DE2913772A1 - Halbleiter-druckwandler - Google Patents
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Description
HITACHI, LTD., Tokyo, Japan
Halbleiter-Druckwandler
Die Erfindung betrifft einen Halbleiter-Druckwandler und ein Verfahren zum Verbinden eines Deckgliedes aus Isolierstoff
mit einer Oberfläche einer Siliziummembran, auf der Piezowiderstandselemente und Leiterbahnen vorhanden
sind.
Es gibt bereits Druckwandler mit einem Glassubstrat und einer dünnen Siliziummembran, auf die eine Piezowiderstandsbrücke
diffundiert ist (US-PS 3 918 019 und 4 079 508). Die Bauteile der Brücke sind genau ausgerichtet
und mit Haft- oder Bindekissen und Leiterbahnen verbunden, die beide auf dem Silizium ausgeführt sind. Das
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Glassubstrat enthält eine kreisförmige Bohrung mit einem Durchmesser, der wenigstens so groß wie der Durchmesser
der Membran ist. Leitungen sind auf dem Glassubstrat in einem Muster aufgetragen, das an das Muster der Haft- oder
Bindekissen auf dem Silizium angepaßt ist. Das Silizium ist mit dem Glassubstrat verbunden, wobei die Siliziummembran
die Bohrung im Glas überlagert und die Haft- oder Bindekissen die Leitungen überlagern, die auf dem Glas durch
anodisches Verbinden aufgetragen sind. Die durch dieses Verfahren erzeugte Bindung bewirkt eine hermetische Abdichtung
um die Bohrung.
Gewöhnlich ist eine Schicht aus Isolierstoff, wie
z. B. Siliziumdioxid (SiO2), auf der Oberfläche des Siliziums
vorgesehen, um die Piezowiderstandsbrucke und die Leiterbahnen darauf zu schützen. In einem derartigen Fall
ist es sehr schwierig, ein isolierendes Bauteil, wie z. B. das Glassubstrat, auf der Siliziumoberfläche durch ein
Verfahren, wie z. B. das anodische Verbinden,"fest oder sicher zu verbinden. Dies gilt insbesondere dann, wenn die
Siliziumdioxidschicht (SiO„-Schicht) dicker als 0,5 ,um ausgeführt
ist.
Es gibt bereits ein Verfahren zum Verbinden eines isolierenden
Bauteiles mit einer Passivierungsschicht, die eine Oberfläche eines Halbleiters bedeckt (vgl. US-PS
3 595 719). Bei diesem Verfahren wird vor dem anodischen Verbinden die Passivierungsschicht auf eine Dicke von wenigstens
ca. 1000 S (=0,1 ,um) mit einem Ätzmittel geätzt.
Wenn ein derartiges Verfahren zur Herstellung des oben erläuterten Druckwandlers eingesetzt wird, verschlechtert
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sich die Kennlinie der PiezowiderStandsbrücke, da eine
hohe Spannung an deren pn-übergang liegt. Insbesondere ist die Siliziuirunembran η-leitend, und die druckempfindlichen
Widerstände der Piezowiderstandsbrücke, die darauf diffundiert sind, sind p-leitend. Wenn die positive Spannung
am Silizium und die negative Spannung am Glassubstrat liegt, fließt ein Leckstrom durch den pn-übergang, wodurch
die isolierenden Eigenschaften des pn-überganges beeinflußt werden.
Weiterhin werden die Leiterbahnen durch ρ -Diffusion ausgeführt, was zu einem geringen spezifischen Widerstand
führt. Jedoch verursacht diese ρ -Diffusion auch Gräben entlang der Leiterbahnen, obwohl diese in der Tiefe sehr
flach sind. Die Gräben beeinflussen die hermetische Abdichtung um die Bohrung. Für die hermetische Abdichtung können
Haft- oder Bindekissen aus Gold vorgesehen werden (vgl. US-PS 3 918 019 und US-PS 4 079 508). Auch wurde das anodische
Verbinden bereits beschrieben (vgl. US-PS 3 397 278).
