JPH095197A - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
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- JPH095197A JPH095197A JP17435495A JP17435495A JPH095197A JP H095197 A JPH095197 A JP H095197A JP 17435495 A JP17435495 A JP 17435495A JP 17435495 A JP17435495 A JP 17435495A JP H095197 A JPH095197 A JP H095197A
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Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 温度の変化など外部からの影響によるノイズ
が少なく、かつ有機溶媒ガスにも使用することができる
ようにする。 【構成】 半導体のセンサ素子２０と、被測定圧を導入
する圧力導入筒２５とが気密状態に接合されている。こ
の接合状態は、センサ素子２０と圧力導入筒２５の間
に、ほぼ等しい径の球状のシリコン、セラミックス、又
はシリカ粉からなるスペーサ３０が複数個、一層に挟持
されており、その間隙にフロロシリコン樹脂３２が充填
され接続されている。
が少なく、かつ有機溶媒ガスにも使用することができる
ようにする。 【構成】 半導体のセンサ素子２０と、被測定圧を導入
する圧力導入筒２５とが気密状態に接合されている。こ
の接合状態は、センサ素子２０と圧力導入筒２５の間
に、ほぼ等しい径の球状のシリコン、セラミックス、又
はシリカ粉からなるスペーサ３０が複数個、一層に挟持
されており、その間隙にフロロシリコン樹脂３２が充填
され接続されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、流体圧力を半導体の
ダイアフラムにより受けて、圧力を電気信号に変換して
出力する半導体圧力センサに関する。
ダイアフラムにより受けて、圧力を電気信号に変換して
出力する半導体圧力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば流体の圧力を精度良く測る
ことのできる小型圧力センサとして半導体式圧力センサ
が提供されている。ここで、センサ素子とそれを取り付
ける基台との間の熱膨係数の差等で生ずるノイズを解消
する半導体圧力センサが、特開昭５９−１０２１３１号
公報等に開示されている。この半導体圧力センサは、セ
ンサ素子と基台との間にゲル状シリコン樹脂を介在させ
て、センサ素子と基台との間に力が伝わりにくくし、セ
ンサ素子と基台との間に熱膨張係数の違いによって発生
する伸び縮みの差を吸収させることにより、温度変化に
伴うノイズを解消するものである。
ことのできる小型圧力センサとして半導体式圧力センサ
が提供されている。ここで、センサ素子とそれを取り付
ける基台との間の熱膨係数の差等で生ずるノイズを解消
する半導体圧力センサが、特開昭５９−１０２１３１号
公報等に開示されている。この半導体圧力センサは、セ
ンサ素子と基台との間にゲル状シリコン樹脂を介在させ
て、センサ素子と基台との間に力が伝わりにくくし、セ
ンサ素子と基台との間に熱膨張係数の違いによって発生
する伸び縮みの差を吸収させることにより、温度変化に
伴うノイズを解消するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の半導体圧力
センサは、メタンガス、プロパンガス、ガソリン等の有
機溶媒ガスの圧力測定に使用すると、有機溶媒ガスがゲ
ル状シリコン樹脂中に浸透し、図５に示す状態から、図
６に示すように、しだいにシリコン樹脂の接着層２８が
膨潤してセンサ素子２０のダイアフラムにひずみが生
じ、それに伴い出力信号にノイズが発生する。そして、
膨潤が接着層２８全体に行き渡ると、図７に示すよう
に、センサ素子２０のひずみは解消する。このため、有
機溶媒ガス等の測定にはシリコン樹脂の接着剤は不向き
