本発明の第２の実施例を示し、同図（ａ）にそ
め正面の断面図、同図（ｂ）にそのＣ−Ｃ線断面図を示
す。図において、第１実施例との相違点は、パツキン４
の代わりにその断面が６字形状の枠１８を用いている事
であり、気密性を良くする為に枠１８の溝にＯリング１
２を入れている。尚、枠１８の四角はセラミック基板１
との接合をはかるために鉤形状１８ａとなっている。本
実施例においても第１実施例と同様の効果が得られる事
は言うまでもない。

第÷図に本発明の第３の実施例を示し、同図（ａ）にそ
の正面の断面図、同図（ロ）及び（Ｃ）にそのＤ−Ｄ線
断面図を示す０図において、第１実施例との相違点は、
パツキン４ａの高さが同図（ハ）に示すようにセラミッ
ク基板ｌとケース１０の間隔よりも少し低くなるように
設定しである事であり、本実施例の場合、パツキン４ａ
とケース１０の間隔は例えば０．３　ｗａ以下となって
いる。又、セラミック基板１はケース１０内に何ら強制
的に押し込む事な（、重力により挿入する。そして、そ
の状態にて、袋形状であるケース１０の開口部側より、
粘度の低い充てん材８ａをパツキン４ａとケース１０と
の間隙に所定の量だけ注入する。本実施例の場合、充て
ん剤８ａの粘度は２０ｐｏｉｓｅ以下である。ここで、
注入された充てん剤８ａは毛管現象によりパツキン４ａ
とケース１０との間隙−を同図（ａ）の矢印に示すよう
に進行し、その間隙を埋め、パツキン４ａとケース１０
との間に気密性良く介在する。

尚、本実施例の場合、本発明のいう遮へい部材はパツキ
ン４ａと充てん剤８ａとから構成される。

又、充てん剤８ａはその注入量が所定量に調整されるの
で、パツキン４ａと充てん剤８ａとの間隙部分にとどま
り、空間２１に入り込みセンサチップ３に接触するとい
う不具合はない。その後、充てん剤８ａを硬化させ、引
き続き、充てん剤８ｂを注入し、硬化させ、パッケージ
ングを行う。

そこで上記第３実施例によると、第１実施例と同様の効
果が得られるのに加え、セラミック基板１をケース１０
内に挿入する際に、何ら強制的に押し込む事なく重力に
より挿入しているのでより作業性に優れ、又、パツキン
４ａの圧縮反力によりケース１０、セラミック基板１等
に応力が加わる事がないという効果がある。尚、第３実
施例において、パツキン４ａの高さは、パツキン４ａの
圧縮反力による応力がケース１０、セラミンク基板１等
に加わる事なく、且つ、充てん剤８ａに毛管現象が起こ
る様な高さであればよく、例えばセラミック基板１とケ
ース１０の間隔と同じ値であってもよい、又、充てん剤
８ｂの材質は、充てん剤８ａと同一のものであってもよ
いし、粘度が比較的高い他の材質であってもよい。又、
ケース１０の材質としてはＰＢＴ（ポリブチレンテレフ
タレート）、ＰＰＳ　（ポリフェニレンサルファイド）
。

ＰＥＳ　（ポリエーテルサルフォン）、ＰＣ（ポリカー
ボネート）等が適用可能であるが、ＰＥＳ。

ＰＣ等の透明の材質を使用する場合には、ケース１０内
の充てん剤８ａ、８ｂの注入状態を、ケース１０外から
確認する事ができる。その場合、充てん剤８ａ、８ｂに
例えば黒色の顔料を混ぜて着色する事により、その効果
が増す。

次に、本発明を負圧センサとして良好に適用し得る構造
の第４の実施例を第５図及び第６図を用いて説明する。

第５図（ａ）は第４の実施例の側面断面図、同図（ロ）
はその正面図、同図（Ｃ）はその上面図である。図にお
いて、第１乃至第３実施例との相違点は、第３図の第２
実施例における枠１８をその断面が凹字形状の枠１９と
して、枠１９とセラミック基板１とは接着剤で接着して
いる。又、ケース１０に突出した形状の圧力導入ポー）
１６ａを形成し、この圧力導入ボート１６ａを介して負
圧力を検出する。又、ケース１０の側壁には、コンピュ
ータ等を一緒に格納するケースに良好に実装し得るよう
に固定用部材２２が形成されており、その固定用部材２
２には貫通孔２２ａが開けられている。

第６図は第４実施例の半導体圧力センサをケースに実装
した状態を表わす図であり、同図（ａ）はその上面図、
同図（ロ）はその側面図である。図に示すように、ケー
ス２４に開けられた穴２４ｂに圧力導入ボート１６ａを
挿入し、又、クリップ７をプリント板２５に挿入し半田
付けを行なう。そうした上で、ケース２４に開けられた
穴２４ａと貫通孔２２ａが一致するようにして固定用ピ
ン２３を両者に挿入し、固定する。上述のよ号にして半
導体圧力センサを固定する事により、クリップ７にかか
る負担を低減する事ができる。又、ケース２４外に突出
した圧力導入ボート１６ａに例えば導管等を設置して負
圧力を導く事ができる。

