JP2002350266A - Package for pressure detector - Google Patents

Package for pressure detector

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JP2002350266A
JP2002350266A JP2001155498A JP2001155498A JP2002350266A JP 2002350266 A JP2002350266 A JP 2002350266A JP 2001155498 A JP2001155498 A JP 2001155498A JP 2001155498 A JP2001155498 A JP 2001155498A JP 2002350266 A JP2002350266 A JP 2002350266A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
pressure
semiconductor element
insulating plate
insulating
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001155498A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Kinomura
浩司 木野村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2001155498A priority Critical patent/JP2002350266A/en
Publication of JP2002350266A publication Critical patent/JP2002350266A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure detector capable of always accurately detecting an external pressure in a high/low temperature environment. SOLUTION: This package for the presser detector is provided with an insulated base body 1 for mounting a semiconductor element 3 on one main face, a plurality of wiring conductors 5 arranged in the insulated base body 1 for electrically connecting electrodes of the semiconductor element 3, an insulating board 2 connected to the insulated base body 1 flexibly for forming a sealed space S between the other main face of the insulated base body 1 and itself, capacitance formation first electrode 7 installed to the other main face of the insulated base body 1 inside the sealed space S and electrically connected to one wiring conductor 5a in the wiring conductors 5, and a capacitance formation second electrode 9 installed to the inside main face of the insulating board 2 opposedly to the first electrode 7 and electrically connected to the other wiring conductor 5b of the wiring conductors 5. A pressure inside the sealed space S is set to be 1 Pa or less at 20 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力を検出するた
めの圧力検出装置に使用される圧力検出装置用パッケー
ジに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure detecting device package used for a pressure detecting device for detecting pressure.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、圧力を検出するための圧力検出装
置として静電容量型の圧力検出装置が知られている。こ
の静電容量型の圧力検出装置は、例えば図2に断面図で
示すように、セラミックス材料や樹脂材料から成る配線
基板21上に、静電容量型の感圧素子22と、パッケージ28
に収容された演算用の半導体素子29とを備えている。感
圧素子22は、例えばセラミックス材料等の電気絶縁材料
から成り、上面中央部に静電容量形成用の一方の電極23
が被着された凹部を有する絶縁基体24と、この絶縁基体
24の上面に絶縁基体24との間に密閉空間を形成するよう
にして可撓な状態で接合され、下面に静電容量形成用の
他方の電極25が被着された絶縁板26と、各静電容量形成
用の電極23・25をそれぞれ外部に電気的に接続するため
の外部リード端子27とから構成されており、外部の圧力
に応じて絶縁板26が撓むことにより各静電容量形成用の
電極23・25間に形成される静電容量が変化する。そし
て、この静電容量の変化を演算用の半導体素子29により
演算処理することにより外部の圧力を検出することがで
きる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a capacitance type pressure detecting device has been known as a pressure detecting device for detecting pressure. As shown in a sectional view of FIG. 2, for example, a capacitance type pressure sensing device 22 and a package 28 are provided on a wiring board 21 made of a ceramic material or a resin material.
And a semiconductor element 29 for arithmetic operation accommodated in the computer. The pressure-sensitive element 22 is made of, for example, an electrically insulating material such as a ceramic material.
An insulating substrate 24 having a concave portion with
An insulating plate 26 which is joined in a flexible state on the upper surface of the insulating substrate 24 so as to form a sealed space between the insulating substrate 24 and the other electrode 25 for forming a capacitance on the lower surface; Each of the electrodes 23 and 25 for forming a capacitance includes an external lead terminal 27 for electrically connecting the electrode to the outside, and each of the capacitances is formed by bending the insulating plate 26 in response to an external pressure. The capacitance formed between the forming electrodes 23 and 25 changes. An external pressure can be detected by subjecting the change in capacitance to arithmetic processing by the arithmetic semiconductor element 29.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の圧力検出装置によると、感圧素子22と半導体素子29
とを配線基板21上に個別に実装していることから、圧力
検出装置が大型化してしまうとともに圧力検出用の電極
23・25と半導体素子29との間の配線が長いものとなり、
この長い配線間に不要な静電容量が形成されるため感度
が低いという問題点を有していた。
However, according to the conventional pressure detecting device, the pressure-sensitive element 22 and the semiconductor element 29 are not provided.
Are individually mounted on the wiring board 21, which increases the size of the pressure detecting device and the pressure detecting electrode.
The wiring between 23 and 25 and the semiconductor element 29 becomes longer,
There is a problem that the sensitivity is low because an unnecessary capacitance is formed between the long wires.

【0004】そこで、本願出願人は、先に特願2000-178
618において、一方の主面に半導体素子が搭載される搭
載部を有する絶縁基体と、この絶縁基体の表面および内
部に配設され、半導体素子の各電極が電気的に接続され
る複数の配線導体と、絶縁基体の他方の主面の中央部に
被着され、配線導体の一つに電気的に接続された静電容
量形成用の第一電極と、絶縁基体の他方の主面に、この
主面の中央部との間に密閉空間を形成するように可撓な
状態で接合された絶縁板と、この絶縁板の内側主面に第
一電極に対向して被着され、配線導体の他の一つに電気
的に接続された静電容量形成用の第二電極とを具備する
圧力検出装置用パッケージを提案した。
Accordingly, the applicant of the present application has previously filed Japanese Patent Application No. 2000-178.
618, an insulating base having a mounting portion on one main surface on which a semiconductor element is mounted; and a plurality of wiring conductors disposed on and inside the insulating base and electrically connected to respective electrodes of the semiconductor element. A first electrode for forming a capacitance, which is attached to the center of the other main surface of the insulating base and is electrically connected to one of the wiring conductors; An insulating plate joined in a flexible state so as to form a sealed space with the central portion of the main surface; and an inner main surface of the insulating plate is attached to the first main surface so as to face the first electrode. A pressure detection device package including a second electrode for forming a capacitance electrically connected to another one has been proposed.