であった。従って有機溶媒ガスに使用することができる
半導体圧力センサのセンサ素子と基台との間のダイボン
デイング材としては、金属ロウ等の無機系接合部材又
は、耐溶剤性合成ゴム等の有機系接合部材に限られてい
た。しかしこれら接合材も半導体圧力センサ素子の要求
接合条件に必ずしもマッチせず、精度、直線性、温度特
性等のセンサ素子特性を犠牲にしているものであった。
センサは、メタンガス、プロパンガス、ガソリン等の有
機溶媒ガスの圧力測定に使用すると、有機溶媒ガスがゲ
ル状シリコン樹脂中に浸透し、図５に示す状態から、図
６に示すように、しだいにシリコン樹脂の接着層２８が
膨潤してセンサ素子２０のダイアフラムにひずみが生
じ、それに伴い出力信号にノイズが発生する。そして、
膨潤が接着層２８全体に行き渡ると、図７に示すよう
に、センサ素子２０のひずみは解消する。このため、有
機溶媒ガス等の測定にはシリコン樹脂の接着剤は不向き
であった。従って有機溶媒ガスに使用することができる
半導体圧力センサのセンサ素子と基台との間のダイボン
デイング材としては、金属ロウ等の無機系接合部材又
は、耐溶剤性合成ゴム等の有機系接合部材に限られてい
た。しかしこれら接合材も半導体圧力センサ素子の要求
接合条件に必ずしもマッチせず、精度、直線性、温度特
性等のセンサ素子特性を犠牲にしているものであった。
【０００４】この発明は、上記従来の技術の問題年に鑑
みて成されたもので、温度の変化など外部からの影響に
よるノイズが少なく、かつ有機溶媒ガスにも使用するこ
とができる半導体圧力センサを提供することを目的とす
る。
みて成されたもので、温度の変化など外部からの影響に
よるノイズが少なく、かつ有機溶媒ガスにも使用するこ
とができる半導体圧力センサを提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、半導体のセ
ンサ素子と、被測定圧を導入する圧力導入筒とが気密状
態に接合されているものであって、上記センサ素子と上
記圧力導入筒の間に、フロロシリコン樹脂が充填され接
続された半導体圧力センサである。さらに、その間に、
ほぼ等しい径の球状のシリコン、セラミックス、又はシ
リカ粉からなるスペーサが複数個、一層に挟持され、そ
の間隙にフロロシリコン樹脂が充填され接続された半導
体圧力センサである。
ンサ素子と、被測定圧を導入する圧力導入筒とが気密状
態に接合されているものであって、上記センサ素子と上
記圧力導入筒の間に、フロロシリコン樹脂が充填され接
続された半導体圧力センサである。さらに、その間に、
ほぼ等しい径の球状のシリコン、セラミックス、又はシ
リカ粉からなるスペーサが複数個、一層に挟持され、そ
の間隙にフロロシリコン樹脂が充填され接続された半導
体圧力センサである。
【０００６】
【作用】この発明の圧力センサは、被測定圧力媒体であ
る有機溶媒ガスが圧力導入筒を経て、半導体の圧力セン
サ素子の裏面側に直接侵入し、このとき圧力センサ素子
と圧力導入筒の接合層に有機溶媒ガスが接触するが、接
合層のダイホンディング材であるフロロシリコン樹脂
は、有機溶媒による膨潤が少なく、圧力センサに歪みを
与えないものである。さらに、球状のスペーサが圧力セ
ンサ素子及び圧力導入筒との間に極めて薄いダイボンデ
ィング材層を形成するので、接合層の垂直方向の変形を
極めて小さい値に抑制することができるものである。こ
れにより、温度変化によりセンサ素子へ及ぶひずみを最
小限に抑制するものである。
る有機溶媒ガスが圧力導入筒を経て、半導体の圧力セン
サ素子の裏面側に直接侵入し、このとき圧力センサ素子
と圧力導入筒の接合層に有機溶媒ガスが接触するが、接
合層のダイホンディング材であるフロロシリコン樹脂
は、有機溶媒による膨潤が少なく、圧力センサに歪みを
与えないものである。さらに、球状のスペーサが圧力セ
ンサ素子及び圧力導入筒との間に極めて薄いダイボンデ
ィング材層を形成するので、接合層の垂直方向の変形を
極めて小さい値に抑制することができるものである。こ
れにより、温度変化によりセンサ素子へ及ぶひずみを最
小限に抑制するものである。
【０００７】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面に基
づいて説明する。この実施例の圧力センサは、図１に示