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Halbleiter-Druckwandler und ein Verfahren anzugeben, bei denen ein
isolierender Belag oder Deckel auf einer isolierenden Siliziummembran mit der Piezowiderstandsbrücke fest und beständig
ohne obige Nachteile und in einer für eine Massenproduktion geeigneten Weise verbunden ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Halbleiter-Druckwandler
gelöst mit:
Einer Siliziummembran, bei der auf eine Fläche ein Piezowiderstands-Dehnungsmesser und Leiterbahnen zur elektrischen
Verbindung diffundiert sind,
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einer Passivierungsschicht, die die Fläche der Siliziummembran
bedeckt, um den diffundierten Dehnungsmesser und die Leiterbahnen zu schützen, und
einem Deckglied aus Isolierstoff, der auf der Fläche
der Siliziummembran angebracht ist,
wobei eine Schicht aus leitendem Material auf der Passivierungsschicht
gebildet und eine Verbindung zwischen dem Deckglied aus Isolierstoff und der leitenden Schicht durch
anodisches Verbinden hergestellt ist.
Die Erfindung sieht also einen Halbleiter-Druckwandler (für den absoluten Druck) mit einer Siliziummembran und einem
Deckglied vor. Die Siliziummembran ist eine kreisförmige druckempfindliche Membran, auf deren Oberfläche Piezowiderstände
und Leiterbahnen diffundiert sind. Das Deckglied aus Borsilikatglas enthält eine kreisförmige Bohrung. Auf
die Fläche der Siliziummembran, auf der die Piezowiderstände
und die Leiterbahnen diffundiert sind, ist eine Passivierungsschicht aus Siliziumdioxid aufgetragen. Weiterhin
ist auf der Passivierungsschicht eine leitende Schicht durch z. B. Verdampfen von Silizium gebildet. Außerdem ist das Glas-Deckglied
auf der Siliziummembran durch anodisches Verbinden aufgetragen. Insbesondere werden die Siliziummembran und das
Glas-Deckglied bis zu einer bestimmten hohen Temperatur erwärmt, und eine relativ hohe Spannung liegt an der leitenden
Schicht der Siliziummembran und den Glas-Deckgliedern.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend beispielsweise
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Halbleiter-Druckwandlers
,
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Fig. 2 und 3 eine Draufsicht bzw. einen vergrößerten Schnitt einer Siliziummembran und
eines Glas-Deckgliedes des in Fig. 1 dargestellten Halbleiter-Druckfühlers, und
Fig. 4 einen Teilschnitt mit anderen Leiterbahnen, die elektrisch Piezowiderstandselemente
im Glas-Deckglied mit der Außenseite im Halbleiter-Druckwandler nach der Erfindung verbinden.
In der Zeichnung, bei der insbesondere in den Fig. 2 und
3 einander entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, hat eine Siliziummembran 1 einen Trägerrand
aus dickem Silizium und darin eine kreisförmige druckempfindliche Membran aus dünnem Silizium. Das zur Herstellung
der Siliziummembran 1 verwendete Ausgangsmaterial ist n-leitend. Auf eine Fläche der Siliziummembran 1 werden p-leitende
Piezowiderstände 2a und ρ -leitende Leiterbahnen 2b in üblicher Weise diffundiert. Elektroden 3 aus Aluminium (Al)
oder aus unbeschädigbaren drei Schichten aus Gold (Au), Palladium (Pd) und Titan (Ti) werden auf den ρ -Leiterbahnen 2b
mittels eines Verfahrens, wie z. B. Zerstäubens oder Verdampf ens , aufgetragen. Weiterhin wird auf der Fläche der
Siliziummembran 1, auf der die Piezowiderstände 2a und die Leiterbahnen 2b vorliegen, mit Ausnahme des Bereiches, in dem
die Elektroden 3 aufgebaut werden, eine Passivierungsschicht
4 aus einem Isolierstoff, wie z. B. Siliziumdioxid (SiO2), gebildet.
