JPH0582805A - 半導体圧力検出装置の圧力検出用チツプ - Google Patents
半導体圧力検出装置の圧力検出用チツプInfo
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- JPH0582805A JPH0582805A JP3239517A JP23951791A JPH0582805A JP H0582805 A JPH0582805 A JP H0582805A JP 3239517 A JP3239517 A JP 3239517A JP 23951791 A JP23951791 A JP 23951791A JP H0582805 A JPH0582805 A JP H0582805A
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- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
- G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
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- G01L9/02—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
- G01L9/06—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of piezo-resistive devices
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明は、ダイヤフラム部の変形の中心が
ダイヤフラム部の中心からずれても圧力の変化をより正
確に検出できる半導体圧力検出装置の圧力検出用チップ
を得ることを目的とする。 【構成】 この発明では、４つのゲージ抵抗３〜６をダ
イヤフラム部２の一箇所に集中的に配置することによ
り、圧力あるいは応力が加わることによるダイヤフラム
部２の変形の中心がダイヤフラム部２の中心からずれて
も、各ゲージ抵抗３〜６に加わる応力の大きさがほぼ同
じになるようにした。
ダイヤフラム部の中心からずれても圧力の変化をより正
確に検出できる半導体圧力検出装置の圧力検出用チップ
を得ることを目的とする。 【構成】 この発明では、４つのゲージ抵抗３〜６をダ
イヤフラム部２の一箇所に集中的に配置することによ
り、圧力あるいは応力が加わることによるダイヤフラム
部２の変形の中心がダイヤフラム部２の中心からずれて
も、各ゲージ抵抗３〜６に加わる応力の大きさがほぼ同
じになるようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体圧力検出装置で
使用される圧力検出用チップ、特にそのゲージ抵抗の配
置に関するものである。
使用される圧力検出用チップ、特にそのゲージ抵抗の配
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体圧力検出装置の圧力検出用
チップを図３および図４に示す。図３は平面図、図４は
図３のIV−IV線に沿った断面図である。シリコンウェハ
である圧力検出用チップ１は、通常ガラスで形成された
台座(図示せず)の上に、この台座と中央に形成されたダ
イヤフラム部(しきり板)２との間に気密室を形成するよ
うに固定される。このダイヤフラム部(しきり板)２は真
空室の気圧を基準気圧として、外部の気圧との気圧差Ｐ
によって例えば図４に破線で示すように中央が盛り上が
って歪む。なお、説明を容易にするために、以下、図に
示す方向をそれぞれＸ、Ｙ、Ｚ軸方向とする。すなわ
ち、ダイヤフラム部２はＸＹ面内に広がっており、気圧
差ＰによりＺ軸方向からの力を受ける。
チップを図３および図４に示す。図３は平面図、図４は
図３のIV−IV線に沿った断面図である。シリコンウェハ
である圧力検出用チップ１は、通常ガラスで形成された
台座(図示せず)の上に、この台座と中央に形成されたダ
イヤフラム部(しきり板)２との間に気密室を形成するよ
うに固定される。このダイヤフラム部(しきり板)２は真
空室の気圧を基準気圧として、外部の気圧との気圧差Ｐ
によって例えば図４に破線で示すように中央が盛り上が
って歪む。なお、説明を容易にするために、以下、図に
示す方向をそれぞれＸ、Ｙ、Ｚ軸方向とする。すなわ
ち、ダイヤフラム部２はＸＹ面内に広がっており、気圧
差ＰによりＺ軸方向からの力を受ける。
【０００３】ダイヤフラム部２の表面には、ピエゾ効果
を有する４つの細長いゲージ抵抗３、４、５および６が
形成されている。また圧力検出用チップ１の端には出力
端子７、８が形成されている。ゲージ抵抗３および５は
ダイヤフラム部２のＸ軸方向に沿って延びる対向する２
辺のそれぞれの中央に、Ｘ軸方向に沿って延びるように