【0005】この圧力検出装置用パッケージによると、
一方の主面に半導体素子が搭載される搭載部を有する絶
縁基体の他方の主面に静電容量形成用の第一電極を設け
るとともに、この第一電極に対向する静電容量形成用の
第二電極を内側面に有する絶縁板を、絶縁基体の他方の
主面との間に密閉空間を形成するようにして可撓な状態
で接合させたことから、半導体素子を収容するパッケー
ジに感圧素子が一体に形成され、その結果、圧力検出装
置を小型とすることができるとともに圧力検出用の電極
と半導体素子とを接続する配線を短いものとして、これ
らの配線間に発生する不要な静電容量を小さなものとす
ることができる。
According to the pressure detecting device package,
A first electrode for forming a capacitance is provided on the other main surface of the insulating base having a mounting portion on which a semiconductor element is mounted on one main surface, and a first electrode for forming a capacitance opposing the first electrode is provided. Since the insulating plate having the two electrodes on the inner surface is joined in a flexible state so as to form a closed space between the insulating plate and the other main surface of the insulating base, the pressure-sensitive package is accommodated in the package containing the semiconductor element. The elements are formed integrally, which makes it possible to reduce the size of the pressure detecting device and to shorten the wiring connecting the electrode for pressure detection and the semiconductor element, thereby reducing unnecessary static electricity generated between these wirings. The capacity can be reduced.

【0006】なお、このような圧力検出装置用パッケー
ジにおいては、絶縁基体の他方の主面と絶縁板との間に
形成された密閉空間には、絶縁基体と絶縁板とを接合さ
せる際の雰囲気中のガスが封入されており、この密閉空
間内部の圧力は常温において約30kPa程度となってい
た。
[0006] In such a package for a pressure detecting device, the sealed space formed between the other main surface of the insulating base and the insulating plate contains an atmosphere for joining the insulating base and the insulating plate. The gas inside was sealed, and the pressure inside this sealed space was about 30 kPa at room temperature.

【0007】しかしながら、この特願2000-178618で提
案した圧力検出装置用パッケージによると、絶縁基体の
他方の主面と絶縁板との間に形成された密閉空間に常温
における圧力が約30kPa程度のガスが封入されている
ことから、圧力を測定する環境の温度に対応して密閉空
間内部のガスが大きく膨張あるいは収縮して絶縁板を撓
ませてしまい、そのため、高温の環境下や低温の環境下
では外部の圧力を正確に検出することができないという
問題点を有していた。
However, according to the pressure detecting device package proposed in Japanese Patent Application No. 2000-178618, the pressure at room temperature is about 30 kPa in the closed space formed between the other main surface of the insulating base and the insulating plate. Since the gas is sealed, the gas inside the enclosed space expands or contracts greatly depending on the temperature of the environment where the pressure is to be measured, causing the insulating plate to bend, and therefore, in a high temperature environment or a low temperature environment. Below, there was a problem that the external pressure could not be accurately detected.

【0008】本発明は、かかる上述の問題点に鑑み完成
されたものであり、その目的は、小型でかつ感度が高
く、高温環境下や低温環境下においても外部の圧力を正
確に検出することが可能な圧力検出装置を提供すること
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been completed in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a small-sized, high-sensitivity, and accurate detection of an external pressure even in a high-temperature environment or a low-temperature environment. It is to provide a pressure detecting device which can be used.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の圧力検出装置用
パッケージは、一方の主面に半導体素子が搭載される搭
載部を有する絶縁基体と、この絶縁基体の表面および内
部に配設され、半導体素子の各電極が電気的に接続され
る複数の配線導体と、絶縁基体の他方の主面との間に密
閉空間を形成するように可撓な状態で絶縁基体に接合さ
れた絶縁板と、密閉空間内における絶縁基体の他方の主
面に被着され、配線導体の一つに電気的に接続された静
電容量形成用の第一電極と、絶縁板の内側主面に第一電
極と対向するように被着され、配線導体の他の一つに電
気的に接続された静電容量形成用の第二電極とを具備し
て成る圧力検出装置用パッケージであって、密閉空間内
の圧力が20℃において1Pa以下であることを特徴とす
るものである。
A package for a pressure detecting device according to the present invention is provided on an insulating base having a mounting portion on one side of which a semiconductor element is mounted, and on the surface and inside of the insulating base. A plurality of wiring conductors to which each electrode of the semiconductor element is electrically connected; and an insulating plate joined to the insulating base in a flexible state so as to form a sealed space between the other main surface of the insulating base. A first electrode for forming a capacitance, which is attached to the other main surface of the insulating base in the enclosed space and is electrically connected to one of the wiring conductors; and a first electrode on the inner main surface of the insulating plate. And a second electrode for forming a capacitance, which is attached so as to be opposed to and electrically connected to another one of the wiring conductors. At 20 ° C. is 1 Pa or less.

【0010】本発明の圧力検出装置用パッケージによれ
ば、絶縁基体の他方の主面と絶縁板との間に形成された
密閉空間内の圧力が20℃において1Pa以下であること
から、圧力を検出する環境の温度が高温や低温であった
としても密閉空間内のガスが大きく膨張したり収縮した
りして絶縁板を撓ませるようなことは殆どない。
According to the pressure detecting device package of the present invention, the pressure in the closed space formed between the other main surface of the insulating base and the insulating plate is 1 Pa or less at 20 ° C. Even if the temperature of the environment to be detected is high or low, the gas in the closed space rarely expands or contracts so that the insulating plate is hardly bent.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】次に、本発明を添付の図面を基に
詳細に説明する。図1は、本発明の圧力検出装置用パッ
ケージの実施の形態の一例を示す断面図であり、図中、
1は絶縁基体、2は絶縁板、3は半導体素子である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of an embodiment of a pressure detection device package according to the present invention.
1 is an insulating base, 2 is an insulating plate, and 3 is a semiconductor element.

