JPH09210820A - 圧力センサ - Google Patents
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- JPH09210820A JPH09210820A JP1380496A JP1380496A JPH09210820A JP H09210820 A JPH09210820 A JP H09210820A JP 1380496 A JP1380496 A JP 1380496A JP 1380496 A JP1380496 A JP 1380496A JP H09210820 A JPH09210820 A JP H09210820A
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 オフセット電圧を低減化するとともに、感度
の温度依存性を小さくすることのできる圧力センサを提
供する。 【解決手段】 単結晶シリコン基板の裏面から水酸化カ
リウム（ＫＯＨ）水溶液等を用いて異方性エッチングを
行うことにより中央部に薄肉部を形成してダイアフラム
１ａを形成し、ダイアフラム１ａ上に歪みゲージを形成
することによりシリコンチップ１を製造する。そして、
シリコンチップ１に、シリコン台座２の圧力導入孔２ａ
が形成された面をシリコン系接着剤４により接着し、シ
リコン台座２の他方の面を、パッケージ３の圧力導入孔
３ａが形成された面にシリコン系接着剤４により接着す
る。従って、台座をシリコンチップ１と同じ材質のもの
を用いているので、熱膨張係数が一致し、温度変化によ
ってシリコンチップ１に発生する歪みが抑制でき、ま
た、シリコン系接着剤４により接着するので、接合時の
歪みによって生じるオフセット電圧の発生を低減化する
ことができる。
の温度依存性を小さくすることのできる圧力センサを提
供する。 【解決手段】 単結晶シリコン基板の裏面から水酸化カ
リウム（ＫＯＨ）水溶液等を用いて異方性エッチングを
行うことにより中央部に薄肉部を形成してダイアフラム
１ａを形成し、ダイアフラム１ａ上に歪みゲージを形成
することによりシリコンチップ１を製造する。そして、
シリコンチップ１に、シリコン台座２の圧力導入孔２ａ
が形成された面をシリコン系接着剤４により接着し、シ
リコン台座２の他方の面を、パッケージ３の圧力導入孔
３ａが形成された面にシリコン系接着剤４により接着す
る。従って、台座をシリコンチップ１と同じ材質のもの
を用いているので、熱膨張係数が一致し、温度変化によ
ってシリコンチップ１に発生する歪みが抑制でき、ま
た、シリコン系接着剤４により接着するので、接合時の
歪みによって生じるオフセット電圧の発生を低減化する
ことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧力センサに関
し、特に歪みゲージを利用して圧力を検出する圧力セン
サに関するものである。
し、特に歪みゲージを利用して圧力を検出する圧力セン
サに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２は、従来例に係る圧力センサを示す
略断面図である。従来例に係る圧力センサは、中央部に
圧力を検知するダイアフラム１ａを有するシリコンチッ
プ１と、中央部に圧力導入孔５ａを有するガラス台座５
と、中央部に圧力導入孔３ａを有するパッケージ３とで
構成され、シリコンチップ１とガラス台座５とは陽極接
合法により接合され、ガラス台座５とパッケージ３とは
シリコン系接着剤４により接着されている。従って、圧
力導入孔３ａから導入された圧力は、圧力導入孔５ａを
介してシリコンチップ１のダイアフラム１ａに印加され
る。
略断面図である。従来例に係る圧力センサは、中央部に
圧力を検知するダイアフラム１ａを有するシリコンチッ
プ１と、中央部に圧力導入孔５ａを有するガラス台座５
と、中央部に圧力導入孔３ａを有するパッケージ３とで
構成され、シリコンチップ１とガラス台座５とは陽極接
合法により接合され、ガラス台座５とパッケージ３とは
シリコン系接着剤４により接着されている。従って、圧