又、負圧センサとして使用する場合には、枠１９で囲ま
れた空間内の気密性をより高めるために、ケース１０の
内側表面は、第５図（ａ）のＥ部の拡大図である同図（
ｄ）に示すように、前述のタンブラ−加工を施し凹凸を
形成するのが望ましい。さらに、湿気、ガソリン等の汚
れに対してセンサチップ３を保護する為にゲル状の例え
ばシリコンゲル等の充てん剤２６を枠１９で囲まれた空
間に注入してもよい。この場合、その注入はケース１０
内にセンサチップ３等を挿入する前に行う事ができるの
で、従来と比較して容易に行なう事ができる。さらに、
センサチップ３を搭載する基板としては第５図（ａ）に
示すように、上記第１乃至第３実施例において台座とし
て用いたパイレックスガラス等を基板５ａとして使用し
てもよい。尚、この基板５ａは、第１乃至第３実施例の
如く、セラミック基板を用い、台座もそれらの例のよう
な形状としてもよく、又、充てん剤２６．基板５ａ、枠
１９における考え方は、大気圧センサに対しても適用可
能である。

尚、本発明は上記第１乃至第４実施例に限定される事な
く、その主旨から逸脱しない限り種々変形可能であり、
例えば第７図の第５の実施例の断面図に示す如く、平面
的に配置してもよい。又、上記実施例においては本発明
のいう遮へい部材として、センサチップ３を囲うパツキ
ンを用いているが、第８図（ａ）、Φ）の他の実施例の
正面の断面図に示すように、センサチップ３とＩＣチッ
プ２とを隔てるようにして形成されたパツキン４ｂを用
いて、エポキシ樹脂、シリコンゴム等の充てん剤はＩＣ
チップ２側だけに注入してもよ（、又、折れ曲がった２
辺から成るパツキン４Ｃを用い、ケース１０とでセンサ
チップ３を囲んでもよい。又、言うまでもなく遮へい部
材の正面形状は角形でなくとも円形等であってもよい。

さらに、遮へい部材の形状はその他に箱型形状、言い換
えると凹部を有する有底孔の形状として、圧力導入口は
充てん剤を注入、硬化後に針状の部材により穴を開ける
事により形成してもよい。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明の半導体圧力センサによれば、
基板に遮へい部材を接合し、ケースに押し込むだけでセ
ンサチップを充てん剤等から保護する事ができ、作業性
が良くなり、構造が比較的簡単となる。

また立体構造にする事によりプリント板への搭載性が優
れた半導体圧力センサを提供する事が出来るという優れ
た効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（６）、（Ｃ）は本発明の第１の実施例
の断面図、第２図は従来構造の断面図、第３図（ａ）、
　（ｂ）は本発明の第２の実施例の断面図、第４図（ａ
）、（ロ）。（Ｃ）は本発明の第３の実施例の断面図、第５図（ａ）
。ら）、　（Ｃ）、　（ｄ）は本発明の第４の実施例の断
面図、第６図（ａ）、　（ｂ）は本発明の第４の実施例
のケースへの実装状態を表わす図、第７図は本発明の第
５実施例の断面図、第８図（ａ）、（ロ）は本発明の他
の実施例の正面断面図である。１・・・セラミック基板、２・・・ＩＣチップ、３・・
・半導体式圧力センサチップ、４．４ａ、４ｂ、４ｃ・
・・パツキン、５・・・台座、６・・・貫通孔、８．８
ａ。８ｂ・・・充てん剤、１０・・・ケース、１２・・・０
りング。１６・・・圧力導入ボート、１８．１９・・・枠。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体式圧力センサチップ、及び他の半導体チッ
プを搭載する基板と、該基板を収納するケースと、該ケースと前記基板との間に気密性良く介在し、前記半
導体式圧力センサチップと前記他の半導体チップとを隔
てるように形成された遮へい部材とを備えており、前記遮へい部材により隔てられた前記半導体式圧力セン
サチップ側の前記ケースに貫通孔を有する事を特徴とす
る半導体圧力センサ。
（２）上記遮へい部材が、弾性力を有するものである特
許請求の範囲第１項記載の半導体圧力センサ。
（３）上記遮へい部材が、上記ケースと上記基板との間
に間隙を有し形成される第１の部材と、該間隙に気密性
良く介在する第２の部材より成るものである特許請求の
範囲第１項記載の半導体圧力センサ。
（４）上記遮へい部材が、上記半導体式圧力センサチッ
プを囲うように形成されている特許請求の範囲第１項乃
至第３項いずれかに記載の半導体圧力センサ。
（５）上記ケースの内側表面が、微細な凹凸形状を有し
ている特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記
載の半導体圧力センサ。
（６）上記ケースが、透明の材質より成る特許請求の範
囲第１項乃至第５項のいずれかに記載の半導体圧力セン
サ。
（７）上記貫通孔が、相対的に上記半導体式圧力センサ
チップの配置しない位置に形成されている特許請求の範
囲第１項乃至第６項のいずれかに記載の半導体圧力セン
サ。