【0012】絶縁基体1は、酸化アルミニウム質焼結体
や窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・ガラ
ス−セラミックス等のセラミックス材料から成る積層体
であり、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合
であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシ
ウム・酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に適当な
有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して泥
漿状となすとともにこれを従来周知のドクタブレード法
を採用してシート状に成形することにより複数枚のセラ
ミックグリーンシートを得、しかる後、これらのセラミ
ックグリーンシートに適当な打ち抜き加工・積層加工・
切断加工を施すことにより絶縁基体1用の生セラミック
成形体を得るとともにこの生セラミック成形体を約1600
℃の温度で焼成することにより製作される。
The insulating substrate 1 is a laminated body made of a ceramic material such as an aluminum oxide sintered body, an aluminum nitride sintered body, a mullite sintered body, and a glass-ceramic. If this is the case, an appropriate organic binder, a solvent, a plasticizer, and a dispersant are added to ceramic raw material powder such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, and calcium oxide to form a slurry, which is conventionally known. A plurality of ceramic green sheets are obtained by forming into a sheet shape by adopting a doctor blade method, and thereafter, these ceramic green sheets are appropriately punched, laminated and processed.
By performing a cutting process, a green ceramic molded body for the insulating substrate 1 is obtained, and the green ceramic molded body
It is manufactured by firing at a temperature of ° C.

【0013】絶縁基体1は、その下面中央部に半導体素
子3を収容するための凹部1aが形成されており、それ
により半導体素子3を収容する容器として機能する。そ
して、この凹部1aの底面中央部が半導体素子3が搭載
される搭載部1bとなっており、この搭載部1bに半導
体素子3を搭載するとともに凹部1a内に例えばエポキ
シ樹脂等の樹脂製封止材4を充填することにより半導体
素子3が封止される。なお、この例では半導体素子3は
樹脂製封止材4を凹部1a内に充填することにより封止
されるが、半導体素子3は絶縁基体1の下面に金属やセ
ラミックスから成る蓋体を凹部1aを塞ぐように接合さ
せることにより封止されてもよい。
The insulating substrate 1 has a concave portion 1a for accommodating the semiconductor element 3 in the center of the lower surface thereof, and thereby functions as a container for accommodating the semiconductor element 3. The central portion of the bottom surface of the concave portion 1a is a mounting portion 1b on which the semiconductor element 3 is mounted. The semiconductor element 3 is mounted on the mounting portion 1b and a resin sealing such as an epoxy resin is formed in the concave portion 1a. The semiconductor element 3 is sealed by filling the material 4. In this example, the semiconductor element 3 is sealed by filling a resin sealing material 4 into the concave portion 1a. However, the semiconductor element 3 is provided with a lid made of metal or ceramic on the lower surface of the insulating base 1 in the concave portion 1a. It may be sealed by joining so as to close.

【0014】また、搭載部1bには半導体素子3の各電
極と接続される複数の配線導体5が導出しており、これ
らの配線導体5と半導体素子3の各電極を半田バンプ6
等の電気的接続手段を介して接合することにより半導体
素子3の各電極と各配線導体5とが電気的に接続される
とともに半導体素子3が搭載部1bに固定される。な
お、この例では、半導体素子3の電極と配線導体5とは
半田バンプ6を介して接続されるが、半導体素子3の電
極と配線導体5とはボンディングワイヤ等の他の種類の
電気的接続手段により接続されてもよい。
A plurality of wiring conductors 5 connected to the respective electrodes of the semiconductor element 3 are led out to the mounting portion 1b, and these wiring conductors 5 and the respective electrodes of the semiconductor element 3 are connected to the solder bumps 6.
Thus, the electrodes of the semiconductor element 3 and the respective wiring conductors 5 are electrically connected to each other, and the semiconductor element 3 is fixed to the mounting portion 1b. In this example, the electrodes of the semiconductor element 3 and the wiring conductors 5 are connected via the solder bumps 6, but the electrodes of the semiconductor element 3 and the wiring conductors 5 are connected to each other by another type of electrical connection such as a bonding wire. They may be connected by means.

【0015】配線導体5は、半導体素子3の各電極を外
部電気回路および後述する第一電極7・第二電極9に電
気的に接続するための導電路として機能し、その一部は
絶縁基体1の外周下面に導出し、別の一部は第一電極7
・第二電極9に電気的に接続されている。そして、半導
体素子3の各電極をこれらの配線導体5に半田バンプ6
を介して電気的に接続するとともに半導体素子3を樹脂
製封止材4で封止した後、配線導体5の絶縁基体1外周
下面に導出した部位を外部電気回路基板の配線導体に半
田等の導電性接合材を介して接合することにより、内部
に収容する半導体素子3が外部電気回路に電気的に接続
されることとなる。
The wiring conductor 5 functions as a conductive path for electrically connecting each electrode of the semiconductor element 3 to an external electric circuit and a first electrode 7 and a second electrode 9, which will be described later. 1 and the other part is the first electrode 7
-It is electrically connected to the second electrode 9. Then, each electrode of the semiconductor element 3 is connected to these wiring conductors 5 by solder bumps 6.
And the semiconductor element 3 is sealed with a resin encapsulant 4, and the portion of the wiring conductor 5 led out to the lower surface of the outer periphery of the insulating base 1 is connected to the wiring conductor of the external electric circuit board by soldering or the like. By bonding via the conductive bonding material, the semiconductor element 3 housed inside is electrically connected to an external electric circuit.