力導入孔３ａから導入された圧力は、圧力導入孔５ａを
介してシリコンチップ１のダイアフラム１ａに印加され
る。
【０００３】上述の圧力センサでは、圧力が印加される
とシリコンチップ１のダイアフラム１ａが歪み、その歪
みによりダイアフラム１ａ上に設けられた歪みゲージ
（図示せず）の抵抗値が変化し、この抵抗変化に基づい
て圧力を検出する。
とシリコンチップ１のダイアフラム１ａが歪み、その歪
みによりダイアフラム１ａ上に設けられた歪みゲージ
（図示せず）の抵抗値が変化し、この抵抗変化に基づい
て圧力を検出する。
【０００４】ここで、シリコンチップ１が直接パッケー
ジ３に接合されていないのは、圧力センサを仕様温度範
囲で使用した場合、直接接合されているとシリコンチッ
プ１とパッケージ３との熱膨張係数の違いによって、温
度が変化したときにシリコンチップ１及びパッケージ３
が歪み、その歪みを歪みゲージが検出してしまうためで
ある。そこで、シリコンチップ１の歪みを抑制するため
に、シリコンチップ１とパッケージ３との間にガラス台
座５が緩衝材として挿入されている。
ジ３に接合されていないのは、圧力センサを仕様温度範
囲で使用した場合、直接接合されているとシリコンチッ
プ１とパッケージ３との熱膨張係数の違いによって、温
度が変化したときにシリコンチップ１及びパッケージ３
が歪み、その歪みを歪みゲージが検出してしまうためで
ある。そこで、シリコンチップ１の歪みを抑制するため
に、シリコンチップ１とパッケージ３との間にガラス台
座５が緩衝材として挿入されている。
【０００５】また、上述のような圧力センサは、半導体
の微細加工技術を利用して製造できるため小型化が容易
で、その結果大量生産が可能となって低コスト化を図る
ことができる。
の微細加工技術を利用して製造できるため小型化が容易
で、その結果大量生産が可能となって低コスト化を図る
ことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
な構成の圧力センサにおいては、シリコンチップ１とガ
ラス台座５との陽極接合を行う場合、３００〜５００℃
程度にまで加熱した後、数百ボルトの電圧を印加して接
合するため、ガラスとシリコンとの熱膨張係数の違いに
よって、室温に戻したときにシリコンチップ１が歪んで
オフセット電圧が発生するという問題があった。
な構成の圧力センサにおいては、シリコンチップ１とガ
ラス台座５との陽極接合を行う場合、３００〜５００℃
程度にまで加熱した後、数百ボルトの電圧を印加して接
合するため、ガラスとシリコンとの熱膨張係数の違いに
よって、室温に戻したときにシリコンチップ１が歪んで
オフセット電圧が発生するという問題があった。
【０００７】また、ガラス台座５の材料としてパイレッ
クスガラスのようなシリコンの熱膨張係数に近い材料を
用いても、やはり温度変化に比例する歪みがシリコンチ
ップ１に発生し、感度に温度依存性が生じる原因となっ
ていた。
クスガラスのようなシリコンの熱膨張係数に近い材料を
用いても、やはり温度変化に比例する歪みがシリコンチ
ップ１に発生し、感度に温度依存性が生じる原因となっ
ていた。
【０００８】本発明は、上記の点に鑑みて成されたもの
であり、その目的とするところは、オフセット電圧を低
減化するとともに、感度の温度依存性を小さくすること
のできる圧力センサを提供することにある。
であり、その目的とするところは、オフセット電圧を低
減化するとともに、感度の温度依存性を小さくすること
のできる圧力センサを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ダイアフラムと該ダイアフラム上に形成された歪みゲー
ジとを具備するシリコンチップと、第１の圧力導入孔を
具備する台座と、第２の圧力導入孔を具備するパッケー
ジとを有して成り、前記第２の圧力導入孔に導入された
圧力を前記第１の圧力導入孔を介して前記ダイアフラム
に印加し、該ダイアフラムの歪みによる前記歪みゲージ
の抵抗変化に基づいて圧力を検出するようにした圧力セ
ンサにおいて、前記台座の材料としてシリコンを用い、