Außerdem wird auf der Passivierungsschicht 4 eine Schicht 5 aus einem leitenden Material, wie z. B. Silizium
(Si), mittels Zerstäubens, Dampf-Wachsturns oder Verdampfung
gebildet. Anstelle des Siliziums können andere Metalle, wie z. B. Aluminium (Al), Titan (Ti), Platin (Pt), Palladium (Pd)
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oder Beryllium (Be), zur Herstellung der leitenden Schicht 5 verwendet werden. Da die Passivierungsschicht 4 aus Siliziumdioxid
zwischen der aufgetragenen Polysiliziumschicht 5 und der Siliziummembran 1 vorgesehen ist, kann bei der Verwendung
von Silizium für die leitende Schicht 5 eine anfängliche
Biegung der Siliziummembran 1 aufgrund des Unterschiedes der Wärmeausdehnungskoeffizienten ausgeschlossen werden,
so daß die Temperatur-Kennlinie der Siliziummembran 1 verbesserbar ist, d. h., die Änderung des Standardpunktes,
wie z. B. des Nullpunktes, bezüglich der Temperatur aufgrund der durch den Unterschied der Wärmeausdehnungskoeffizienten
hervorgerufenen Biegung ist ausgeschlossen. Weiterhin wird Silizium wegen des guten Haftvermögens an der Passivierungsschicht 4 aus Siliziumdioxid- besonders bevorzugt.
Auf der Oberfläche der Siliziummembran 1 ist ein Deckglied
7 angebracht. Dieses Deckglied 7 besteht zur Verbesserung der Temperatur-Kennlinie aus einem Material, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient
im wesentlichen gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizienten von Silizium ist, z. B. aus Borsilikatglas,
das von der Firma Corning Glass Work unter dem Handelsnamen "Pyrex" und vorzugsweise "Pyrex No. ΠAO" vertrieben
wird. Dieses Borsilikatglas hat auch das gute Haftvermögen an Silizium. Eine kreisförmige Bohrung 6 wird auf der Unterseite
des Glas-Deckgliedes 7 gebildet, und acht Durchgangslöcher 8 werden darin an Stellen entsprechend den Elektroden
3 erzeugt, die auf der Siliziummembran 1 vorgesehen sind.
Die Siliziummembran 1 und das Glas-Deckglied 7 werden nach einer Behandlung durch jeweilige vorbestimmte Prozesse
miteinander durch anodisches Verbinden verbunden. Dieses anodische
Verbinden ist eine Technologie zum Verbinden eines Halbleiters oder Leiters, wie z. B. Silizium, und eines Isolators,
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wie ζ. B. Glas, ohne Haft- oder Bindekissen und wurde in Einzelheiten bereits erläutert (vgl. US-PS 3 397 278). Bei
diesem Ausführungsbeispiel werden die Siliziummembran 1 und das Glas-Deckglied 7 gestapelt, und es werden ein positiver
Pol und ein negativer Pol, der positive Pol für die Siliziumschicht 5 und der negative Pol für das Glas-Deckglied 7, vorgesehen.
Dann wird dieser Stapel aus der Siliziummembran 1 und dem Glas-Deckglied 7 in ein Vakuum gebracht und auf ca.
350 erhitzt. Zwischen diesen Polen liegt eine Spannung von 1000 V für ca. 30 min. Dadurch werden die Siliziummembran 1
und das Glas-Deckglied 7 fest oder sicher verbunden. Obwohl das oben erläuterte anodische Verbinden nicht notwendig unter
Vakuum durchführbar ist, wird die hermetische Kammer 6 mit Vakuum vorzugsweise erhalten. Durch Einführen von Kapillarkörpern
in die Durchgangslöcher 8 werden Leiter 9, wie z. B.
Golddrähte, direkt durch Ultraschall-Kugel-Verbinden verbunden.
Um weiterhin einen Bruch und eine Wanderung der Leiter und Elektroden zu verhindern, sind Kunststofflagen 10
aus Siliziumgel oder RTV auf den Durchgangslöchern 8 angebracht.