【0016】このような配線導体5は、タングステンや
モリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズから成り、
タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ・溶剤
・可塑剤・分散剤等を添加混合して得たメタライズペー
ストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して絶縁基体
1用のセラミックグリーンシートに所定のパターンに印
刷塗布し、これを絶縁基体1用の生セラミック成形体と
ともに焼成することによって絶縁基体1の内部および表
面に所定のパターンに形成される。なお、配線導体5の
露出表面には、配線導体5が酸化腐食するのを防止する
とともに配線導体5と半田等との接合を良好なものとす
るために、通常であれば、厚みが1〜10μm程度のニッ
ケルめっき層と厚みが0.1〜3μm程度の金めっき層と
が順次被着されている。
The wiring conductor 5 is made of a metal powder of tungsten, molybdenum, copper, silver or the like.
A metallized paste obtained by adding a suitable organic binder, a solvent, a plasticizer, a dispersant, etc. to a metal powder such as tungsten is mixed with a ceramic green sheet for the insulating substrate 1 by using a conventionally known screen printing method. The pattern is printed and applied, and is fired together with the green ceramic molded body for the insulating substrate 1, whereby a predetermined pattern is formed inside and on the surface of the insulating substrate 1. In addition, in order to prevent the wiring conductor 5 from being oxidized and corroded and to improve the bonding between the wiring conductor 5 and the solder or the like, the thickness of the exposed surface of the wiring conductor 5 is usually 1 to 1. A nickel plating layer having a thickness of about 10 μm and a gold plating layer having a thickness of about 0.1 to 3 μm are sequentially applied.

【0017】また、絶縁基体1の上面外周部には高さが
0.01〜5mm程度の枠状の突起部1cが設けられてお
り、それにより上面中央部に底面が略平坦な略円形の凹
部1dが形成されている。この凹部1dは、後述するよ
うに、絶縁板2との間に密閉空間Sを形成するためのも
のであり、この凹部1dの底面には静電容量形成用の第
一電極7が被着されている。
The height of the outer peripheral portion of the upper surface of the insulating base 1 is
A frame-shaped protrusion 1c of about 0.01 to 5 mm is provided, whereby a substantially circular concave portion 1d having a substantially flat bottom surface is formed at the center of the upper surface. The concave portion 1d is for forming a closed space S between the concave portion 1d and the insulating plate 2, and a first electrode 7 for forming a capacitance is attached to the bottom surface of the concave portion 1d. ing.

【0018】この第一電極7は、後述する第二電極9と
ともに感圧素子用の静電容量を形成するためのものであ
り、例えば略円形のパターンに形成されている。そし
て、この第一電極7には配線導体5の一つ5aが接続さ
れており、それによりこの配線導体5aに半導体素子3
の電極を半田バンプ6等の導電性接合材を介して接続す
ると半導体素子3の電極と第一電極7とが電気的に接続
されるようになっている。
The first electrode 7 is for forming a capacitance for a pressure-sensitive element together with a second electrode 9 described later, and is formed, for example, in a substantially circular pattern. One of the wiring conductors 5a is connected to the first electrode 7, so that the semiconductor element 3a is connected to the wiring conductor 5a.
When these electrodes are connected via a conductive bonding material such as a solder bump 6, the electrodes of the semiconductor element 3 and the first electrode 7 are electrically connected.

【0019】このような第一電極7は、タングステンや
モリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズから成り、
タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ・溶剤
・可塑剤・分散剤を添加混合して得たメタライズペース
トを従来周知のスクリーン印刷法を採用して絶縁基体1
用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し、これを絶
縁基体1用の生セラミック成形体とともに焼成すること
によって絶縁基体1の凹部1d底面に所定のパターンに
形成される。なお、第一電極7の露出表面には、第一電
極7が酸化腐食するのを防止するために、通常であれ
ば、厚みが1〜10μm程度のニッケルめっき層が被着さ
れている。
The first electrode 7 is made of a metal powder of tungsten, molybdenum, copper, silver or the like.
A metallized paste obtained by adding a suitable organic binder, a solvent, a plasticizer, and a dispersant to a metal powder such as tungsten is mixed with the insulating substrate 1 by using a conventionally known screen printing method.
A ceramic green sheet for printing is applied and baked together with a green ceramic molded body for the insulating substrate 1 to form a predetermined pattern on the bottom surface of the concave portion 1d of the insulating substrate 1. The exposed surface of the first electrode 7 is usually coated with a nickel plating layer having a thickness of about 1 to 10 μm in order to prevent the first electrode 7 from being oxidized and corroded.

【0020】また、基体1の突起部1cの上面にはその
全周にわたり枠状の第一接合用メタライズ層8が被着さ
れており、この第一接合用メタライズ層8には、下面に
第二接合用メタライズ層10を有する絶縁板2が銀−銅ろ
う材等の導電性接合材を介して接合されている。
On the upper surface of the projection 1c of the base 1, a frame-shaped first bonding metallization layer 8 is applied over the entire periphery thereof. The insulating plate 2 having the two metallized layers 10 for bonding is bonded via a conductive bonding material such as a silver-copper brazing material.