前記シリコンチップと前記台座及び前記台座と前記パッ
ケージとを接着剤により接着したことを特徴とするもの
である。
ダイアフラムと該ダイアフラム上に形成された歪みゲー
ジとを具備するシリコンチップと、第１の圧力導入孔を
具備する台座と、第２の圧力導入孔を具備するパッケー
ジとを有して成り、前記第２の圧力導入孔に導入された
圧力を前記第１の圧力導入孔を介して前記ダイアフラム
に印加し、該ダイアフラムの歪みによる前記歪みゲージ
の抵抗変化に基づいて圧力を検出するようにした圧力セ
ンサにおいて、前記台座の材料としてシリコンを用い、
前記シリコンチップと前記台座及び前記台座と前記パッ
ケージとを接着剤により接着したことを特徴とするもの
である。
【００１０】請求項２記載の発明は、ダイアフラムと該
ダイアフラム上に形成された歪みゲージとを具備するシ
リコンチップと、第１の圧力導入孔を具備する台座と、
第２の圧力導入孔を具備するパッケージとを有して成
り、前記第２の圧力導入孔に導入された圧力を前記第１
の圧力導入孔を介して前記ダイアフラムに印加し、該ダ
イアフラムの歪みを前記歪みゲージが電気量に変換する
ことにより圧力を検出するようにした圧力センサにおい
て、前記台座の材料として弾性材を用い、前記シリコン
チップと前記台座及び前記台座と前記パッケージとを接
着剤により接着したことを特徴とするものである。
ダイアフラム上に形成された歪みゲージとを具備するシ
リコンチップと、第１の圧力導入孔を具備する台座と、
第２の圧力導入孔を具備するパッケージとを有して成
り、前記第２の圧力導入孔に導入された圧力を前記第１
の圧力導入孔を介して前記ダイアフラムに印加し、該ダ
イアフラムの歪みを前記歪みゲージが電気量に変換する
ことにより圧力を検出するようにした圧力センサにおい
て、前記台座の材料として弾性材を用い、前記シリコン
チップと前記台座及び前記台座と前記パッケージとを接
着剤により接着したことを特徴とするものである。
【００１１】請求項３記載の発明は、請求項２記載の圧
力センサにおいて、前記弾性材としてゴムを用いたこと
を特徴とするものである。
力センサにおいて、前記弾性材としてゴムを用いたこと
を特徴とするものである。
【００１２】請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求
項３記載の圧力センサにおいて、前記接着剤としてシリ
コン系の接着剤を用いたことを特徴とするものである。
項３記載の圧力センサにおいて、前記接着剤としてシリ
コン系の接着剤を用いたことを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面に基づき説明する。図１は、本発明の一実施形態
に係る圧力センサを示す略断面図である。本実施形態に
係る圧力センサは、シリコンチップ１とシリコン台座２
とパッケージ３とを有して成る。シリコンチップ１は、
単結晶シリコン基板の裏面から水酸化カリウム（ＫＯ
Ｈ）水溶液等のアルカリ系のエッチャントを用いて異方
性エッチングを行うことにより、中央部に単結晶シリコ
ン基板の中央部に薄肉部を形成してダイアフラム１ａを
構成し、単結晶シリコン基板の表面のダイアフラム１ａ
上に圧力を検出する歪みゲージ（図示せず）を形成する
ことにより製造される。また、シリコン台座２は中央部
に圧力導入孔２ａを有して成り、パッケージ３は中央部
に圧力導入孔３ａを有して成る。
て図面に基づき説明する。図１は、本発明の一実施形態
に係る圧力センサを示す略断面図である。本実施形態に
係る圧力センサは、シリコンチップ１とシリコン台座２
とパッケージ３とを有して成る。シリコンチップ１は、
単結晶シリコン基板の裏面から水酸化カリウム（ＫＯ
Ｈ）水溶液等のアルカリ系のエッチャントを用いて異方
性エッチングを行うことにより、中央部に単結晶シリコ
ン基板の中央部に薄肉部を形成してダイアフラム１ａを
構成し、単結晶シリコン基板の表面のダイアフラム１ａ
上に圧力を検出する歪みゲージ（図示せず）を形成する
ことにより製造される。また、シリコン台座２は中央部
