JPH06109570A - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
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- JPH06109570A JPH06109570A JP25703592A JP25703592A JPH06109570A JP H06109570 A JPH06109570 A JP H06109570A JP 25703592 A JP25703592 A JP 25703592A JP 25703592 A JP25703592 A JP 25703592A JP H06109570 A JPH06109570 A JP H06109570A
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Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】圧力媒体の液体や腐食性ガスの圧力を一重構造
のシリコンダイヤフラムにより直接検出できる小型で高
精度で安価な半導体圧力センサを提供する。 【構成】シリコンダイヤフラム１上に拡散抵抗２による
歪みゲージを形成し、シリコンダイヤフラム１の受圧面
に保護用薄膜３を設けた。保護用薄膜３は、有機物又は
金属又は金属酸化物から構成することが好ましい。 【効果】シリコンダイヤフラム１の受圧面の耐環境性が
高くなり、圧力媒体の液体や腐食性ガスの圧力を一重構
造のシリコンダイヤフラム１により直接検出することが
でき、小型化、高精度化が可能となる。また、二重構造
に比べると、部品点数が減るので、安価に製造できる。
のシリコンダイヤフラムにより直接検出できる小型で高
精度で安価な半導体圧力センサを提供する。 【構成】シリコンダイヤフラム１上に拡散抵抗２による
歪みゲージを形成し、シリコンダイヤフラム１の受圧面
に保護用薄膜３を設けた。保護用薄膜３は、有機物又は
金属又は金属酸化物から構成することが好ましい。 【効果】シリコンダイヤフラム１の受圧面の耐環境性が
高くなり、圧力媒体の液体や腐食性ガスの圧力を一重構
造のシリコンダイヤフラム１により直接検出することが
でき、小型化、高精度化が可能となる。また、二重構造
に比べると、部品点数が減るので、安価に製造できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一重ダイヤフラム構造の
半導体圧力センサに関するものであり、特に検出される
圧力媒体が液体や腐食性ガスである用途に適するもので
ある。
半導体圧力センサに関するものであり、特に検出される
圧力媒体が液体や腐食性ガスである用途に適するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図９は半導体圧力センサの従来例を示す
断面図であり、圧力媒体が油や腐食性ガスである場合の
構造を示している。圧力媒体Ｐは、ステンレスダイヤフ
ラム１４の外側に接触しており、ステンレスダイヤフラ
ム１４の内側には、シリコンオイル１５が封入されてい
る。ステンレスダイヤフラム１４が受けた圧力はシリコ
ンオイル１５に伝達される。シリコンオイル１５の圧力
は、ガラス台座４に固着されたシリコンダイヤフラム１
に伝達される。シリコンダイヤフラム１には、歪みゲー
ジ用の拡散抵抗２が形成されている。この拡散抵抗２に
は、ボンディング用のワイヤ１０を介して端子１６が接
続されている。端子１６は、センサ本体１７にハーメチ
ックシール１８により封止されている。この構造では、
ステンレスダイヤフラム１４とシリコンダイヤフラム１
の間に圧力伝達用のシリコンオイル１５を封入している
ために、複雑な構造になり、コストが高くなるという欠
点がある。また、大きさも嵩高くなり、小型化が困難で
ある。さらに、ステンレスダイヤフラム１４の反力の影
響を受け、シリコンダイヤフラム１の精度が悪くなると
いう問題もあった。
断面図であり、圧力媒体が油や腐食性ガスである場合の
構造を示している。圧力媒体Ｐは、ステンレスダイヤフ
ラム１４の外側に接触しており、ステンレスダイヤフラ
ム１４の内側には、シリコンオイル１５が封入されてい
る。ステンレスダイヤフラム１４が受けた圧力はシリコ
ンオイル１５に伝達される。シリコンオイル１５の圧力
は、ガラス台座４に固着されたシリコンダイヤフラム１
に伝達される。シリコンダイヤフラム１には、歪みゲー
ジ用の拡散抵抗２が形成されている。この拡散抵抗２に
は、ボンディング用のワイヤ１０を介して端子１６が接
続されている。端子１６は、センサ本体１７にハーメチ
ックシール１８により封止されている。この構造では、
ステンレスダイヤフラム１４とシリコンダイヤフラム１
の間に圧力伝達用のシリコンオイル１５を封入している
ために、複雑な構造になり、コストが高くなるという欠
点がある。また、大きさも嵩高くなり、小型化が困難で
ある。さらに、ステンレスダイヤフラム１４の反力の影
響を受け、シリコンダイヤフラム１の精度が悪くなると
いう問題もあった。
【０００３】図１０は半導体圧力センサの他の従来例を
示す断面図である。この構造では、ステンレスダイヤフ