【0021】この第一接合用メタライズ層8には配線導
体5の一つ5bが接続されており、それによりこの配線
導体5bに半導体素子3の電極を半田バンプ6等の電気
的接続手段を介して電気的に接続すると配線導体5bお
よび第一接合用メタライズ層8および第二接合用メタラ
イズ層10を介して第二電極9と半導体素子3の電極とが
電気的に接続されるようになっている。
One of the wiring conductors 5b is connected to the first bonding metallization layer 8, so that the electrodes of the semiconductor element 3 are connected to the wiring conductor 5b via electrical connection means such as solder bumps 6. When the electrodes are electrically connected, the second electrode 9 and the electrode of the semiconductor element 3 are electrically connected via the wiring conductor 5b, the first metallized layer 8 for bonding, and the metallized layer 10 for second bonding. I have.

【0022】第一接合用メタライズ層8は、タングステ
ンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズから成
り、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ・
溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して得たメタライズペ
ーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して絶縁基
体1用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し、これ
をセラミック基体1用の生セラミック成形体とともに焼
成することによってセラミック基体1の突起部1c上面
に枠状の所定のパターンに形成される。なお、第一接合
用メタライズ層8の表面には、第一接合用メタライズ層
8が酸化腐食するのを防止するとともに第一接合用メタ
ライズ層8と導電性接合材との接合を強固なものとする
ために、通常であれば、厚みが1〜10μm程度のニッケ
ルめっき層が被着されている。
The first bonding metallization layer 8 is made of metal powder metallization such as tungsten, molybdenum, copper, silver or the like.
A metallized paste obtained by adding and mixing a solvent, a plasticizer and a dispersant is printed and applied on a ceramic green sheet for the insulating substrate 1 by employing a conventionally known screen printing method, and this is formed into a green ceramic for the ceramic substrate 1. By firing together with the body, a predetermined frame-shaped pattern is formed on the upper surface of the protrusion 1c of the ceramic base 1. The surface of the first bonding metallization layer 8 is provided with a material that prevents the first bonding metallization layer 8 from being oxidized and corroded and that firmly bonds the first bonding metallization layer 8 to the conductive bonding material. For this purpose, a nickel plating layer having a thickness of about 1 to 10 μm is usually applied.

【0023】また、絶縁基体1の上面には凹部1dとの
間に密閉空間Sを形成するようにして絶縁板2が接合さ
れている。この絶縁板2は、酸化アルミニウム質焼結体
や窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・ガラ
ス−セラミックス等のセラミックス材料から成る厚みが
0.01〜5mmの略平板であり、外部の圧力に応じて絶縁
基体1側に撓むいわゆる圧力検出用のダイアフラムとし
て機能する。
An insulating plate 2 is joined to the upper surface of the insulating base 1 so as to form a closed space S between the insulating base 1 and the recess 1d. The insulating plate 2 has a thickness of a ceramic material such as an aluminum oxide sintered body, an aluminum nitride sintered body, a mullite sintered body, or a glass-ceramic.
It is a substantially flat plate having a thickness of 0.01 to 5 mm and functions as a so-called pressure detecting diaphragm that bends toward the insulating base 1 according to external pressure.

【0024】なお、絶縁板2は、その厚みが0.01mm未
満では、その機械的強度が小さいものとなってしまうた
め、これに大きな外部圧力が印加された場合に破壊され
てしまう危険性が大きなものとなり、他方、5mmを超
えると、小さな圧力では撓みにくくなり、圧力検出用の
ダイアフラムとしては不適となってしまう。したがっ
て、絶縁板2の厚みは0.01〜5mmの範囲が好ましい。
If the thickness of the insulating plate 2 is less than 0.01 mm, the mechanical strength of the insulating plate 2 is small, and there is a great risk that the insulating plate 2 will be broken when a large external pressure is applied thereto. On the other hand, if it exceeds 5 mm, it becomes difficult to bend under a small pressure, and it becomes unsuitable as a diaphragm for pressure detection. Therefore, the thickness of the insulating plate 2 is preferably in the range of 0.01 to 5 mm.

【0025】このような絶縁板2は、例えば酸化アルミ
ニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウ
ム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の
セラミック原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑
剤・分散剤を添加混合して泥漿状となすとともにこれを
従来周知のドクタブレード法を採用してシート状に成形
することによりセラミックグリーンシートを得、しかる
後、このセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加
工や切断加工を施すことにより絶縁板2用の生セラミッ
ク成形体を得るとともにこの生セラミック成形体を約16
00℃の温度で焼成することにより製作される。
If the insulating plate 2 is made of, for example, an aluminum oxide sintered body, an organic binder, a solvent, and a plastic suitable for ceramic raw material powder such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, and calcium oxide. A ceramic green sheet is obtained by adding and mixing a dispersing agent and a dispersing agent to form a slurry, and forming this into a sheet shape by employing a conventionally known doctor blade method. Thereafter, an appropriate punching is performed on the ceramic green sheet. By processing and cutting, a green ceramic molded body for the insulating plate 2 is obtained, and this green ceramic molded body is
It is manufactured by firing at a temperature of 00 ° C.

【0026】また、絶縁板2の下面中央部には、静電容
量形成用の略円形の第二電極9が被着されている。この
第二電極9は前述の第一電極7とともに感圧素子用の静
電容量を形成するための電極として機能する。
At the center of the lower surface of the insulating plate 2, a substantially circular second electrode 9 for forming a capacitance is attached. The second electrode 9 functions as an electrode for forming a capacitance for the pressure-sensitive element together with the first electrode 7 described above.