すように、Ｓｉ半導体センサ素子２０がセンサケース２
１内に設けられ、センサ素子２０とリードフレーム端子
２２の基端部２２ａとが金線２３によりワイヤボンディ
ングされている。センサケース２１は、リードフレーム
端子２２と、圧力導入部である圧力導入筒２５がインサ
ート成型により、一体に設けられており、この圧力導入
筒２５は基端部にはセンサ取付用のフランジ部２６が形
成されている。センサ素子２０は、接合層２８でフラン
ジ部２６に気密状態に接着されている。
づいて説明する。この実施例の圧力センサは、図１に示
すように、Ｓｉ半導体センサ素子２０がセンサケース２
１内に設けられ、センサ素子２０とリードフレーム端子
２２の基端部２２ａとが金線２３によりワイヤボンディ
ングされている。センサケース２１は、リードフレーム
端子２２と、圧力導入部である圧力導入筒２５がインサ
ート成型により、一体に設けられており、この圧力導入
筒２５は基端部にはセンサ取付用のフランジ部２６が形
成されている。センサ素子２０は、接合層２８でフラン
ジ部２６に気密状態に接着されている。
【０００８】そしてリードフレーム端子２２は 図４に
示すように、基板４０にハンダ付けられ、基板４０に取
り付けられた外部接続端子４２に電気的に接続される。
ここで図４において中心線の右側がリードフレーム端子
２２の延手方向の縦断面であり、中心線の左側は、上記
リードフレーム端子２２の延手方向と直交する方向の縦
断面である。基板４０が固定されたセンサケース２１
は、外装ケース本体４１に取り付けられ、圧力導入筒２
５と外装ケース本体４１の内壁面との間には、例えば耐
有機溶媒性ゴムのＯリング４６が緊密に嵌め込まれてい
る。また、外装ケース本体４１には蓋部材４８が取り付
けられ、蓋部材４８には大気圧側に接続される大気圧導
入口４９が形成されている。
示すように、基板４０にハンダ付けられ、基板４０に取
り付けられた外部接続端子４２に電気的に接続される。
ここで図４において中心線の右側がリードフレーム端子
２２の延手方向の縦断面であり、中心線の左側は、上記
リードフレーム端子２２の延手方向と直交する方向の縦
断面である。基板４０が固定されたセンサケース２１
は、外装ケース本体４１に取り付けられ、圧力導入筒２
５と外装ケース本体４１の内壁面との間には、例えば耐
有機溶媒性ゴムのＯリング４６が緊密に嵌め込まれてい
る。また、外装ケース本体４１には蓋部材４８が取り付
けられ、蓋部材４８には大気圧側に接続される大気圧導
入口４９が形成されている。
【０００９】本実施例では、図１〜図３に示すように、
センサ素子２０とフランジ部２６との間の接合層２８に
は、センサ素子２０とフランジ部２６との間隔を一定に
設定するための球状のスペーサ３０が複数個、一層に並
べられ、このスペーサを包むようにフロロシリコン樹脂
３２が充填され、センサ素子２０とフランジ部２６の接
着が成されている。このフロロシリコン樹脂３２は、ジ
メチルシリコンゴムの側鎖のメチル基の全てないしは一
部をトリフロロプロピルメチル等のフッ素化合物で置換
したものであり、この樹脂は通常のシリコン樹脂の持つ
特徴を全て持ち、加えて著しく耐溶剤性を向上させたも
のである。
センサ素子２０とフランジ部２６との間の接合層２８に
は、センサ素子２０とフランジ部２６との間隔を一定に
設定するための球状のスペーサ３０が複数個、一層に並
べられ、このスペーサを包むようにフロロシリコン樹脂
３２が充填され、センサ素子２０とフランジ部２６の接
着が成されている。このフロロシリコン樹脂３２は、ジ
メチルシリコンゴムの側鎖のメチル基の全てないしは一
部をトリフロロプロピルメチル等のフッ素化合物で置換
したものであり、この樹脂は通常のシリコン樹脂の持つ
特徴を全て持ち、加えて著しく耐溶剤性を向上させたも
のである。
【００１０】しかし、フロロシリコン樹脂も、図５〜図
７に示すように、有機溶媒ガスに接触すると少々ではあ
るが膨潤を生ずるものであり、有機溶媒ガスが浸透、拡
散するまで信号はドリフトし続けるものである。その対
策として球状のスペーサ３０が、センサ素子２０とフラ
ンジ部２６との間のフロロシリコン樹脂３２の層の中に
挟持されており、スペーサ３０はセンサ素子２０及びフ