ラム１４の上に薄膜技術を用いて絶縁膜１９を形成し、
さらに、その絶縁膜１９の上にポリシリコン等で歪ゲー
ジ用の拡散抵抗２を形成している。このようなステンレ
スダイヤフラム１４の一重構造で圧力媒体Ｐを直接検出
する場合には、センサチップの大量生産が困難である。
また、ステンレスダイヤフラム１４の加工は従来の金属
機械加工であるため、加工バラツキが大きく、精度が悪
く、更に小型化も困難である。
示す断面図である。この構造では、ステンレスダイヤフ
ラム１４の上に薄膜技術を用いて絶縁膜１９を形成し、
さらに、その絶縁膜１９の上にポリシリコン等で歪ゲー
ジ用の拡散抵抗２を形成している。このようなステンレ
スダイヤフラム１４の一重構造で圧力媒体Ｐを直接検出
する場合には、センサチップの大量生産が困難である。
また、ステンレスダイヤフラム１４の加工は従来の金属
機械加工であるため、加工バラツキが大きく、精度が悪
く、更に小型化も困難である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な点に鑑みてなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、圧力媒体の液体や腐食性ガスの圧力を一重構造の
シリコンダイヤフラムにより直接検出することができる
小型で高精度で安価な半導体圧力センサを提供すること
にある。
な点に鑑みてなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、圧力媒体の液体や腐食性ガスの圧力を一重構造の
シリコンダイヤフラムにより直接検出することができる
小型で高精度で安価な半導体圧力センサを提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体圧力セン
サにあっては、上記の目的を達成するために、図１に示
すように、シリコンダイヤフラム１上に拡散抵抗２によ
る歪みゲージを形成し、シリコンダイヤフラム１の受圧
面に保護用薄膜３を設けたことを特徴とするものであ
る。ここで、前記保護用薄膜３は、有機物又は金属又は
金属酸化物から構成することが好ましい。
サにあっては、上記の目的を達成するために、図１に示
すように、シリコンダイヤフラム１上に拡散抵抗２によ
る歪みゲージを形成し、シリコンダイヤフラム１の受圧
面に保護用薄膜３を設けたことを特徴とするものであ
る。ここで、前記保護用薄膜３は、有機物又は金属又は
金属酸化物から構成することが好ましい。
【０００６】
【作用】本発明によれば、シリコンダイヤフラム１の受
圧面に保護用薄膜３をコーティングして耐環境性を向上
させたので、圧力媒体の液体や腐食性ガスの圧力を一重
構造のシリコンダイヤフラム１により直接検出すること
ができる。このため、構造が簡単になり、小型化、高精
度化が可能となる。
圧面に保護用薄膜３をコーティングして耐環境性を向上
させたので、圧力媒体の液体や腐食性ガスの圧力を一重
構造のシリコンダイヤフラム１により直接検出すること
ができる。このため、構造が簡単になり、小型化、高精
度化が可能となる。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の半導体圧力センサの一実施例
を示す断面図である。図中、１はシリコンダイヤフラム
であり、シリコンの半導体薄板で形成され、中央部に薄
肉の受圧面を備えている。薄肉の受圧面はシリコンのエ
ッチングにより形成される。２は拡散抵抗であり、前記
シリコンダイヤフラム１の主表面に不純物拡散により形
成されている。通常は、主表面の全面に熱処理により酸
化形成した絶縁膜を選択マスクとし、フォトエッチング
技術により所望箇所にのみ開けられた窓から部分的に例
えばボロン等の不純物を熱拡散させて形成されるもので
ある。３は保護用薄膜であり、前記シリコンダイヤフラ
ム１の受圧面に形成され、均質で等厚のコーティングを
施したものである。例えば、有機物であれば、ポリパラ
キシレン（商品名パリレン「登録商標」）、ポリテトラ
フルオロエチレン（商品名テフロン「登録商標」）、ポ
リイミド等が良い。その他、チタン、酸化チタン、酸化
シリコン、窒化シリコン等でも良い。４はガラス台座で
あり、シリコンダイヤフラム１の熱応力を緩和するため
に、シリコンと熱膨張係数の近い硼硅酸ガラスで構成さ
れ、シリコンダイヤフラム１と固着される。５は金属台
座であり、シリコンと熱膨張係数の近い鉄−ニッケル合
金、又は鉄−ニッケル−コバルト合金よりなり、熱応力
緩和の為に、ガラス台座４と固着される。シリコンダイ
ヤフラム１に固着するガラス台座４と、ガラス台座４に
固着する金属台座５は出来る限り薄くして、取付面から
の高さを低くする。
を示す断面図である。図中、１はシリコンダイヤフラム
であり、シリコンの半導体薄板で形成され、中央部に薄
肉の受圧面を備えている。薄肉の受圧面はシリコンのエ
ッチングにより形成される。２は拡散抵抗であり、前記
シリコンダイヤフラム１の主表面に不純物拡散により形
成されている。通常は、主表面の全面に熱処理により酸
化形成した絶縁膜を選択マスクとし、フォトエッチング
技術により所望箇所にのみ開けられた窓から部分的に例