【0027】このような第二電極9は、タングステンや
モリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズから成り、
タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ・溶剤
・可塑剤・分散剤を添加混合して得たメタライズペース
トを従来周知のスクリーン印刷法を採用して絶縁板2用
のセラミックグリーンシートに印刷塗布し、これを絶縁
板2用の生セラミック成形体とともに焼成することによ
って絶縁板2の下面の中央部に所定のパターンに形成さ
れる。なお、第二電極9の露出表面には、第二電極9が
酸化腐食するのを防止するために、通常であれば、厚み
が1〜10μm程度のニッケルめっき層が被着されてい
る。
The second electrode 9 is made of metallized metal powder such as tungsten, molybdenum, copper, silver or the like.
A metallized paste obtained by adding a suitable organic binder, a solvent, a plasticizer, and a dispersant to a metal powder such as tungsten is mixed with a ceramic green sheet for the insulating plate 2 by printing using a conventionally known screen printing method. By firing this together with the green ceramic molded body for the insulating plate 2, a predetermined pattern is formed at the center of the lower surface of the insulating plate 2. The exposed surface of the second electrode 9 is usually coated with a nickel plating layer having a thickness of about 1 to 10 μm in order to prevent the second electrode 9 from being oxidized and corroded.

【0028】さらに、絶縁板2の下面外周部には、第二
電極9に電気的に接続された枠状の第二接合用メタライ
ズ層10が被着されている。この第二接合用メタライズ層
10は絶縁板2を絶縁基体1に接合するための接合用下地
金属層として機能し、第一接合用メタライズ層8と第二
接合用メタライズ層10とを銀−銅ろう等の導電性接合材
を介して接合することにより絶縁基体1に絶縁板2が接
合されるとともに配線導体5bと第二電極9とが電気的
に接続される。
Further, a frame-shaped second bonding metallization layer 10 electrically connected to the second electrode 9 is attached to the outer peripheral portion of the lower surface of the insulating plate 2. This second bonding metallization layer
Numeral 10 functions as a bonding base metal layer for bonding the insulating plate 2 to the insulating base 1, and forms a first bonding metallization layer 8 and a second bonding metallization layer 10 with a conductive bonding material such as silver-copper solder. And the insulating plate 2 is joined to the insulating base 1 and the wiring conductor 5b and the second electrode 9 are electrically connected.

【0029】このような第二接合用メタライズ層10は、
タングステンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末メタラ
イズから成り、タングステン等の金属粉末に適当な有機
バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して得たメ
タライズペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用
して絶縁板2用のセラミックグリーンシートに印刷塗布
し、これを絶縁板2用の生セラミック成形体とともに焼
成することによって絶縁板2の下面の外周部に所定のパ
ターンに形成される。なお、第二接合用メタライズ層10
の表面には、第二接合用メタライズ層10が酸化腐食する
のを防止するととも第二接合用メタライズ層10と導電性
接合材との接合を良好とするために、通常であれば、厚
みが1〜10μm程度のニッケルめっき層が被着されてい
る。
The second bonding metallization layer 10 is
Metallization paste of metal powder such as tungsten, molybdenum, copper, silver, etc. By adopting and printing on a ceramic green sheet for the insulating plate 2 and firing it together with the green ceramic molded body for the insulating plate 2, a predetermined pattern is formed on the outer peripheral portion of the lower surface of the insulating plate 2. The second bonding metallization layer 10
In order to prevent the second bonding metallization layer 10 from being oxidized and corroded and to improve the bonding between the second bonding metallization layer 10 and the conductive bonding material, the thickness of the surface is usually A nickel plating layer of about 1 to 10 μm is applied.

【0030】このとき、第一電極7と第二電極9とは、
絶縁基体1と絶縁板2との間に形成された密閉空間Sを
挟んで対向しており、これらの間には、第一電極7や第
二電極9の面積および第一電極7と第二電極9との間隔
に応じて所定の静電容量が形成される。そして、絶縁板
2の上面に外部の圧力が印加されると、その圧力に応じ
て絶縁板2が絶縁基体1側に撓んで第一電極7と第二電
極9との間隔が変わり、それにより第一電極7と第二電
極9との間の静電容量が変化するので、外部の圧力の変
化を静電容量の変化として感知する感圧素子として機能
する。そして、この静電容量の変化を凹部1a内に収容
した半導体素子3に配線導体5a・5bを介して伝達
し、これを半導体素子3で演算処理することによって外
部の圧力の大きさを知ることができる。
At this time, the first electrode 7 and the second electrode 9
The insulating substrate 1 and the insulating plate 2 are opposed to each other with a closed space S formed therebetween, and the area between the first electrode 7 and the second electrode 9 and the first electrode 7 and the second electrode A predetermined capacitance is formed according to the distance from the electrode 9. When an external pressure is applied to the upper surface of the insulating plate 2, the insulating plate 2 bends toward the insulating base 1 according to the pressure, and the distance between the first electrode 7 and the second electrode 9 changes. Since the capacitance between the first electrode 7 and the second electrode 9 changes, it functions as a pressure-sensitive element that detects a change in external pressure as a change in capacitance. Then, the change in the capacitance is transmitted to the semiconductor element 3 housed in the concave portion 1a via the wiring conductors 5a and 5b, and the magnitude of the external pressure is obtained by performing arithmetic processing on the semiconductor element 3. Can be.

【0031】そして、本発明においては、密閉空間S内
の圧力が20℃において1Pa以下となっており、そのこ
とが重要である。このように密閉空間S内の圧力が1P
a以下となっていることから、圧力を検出する環境の温
度が高温や低温であったとしても、密閉空間S内のガス
が大きく膨張したり収縮したりして絶縁板2を撓ませる
ようなことは殆どない。したがって本発明の圧力検出装
置用パッケージによると、高温の環境下や低温の環境下
においても外部の圧力を常に正確に検出することが可能
な圧力検出装置を提供することができる。
In the present invention, the pressure in the closed space S is 1 Pa or less at 20 ° C., which is important. Thus, the pressure in the closed space S is 1P
a, the gas in the sealed space S expands and contracts greatly, and the insulating plate 2 is bent even if the temperature of the environment for detecting the pressure is high or low. Few things. Therefore, according to the pressure detection device package of the present invention, it is possible to provide a pressure detection device capable of always accurately detecting external pressure even in a high-temperature environment or a low-temperature environment.