Auf der anderen Fläche der Siliziummembran 1 ist eine Einheit 11 in der Form eines Rohres befestigt und bildet eine
Kammer, in die der zu erfassende Druck geführt ist, sowie einen Druck-Einlaß. Diese Rohreinheit 11 besteht aus dem oben
erläuterten Borsilikatglas und ist auch mit der Siliziummembran 1 durch anodisches Verbinden verbunden.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind die Golddrähte 9 auf dem
auf dem Substrat 15 einschließlich eines Operationsverstärkers 14 gebildeten Dickfilmleiter durch Leiterrahmen 13 verbunden.
* RTV = Raumtemperatur-Vulkanisier-Silikongummi
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Andererseits ist das Substrat 12 auf einem Rohr 16
durch Haft- oder Bindekissen festgelegt, und das Rohr 16
hält darin das Rohr 11 fest. Am Substrat 12 ist auch das Hauptsubstrat 15 durch Haft- oder Bindekissen festgelegt.
An der Kante des Hauptsubstrates 15 sind Anschlüsse und Anschlüsse 17 befestigt, durch die ein elektrisches Ausgangssignal
erzeugt wird.
In dem oben erläuterten Druckwandler wird ein elektrisches Signal proportional dem absoluten Druck im Einlaß,
d. h. dem relativen Druck im Einlaß, d. h. dem relativen Druck im Einlaß bezüglich des Vakuums in der hermetischen
Kammer, durch den üblichen Piezowiderstandseffekt erhalten. Das Ausgangssignal wird z. B. einem in einem Kraftfahrzeug
angebrachten Mikrocomputer zugeführt, um dadurch eine elektronische Kraftstoffeinspritzung und/oder eine elektronische
Voreileinrichtung zu steuern. Da weiterhin die Piezowiderstandselemente 2a in einem inaktiven Zustand oder der
Vakuumkammer sind, werden die Piezowiderstands-Kennlinien und die Isolier-Kennlinien des pn-überganges von ihnen gegenüber
der Umgebung geschützt.
In Fig. 4 ist ein anderer Aufbau der Leiterbahnen 2b dargestellt, die auf die Siliziummembran 1 anders als beim
obigen Ausführungsbeispiel diffundiert sind. Z. B. erstreckt sich die Leiterbahn 2b über das Glas-Deckglied 7, und die
oben erläuterte Elektrode 3 aus drei Schichten Gold-Palladium-Titan ist auf dessen ausgedehntem Teil angebracht. Auf der
Elektrode 7 ist-der Golddraht 9 durch Draht-Verbinden vorgesehen
.
Der oben erläuterte Aufbau der Elektrode ist insbesondere für eine Massenproduktion geeignet, da die Elektroden
einfach erzeugt werden können.
909842/0812
Claims (12)
- Ansprüche, Halbleiter-Druckwandler, miteiner Siliziummembraneinheit, auf der eine druckempfindliche Membran gebildet ist,auf die druckempfindliche Membran der Siliziummembraneinheit diffundierte Piezowiderstandselemente, deren Widerstandswert sich abhängig von der in der Membran auftretenden (mechanischen) Spannung verändert,Leiterbahnen, die auf die Siliziummembraneinheit zur elektrischen Verbindung der Piezowiderstandselemente diffundiert sind,eine Passivierungsschicht, die die Fläche der Siliziummembraneinheit bedeckt, auf die die Piezowiderstandselemente und die Leiterbahnen diffundiert sind, undein Deckglied aus Isolierstoff, das auf der Fläche der Siliziummembraneinheit befestigt ist,dadurchgekennzeichnetdaß eine Leiterschicht (5) zwischen der Passivierungsschicht (4) und dem Deckglied (7) vorgesehen ist.
- 2. Halbleiter-Druckwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Leiterschicht (5) und das Deckglied (7) aus Isolierstoff durch anodisches Verbinden verbunden sind.
- 3. Halbleiter-Druckwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,680-(H 15169-H5734)-Ko-E909842/0812daß das Deckglied (7) aus einem Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht, der im wesentlichen gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Siliziums ist.
- 4. Halbleiter-Druckwandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckglied (7) aus Glas besteht.
- 5. Halbleiter-Druckwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,daß das Deckglied (7) aus Borsilikatglas zusammengesetzt ist.
