JPH0744992Y2 - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
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- JPH0744992Y2 JPH0744992Y2 JP6513289U JP6513289U JPH0744992Y2 JP H0744992 Y2 JPH0744992 Y2 JP H0744992Y2 JP 6513289 U JP6513289 U JP 6513289U JP 6513289 U JP6513289 U JP 6513289U JP H0744992 Y2 JPH0744992 Y2 JP H0744992Y2
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- Japan
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- pressure
- pressure chamber
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Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、耐腐蝕性を向上するようにした圧力センサ
に関するものである。
に関するものである。
従来、半導体圧力センサとしては、たとえば特開昭60-1
00026号公報や実開昭61-87338号公報などにより開示さ
れており、このうち、前者の特開昭60-100026号公報の
場合には、共通半導体基板にそれぞれダイヤフラム部と
４個のピエゾ抵抗素子群よりなる同一性の２組の圧力検
出部を設け、その一方の圧力検出部に被検側圧力を加え
るように形成するとともに、それぞれのピエゾ抵抗素子
群より形成したそれぞれのブリッジ回路の出力の差をと
るように形成して、残留歪みなどによる誤差を除去する
ようにしたものである。
00026号公報や実開昭61-87338号公報などにより開示さ
れており、このうち、前者の特開昭60-100026号公報の
場合には、共通半導体基板にそれぞれダイヤフラム部と
４個のピエゾ抵抗素子群よりなる同一性の２組の圧力検
出部を設け、その一方の圧力検出部に被検側圧力を加え
るように形成するとともに、それぞれのピエゾ抵抗素子
群より形成したそれぞれのブリッジ回路の出力の差をと
るように形成して、残留歪みなどによる誤差を除去する
ようにしたものである。
また、後者の実開昭61-87338号公報の場合には、ステム
の中央部に開口部を設け、この開口部の下方に向けて圧
力導入管を設けるとともに、開口部から離れた位置に大
気開放口を設け、中央部に圧力導入管内の圧力と大気圧
力との差圧検出用のダイヤフラムを設け、大気開放口に
半導体チップを固定し、この半導体チップを蓋で覆うよ
うに構成したものである。
の中央部に開口部を設け、この開口部の下方に向けて圧
力導入管を設けるとともに、開口部から離れた位置に大
気開放口を設け、中央部に圧力導入管内の圧力と大気圧
力との差圧検出用のダイヤフラムを設け、大気開放口に
半導体チップを固定し、この半導体チップを蓋で覆うよ
うに構成したものである。
従来の半導体圧力センサは以上のように構成されている
ので、半導体チップの両面が圧力媒体に触れるにもかか
わらず、一般的に、電極はAlを使用している場合が多
く、また配線部もAlが多く使用されている。
ので、半導体チップの両面が圧力媒体に触れるにもかか
わらず、一般的に、電極はAlを使用している場合が多
く、また配線部もAlが多く使用されている。
このため、腐蝕し易い。この腐蝕を防止するために、Si
ゲルを圧力センサの表面に充填することも試みられてい
る。
ゲルを圧力センサの表面に充填することも試みられてい
る。
しかしながら、このようなSiゲルを表面に充填している
圧力センサは二つのダイヤフラムに同一量を塗布するこ
とは困難であり、二つのダイヤフラム上のSiゲルの量に
アンバランスが生じ、これによって、圧力センサの耐振
性を悪化させることになる。
圧力センサは二つのダイヤフラムに同一量を塗布するこ
