JPS5889873A - 半導体圧力変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特に自動車の吸気マニホールド圧検出用に好
適な半導体圧力変換器に係り、特に耐環境性に優れたハ
ンダ接着構造に関する。

（１） 半導体圧力変換器の構造は、第１図に代表的に示される
如く、圧力導入ｔ％％イブ６と一体化された金属ステム
３に、金属ステム３の熱歪を緩和する目的で所望の熱膨
張係数を有する材質で出来た台座２を、この台座２に設
けた穴２Ａが前記バイブロの穴と一致するようにして接
着剤８により接着し、さらにシリコンダイヤフラム１を
前記台座２上に、この台座２の穴２Ａをふさぐように接
着剤７により接着している。前記シリコンダイヤフラム
１には拡散等により歪ゲージＩＡが形成されており、歪
ゲージＩＡは図示しない電気配線を介してボンディング
ワイヤ４により、−ハーメチックシール９により電気的
に絶縁されたリードビン５に接続している。キャップ１
０を前記ステム３に嵌′合し、その外周部１３を接着ま
たは溶接している。

絶対圧型圧力変換器を構成する場合は、前記キャンプｌ
Ｏに設けである通気穴１１を通常は真空槽内においても
封じる侍とにより真空室１２を形成する−これらの構造
は従凍でも、本発明でも同様であるが、前記接着剤７．
８として、従来はガラ（２） ス、Ａｕ−３ｉ共晶、ハンダ、シリコーンゴム等が各々
の目的に合せて使われているのが一般的である。

ところが、自動車用圧力変換器、特に吸気マニホールド
圧力を検出する場合に於ては、吸気マニホールド雰囲気
、使用温度範囲、振動等の環境条件に耐えることが要求
され、さらにコスト的な制約もある。そこで、耐環境性
にすぐれ、低コストの自動車用圧力変換器を提供するた
めには、上記従来構造において接着剤７．８を要求に合
ったものにする必要が生じてきた。

本発明の目的−は、吸気マニホールド雰囲気に関し耐食
性のあるハンダを選定し、ハンダ接着による高信頼性、
低コストの自−車用半導体圧力変換器を提供することに
ある。

以上の目的を達成するために、本発明では鉛ｐｂを蒼有
しない錫Ｓｎ系ハンダを接着剤として採用することにし
た。以下Ｓ’ｎ系ハンダ核用理由について実験結果を示
し説明する。自動車の吸気マニホールド雰囲気は一般に
ガン。リン、還流排気ガス（３） （ＥＧＲ）−、エンジンオイル、湿気及び空気の混合状
態であり、これ等ガス中の有害成分とハンダ組織の関裸
に於て、ガソリンが酸化して生成する有機酸、つまりガ
ソリン成分中には例えばヘキセンＣ６Ｈｎ、ＫプセンＣ
７Ｈｔ４、オクテン０１１Ｈ１ｂ等の炭化水素が混在し
ており、活性なものは酸素と反応しギ酸、酢酸等を生成
するもの、によりハ゛ンダが腐食することが考えられる
。第２図は、オクテンを酸化させて作った実験試液に、
一定形状のハンダ試料片を浸漬し加速腐食試験Ｉした結
果”であり、この結果よりｐｂを含有しないＳｎ系ハン
ダ（特性（ニ））が耐食性に優れていることがわかる。

なお、図中特性（イ）、はハンダとしてＰｂ２．５Ｓｎ
の場合、特性（ロ）はＰｂ−６０Ｓｎの場合、特性（ハ
）はＰ−ｂ−９０Ｓｎの場合、特性（ニ）は本発明に係
りＳ　ｎ　−２Ｓ　ｂ　、　Ｓ　ｎ　−５Ｓｂ。

Ｓｎ　　１０Ａｕなどｐｂを含有しないＳｎ系ハンダの
場合を示している。

以下、ｐｂを含有しな＆＞Ｓｎ系ハンダを半導体圧力変
換器の接着剤とした場合の実施例について（４） 第１図で説明する。なお、前述した従来構造の説明と重
複するところは省略する。シリコン台座２の両面および
シリコンダイヤフラム１の接着面にはあらかじめＮｌメ
ッキによるメタライズ層を形成してあり、前記シリコン
台座と、表面にＮｉメッキしたＦ　ｅ　−Ｎ　ｉ合金（
この場合Ｆ　ｅ　−４２Ｎｉ）ステム３をハンダ（本例
では５ｎ−２Ｓｂ）８により気密接着し、またシリコン
台！２とシリコンダイヤフラム１をハンダ（Ｓ　ｎ　−
２Ｓ　ｂ）　７で気密接着している。前記ステム３と、
表面にＮｉメッキしたキャンプ（この場合鉄製）１０を
嵌合し、その周辺部１３を気密的に溶接している。さら
に本実施例では、真空槽内で通気穴１１をハーンダ（Ｐ
ｂ−６０３ｎ）により気密的に封じることにより真空室
１２を形成し、絶対正形圧力変換器とした。