形成されている。ゲージ抵抗４および６はダイヤフラム
部２のＹ軸方向に沿って延びる対向する２辺のそれぞれ
中央に、Ｘ軸方向に沿って延びるように形成されてい
る。そしてこれらのゲージ抵抗３ないし６は、図５に示
すブリッジ回路を形成するように電気的に接続されてい
る。また、出力端子７および８もこのブリッジ回路にこ
の回路の出力端子７、８として接続されている。
を有する４つの細長いゲージ抵抗３、４、５および６が
形成されている。また圧力検出用チップ１の端には出力
端子７、８が形成されている。ゲージ抵抗３および５は
ダイヤフラム部２のＸ軸方向に沿って延びる対向する２
辺のそれぞれの中央に、Ｘ軸方向に沿って延びるように
形成されている。ゲージ抵抗４および６はダイヤフラム
部２のＹ軸方向に沿って延びる対向する２辺のそれぞれ
中央に、Ｘ軸方向に沿って延びるように形成されてい
る。そしてこれらのゲージ抵抗３ないし６は、図５に示
すブリッジ回路を形成するように電気的に接続されてい
る。また、出力端子７および８もこのブリッジ回路にこ
の回路の出力端子７、８として接続されている。
【０００４】次に動作につてい説明する。ダイヤフラム
部２が気密室内の基準圧力Ｐoと同じ気圧を受けている
場合にはダイヤフラム部２は変形せず、従ってゲージ抵
抗３ないし６は力を受けることはなく、それぞれ同じ抵
抗値Ｒを有する。従ってブリッジ回路は釣り合った状態
にあり、出力端子７および８間に現れる出力電圧Ｖoは
０Ｖとなる。
部２が気密室内の基準圧力Ｐoと同じ気圧を受けている
場合にはダイヤフラム部２は変形せず、従ってゲージ抵
抗３ないし６は力を受けることはなく、それぞれ同じ抵
抗値Ｒを有する。従ってブリッジ回路は釣り合った状態
にあり、出力端子７および８間に現れる出力電圧Ｖoは
０Ｖとなる。
【０００５】ダイヤフラム部２が圧力Ｐo＋Ｐ△を受け
た場合には、基準圧力Ｐoと外部の圧力Ｐo＋Ｐ△の圧力
差により、上述したようにダイヤフラム部２の中央が盛
り上がって変形する。これによりダイヤフラム部２の表
面にはこれの中央を中心とした放射方向に沿って収縮す
る力が働く。従ってダイヤフラム部２の表面に形成され
た各ゲージ抵抗３ないし６には図３に破線の矢印で示す
ように収縮する応力が働く。すなわちゲージ抵抗３およ
び５には横方向に、ゲージ抵抗４および６には縦方向
(長手方向)にそれぞれ収縮する応力が働く。これにより
ゲージ抵抗３および５では抵抗値が増加してＲ＋Ｒ△、
反対にゲージ抵抗４および６では抵抗値が減少してＲ−
Ｒ△となり、ブリッジ回路にアンバランスが発生し、そ
の結果、出力端子７および８間に出力電圧が発生するこ
とになる。
た場合には、基準圧力Ｐoと外部の圧力Ｐo＋Ｐ△の圧力
差により、上述したようにダイヤフラム部２の中央が盛
り上がって変形する。これによりダイヤフラム部２の表
面にはこれの中央を中心とした放射方向に沿って収縮す
る力が働く。従ってダイヤフラム部２の表面に形成され
た各ゲージ抵抗３ないし６には図３に破線の矢印で示す
ように収縮する応力が働く。すなわちゲージ抵抗３およ
び５には横方向に、ゲージ抵抗４および６には縦方向
(長手方向)にそれぞれ収縮する応力が働く。これにより
ゲージ抵抗３および５では抵抗値が増加してＲ＋Ｒ△、
反対にゲージ抵抗４および６では抵抗値が減少してＲ−
Ｒ△となり、ブリッジ回路にアンバランスが発生し、そ
の結果、出力端子７および８間に出力電圧が発生するこ
とになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体圧力検出
装置の圧力検出用チップは以上のように構成されていた
が、圧力差により生ずるダイヤフラム部２の変形の中心
がダイヤフラム部２の中心からずれて、例えばゲージ抵
抗３の近傍を中心に応力が生じたとすると、ゲージ抵抗
３の抵抗値は変化するがその他のゲージ抵抗４，５およ
び６には応力が加わらず、抵抗値に変化が現れないこと
になる。従って従来のチップのようにゲージ抵抗をダイ
ヤフラム部２上の４箇所に分散して設けると、応力の働
く中心がダイヤフラム部２の中心からずれた場合に、各
ゲージ抵抗での応力歪みの大きさが異なり、圧力検出用
チップの特性が悪化するという問題点があった。
装置の圧力検出用チップは以上のように構成されていた
が、圧力差により生ずるダイヤフラム部２の変形の中心
がダイヤフラム部２の中心からずれて、例えばゲージ抵
抗３の近傍を中心に応力が生じたとすると、ゲージ抵抗
３の抵抗値は変化するがその他のゲージ抵抗４，５およ
び６には応力が加わらず、抵抗値に変化が現れないこと
になる。従って従来のチップのようにゲージ抵抗をダイ
ヤフラム部２上の４箇所に分散して設けると、応力の働
く中心がダイヤフラム部２の中心からずれた場合に、各
ゲージ抵抗での応力歪みの大きさが異なり、圧力検出用
チップの特性が悪化するという問題点があった。
【０００７】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、圧力差によるダイヤフラム部の