とは困難であり、二つのダイヤフラム上のSiゲルの量に
アンバランスが生じ、これによって、圧力センサの耐振
性を悪化させることになる。
この結果、必然的にSiゲルの塗布をやめ、Al電極やAl配
線が露出されたままになり、上述のように、これらの腐
蝕が避けられないという問題点があった。
線が露出されたままになり、上述のように、これらの腐
蝕が避けられないという問題点があった。
この考案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、電極および配線部分の耐腐蝕性を向上できる
圧力センサを得ることを目的とする。
たもので、電極および配線部分の耐腐蝕性を向上できる
圧力センサを得ることを目的とする。
この考案に係る圧力センサは、第１および第２の圧力室
の隔壁と第３および第４の圧力室の隔壁となるようにそ
れぞれ半導体チップに設けられ同一形状で同一電気的特
性を有する第1,第２のダイヤフラムと、この第1,第２の
ダイヤフラム上にそれぞれ半導体による配線部でピエゾ
抵抗素子をブリッジ接続して形成された第1,第２のブリ
ッジ回路と、この配線部を接続するために半導体チップ
に設けられた金電極と、この金電極とターミナルとの間
に接続された金ワイヤとを設けたものである。
の隔壁と第３および第４の圧力室の隔壁となるようにそ
れぞれ半導体チップに設けられ同一形状で同一電気的特
性を有する第1,第２のダイヤフラムと、この第1,第２の
ダイヤフラム上にそれぞれ半導体による配線部でピエゾ
抵抗素子をブリッジ接続して形成された第1,第２のブリ
ッジ回路と、この配線部を接続するために半導体チップ
に設けられた金電極と、この金電極とターミナルとの間
に接続された金ワイヤとを設けたものである。
この考案において、ピエゾ抵抗素子によるブリッジ回路
を形成するための配線部を半導体とするとともに、金属
電極と金属ワイヤを介してターミナルに接続するから、
圧力媒体がこれに触れても腐蝕せず、耐腐蝕性を向上す
る。
を形成するための配線部を半導体とするとともに、金属
電極と金属ワイヤを介してターミナルに接続するから、
圧力媒体がこれに触れても腐蝕せず、耐腐蝕性を向上す
る。
以下、この考案の一実施例を図について説明する。第１
図はその一実施例の断面図であり、第２図は第１図に対
して直角方向に切断した断面図、第３図は一方の半導体
チップの部分の平面図である。
図はその一実施例の断面図であり、第２図は第１図に対
して直角方向に切断した断面図、第３図は一方の半導体
チップの部分の平面図である。
この第１図ないし第３図において、１は圧力センサ、2,
3は圧力センサ１のケースであって、このケース2,3によ
って第１〜第４の圧力室21〜24が形成されている。
3は圧力センサ１のケースであって、このケース2,3によ
って第１〜第４の圧力室21〜24が形成されている。
ケース２とケース３との合わせ面に第1,第２の圧力室21
と22の隔壁となるように、ダイヤフラム4aを有する半導
体チップ４が設けられている。
と22の隔壁となるように、ダイヤフラム4aを有する半導
体チップ４が設けられている。
同様にして、第3,第４の圧力室23,24の隔壁となるよう
に、ダイヤフラム5aを有する半導体チップ５が設けられ
ている。
に、ダイヤフラム5aを有する半導体チップ５が設けられ
ている。
これらの半導体チップ4,5は基板６に設けられている。
このようにして、ダイヤフラム4aが第１の圧力室21と第
２の圧力室22に面し、ダイヤフラム5aが第3,第４の圧力
室23と24に面するように配設されている。
このようにして、ダイヤフラム4aが第１の圧力室21と第
２の圧力室22に面し、ダイヤフラム5aが第3,第４の圧力
室23と24に面するように配設されている。
半導体チップ4,5は同一構成をなしており、第３図は半
導体チップ４を代表して示した平面図である。この第３
図より明らかなように、半導体チップ４のダイヤフラム
4a上に４個のピエゾ抵抗素子40が設けられており、この
ピエゾ抵抗素子40はブリッジ回路を構成するように、半
導体（拡散層）で作った配線部41によりブリッジ接続さ
れ、歪み検出用のブリッジ回路が構成されている。