- 6. Halbleiter-Druckwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Leiterschicht (5) aus Silizium besteht, das auf die Passivierungsschicht (4) der Siliziummembraneinheit (1) aufgetragen ist.
- 7. Halbleiter-Druckwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Passivierungsschicht (4) aus Siliziumdioxid besteht.
- 8. Halbleiter-Druckwandler nach Anspruch 1, dadurch gekenn ζ ei chnet,daß das Deckglied (7) eine Bohrung enthält, die darin ausgeführt ist und zusammen mit der Siliziummembraneinheit (1) eine Kammer bildet.
- 9. Halbleiter-Druckwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,909842/0812daß ein rohrförmiges Glied (11) aus Glas mit der Unterfläche der Siliziummembraneinheit (1) verbunden ist, um dadurch eine Kammer zu bilden, in die der zu erfassende Druck geführt ist.
- 10. Halbleiter-Druckwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß mehrere Durchgangslöcher (8) auf dem Deckglied (7) an Stellen entsprechend den Leiterbahnen (2b) der Siliziummembraneinheit (1) vorgesehen sind, unddaß Elektroden auf den Löchern (8) des Deckgliedes (7) vorhanden sind.
- 11. Halbleiter-Druckwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Leiterbahnen (2b) auf die Siliziummembraneinheit (1) über das Deckglied (7) hinaus diffundiert sind, unddaß Elektroden auf den ausgedehnten Teilen hiervon vorgesehen sind.
- 12. Halbleiter-Druckwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß das anodische Verbinden aufweist:Stapeln der Siliziummembraneinheit (1) und des isolierenden Deckgliedes (7),Erhitzen des Stapels aus der Siliziummembraneinheit (1) und dem Deckglied (7) bis zu einer bestimmten Temperatur, undAnlegen einer Spannung für eine vorbestimmte Zeitdauer an den Stapel aus der Siliziummembraneinheit (T) und dem Deckglied (7),wobei die positive Spannung an der Leiterschicht (5) auf der Siliziummembraneinheit (1) und die negative Spannung am isolierenden Deckglied (7) liegt.909842/0812
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3919178A JPS54131892A (en) | 1978-04-05 | 1978-04-05 | Semiconductor pressure converter |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2913772A1 true DE2913772A1 (de) | 1979-10-18 |
DE2913772B2 DE2913772B2 (de) | 1981-06-25 |
DE2913772C3 DE2913772C3 (de) | 1982-03-25 |
Family
ID=12546215
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2913772A Expired DE2913772C3 (de) | 1978-04-05 | 1979-04-05 | Halbleiter-Druckwandler |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4295115A (de) |
JP (1) | JPS54131892A (de) |
CA (1) | CA1131759A (de) |
DE (1) | DE2913772C3 (de) |
FR (1) | FR2422261A1 (de) |
GB (1) | GB2019648B (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2921043A1 (de) * | 1978-08-28 | 1980-03-13 | Babcock & Wilcox Co | Druckmesswertwandler mit elektrisch abgeschirmten piezoohmschen messfuehlern |
US4276533A (en) * | 1979-02-02 | 1981-06-30 | Nissan Motor Company, Limited | Pressure sensor |
Families Citing this family (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55112864U (de) * | 1979-02-02 | 1980-08-08 | ||
US4368575A (en) * | 1980-07-14 | 1983-01-18 | Data Instruments, Inc. | Pressure transducer--method of making same |
JPS5892746U (ja) * | 1981-12-16 | 1983-06-23 | 株式会社山武 | 半導体圧力変換器 |
CA1186163A (en) * | 1982-01-04 | 1985-04-30 | James B. Starr | Semiconductor pressure transducer |
US4656454A (en) * | 1985-04-24 | 1987-04-07 | Honeywell Inc. | Piezoresistive pressure transducer with elastomeric seals |