、以上の如く構成された絶対圧型圧力変換器の出力は長
時間に安定であり、また通称ラジフロと呼ばれる方法で
気密試験を実施した結果 １ｘ　１ｏ−’！“／ｓｅｃ、ａｔ謡以下のリークレー
トが得（５） られており、接着剤として採用したハンダで真空室の気
密が保てることが実証できた。更に、自動車のエンジン
ルームに上記圧力変換器を取−り付け、吸気マニホール
ドと圧力変換器の注力導入バイブロをゴムホースで配管
した状態でｓｏ、ｏｏｏ−走行後に於ても真空室の気密
性に異常はなく、正常に作動しており前記マニホールド
雰囲気に触れるハンダ表面の腐食も発生していないこ・
とが確かめられている。、ちなみに、同時に前記条件に
て走行したｐｂを含有するハンダ（Ｐｂ−２，５３ｎ）
で接着した圧力変換器では、前記雰囲気に触れるハンダ
表面が変質し白色の生成物が発生しており、分析の結果
前記生成物はハンダ中の、Ｐｂが腐食してできたＰｂの
酸化物（ＰｂＣＯ）、２ＰｂＣＣ）３・Ｐｂ（ＯＨ）謙
　等）であった。

次に、シリコンダイヤフラムｌとシリコン台座２をハン
ダ７で接着する構造に於て、シリコンの熱膨張係数（２
，６ｘｌＯ−’１：／’ｃ）に比ベハンダの熱膨張係数
は約１桁大きく、この熱膨張係数の差による影響を前記
シリコンダイヤフラムは機械（６） 的歪として検出してしまい圧力変換器の精度が得られな
いという問題が発生するが、本実施例に於ては、第３図
に示す如くハンダの厚みと出力変化量の関係を実験的に
明らかにし、ハンダ厚みを５〜２５μｍにコントロール
することにより１％ＦＳ（ＦＳはＯ〜１０００１００Ｏ
ａｂｓのことで、コルレンジでの変化量が１％以内のこ
とを示す）の精度を。

得ている。

以上、本実施例では接着剤８、接着剤７をハンダ（Ｓｎ
−２Ｓｂ）で接着しているが、接着剤８を前記ハンダで
接着し、接着剤７を例えばガラスとした構造においても
、また接着剤７を前記パンダで接着し接着剤８を例えば
Ａｕ−３ｉ共晶とした構造に於ても前記ハンダの効果が
期待できることは言うまでもない、また、本実施例では
Ｓｎ系ハンダ接着剤として５ｎ−２Ｓｂについて説明し
たが、これは特に限定するものではなく例えば５ｎ−２
，５Ａｇ、Ｓｎ−ＩＳｎ−ｌ５ｂ−ＩＡ、Ｉ　Ｇ。

（７） 以上の如く本発明では、Ｓｎ系ハンダで接着する構造に
する−とにより、吸気マニホールド雰囲気に対し耐食性
を有する構造にでき、かつ接着作業が簡単で量産性のあ
や、低コストの圧力変換器が提供できる。

さらに本発明では、ハンダ接着部の厚みを５〜２５μｍ
にコントロールすることにより、高精度で長時間出力の
安定な圧力変換器を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明するための半導体圧力変換器の断
面図、第２図はハンダの耐食性実験結果の一例を示す図
、第３図はハンダの厚みと温度サイクル試験（−４０℃
（へ）１２０℃、１ｃｐｈ）１００サイクルでの出力変
化量の関係を示す図であ−る。 １・・・シリコンダイヤフラム、２・・・台座、３・・
・ステム、４・・・ボンディングワイヤ、５・・・リー
ドピン、６・・・パイプ、７・・・接着剤、８・・・接
着剤、９・・・ハーメチックシール、１０・・・キャッ
プ、１１・・・通気穴。 （８）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シリコンダイヤフラム、このシリコンダイヤフラム
   の熱膨張係数と近似または同一品熱膨張係数を有し前記
   シリコンダイヤフラムを支持する台座、およびこの台座
   を支持するステムを有する半導体圧力変換器において、
   前記シリコンダイヤフラムと前記台座間および前記台座
   と前記ステム関の少なくとも一方の接着には、鉛（Ｐ　
   ｂ）　　を含有。 しない錫（Ｓｎ）系ハンダで接着する構造としたことを
   特徴とする半導体圧力変換器。 ２、前記ハンダの厚みを５〜２５μｍｅ設定したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記戦の半導体圧力変換
   器。