【0032】なお、密閉空間S内の圧力が20℃において
1Paを超えると、密閉空間S内のガスが外部環境の温
度に対応して大きく膨張あるいは収縮して絶縁板2を撓
ませてしまい、その結果、高温の環境下や低温の環境下
では外部の圧力を正確に検出することができなくなる危
険がある。したがって、密閉空間S内の圧力は、20℃に
おいて1Pa以下の範囲に特定される。
If the pressure in the closed space S exceeds 1 Pa at 20 ° C., the gas in the closed space S expands or contracts greatly in response to the temperature of the external environment, and the insulating plate 2 is bent. As a result, there is a risk that the external pressure cannot be accurately detected in a high temperature environment or a low temperature environment. Therefore, the pressure in the closed space S is specified in a range of 1 Pa or less at 20 ° C.

【0033】このように密閉空間S内の圧力を20℃にお
いて1Pa以下とするには、第一接合用メタライズ層8
と第二接合用メタライズ層10とを銀−銅ろう等の導電性
接合材を介して接合する際に、その接合を例えば真空炉
中等の減圧環境下で行なえばよい。例えば真空炉を用い
た場合、密閉空間S内の圧力を0.001〜0.1Pa程度とす
ることが可能である。
In order to reduce the pressure in the closed space S to 1 Pa or less at 20 ° C., the first bonding metallized layer 8
When bonding the second bonding metallization layer 10 to the second bonding metallization layer 10 via a conductive bonding material such as silver-copper brazing, the bonding may be performed under a reduced pressure environment such as in a vacuum furnace. For example, when a vacuum furnace is used, the pressure in the closed space S can be set to about 0.001 to 0.1 Pa.

【0034】上述のように、本発明の圧力検出装置用パ
ッケージによれば、一方の主面に半導体素子3が搭載さ
れる絶縁基体1の他方の主面に、静電容量形成用の第一
電極7を設けるとともにこの第一電極7と対向する静電
容量形成用の第二電極9を内側主面に有する絶縁板2を
絶縁基体1との間に密閉空間Sを形成するように可撓な
状態で接合させたことから、半導体素子3を収容する容
器と感圧素子とが一体となり、その結果、圧力検出装置
を小型化することができる。また、静電容量形成用の第
一電極7および第二電極9を、絶縁基体1に設けた配線
導体5a・5bを介して半導体素子3に接続することか
ら、第一電極7および第二電極9を短い距離で半導体素
子3に接続することができ、その結果、これらの配線導
体5a・5b間に発生する不要な静電容量を小さなもの
として感度の高い圧力検出装置を提供することができ
る。
As described above, according to the pressure detecting device package of the present invention, the first main surface of the insulating base 1 on which the semiconductor element 3 is mounted on one main surface is provided with the first capacitance forming capacitance. An insulating plate 2 having an electrode 7 and having a second electrode 9 for forming a capacitance facing the first electrode 7 on the inner main surface is flexible so as to form a closed space S between the insulating plate 2 and the insulating substrate 1. In such a state, the container accommodating the semiconductor element 3 and the pressure-sensitive element are integrated, and as a result, the pressure detection device can be downsized. Further, since the first electrode 7 and the second electrode 9 for forming the capacitance are connected to the semiconductor element 3 via the wiring conductors 5a and 5b provided on the insulating base 1, the first electrode 7 and the second electrode 9 are connected. 9 can be connected to the semiconductor element 3 at a short distance, and as a result, an unnecessary capacitance generated between these wiring conductors 5a and 5b can be reduced to provide a highly sensitive pressure detecting device. .

【0035】なお、第一電極7と第二電極9との間隔が
1気圧中において0.01mm未満の場合、絶縁板2に大き
な圧力が印加された際に、第一電極7と第二電極9とが
接触して圧力を検出することができなくなってしまう危
険性があり、他方、5mmを超えると、第一電極7と第
二電極9との間に形成される静電容量が小さなものとな
り、圧力を検出する感度が低いものとなる傾向にある。
したがって、第一電極7と第二電極9との間隔は、1気
圧中において0.01〜5mmの範囲が好ましい。
When the distance between the first electrode 7 and the second electrode 9 is less than 0.01 mm at 1 atm, when a large pressure is applied to the insulating plate 2, the first electrode 7 and the second electrode 9 There is a danger that the pressure cannot be detected due to contact with the electrode. On the other hand, if the distance exceeds 5 mm, the capacitance formed between the first electrode 7 and the second electrode 9 becomes small. , The sensitivity of detecting pressure tends to be low.
Therefore, the distance between the first electrode 7 and the second electrode 9 is preferably in the range of 0.01 to 5 mm at 1 atm.

【0036】かくして、上述の圧力検出装置用パッケー
ジによれば、搭載部1bに半導体素子3を搭載するとと
もに半導体素子3の各電極とメタライズ配線導体5とを
電気的に接続し、しかる後、半導体素子3を封止するこ
とによって小型でかつ感度が高く、しかも高温の環境下
や低温の環境下においても外部の圧力を正確に検出する
ことが可能な圧力検出装置となる。
Thus, according to the above-described package for a pressure detecting device, the semiconductor element 3 is mounted on the mounting portion 1b, and each electrode of the semiconductor element 3 is electrically connected to the metallized wiring conductor 5. By sealing the element 3, a pressure detection device which is small and has high sensitivity and which can accurately detect external pressure even in a high temperature environment or a low temperature environment is provided.