に圧力導入孔２ａを有して成り、パッケージ３は中央部
に圧力導入孔３ａを有して成る。
【００１４】ここで、本実施形態においては、シリコン
チップ１とシリコン台座２の圧力導入孔２ａが設けられ
た面の一方とがシリコン系接着剤４により接着されてお
り、シリコン台座２のシリコンチップ１と接着されてい
ない方の面とパッケージ３の圧力導入孔３ａが設けられ
た面の一方とがシリコン系接着剤４により接着されてい
る。なお、本実施形態において用いたシリコン台座２の
圧力導入孔２ａ方向の長さは１ｍｍ程度である。
チップ１とシリコン台座２の圧力導入孔２ａが設けられ
た面の一方とがシリコン系接着剤４により接着されてお
り、シリコン台座２のシリコンチップ１と接着されてい
ない方の面とパッケージ３の圧力導入孔３ａが設けられ
た面の一方とがシリコン系接着剤４により接着されてい
る。なお、本実施形態において用いたシリコン台座２の
圧力導入孔２ａ方向の長さは１ｍｍ程度である。
【００１５】従って、本実施形態においては、台座とし
てシリコンチップ１と同じ材質のものを用いているの
で、シリコンチップ１とシリコン台座２との熱膨張係数
が厳密に一致しており、温度変化によってシリコンチッ
プ１に発生する歪みが抑制でき、また、シリコンチップ
１とシリコン台座２とはシリコン系接着剤４により接着
されているので、陽極接合のようにシリコンチップ１と
シリコン台座２とを高温にする必要がなく、接合時の歪
みによって生じるオフセット電圧の発生を低減化するこ
とができる。
てシリコンチップ１と同じ材質のものを用いているの
で、シリコンチップ１とシリコン台座２との熱膨張係数
が厳密に一致しており、温度変化によってシリコンチッ
プ１に発生する歪みが抑制でき、また、シリコンチップ
１とシリコン台座２とはシリコン系接着剤４により接着
されているので、陽極接合のようにシリコンチップ１と
シリコン台座２とを高温にする必要がなく、接合時の歪
みによって生じるオフセット電圧の発生を低減化するこ
とができる。
【００１６】なお、本実施形態においては、シリコン系
接着剤４を用いたが、これに限定される必要はなく、ヤ
ング率が１ＭＰａ以下であれば他の接着剤を用いても良
い。
接着剤４を用いたが、これに限定される必要はなく、ヤ
ング率が１ＭＰａ以下であれば他の接着剤を用いても良
い。
【００１７】また、本実施形態においては、台座として
シリコン台座２を用いたが、これに限定される必要はな
く、ヤング率が１０ＭＰａ以下の材料であれば良く、例
えば弾性材であるゴム台座を用いた場合、シリコンチッ
プ１とゴム台座との熱膨張係数とに大きな差があるが、
ヤング率が極めて小さいので温度変化に伴いパッケージ
３が収縮してもゴム台座がその収縮を緩和し、シリコン
チップ１に発生する歪みが抑制され、感度の温度依存性
が小さい圧力センサが得られる。
シリコン台座２を用いたが、これに限定される必要はな
く、ヤング率が１０ＭＰａ以下の材料であれば良く、例
えば弾性材であるゴム台座を用いた場合、シリコンチッ
プ１とゴム台座との熱膨張係数とに大きな差があるが、
ヤング率が極めて小さいので温度変化に伴いパッケージ
３が収縮してもゴム台座がその収縮を緩和し、シリコン
チップ１に発生する歪みが抑制され、感度の温度依存性
が小さい圧力センサが得られる。
【００１８】
【発明の効果】請求項１または請求項４記載の発明は、
ダイアフラムとダイアフラム上に形成された歪みゲージ
とを具備するシリコンチップと、第１の圧力導入孔を具
備する台座と、第２の圧力導入孔を具備するパッケージ
とを有して成り、第２の圧力導入孔に導入された圧力を
第１の圧力導入孔を介してダイアフラムに印加し、ダイ
アフラムの歪みによる歪みゲージの抵抗変化に基づいて
圧力を検出するようにした圧力センサにおいて、台座の
材料としてシリコンを用い、シリコンチップと台座及び
台座とパッケージとをシリコン系接着剤等により接着し
たので、シリコンチップと台座との熱膨張係数が厳密に
一致しており、温度変化によってシリコンチップに発生
する歪みが抑制でき、また、シリコンチップと台座とは
シリコン系接着剤等により接着されているので、陽極接