導体チップ４を代表して示した平面図である。この第３
図より明らかなように、半導体チップ４のダイヤフラム
4a上に４個のピエゾ抵抗素子40が設けられており、この
ピエゾ抵抗素子40はブリッジ回路を構成するように、半
導体（拡散層）で作った配線部41によりブリッジ接続さ
れ、歪み検出用のブリッジ回路が構成されている。
これらの配線部41は半導体チップ４に設けた金電極42に
接続されている。この金電極42より金ワイヤ８を介して
ターミナル７に接続されている。
接続されている。この金電極42より金ワイヤ８を介して
ターミナル７に接続されている。
第２図の25,26は導圧管部である。導圧管部25と第１の
圧力室21および第４の圧力室24が連通し、導圧管部26と
第２の圧力室22および第３の圧力室23が連通する。
圧力室21および第４の圧力室24が連通し、導圧管部26と
第２の圧力室22および第３の圧力室23が連通する。
第４図は圧力センサ１の制御部の電気回路図である。こ
の第４図において、101,102は第１図のダイヤフラム4a,
5aのそれぞれに設けられた４個のピエゾ抵抗素子からな
る歪み検出用のブリッジ回路、103,104は第１のブリッ
ジ回路101と第２のブリッジ回路102の出力を受けて作動
する第1,第２の差動増幅回路、105は第１の差動増幅回
路103と第２の差動増幅回路104の出力を受けて作動する
第３の差動増幅回路、106は第３の差動増幅回路105の出
力を受けて作動する波形整形回路、107は第１のブリッ
ジ回路101と第２のブリッジ回路102の電源回路である。
の第４図において、101,102は第１図のダイヤフラム4a,
5aのそれぞれに設けられた４個のピエゾ抵抗素子からな
る歪み検出用のブリッジ回路、103,104は第１のブリッ
ジ回路101と第２のブリッジ回路102の出力を受けて作動
する第1,第２の差動増幅回路、105は第１の差動増幅回
路103と第２の差動増幅回路104の出力を受けて作動する
第３の差動増幅回路、106は第３の差動増幅回路105の出
力を受けて作動する波形整形回路、107は第１のブリッ
ジ回路101と第２のブリッジ回路102の電源回路である。
次に動作について説明する。いま導圧管部25と導圧管部
26の間に差圧が生じ、導圧管部25の方が導圧管部26より
も圧力が大きくなったとすると、ダイヤフラム4aは第２
の圧力室22側に湾曲し、ダイヤフラム5aは第３の圧力室
23側に湾曲する。
26の間に差圧が生じ、導圧管部25の方が導圧管部26より
も圧力が大きくなったとすると、ダイヤフラム4aは第２
の圧力室22側に湾曲し、ダイヤフラム5aは第３の圧力室
23側に湾曲する。
ここで、ダイヤフラム4aが第２の圧力室22側に湾曲した
ときのブリッジ回路101の信号出力を＋VBとし、ダイヤ
フラム5aが第３の圧力室23側に湾曲したときのブリッジ
回路102の信号出力を−VBとすると、同一の増幅率を有
する第１の差動増幅回路103と第２の差動増幅回路104を
介したそれぞれの信号出力は＋VB、−VBとなる。ただ
し、VB＝β・vbである。
ときのブリッジ回路101の信号出力を＋VBとし、ダイヤ
フラム5aが第３の圧力室23側に湾曲したときのブリッジ
回路102の信号出力を−VBとすると、同一の増幅率を有
する第１の差動増幅回路103と第２の差動増幅回路104を
介したそれぞれの信号出力は＋VB、−VBとなる。ただ
し、VB＝β・vbである。
したがって、第１の差動増幅回路103と第２の差動増幅
回路104の信号出力を受けて作動する第３の差動増幅回
路105の出力は２VBとなる。
回路104の信号出力を受けて作動する第３の差動増幅回
路105の出力は２VBとなる。
ここで、今度は導圧管部25よりも導圧管部26の方が、圧
力が大きくなると、上記に述べたとは全く逆モードの第
1,第２のブリッジ回路101,102の出力となるが、第３の
差動増幅回路105の出力は変らず２VBである。
力が大きくなると、上記に述べたとは全く逆モードの第
1,第２のブリッジ回路101,102の出力となるが、第３の
差動増幅回路105の出力は変らず２VBである。
したがって、導圧管部25と導圧管部26間の差圧発生によ