えばボロン等の不純物を熱拡散させて形成されるもので
ある。３は保護用薄膜であり、前記シリコンダイヤフラ
ム１の受圧面に形成され、均質で等厚のコーティングを
施したものである。例えば、有機物であれば、ポリパラ
キシレン（商品名パリレン「登録商標」）、ポリテトラ
フルオロエチレン（商品名テフロン「登録商標」）、ポ
リイミド等が良い。その他、チタン、酸化チタン、酸化
シリコン、窒化シリコン等でも良い。４はガラス台座で
あり、シリコンダイヤフラム１の熱応力を緩和するため
に、シリコンと熱膨張係数の近い硼硅酸ガラスで構成さ
れ、シリコンダイヤフラム１と固着される。５は金属台
座であり、シリコンと熱膨張係数の近い鉄−ニッケル合
金、又は鉄−ニッケル−コバルト合金よりなり、熱応力
緩和の為に、ガラス台座４と固着される。シリコンダイ
ヤフラム１に固着するガラス台座４と、ガラス台座４に
固着する金属台座５は出来る限り薄くして、取付面から
の高さを低くする。
【０００８】本発明の半導体圧力センサを実装したセン
サユニットの平面図を図２に示す。また、図２のＡ−
Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線についての断面構造をそれぞれ図３
及び図４に示す。さらに、図５はセンサユニットの分解
斜視図である。図中、７はボディブロック、８はケース
である。ボディブロック７には、予めプリント基板９が
固着してある。ボディブロック７とプリント基板９の中
央部に設けた開口部には、上述の図１に示したセンサブ
ロック６が図３及び図４に示すように固着されている。
プリント基板９の導電部とシリコンダイヤフラム１の導
電部はワイヤボンディング用のワイヤ１０により配線さ
れる。この配線部はシリコンゲル１１で封止され、リー
ド線１２により外部へ引き出される。最後に、金属製の
ケース８をボディブロック７に固着して、図４に示すよ
うに、ゴムブッシュ１３により密封する。但し、ゲージ
圧タイプの場合には、リード線１２と共にチューブを引
き出し、内部を外部と同じ気圧に保つようにする。
サユニットの平面図を図２に示す。また、図２のＡ−
Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線についての断面構造をそれぞれ図３
及び図４に示す。さらに、図５はセンサユニットの分解
斜視図である。図中、７はボディブロック、８はケース
である。ボディブロック７には、予めプリント基板９が
固着してある。ボディブロック７とプリント基板９の中
央部に設けた開口部には、上述の図１に示したセンサブ
ロック６が図３及び図４に示すように固着されている。
プリント基板９の導電部とシリコンダイヤフラム１の導
電部はワイヤボンディング用のワイヤ１０により配線さ
れる。この配線部はシリコンゲル１１で封止され、リー
ド線１２により外部へ引き出される。最後に、金属製の
ケース８をボディブロック７に固着して、図４に示すよ
うに、ゴムブッシュ１３により密封する。但し、ゲージ
圧タイプの場合には、リード線１２と共にチューブを引
き出し、内部を外部と同じ気圧に保つようにする。
【０００９】なお、本実施例では、図１、図３及び図４
に示すように、金属台座５の形状を段差を付けたフラン
ジがボディブロック７に引っ掛かる形状とすることによ
り、センサブロック６に加わる圧力が高くなるほど固着
強度が増加する。したがって、圧力センサの破壊強度を
高めることができる。
に示すように、金属台座５の形状を段差を付けたフラン
ジがボディブロック７に引っ掛かる形状とすることによ
り、センサブロック６に加わる圧力が高くなるほど固着
強度が増加する。したがって、圧力センサの破壊強度を
高めることができる。
【００１０】図６はガラス台座４’の上に固着したシリ
コンウェハー１’の外観を示す斜視図であり、図７はそ
の断面図である。図７の破線で示す円で囲まれた部分の
断面構造を図８に拡大して示す。図中、１’はシリコン
ウェハー、４’はガラス台座、３は保護用薄膜のコーテ
ィングである。図６に示すシリコンウェハー１’は、ダ
イシングされた後、図１に示すように金属台座５に固着
されるものである。
コンウェハー１’の外観を示す斜視図であり、図７はそ
の断面図である。図７の破線で示す円で囲まれた部分の
断面構造を図８に拡大して示す。図中、１’はシリコン
ウェハー、４’はガラス台座、３は保護用薄膜のコーテ
ィングである。図６に示すシリコンウェハー１’は、ダ
イシングされた後、図１に示すように金属台座５に固着
されるものである。
【００１１】
【発明の効果】請求項１記載の発明では、シリコンダイ
ヤフラムを用いた半導体圧力センサにおいて、腐食性の
圧力媒体からシリコンダイヤフラムを保護するために、
シリコンダイヤフラムの受圧面に保護膜をコーティング
したものであるから、ステンレスダイヤフラムと圧力伝
達用シリコンオイルを使用する従来例と比較すると、簡
単な構造となり、部品点数を削減でき、安価で小型の圧
力センサを容易に製造できるという効果がある。
ヤフラムを用いた半導体圧力センサにおいて、腐食性の
圧力媒体からシリコンダイヤフラムを保護するために、
シリコンダイヤフラムの受圧面に保護膜をコーティング