変形の中心がダイヤフラム部の中心からずれても、各ゲ
ージ抵抗に加わる応力のバラツキを少なくした半導体圧
力検出装置の圧力検出用チップを得ることを目的とす
る。
ためになされたもので、圧力差によるダイヤフラム部の
変形の中心がダイヤフラム部の中心からずれても、各ゲ
ージ抵抗に加わる応力のバラツキを少なくした半導体圧
力検出装置の圧力検出用チップを得ることを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的に鑑みこの発
明は、結晶面［１００］を有するシリコンウェハと、こ
のシリコンウェハに形成された検出すべき圧力を受けて
変形するダイヤフラム部と、ピエゾ効果を有する細長い
４つのゲージ抵抗からなり、４つのゲージ抵抗のうちの
２つのゲージ抵抗がダイヤフラム部の中心に向かう方向
に沿って延び、他の２つのゲージ抵抗がダイヤフラム部
の中心に向かう方向に直交する方向に延びて、それぞれ
上記ダイヤフラム部の変形により生じる力を長手方向お
よび長手方向と直交する方向に受けるように、ダイヤフ
ラム部の表面上の１箇所に正方形を描くように近接させ
て形成され、かつ４つのゲージ抵抗がブリッジ回路を形
成するように電気的に接続されたゲージ抵群と、４つの
ゲージ抵抗により形成されたブリッジ回路の出力電圧を
発生するシリコンウェハに形成された出力端子と、を備
えた半導体圧力検出装置の圧力検出用チップにある。
明は、結晶面［１００］を有するシリコンウェハと、こ
のシリコンウェハに形成された検出すべき圧力を受けて
変形するダイヤフラム部と、ピエゾ効果を有する細長い
４つのゲージ抵抗からなり、４つのゲージ抵抗のうちの
２つのゲージ抵抗がダイヤフラム部の中心に向かう方向
に沿って延び、他の２つのゲージ抵抗がダイヤフラム部
の中心に向かう方向に直交する方向に延びて、それぞれ
上記ダイヤフラム部の変形により生じる力を長手方向お
よび長手方向と直交する方向に受けるように、ダイヤフ
ラム部の表面上の１箇所に正方形を描くように近接させ
て形成され、かつ４つのゲージ抵抗がブリッジ回路を形
成するように電気的に接続されたゲージ抵群と、４つの
ゲージ抵抗により形成されたブリッジ回路の出力電圧を
発生するシリコンウェハに形成された出力端子と、を備
えた半導体圧力検出装置の圧力検出用チップにある。
【０００９】
【作用】この発明に係る半導体圧力検出装置の圧力検出
用チップは、４つのゲージ抵抗をダイヤフラム部の一箇
所に集中的に配置したので、ダイヤフラム部の変形の中
心がダイヤフラム部の中心からずれても、各ゲージ抵抗
に加わる応力のバラツキは減少される。
用チップは、４つのゲージ抵抗をダイヤフラム部の一箇
所に集中的に配置したので、ダイヤフラム部の変形の中
心がダイヤフラム部の中心からずれても、各ゲージ抵抗
に加わる応力のバラツキは減少される。
【００１０】
【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１および図２にはこの発明の一実施例に
よる半導体圧力検出装置の圧力検出用チップを示す。図
１は平面図、図２は図１のII−II線に沿った断面図であ
る。結晶面［１００］を有するシリコンウェハである圧
力検出用チップ１０において従来のものと異なる部分
は、ピエゾ効果を有する細長い４つのゲージ抵抗３ない
し６がダイヤフラム部２の一辺の中央に正方形を描くよ
うにそれぞれ近接させて形成されている点である。ゲー
ジ抵抗３および５はＸ軸方向に沿って延びるように形成
されている。またゲージ抵抗４および６はこれらと直交
するＹ軸方向に沿って延びるように形成されている。そ
してこれらのゲージ抵抗３ないし６は図５に示すブリッ
ジ回路を形成するように電気的に接続されている。ま
た、圧力検出用チップ１０の端に形成された出力端子７
および８もこのブリッジ回路にこれの出力端子として形
成されている。
て説明する。図１および図２にはこの発明の一実施例に
よる半導体圧力検出装置の圧力検出用チップを示す。図
１は平面図、図２は図１のII−II線に沿った断面図であ
る。結晶面［１００］を有するシリコンウェハである圧
力検出用チップ１０において従来のものと異なる部分
は、ピエゾ効果を有する細長い４つのゲージ抵抗３ない
し６がダイヤフラム部２の一辺の中央に正方形を描くよ
うにそれぞれ近接させて形成されている点である。ゲー
ジ抵抗３および５はＸ軸方向に沿って延びるように形成
されている。またゲージ抵抗４および６はこれらと直交
するＹ軸方向に沿って延びるように形成されている。そ
してこれらのゲージ抵抗３ないし６は図５に示すブリッ
ジ回路を形成するように電気的に接続されている。ま
た、圧力検出用チップ１０の端に形成された出力端子７
および８もこのブリッジ回路にこれの出力端子として形
成されている。
【００１１】次に動作につてい説明する。ダイヤフラム