【0037】なお、本発明は、上述の実施の形態の一例
に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲であれば種々の変更は可能である。例えば上述の実
施の形態の一例では、絶縁基体1と絶縁板2とを銀−銅
ろう等の導電性接合材により接合したが、絶縁基体1と
絶縁板2とは互いに焼結一体化されることにより接合さ
れていても良い。この場合、絶縁基体1と絶縁板2とを
真空雰囲気中で同時焼成して製作すればよく、第一接合
用メタライズ層8および第二接合用メタライズ層10は設
ける必要はない。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the example of the above-described embodiment, the insulating base 1 and the insulating plate 2 are bonded by a conductive bonding material such as silver-copper brazing, but the insulating base 1 and the insulating plate 2 are sintered and integrated with each other. May be joined together. In this case, the insulating base 1 and the insulating plate 2 may be manufactured by simultaneous firing in a vacuum atmosphere, and it is not necessary to provide the first bonding metallization layer 8 and the second bonding metallization layer 10.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の圧力検
出装置用パッケージによれば、一方の主面に半導体素子
が搭載される搭載部を有する絶縁基体の他方の主面に静
電容量形成用の第一電極を設けるとともに、この第一電
極と対向する静電容量形成用の第二電極を内側面に有す
る絶縁板を、絶縁基体の他方の主面との間に密閉空間を
形成するようにして可撓な状態で接合させたことから、
半導体素子を収容するパッケージと感圧素子とが一体と
なり、その結果、圧力検出装置を小型とすることができ
る。また、静電容量形成用の第一電極および第二電極
を、絶縁基体に設けた配線導体を介して半導体素子に接
続することから、第一電極および第二電極を短い距離で
半導体素子に接続することができ、その結果、これらの
配線導体間に発生する不要な静電容量を小さなものとし
て感度の高い圧力検出装置を提供することができる。さ
らに、絶縁基体の他方の主面と絶縁板との間に形成され
た密閉空間内の圧力を20℃において1Pa以下としたこ
とから、圧力を検出する環境の温度が高温や低温であっ
たとしても、密閉空間内のガスが大きく膨張したり収縮
したりして絶縁板を撓ませるようなことは殆どない。し
たがって高温の環境下や低温の環境下においても外部の
圧力を常に正確に検出することが可能な圧力検出装置を
提供することができる。
As described above, according to the pressure detecting device package of the present invention, the capacitance is formed on the other main surface of the insulating base having the mounting portion on which the semiconductor element is mounted on one main surface. A first electrode for forming is provided, and an insulating plate having a second electrode for forming a capacitance facing the first electrode on the inner surface is formed as a closed space between the insulating plate and the other main surface of the insulating base. So that it was joined in a flexible state,
The package accommodating the semiconductor element and the pressure-sensitive element are integrated, and as a result, the pressure detection device can be downsized. Further, since the first electrode and the second electrode for forming the capacitance are connected to the semiconductor element via the wiring conductor provided on the insulating base, the first electrode and the second electrode are connected to the semiconductor element at a short distance. As a result, it is possible to provide a pressure sensitive device with high sensitivity by reducing unnecessary capacitance generated between these wiring conductors. Furthermore, since the pressure in the closed space formed between the other main surface of the insulating base and the insulating plate was set to 1 Pa or less at 20 ° C., it was assumed that the temperature of the environment for detecting the pressure was high or low. However, there is almost no possibility that the gas in the closed space expands or contracts greatly to deflect the insulating plate. Therefore, it is possible to provide a pressure detecting device capable of always accurately detecting an external pressure even in a high-temperature environment or a low-temperature environment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の圧力検出装置用パッケージの実施の形
態の一例を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a package for a pressure detecting device according to the present invention.

【図2】従来の圧力検出装置を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a conventional pressure detecting device.

【符号の説明】 1・・・・・絶縁基体 2・・・・・絶縁板 3・・・・・半導体素子 5・・・・・配線導体 7・・・・・第一電極 9・・・・・第二電極 S・・・・・密閉空間[Description of Signs] 1 ... Insulating base 2 ... Insulating plate 3 ... Semiconductor element 5 ... Wiring conductor 7 ... First electrode 9 ... ..Second electrode S ......... Closed space

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一方の主面に半導体素子が搭載される搭
載部を有する絶縁基体と、該絶縁基体の表面および内部
に配設され、前記半導体素子の各電極が電気的に接続さ
れる複数の配線導体と、前記絶縁基体の他方の主面との
間に密閉空間を形成するように可撓な状態で前記絶縁基
体に接合された絶縁板と、前記密閉空間内の前記他方の
主面に被着され、前記配線導体の一つに電気的に接続さ
れた静電容量形成用の第一電極と、前記絶縁板の内側主
面に前記第一電極と対向するように被着され、前記配線
導体の他の一つに電気的に接続された静電容量形成用の
第二電極とを具備して成る圧力検出装置用パッケージで
あって、前記密閉空間内の圧力が20℃において1Pa
以下であることを特徴とする圧力検出装置用パッケー
ジ。
1. An insulating base having a mounting portion on one main surface on which a semiconductor element is mounted, and a plurality of insulating bases disposed on and inside the insulating base and electrically connected to respective electrodes of the semiconductor element. An insulating plate joined to the insulating base in a flexible state so as to form a sealed space between the wiring conductor and the other main surface of the insulating base; and the other main surface in the sealed space. A first electrode for forming a capacitance electrically connected to one of the wiring conductors, and is attached to an inner main surface of the insulating plate so as to face the first electrode, A package for a pressure detecting device comprising: a second electrode for forming a capacitance electrically connected to another one of the wiring conductors, wherein the pressure in the closed space is 1 Pa at 20 ° C.
A package for a pressure detecting device characterized by the following.
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