したものであるから、ステンレスダイヤフラムと圧力伝
達用シリコンオイルを使用する従来例と比較すると、簡
単な構造となり、部品点数を削減でき、安価で小型の圧
力センサを容易に製造できるという効果がある。
【００１２】請求項２記載の発明では、有機物又は金属
又は金属酸化物の薄膜によりシリコンダイヤフラムをコ
ーティングしたので、シリコンダイヤフラムに与える影
響が少なく、特に有機物でコーティングした場合には、
シリコンに比べて非常に柔らかいので、応力の影響が少
なく、圧力媒体の圧力を直接受圧することができ、高精
度の圧力センサを容易に製造できるという効果がある。
又は金属酸化物の薄膜によりシリコンダイヤフラムをコ
ーティングしたので、シリコンダイヤフラムに与える影
響が少なく、特に有機物でコーティングした場合には、
シリコンに比べて非常に柔らかいので、応力の影響が少
なく、圧力媒体の圧力を直接受圧することができ、高精
度の圧力センサを容易に製造できるという効果がある。
【図１】本発明の半導体圧力センサの一実施例の断面図
である。
である。
【図２】本発明の半導体圧力センサを実装したセンサユ
ニットの平面図である。
ニットの平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ’線についての断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ’線についての断面図である。
【図５】本発明の半導体圧力センサを実装したセンサユ
ニットの分解斜視図である。
ニットの分解斜視図である。
【図６】本発明の半導体圧力センサの製造に用いるウェ
ハーの斜視図である。
ハーの斜視図である。
【図７】本発明の半導体圧力センサの製造に用いるウェ
ハーの断面図である。
ハーの断面図である。
【図８】図７の要部断面構造を拡大して示す断面図であ
る。
る。
【図９】二重ダイヤフラム構造の従来例を示す断面図で
ある。
ある。
【図１０】一重ダイヤフラム構造の従来例を示す断面図
である。
である。
１ シリコンダイヤフラム ２ 拡散抵抗 ３ 保護用薄膜 ４ ガラス台座 ５ 金属台座
Claims (2)
- 【請求項１】 シリコンダイヤフラム上に拡散抵抗に
よる歪みゲージを形成し、シリコンダイヤフラムの受圧
面に保護用薄膜を設けたことを特徴とする半導体圧力セ
ンサ。 - 【請求項２】 前記保護用薄膜は、有機物又は金属又
は金属酸化物からなることを特徴とする請求項１記載の
半導体圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25703592A JPH06109570A (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 半導体圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25703592A JPH06109570A (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 半導体圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06109570A true JPH06109570A (ja) | 1994-04-19 |
Family
ID=17300842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25703592A Pending JPH06109570A (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06109570A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002257658A (ja) * | 2001-02-27 | 2002-09-11 | Minebea Co Ltd | 高温計測用半導体式圧力センサ |
| JP2005227282A (ja) * | 2004-02-09 | 2005-08-25 | Robert Bosch Gmbh | 圧力を表す値を検出するためのマイクロメカニックセンサの製作法及び圧力を表す値を検出するためのマイクロメカニックセンサ |
| JP2009294207A (ja) * | 2008-06-02 | 2009-12-17 | Sensata Technologies Inc | 圧力センサ装置 |
| JP2015197367A (ja) * | 2014-04-01 | 2015-11-09 | 株式会社デンソー | 圧力センサ |
-
1992
- 1992-09-25 JP JP25703592A patent/JPH06109570A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002257658A (ja) * | 2001-02-27 | 2002-09-11 | Minebea Co Ltd | 高温計測用半導体式圧力センサ |
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