部２が気密室内の基準圧力Ｐoと同じ気圧を受けている
場合にはゲージ抵抗３ないし６は応力を受けることはな
く、それぞれ同じ抵抗値Ｒを有する。従ってブリッジ回
路は釣り合った状態にあり、出力端子７および８間に現
れる出力電圧Ｖoは０Ｖとなる。
部２が気密室内の基準圧力Ｐoと同じ気圧を受けている
場合にはゲージ抵抗３ないし６は応力を受けることはな
く、それぞれ同じ抵抗値Ｒを有する。従ってブリッジ回
路は釣り合った状態にあり、出力端子７および８間に現
れる出力電圧Ｖoは０Ｖとなる。
【００１２】一方、ダイヤフラム部２が圧力Ｐo＋Ｐ△
を受けた場合には、気密室内の基準圧力Ｐoと外部の圧
力Ｐo＋Ｐ△の圧力差により、図２に破線で示すように
ダイヤフラム部２の中央が盛り上がって変形する。これ
によりダイヤフラム部２の表面にはこれの中央を中心と
した放射方向に沿って収縮する力が働く。従ってダイヤ
フラム部２の表面に形成された各ゲージ抵抗３ないし６
には図１に破線の矢印で示すように収縮力が働く。すな
わちゲージ抵抗３および５には横方向に、ゲージ抵抗４
および６には縦方向(長手方向)にそれぞれ収縮力が働
く。これによりゲージ抵抗３および５では抵抗値が増加
してＲ＋Ｒ△、反対にゲージ抵抗４および６では抵抗値
が減少してＲ−Ｒ△となり、ブリッジ回路にアンバラン
スが発生して出力端子７および８間に出力電圧が発生す
ることになる。
を受けた場合には、気密室内の基準圧力Ｐoと外部の圧
力Ｐo＋Ｐ△の圧力差により、図２に破線で示すように
ダイヤフラム部２の中央が盛り上がって変形する。これ
によりダイヤフラム部２の表面にはこれの中央を中心と
した放射方向に沿って収縮する力が働く。従ってダイヤ
フラム部２の表面に形成された各ゲージ抵抗３ないし６
には図１に破線の矢印で示すように収縮力が働く。すな
わちゲージ抵抗３および５には横方向に、ゲージ抵抗４
および６には縦方向(長手方向)にそれぞれ収縮力が働
く。これによりゲージ抵抗３および５では抵抗値が増加
してＲ＋Ｒ△、反対にゲージ抵抗４および６では抵抗値
が減少してＲ−Ｒ△となり、ブリッジ回路にアンバラン
スが発生して出力端子７および８間に出力電圧が発生す
ることになる。
【００１３】そして特にこの発明の圧力検出用チップ１
０では、ダイヤフラム部２の変形の中心がダイヤフラム
部２の中心からずれても、４つのゲージ抵抗３ないし６
が互いに隣接して１箇所に集中的に設けられているの
で、これらのゲージ抵抗３ないし６はほぼ同じ大きさの
収縮力を受けるため、より正確に気圧の変化を検出する
ことができる。
０では、ダイヤフラム部２の変形の中心がダイヤフラム
部２の中心からずれても、４つのゲージ抵抗３ないし６
が互いに隣接して１箇所に集中的に設けられているの
で、これらのゲージ抵抗３ないし６はほぼ同じ大きさの
収縮力を受けるため、より正確に気圧の変化を検出する
ことができる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る半
導体圧力検出装置の圧力検出用チップにおいては、４つ
のゲージ抵抗をダイヤフラム部の一箇所に集中的に配置
したので、ダイヤフラム部の変形の中心がダイヤフラム
部の中心からずれても、各ゲージ抵抗に加わる応力のバ
ラツキは減少され、従ってより信頼性の高い圧力検出用
チップが得られる効果がある。
導体圧力検出装置の圧力検出用チップにおいては、４つ
のゲージ抵抗をダイヤフラム部の一箇所に集中的に配置
したので、ダイヤフラム部の変形の中心がダイヤフラム
部の中心からずれても、各ゲージ抵抗に加わる応力のバ
ラツキは減少され、従ってより信頼性の高い圧力検出用
チップが得られる効果がある。
【図１】この発明の一実施例に係る半導体圧力検出装置
の圧力検出用チップの平面図である。
の圧力検出用チップの平面図である。
【図２】図１のII−II線に沿った断面図である。
【図３】従来の半導体圧力検出装置の圧力検出用チップ
の平面図である。図である。
の平面図である。図である。
【図４】図３のIV−IV線に沿った断面図である。
【図５】４つのゲージ抵抗により形成されるブリッジ回
路の回路図である。
路の回路図である。
２ ダイヤフラム部 ３〜６ ゲージ抵抗 ７、８ 出力端子 １０ 圧力検出用チップ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年８月１０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体圧力検出装置の圧力検出用
チップを図３および図４に示す。図３は平面図、図４は
図３のIV−IV線に沿った断面図である。シリコンウェハ
である圧力検出用チップ１は、通常ガラスで形成された
台座(図示せず)の上に固定される。ダイヤフラム部(し
きり板)２は圧力Ｐによって例えば図４に破線で示すよ
うに中央が盛り上がって歪む。なお、説明を容易にする
ために、以下、図に示す方向をそれぞれＸ、Ｙ、Ｚ軸方