合のようにシリコンチップと台座とを高温にする必要が
なく、接合時の歪みによって生じるオフセット電圧の発
生を低減化することができ、オフセット電圧を低減化す
るとともに、感度の温度依存性を小さくすることのでき
る圧力センサを提供することができた。
ダイアフラムとダイアフラム上に形成された歪みゲージ
とを具備するシリコンチップと、第１の圧力導入孔を具
備する台座と、第２の圧力導入孔を具備するパッケージ
とを有して成り、第２の圧力導入孔に導入された圧力を
第１の圧力導入孔を介してダイアフラムに印加し、ダイ
アフラムの歪みによる歪みゲージの抵抗変化に基づいて
圧力を検出するようにした圧力センサにおいて、台座の
材料としてシリコンを用い、シリコンチップと台座及び
台座とパッケージとをシリコン系接着剤等により接着し
たので、シリコンチップと台座との熱膨張係数が厳密に
一致しており、温度変化によってシリコンチップに発生
する歪みが抑制でき、また、シリコンチップと台座とは
シリコン系接着剤等により接着されているので、陽極接
合のようにシリコンチップと台座とを高温にする必要が
なく、接合時の歪みによって生じるオフセット電圧の発
生を低減化することができ、オフセット電圧を低減化す
るとともに、感度の温度依存性を小さくすることのでき
る圧力センサを提供することができた。
【００１９】請求項２乃至請求項４記載の発明は、ダイ
アフラムとダイアフラム上に形成された歪みゲージとを
具備するシリコンチップと、第１の圧力導入孔を具備す
る台座と、第２の圧力導入孔を具備するパッケージとを
有して成り、第２の圧力導入孔に導入された圧力を第１
の圧力導入孔を介してダイアフラムに印加し、ダイアフ
ラムの歪みによる歪みゲージの抵抗変化に基づいて圧力
を検出するようにした圧力センサにおいて、台座の材料
としてゴム等の弾性材を用い、シリコンチップと台座及
び台座とパッケージとをシリコン系接着剤等により接着
したので、シリコンチップと台座との熱膨張係数とに大
きな差があっても、温度変化に伴いパッケージが収縮し
た場合にゴム等の弾性材がその収縮を緩和し、シリコン
チップに発生する歪みが抑制され、感度の温度依存性が
小さい圧力センサが得られる。
アフラムとダイアフラム上に形成された歪みゲージとを
具備するシリコンチップと、第１の圧力導入孔を具備す
る台座と、第２の圧力導入孔を具備するパッケージとを
有して成り、第２の圧力導入孔に導入された圧力を第１
の圧力導入孔を介してダイアフラムに印加し、ダイアフ
ラムの歪みによる歪みゲージの抵抗変化に基づいて圧力
を検出するようにした圧力センサにおいて、台座の材料
としてゴム等の弾性材を用い、シリコンチップと台座及
び台座とパッケージとをシリコン系接着剤等により接着
したので、シリコンチップと台座との熱膨張係数とに大
きな差があっても、温度変化に伴いパッケージが収縮し
た場合にゴム等の弾性材がその収縮を緩和し、シリコン
チップに発生する歪みが抑制され、感度の温度依存性が
小さい圧力センサが得られる。
【図１】本発明の一実施形態に係る圧力センサを示す略
断面図である。
断面図である。
【図２】従来例に係る圧力センサを示す略断面図であ
る。
る。
１ シリコンチップ １ａ ダイアフラム ２ シリコン台座 ２ａ 圧力導入孔 ３ パッケージ ３ａ 圧力導入孔 ４ シリコン系接着剤 ５ ガラス台座 ５ａ 圧力導入孔
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年４月２日
【手続補正１】
【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】請求項２記載の発明は、ダイアフラム該ダ
イアフラム上に形成された歪みゲージとを具備するシリ
コンチップと、第１の圧力導入孔を具備する台座と、第
２の圧力導入孔を具備するパッケージとを有して成り、
前記第２の圧力導入孔に導入された圧力を前記第１の圧
力導入孔を介して前記ダイアフラムに印加し、該ダイア
フラムの歪みを検出することによる前記歪みゲージの抵
抗変化に基づいて圧力を検出するようにした圧力センサ