US4649363A (en) * | 1985-07-22 | 1987-03-10 | Honeywell Inc. | Sensor |
US4800758A (en) * | 1986-06-23 | 1989-01-31 | Rosemount Inc. | Pressure transducer with stress isolation for hard mounting |
US4721938A (en) * | 1986-12-22 | 1988-01-26 | Delco Electronics Corporation | Process for forming a silicon pressure transducer |
US4852408A (en) * | 1987-09-03 | 1989-08-01 | Scott Fetzer Company | Stop for integrated circuit diaphragm |
US4870745A (en) * | 1987-12-23 | 1989-10-03 | Siemens-Bendix Automotive Electronics L.P. | Methods of making silicon-based sensors |
US5264820A (en) * | 1992-03-31 | 1993-11-23 | Eaton Corporation | Diaphragm mounting system for a pressure transducer |
JP3300060B2 (ja) * | 1992-10-22 | 2002-07-08 | キヤノン株式会社 | 加速度センサー及びその製造方法 |
JPH06207870A (ja) * | 1993-01-11 | 1994-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体圧力センサ |
US5591679A (en) * | 1995-04-12 | 1997-01-07 | Sensonor A/S | Sealed cavity arrangement method |
US6229427B1 (en) * | 1995-07-13 | 2001-05-08 | Kulite Semiconductor Products Inc. | Covered sealed pressure transducers and method for making same |
US20020003274A1 (en) * | 1998-08-27 | 2002-01-10 | Janusz Bryzek | Piezoresistive sensor with epi-pocket isolation |
US6006607A (en) * | 1998-08-31 | 1999-12-28 | Maxim Integrated Products, Inc. | Piezoresistive pressure sensor with sculpted diaphragm |
US6351996B1 (en) | 1998-11-12 | 2002-03-05 | Maxim Integrated Products, Inc. | Hermetic packaging for semiconductor pressure sensors |
US6346742B1 (en) | 1998-11-12 | 2002-02-12 | Maxim Integrated Products, Inc. | Chip-scale packaged pressure sensor |
US6255728B1 (en) | 1999-01-15 | 2001-07-03 | Maxim Integrated Products, Inc. | Rigid encapsulation package for semiconductor devices |
JP4265074B2 (ja) * | 2000-03-28 | 2009-05-20 | パナソニック電工株式会社 | 半導体圧力センサの製造方法 |
US6564642B1 (en) | 2000-11-02 | 2003-05-20 | Kavlico Corporation | Stable differential pressure measuring system |
US6809424B2 (en) * | 2000-12-19 | 2004-10-26 | Harris Corporation | Method for making electronic devices including silicon and LTCC and devices produced thereby |
US6581468B2 (en) | 2001-03-22 | 2003-06-24 | Kavlico Corporation | Independent-excitation cross-coupled differential-pressure transducer |
WO2003019201A1 (en) * | 2001-08-24 | 2003-03-06 | Honeywell International Inc. | Hermetically sealed silicon micro-machined electromechanical system (mems) device having diffused conductors |
KR100427430B1 (ko) * | 2002-01-28 | 2004-04-13 | 학교법인 동서학원 | 금속박막형 압력센서 및 그 제조방법 |
US20030167851A1 (en) * | 2002-01-30 | 2003-09-11 | Parker Gregory D. | Absolute micromachined silicon pressure sensor with backside hermetic cover and method of making the same |
FR2881224B1 (fr) * | 2005-01-21 | 2007-11-23 | Auxitrol Sa Sa | Ensemble de detection de la pression absolue d'un fluide |
US7503221B2 (en) * | 2006-11-08 | 2009-03-17 | Honeywell International Inc. | Dual span absolute pressure sense die |
DE102006062222A1 (de) * | 2006-12-22 | 2008-06-26 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Differenzdrucksensor mit Kompensation des statischen Drucks |
JP5079643B2 (ja) * | 2007-11-02 | 2012-11-21 | 株式会社デンソー | 燃料噴射弁及び燃料噴射装置 |
JP5079650B2 (ja) * | 2007-11-02 | 2012-11-21 | 株式会社デンソー | 燃料噴射弁及び燃料噴射装置 |
JP5265439B2 (ja) * | 2009-04-03 | 2013-08-14 | 株式会社デンソー | 燃料噴射弁 |
JP5220674B2 (ja) * | 2009-04-03 | 2013-06-26 | 株式会社デンソー | 燃料噴射弁及び燃料噴射弁の内部電気接続方法 |