ランジ部２６との間に極めて薄いフロロシリコン樹脂層
を形成して固定されているものである。よってフロロシ
リコン樹脂３２が有機溶媒ガスに接触し、膨潤しても、
この極めて薄い層により、信号にノイズをあたえる程垂
直方向の変化が生ぜず、ひずみを最小に抑えることがで
きる。従って信号のドリフトはかなり抑制することがで
きる。尚、抑制量はスペーサの充填率、センサ素子２０
の剛性で決まるものである。
７に示すように、有機溶媒ガスに接触すると少々ではあ
るが膨潤を生ずるものであり、有機溶媒ガスが浸透、拡
散するまで信号はドリフトし続けるものである。その対
策として球状のスペーサ３０が、センサ素子２０とフラ
ンジ部２６との間のフロロシリコン樹脂３２の層の中に
挟持されており、スペーサ３０はセンサ素子２０及びフ
ランジ部２６との間に極めて薄いフロロシリコン樹脂層
を形成して固定されているものである。よってフロロシ
リコン樹脂３２が有機溶媒ガスに接触し、膨潤しても、
この極めて薄い層により、信号にノイズをあたえる程垂
直方向の変化が生ぜず、ひずみを最小に抑えることがで
きる。従って信号のドリフトはかなり抑制することがで
きる。尚、抑制量はスペーサの充填率、センサ素子２０
の剛性で決まるものである。
【００１１】この実施例の圧力センサの使用方法は、ま
ず圧力導入部４５と被測定圧力側に接続し、大気圧導入
口４９を大気圧側に開放する。圧力測定する有機溶媒ガ
ス等は、圧力導入部４５を通り、圧力導入筒２５を経
て、センサ素子２０の裏面側に直接接触し、センサ素子
２０は、圧力により歪みが生じ、それに伴い変化するセ
ンサ素子２０の抵抗値を検出し、有機溶媒ガス等の圧力
を測定する。
ず圧力導入部４５と被測定圧力側に接続し、大気圧導入
口４９を大気圧側に開放する。圧力測定する有機溶媒ガ
ス等は、圧力導入部４５を通り、圧力導入筒２５を経
て、センサ素子２０の裏面側に直接接触し、センサ素子
２０は、圧力により歪みが生じ、それに伴い変化するセ
ンサ素子２０の抵抗値を検出し、有機溶媒ガス等の圧力
を測定する。
【００１２】この実施例の圧力センサに使用しているフ
ロロシリコン樹脂は、通常のシリコン樹脂の特徴を有し
ているので、センサ素子２０の電気特性を損なわず、ま
た温度変化によって、センサ素子２０とフランジ部２６
との間に生ずる伸び縮みの差を吸収することができる。
そしてこの圧力センサは接合層２８に球状のスペーサ３
０を挟入することにより、フロロシリコン樹脂の有機溶
媒により膨潤から生ずる歪みを最小に抑制することがで
き、また作業性を犠牲にすることなく均一の厚みを有す
る結合層２８を形成することが可能であり、優れた再現
性を有するものである。
ロロシリコン樹脂は、通常のシリコン樹脂の特徴を有し
ているので、センサ素子２０の電気特性を損なわず、ま
た温度変化によって、センサ素子２０とフランジ部２６
との間に生ずる伸び縮みの差を吸収することができる。
そしてこの圧力センサは接合層２８に球状のスペーサ３
０を挟入することにより、フロロシリコン樹脂の有機溶
媒により膨潤から生ずる歪みを最小に抑制することがで
き、また作業性を犠牲にすることなく均一の厚みを有す
る結合層２８を形成することが可能であり、優れた再現
性を有するものである。
【００１３】
【発明の効果】この発明の圧力センサは、被測定流体が
有機溶媒ガスであっても、有機溶媒ガスのフロロシリコ
ン樹脂への浸透によるセンサのノイズが極めて少なく、
センサ素子の精度、直線性、温度特性という電気特性が
きわめて良好なものである。さらに、スペーサにより、
フロロシリコン樹脂に膨潤が生じても、それによる歪み
がセンサ素子に影響せず、測定値の精度が高いものであ
る。
有機溶媒ガスであっても、有機溶媒ガスのフロロシリコ
ン樹脂への浸透によるセンサのノイズが極めて少なく、
センサ素子の精度、直線性、温度特性という電気特性が
きわめて良好なものである。さらに、スペーサにより、
フロロシリコン樹脂に膨潤が生じても、それによる歪み
がセンサ素子に影響せず、測定値の精度が高いものであ
る。
【図１】この発明の一実施例の圧力センサの縦断面図で
ある。
ある。
【図２】この実施例の圧力センサのセンサ素子とフラン
ジ部の接合層の拡大縦断面図である。
ジ部の接合層の拡大縦断面図である。