において、前記台座の材料として弾性材を用い、前記シ
リコンチップと前記台座及び前記台座と前記パッケージ
とを接着剤により接着したことを特徴とするものであ
る。
イアフラム上に形成された歪みゲージとを具備するシリ
コンチップと、第１の圧力導入孔を具備する台座と、第
２の圧力導入孔を具備するパッケージとを有して成り、
前記第２の圧力導入孔に導入された圧力を前記第１の圧
力導入孔を介して前記ダイアフラムに印加し、該ダイア
フラムの歪みを検出することによる前記歪みゲージの抵
抗変化に基づいて圧力を検出するようにした圧力センサ
において、前記台座の材料として弾性材を用い、前記シ
リコンチップと前記台座及び前記台座と前記パッケージ
とを接着剤により接着したことを特徴とするものであ
る。
Claims (4)
- 【請求項１】 ダイアフラムと該ダイアフラム上に形成
された歪みゲージとを具備するシリコンチップと、第１
の圧力導入孔を具備する台座と、第２の圧力導入孔を具
備するパッケージとを有して成り、前記第２の圧力導入
孔に導入された圧力を前記第１の圧力導入孔を介して前
記ダイアフラムに印加し、該ダイアフラムの歪みによる
前記歪みゲージの抵抗変化に基づいて圧力を検出するよ
うにした圧力センサにおいて、前記台座の材料としてシ
リコンを用い、前記シリコンチップと前記台座及び前記
台座と前記パッケージとを接着剤により接着したことを
特徴とする圧力センサ - 【請求項２】 ダイアフラムと該ダイアフラム上に形成
された歪みゲージとを具備するシリコンチップと、第１
の圧力導入孔を具備する台座と、第２の圧力導入孔を具
備するパッケージとを有して成り、前記第２の圧力導入
孔に導入された圧力を前記第１の圧力導入孔を介して前
記ダイアフラムに印加し、該ダイアフラムの歪みを検出
することによる前記歪みゲージの抵抗変化に基づいて圧
力を検出するようにした圧力センサにおいて、前記台座
の材料として弾性材を用い、前記シリコンチップと前記
台座及び前記台座と前記パッケージとを接着剤により接
着したことを特徴とする圧力センサ - 【請求項３】 前記弾性材としてゴムを用いたことを特
徴とする請求項２記載の圧力センサ。 - 【請求項４】 前記接着剤としてシリコン系の接着剤を
用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の圧
力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1380496A JPH09210820A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1380496A JPH09210820A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09210820A true JPH09210820A (ja) | 1997-08-15 |
Family
ID=11843458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1380496A Pending JPH09210820A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09210820A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009036639A (ja) * | 2007-08-01 | 2009-02-19 | Denso Corp | センサ装置 |
-
1996
- 1996-01-30 JP JP1380496A patent/JPH09210820A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009036639A (ja) * | 2007-08-01 | 2009-02-19 | Denso Corp | センサ装置 |
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