向とする。すなわち、ダイヤフラム部２はＸＹ面内に広
がっており、圧力ＰによりＺ軸方向からの力を受ける。
チップを図３および図４に示す。図３は平面図、図４は
図３のIV−IV線に沿った断面図である。シリコンウェハ
である圧力検出用チップ１は、通常ガラスで形成された
台座(図示せず)の上に固定される。ダイヤフラム部(し
きり板)２は圧力Ｐによって例えば図４に破線で示すよ
うに中央が盛り上がって歪む。なお、説明を容易にする
ために、以下、図に示す方向をそれぞれＸ、Ｙ、Ｚ軸方
向とする。すなわち、ダイヤフラム部２はＸＹ面内に広
がっており、圧力ＰによりＺ軸方向からの力を受ける。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】次に動作につてい説明する。ダイヤフラム
部２の表面と裏面で同じ圧力を受けている場合にはダイ
ヤフラム部２は変形せず、従ってゲージ抵抗３ないし６
は力を受けることはなく、それぞれ同じ抵抗値Ｒを有す
る。従ってブリッジ回路は釣り合った状態にあり、出力
端子７および８間に現れる出力電圧Ｖoは０Ｖとなる。
部２の表面と裏面で同じ圧力を受けている場合にはダイ
ヤフラム部２は変形せず、従ってゲージ抵抗３ないし６
は力を受けることはなく、それぞれ同じ抵抗値Ｒを有す
る。従ってブリッジ回路は釣り合った状態にあり、出力
端子７および８間に現れる出力電圧Ｖoは０Ｖとなる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】ダイヤフラム部２が裏面より圧力Ｐを受け
た場合には、圧力差により上述したようにダイヤフラム
部２の中央が盛り上がって変形する。これによりダイヤ
フラム部２の表面にはこれの中央を中心とした放射方向
に沿って収縮する力が働く。従ってダイヤフラム部２の
表面に形成された各ゲージ抵抗３ないし６には図３に破
線の矢印で示すように収縮する応力が働く。すなわちゲ
ージ抵抗３および５には横方向に、ゲージ抵抗４および
６には縦方向(長手方向)にそれぞれ収縮する応力が働
く。これによりゲージ抵抗３および５では抵抗値が増加
してＲ＋Ｒ△、反対にゲージ抵抗４および６では抵抗値
が減少してＲ−Ｒ△となり、ブリッジ回路にアンバラン
スが発生し、その結果、出力端子７および８間に出力電
圧が発生することになる。
た場合には、圧力差により上述したようにダイヤフラム
部２の中央が盛り上がって変形する。これによりダイヤ
フラム部２の表面にはこれの中央を中心とした放射方向
に沿って収縮する力が働く。従ってダイヤフラム部２の
表面に形成された各ゲージ抵抗３ないし６には図３に破
線の矢印で示すように収縮する応力が働く。すなわちゲ
ージ抵抗３および５には横方向に、ゲージ抵抗４および
６には縦方向(長手方向)にそれぞれ収縮する応力が働
く。これによりゲージ抵抗３および５では抵抗値が増加
してＲ＋Ｒ△、反対にゲージ抵抗４および６では抵抗値
が減少してＲ−Ｒ△となり、ブリッジ回路にアンバラン
スが発生し、その結果、出力端子７および８間に出力電
圧が発生することになる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体圧力検出
装置の圧力検出用チップは以上のように構成されていた
が、外部応力などによりダイヤフラム部２に応力が加わ
る。例えばゲージ抵抗３の近傍を中心に応力が生じたと
すると、ゲージ抵抗３の抵抗値は変化するがその他のゲ
ージ抵抗４，５および６には応力が加わらず、抵抗値に
変化が現れないことになる。従って従来のチップのよう
にゲージ抵抗をダイヤフラム部２上の４箇所に分散して
設けると、各ゲージ抵抗での応力歪みの大きさが異な
り、圧力検出用チップの特性が悪化するという問題点が
あった。
装置の圧力検出用チップは以上のように構成されていた
が、外部応力などによりダイヤフラム部２に応力が加わ
る。例えばゲージ抵抗３の近傍を中心に応力が生じたと
すると、ゲージ抵抗３の抵抗値は変化するがその他のゲ
ージ抵抗４，５および６には応力が加わらず、抵抗値に
変化が現れないことになる。従って従来のチップのよう
にゲージ抵抗をダイヤフラム部２上の４箇所に分散して
設けると、各ゲージ抵抗での応力歪みの大きさが異な
り、圧力検出用チップの特性が悪化するという問題点が
あった。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、外部応力などによるダイヤフラ
ム部に応力が加わったとしても、各ゲージ抵抗に加わる
応力のバラツキを少なくした半導体圧力検出装置の圧力
検出用チップを得ることを目的とする。
ためになされたもので、外部応力などによるダイヤフラ
ム部に応力が加わったとしても、各ゲージ抵抗に加わる
応力のバラツキを少なくした半導体圧力検出装置の圧力
検出用チップを得ることを目的とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的に鑑みこの発