【図３】図２のスペーサとフランジ部との接合部分の拡
大図である。
大図である。
【図４】この実施例の圧力センサを外装ケースに取り付
けた状態の縦断面図である。
けた状態の縦断面図である。
【図５】有機溶媒ガス環境下でのシリコン樹脂の挙動を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図６】有機溶媒ガス環境下でのシリコン樹脂の挙動を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図７】有機溶媒ガス環境下でのシリコン樹脂の挙動を
示す模式図である。
示す模式図である。
２０ センサ素子 ２５ 圧力導入筒 ２８ 接合層 ３０ スペーサ ３２ フロロシリコン樹脂
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体の圧力センサ素子と被測定圧を導
入する圧力導入部とが気密状態に接合された半導体圧力
センサにおいて、上記圧力センサ素子と上記圧力導入部
の間にフロロシリコン樹脂が充填され接着されたことを
特徴とする半導体圧力センサ。 - 【請求項２】 半導体の圧力センサ素子と被測定圧を導
入する圧力導入部とが気密状態に接合された半導体圧力
センサにおいて、上記圧力センサ素子と上記圧力導入部
の間に球状のスペーサが複数個一層に挟持されており、
上記圧力センサ素子と圧力導入部筒とスペーサの間隙に
フロロシリコン樹脂が充填され接着されたことを特徴と
する半導体圧力センサ。 - 【請求項３】 上記スペーサは、シリコン、セラミック
ス、又はシリカてある請求項２記載の半導体圧力セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17435495A JPH095197A (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | 半導体圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17435495A JPH095197A (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | 半導体圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH095197A true JPH095197A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=15977167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17435495A Pending JPH095197A (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH095197A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11108782A (ja) * | 1997-10-02 | 1999-04-23 | Denso Corp | 半導体力学量センサ |
| US6390539B2 (en) | 1997-06-18 | 2002-05-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Automotive impact energy absorbing structure |
| US6450565B2 (en) | 2000-05-29 | 2002-09-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Side wall construction of vehicle body with door reinforced longitudinally |
-
1995
- 1995-06-15 JP JP17435495A patent/JPH095197A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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