る圧力センサ１の出力は、常に一つのダイヤフラムのと
きの２倍の値となる。
る圧力センサ１の出力は、常に一つのダイヤフラムのと
きの２倍の値となる。
次に、圧力以外の外力が加わったときについて述べる。
いま、圧力センサ１が加振される場合で、ダイヤフラム
4a,5aの非可動方向に加振される場合は、当然ダイヤフ
ラム4a,5aは応動することはないため、なんらの出力は
されない。
いま、圧力センサ１が加振される場合で、ダイヤフラム
4a,5aの非可動方向に加振される場合は、当然ダイヤフ
ラム4a,5aは応動することはないため、なんらの出力は
されない。
しかし、圧力センサ１がダイヤフラム4a,5aの可動方向
に加振されると、ダイヤフラム4aとダイヤフラム5aは同
一時刻に同一量、同一方向に歪む。したがって、第１の
ブリッジ回路101に出力VBが発生していると、第２のブ
リッジ回路102にも出力VBが発生する。
に加振されると、ダイヤフラム4aとダイヤフラム5aは同
一時刻に同一量、同一方向に歪む。したがって、第１の
ブリッジ回路101に出力VBが発生していると、第２のブ
リッジ回路102にも出力VBが発生する。
上述したように、第1,第２のブリッジ回路101,102の出
力は第1,第２の差動増幅回路103,104にて所定の増幅率
でVBに増幅された後、第３の差動増幅回路105に入力さ
れる。
力は第1,第２の差動増幅回路103,104にて所定の増幅率
でVBに増幅された後、第３の差動増幅回路105に入力さ
れる。
しかるに、第３の差動増幅回路105の（＋）端子にも
（−）端子にも同一値VBが同時に印加されるため、第３
の差動増幅回路105の出力はされない。故に圧力センサ
１の出力もない。
（−）端子にも同一値VBが同時に印加されるため、第３
の差動増幅回路105の出力はされない。故に圧力センサ
１の出力もない。
ここで、第１のブリッジ回路101の出力と第２のブリッ
ジ回路102の出力が全く等しければ、上述の通りである
が、少しでも等しさが失なわれれば、第３の差動増幅回
路105は振動に伴って出力し、圧力センサ１も出力する
ことになる。
ジ回路102の出力が全く等しければ、上述の通りである
が、少しでも等しさが失なわれれば、第３の差動増幅回
路105は振動に伴って出力し、圧力センサ１も出力する
ことになる。
したがって、第１のブリッジ回路101の出力と第２のブ
リッジ回路102の出力の同等性の完全化が必須となる。
このため、ダイヤフラム4aとダイヤフラム5aは同一形状
並びに電気的特性を有するものでなければならない。
リッジ回路102の出力の同等性の完全化が必須となる。
このため、ダイヤフラム4aとダイヤフラム5aは同一形状
並びに電気的特性を有するものでなければならない。
ところで、上述のような動作を行う半導体チップ4,5に
おいて、圧力媒体に触れるダイヤフラム4a,5aに設けた
ピエゾ抵抗素子の配線部41を半導体で形成するととも
に、金電極42、金ワイヤ８はともに耐蝕性を有してお
り、圧力媒体がこれらに接触しても、充分耐蝕性を有す
ることになる。
おいて、圧力媒体に触れるダイヤフラム4a,5aに設けた
ピエゾ抵抗素子の配線部41を半導体で形成するととも
に、金電極42、金ワイヤ８はともに耐蝕性を有してお
り、圧力媒体がこれらに接触しても、充分耐蝕性を有す
ることになる。
以上のように、この考案によれば、ケース内に形成され
た第1,第２の圧力室と第3,第４の圧力室の差圧を検出す
る二つのダイヤフラムを同一形状，同一特性にしてこの
ダイヤフラムに設けられるピエゾ抵抗素子を接続してブ
リッジ回路を形成する配線部を半導体にするとともに、
この配線部をターミナルに接続するための電極とワイヤ
をそれぞれ金電極、金ワイヤとしたので、圧力媒体が触
れても腐蝕することがなく、十分耐蝕性を有するものと
いう効果がある。
た第1,第２の圧力室と第3,第４の圧力室の差圧を検出す
る二つのダイヤフラムを同一形状，同一特性にしてこの
ダイヤフラムに設けられるピエゾ抵抗素子を接続してブ
リッジ回路を形成する配線部を半導体にするとともに、
この配線部をターミナルに接続するための電極とワイヤ
をそれぞれ金電極、金ワイヤとしたので、圧力媒体が触