明は、結晶面［１００］を有するシリコンウェハと、こ
のシリコンウェハに形成された検出すべき圧力を受けて
変形するダイヤフラム部と、ピエゾ効果を有する細長い
４つのゲージ抵抗からなり、４つのゲージ抵抗のうちの
２つのゲージ抵抗がダイヤフラム部の中心に向かう方向
に沿って延び、他の２つのゲージ抵抗がダイヤフラム部
の中心に向かう方向に直交する方向に延びて、それぞれ
上記ダイヤフラム部の変形により生じる力を長手方向お
よび長手方向と直交する方向に受けるように、ダイヤフ
ラム部の表面上の１箇所に正方形を描くように近接させ
て形成され、かつ４つのゲージ抵抗がブリッジ回路を形
成するように電気的に接続されたゲージ抵抗群と、４つ
のゲージ抵抗により形成されたブリッジ回路の出力電圧
を発生するシリコンウェハに形成された出力端子と、を
備えた半導体圧力検出装置の圧力検出用チップにある。
明は、結晶面［１００］を有するシリコンウェハと、こ
のシリコンウェハに形成された検出すべき圧力を受けて
変形するダイヤフラム部と、ピエゾ効果を有する細長い
４つのゲージ抵抗からなり、４つのゲージ抵抗のうちの
２つのゲージ抵抗がダイヤフラム部の中心に向かう方向
に沿って延び、他の２つのゲージ抵抗がダイヤフラム部
の中心に向かう方向に直交する方向に延びて、それぞれ
上記ダイヤフラム部の変形により生じる力を長手方向お
よび長手方向と直交する方向に受けるように、ダイヤフ
ラム部の表面上の１箇所に正方形を描くように近接させ
て形成され、かつ４つのゲージ抵抗がブリッジ回路を形
成するように電気的に接続されたゲージ抵抗群と、４つ
のゲージ抵抗により形成されたブリッジ回路の出力電圧
を発生するシリコンウェハに形成された出力端子と、を
備えた半導体圧力検出装置の圧力検出用チップにある。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】
【作用】この発明に係る半導体圧力検出装置の圧力検出
用チップは、４つのゲージ抵抗をダイヤフラム部の一箇
所に集中的に配置したので、ダイヤフラム部に応力が加
わっても、各ゲージ抵抗に加わる応力のバラツキは小さ
いものとなる。
用チップは、４つのゲージ抵抗をダイヤフラム部の一箇
所に集中的に配置したので、ダイヤフラム部に応力が加
わっても、各ゲージ抵抗に加わる応力のバラツキは小さ
いものとなる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】
【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１および図２にはこの発明の一実施例に
よる半導体圧力検出装置の圧力検出用チップを示す。図
１は平面図、図２は図１のII−II線に沿った断面図であ
る。結晶面［１００］を有するシリコンウェハである圧
力検出用チップ１０において従来のものと異なる部分
は、ピエゾ効果を有する細長い４つのゲージ抵抗３ない
し６がダイヤフラム部２の一辺の中央に矩形(この実施
例では正方形)を描くようにそれぞれ近接させて形成さ
れている点である。ゲージ抵抗３および５はＸ軸方向に
沿って延びるように形成されている。またゲージ抵抗４
および６はこれらと直交するＹ軸方向に沿って延びるよ
うに形成されている。そしてこれらのゲージ抵抗３ない
し６は図５に示すブリッジ回路を形成するように電気的
に接続されている。また、圧力検出用チップ１０の端に
形成された出力端子７および８もこのブリッジ回路の出
力端子として形成されている。
て説明する。図１および図２にはこの発明の一実施例に
よる半導体圧力検出装置の圧力検出用チップを示す。図
１は平面図、図２は図１のII−II線に沿った断面図であ
る。結晶面［１００］を有するシリコンウェハである圧
力検出用チップ１０において従来のものと異なる部分
は、ピエゾ効果を有する細長い４つのゲージ抵抗３ない
し６がダイヤフラム部２の一辺の中央に矩形(この実施
例では正方形)を描くようにそれぞれ近接させて形成さ
れている点である。ゲージ抵抗３および５はＸ軸方向に
沿って延びるように形成されている。またゲージ抵抗４
および６はこれらと直交するＹ軸方向に沿って延びるよ
うに形成されている。そしてこれらのゲージ抵抗３ない
し６は図５に示すブリッジ回路を形成するように電気的
に接続されている。また、圧力検出用チップ１０の端に
形成された出力端子７および８もこのブリッジ回路の出
力端子として形成されている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】次に動作につてい説明する。ダイヤフラム
部２が表面と裏面で同じ圧力を受けている場合にはゲー
ジ抵抗３ないし６は応力を受けることはなく、それぞれ
同じ抵抗値Ｒを有する。従ってブリッジ回路は釣り合っ
た状態にあり、出力端子７および８間に現れる出力電圧
Ｖoは０Ｖとなる。
部２が表面と裏面で同じ圧力を受けている場合にはゲー
ジ抵抗３ないし６は応力を受けることはなく、それぞれ
同じ抵抗値Ｒを有する。従ってブリッジ回路は釣り合っ
た状態にあり、出力端子７および８間に現れる出力電圧
Ｖoは０Ｖとなる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】一方、ダイヤフラム部２が裏面より圧力Ｐ
を受けた場合には、圧力差により図２に破線で示すよう
にダイヤフラム部２の中央が盛り上がって変形する。こ
れによりダイヤフラム部２の表面にはこれの中央を中心
とした放射方向に沿って収縮する力が働く。従ってダイ
ヤフラム部２の表面に形成された各ゲージ抵抗３ないし
６には図１に破線の矢印で示すように収縮力が働く。す
なわちゲージ抵抗３および５には横方向に、ゲージ抵抗
４および６には縦方向(長手方向)にそれぞれ収縮力が働
く。これによりゲージ抵抗３および５では抵抗値が増加
してＲ＋Ｒ△、反対にゲージ抵抗４および６では抵抗値
が減少してＲ−Ｒ△となり、ブリッジ回路にアンバラン
スが発生して出力端子７および８間に出力電圧が発生す
ることになる。
を受けた場合には、圧力差により図２に破線で示すよう
にダイヤフラム部２の中央が盛り上がって変形する。こ
れによりダイヤフラム部２の表面にはこれの中央を中心
とした放射方向に沿って収縮する力が働く。従ってダイ
ヤフラム部２の表面に形成された各ゲージ抵抗３ないし
６には図１に破線の矢印で示すように収縮力が働く。す
なわちゲージ抵抗３および５には横方向に、ゲージ抵抗
４および６には縦方向(長手方向)にそれぞれ収縮力が働
く。これによりゲージ抵抗３および５では抵抗値が増加
してＲ＋Ｒ△、反対にゲージ抵抗４および６では抵抗値
が減少してＲ−Ｒ△となり、ブリッジ回路にアンバラン
スが発生して出力端子７および８間に出力電圧が発生す
ることになる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】そして特にこの発明の圧力検出用チップ１
０では、ダイヤフラム部２に外部応力等による応力が加
わっても、４つのゲージ抵抗３ないし６が互いに隣接し
て１箇所に集中的に設けられているので、これらのゲー
ジ抵抗３ないし６はほぼ同じ大きさの収縮力を受けるた
め、より正確に圧力の変化を検出することができる。
０では、ダイヤフラム部２に外部応力等による応力が加
わっても、４つのゲージ抵抗３ないし６が互いに隣接し
て１箇所に集中的に設けられているので、これらのゲー
ジ抵抗３ないし６はほぼ同じ大きさの収縮力を受けるた
め、より正確に圧力の変化を検出することができる。
Claims (1)
- 【請求項１】 結晶面［１００］を有するシリコンウェ
ハと、 このシリコンウェハに形成された検出すべき圧力を受け
て変形するダイヤフラム部と、 ピエゾ効果を有する細長い４つのゲージ抵抗からなり、
上記４つのゲージ抵抗のうちの２つのゲージ抵抗が上記
ダイヤフラム部の中心に向かう方向に沿って延び、他の
２つのゲージ抵抗が上記ダイヤフラム部の中心に向かう
方向に直交する方向に延びて、それぞれ上記ダイヤフラ
ム部の変形により生じる力を長手方向および長手方向と
直交する方向に受けるように、上記ダイヤフラム部の表
面上の１箇所に正方形を描くように近接させて形成さ
れ、かつ上記４つのゲージ抵抗がブリッジ回路を形成す
るように電気的に接続されたゲージ抵群と、 上記４つのゲージ抵抗により形成されたブリッジ回路の
出力電圧を発生する上記シリコンウェハに形成された出
力端子と、 を備えた半導体圧力検出装置の圧力検出用チップ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3239517A JPH0582805A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | 半導体圧力検出装置の圧力検出用チツプ |
| DE4231326A DE4231326A1 (de) | 1991-09-19 | 1992-09-18 | Druckerfassungschip fuer einen halbleiterdruckdetektor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3239517A JPH0582805A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | 半導体圧力検出装置の圧力検出用チツプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582805A true JPH0582805A (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=17045979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3239517A Pending JPH0582805A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | 半導体圧力検出装置の圧力検出用チツプ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0582805A (ja) |
| DE (1) | DE4231326A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012154801A (ja) * | 2011-01-26 | 2012-08-16 | Denso Corp | 圧力センサ |
| WO2014002150A1 (ja) * | 2012-06-29 | 2014-01-03 | 株式会社デンソー | 圧力センサ |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19527687A1 (de) * | 1995-07-28 | 1997-01-30 | Bosch Gmbh Robert | Sensor |
| DE10114862B9 (de) | 2001-03-26 | 2007-04-26 | First Sensor Technology Gmbh | Drucksensoreinrichtung |
| GB2515715A (en) | 2012-11-21 | 2015-01-07 | Continental Automotive Systems | Piezoresistive transducer with low thermal noise |
| US9562820B2 (en) * | 2013-02-28 | 2017-02-07 | Mks Instruments, Inc. | Pressure sensor with real time health monitoring and compensation |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54149486A (en) * | 1978-05-16 | 1979-11-22 | Toshiba Corp | Pressure-sensitive element |
| JPS5673246A (en) * | 1979-11-19 | 1981-06-17 | Komatsu Ltd | Automatic synchronizing system for direct transmission |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4576032A (en) * | 1984-07-30 | 1986-03-18 | Amp Incorporated | Crimping press capable of crimping terminals onto a range of wire sizes |
-
1991
- 1991-09-19 JP JP3239517A patent/JPH0582805A/ja active Pending
-
1992
- 1992-09-18 DE DE4231326A patent/DE4231326A1/de not_active Ceased
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54149486A (en) * | 1978-05-16 | 1979-11-22 | Toshiba Corp | Pressure-sensitive element |
| JPS5673246A (en) * | 1979-11-19 | 1981-06-17 | Komatsu Ltd | Automatic synchronizing system for direct transmission |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012154801A (ja) * | 2011-01-26 | 2012-08-16 | Denso Corp | 圧力センサ |
| WO2014002150A1 (ja) * | 2012-06-29 | 2014-01-03 | 株式会社デンソー | 圧力センサ |
| US9513182B2 (en) | 2012-06-29 | 2016-12-06 | Denso Corporation | Pressure sensor having multiple piezoresistive elements |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4231326A1 (de) | 1993-04-01 |
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