JP5169951B2 (ja) * | 2009-04-03 | 2013-03-27 | 株式会社デンソー | 燃料噴射弁 |
FR2987892B1 (fr) * | 2012-03-06 | 2014-04-18 | Auxitrol Sa | Procede de fabrication d'un capteur de pression et capteur correspondant |
US10067022B2 (en) * | 2016-08-05 | 2018-09-04 | Denso International America, Inc. | Absolute pressure sensor |
CN112897450B (zh) * | 2021-01-19 | 2022-11-11 | 北京遥测技术研究所 | 一种mems绝压式压力传感器及其加工方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3397278A (en) * | 1965-05-06 | 1968-08-13 | Mallory & Co Inc P R | Anodic bonding |
US3595719A (en) * | 1968-11-27 | 1971-07-27 | Mallory & Co Inc P R | Method of bonding an insulator member to a passivating layer covering a surface of a semiconductor device |
US3918019A (en) * | 1974-03-11 | 1975-11-04 | Univ Leland Stanford Junior | Miniature absolute pressure transducer assembly and method |
US4079508A (en) * | 1975-08-13 | 1978-03-21 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Miniature absolute pressure transducer assembly and method |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3697917A (en) * | 1971-08-02 | 1972-10-10 | Gen Electric | Semiconductor strain gage pressure transducer |
US4040172A (en) * | 1975-05-01 | 1977-08-09 | Kulite Semiconductor Products, Inc. | Method of manufacturing integral transducer assemblies employing built-in pressure limiting |
US4023562A (en) * | 1975-09-02 | 1977-05-17 | Case Western Reserve University | Miniature pressure transducer for medical use and assembly method |
US4019388A (en) * | 1976-03-11 | 1977-04-26 | Bailey Meter Company | Glass to metal seal |
-
1978
- 1978-04-05 JP JP3919178A patent/JPS54131892A/ja active Granted
-
1979
- 1979-03-27 FR FR7907650A patent/FR2422261A1/fr active Granted
- 1979-04-03 GB GB7911549A patent/GB2019648B/en not_active Expired
- 1979-04-04 US US06/027,157 patent/US4295115A/en not_active Expired - Lifetime
- 1979-04-04 CA CA324,878A patent/CA1131759A/en not_active Expired
- 1979-04-05 DE DE2913772A patent/DE2913772C3/de not_active Expired
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3397278A (en) * | 1965-05-06 | 1968-08-13 | Mallory & Co Inc P R | Anodic bonding |
US3595719A (en) * | 1968-11-27 | 1971-07-27 | Mallory & Co Inc P R | Method of bonding an insulator member to a passivating layer covering a surface of a semiconductor device |
US3918019A (en) * | 1974-03-11 | 1975-11-04 | Univ Leland Stanford Junior | Miniature absolute pressure transducer assembly and method |
US4079508A (en) * | 1975-08-13 | 1978-03-21 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Miniature absolute pressure transducer assembly and method |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2921043A1 (de) * | 1978-08-28 | 1980-03-13 | Babcock & Wilcox Co | Druckmesswertwandler mit elektrisch abgeschirmten piezoohmschen messfuehlern |
US4276533A (en) * | 1979-02-02 | 1981-06-30 | Nissan Motor Company, Limited | Pressure sensor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2019648B (en) | 1982-08-04 |
FR2422261A1 (fr) | 1979-11-02 |
DE2913772B2 (de) | 1981-06-25 |
CA1131759A (en) | 1982-09-14 |
GB2019648A (en) | 1979-10-31 |
DE2913772C3 (de) | 1982-03-25 |
US4295115A (en) | 1981-10-13 |
JPS6122874B2 (de) | 1986-06-03 |
JPS54131892A (en) | 1979-10-13 |
FR2422261B1 (de) | 1984-08-17 |
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DE69214211T2 (de) | Druckwandler |
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