れても腐蝕することがなく、十分耐蝕性を有するものと
いう効果がある。
第１図はこの考案の一実施例による圧力センサの構造を
示す断面図、第２図は同上実施例の第１図の直角方向の
断面図、第３図は同上実施例における一方の半導体チッ
プの部分の平面図、第４図は同上実施例における制御部
の電気回路図である。 １……圧力センサ、2,3……ケース、4,5……半導体チッ
プ、4a,5a……ダイヤフラム、７……ターミナル、８…
…金ワイヤ、21……第１の圧力室、22……第２の圧力
室、23……第３の圧力室、24……第４の圧力室、25……
導圧管部、40……ピエゾ抵抗素子、41……半導体、42…
…金電極、101……第１のブリッジ回路、102……第２の
ブリッジ回路。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
示す断面図、第２図は同上実施例の第１図の直角方向の
断面図、第３図は同上実施例における一方の半導体チッ
プの部分の平面図、第４図は同上実施例における制御部
の電気回路図である。 １……圧力センサ、2,3……ケース、4,5……半導体チッ
プ、4a,5a……ダイヤフラム、７……ターミナル、８…
…金ワイヤ、21……第１の圧力室、22……第２の圧力
室、23……第３の圧力室、24……第４の圧力室、25……
導圧管部、40……ピエゾ抵抗素子、41……半導体、42…
…金電極、101……第１のブリッジ回路、102……第２の
ブリッジ回路。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】ケースに形成された第１の導圧管部に連通
する第１および第４の圧力室と、上記ケースに形成され
た第２の導圧管部に連通する第２および第３の圧力室
と、上記第１の圧力室と上記第２の圧力室の隔壁および
上記第３と第４の圧力室の隔壁となるようにそれぞれ半
導体チップに配設され同一形状ならびに同一電気的特性
を有する第1,第２のダイヤフラムと、この第1,第２のダ
イヤフラム上に形成され上記第1,第２のダイヤフラムが
上記第1,第２の導圧管部に生じる差圧によって応動する
とき、互いに同値で逆位相の信号を出力するためにピエ
ゾ抵抗素子を半導体の配線部で接続して形成された第1,
第２のブリッジ回路と、上記各半導体チップに設けられ
上記配線部に接続された金電極と、この金電極とターミ
ナル間に接続された金ワイヤとを備えた圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6513289U JPH0744992Y2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6513289U JPH0744992Y2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | 圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH034242U JPH034242U (ja) | 1991-01-17 |
| JPH0744992Y2 true JPH0744992Y2 (ja) | 1995-10-11 |
Family
ID=31596691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6513289U Expired - Fee Related JPH0744992Y2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | 圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0744992Y2 (ja) |
-
1989
- 1989-06-02 JP JP6513289U patent/JPH0744992Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH034242U (ja) | 1991-01-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |