JPH05133827A - 半導体圧力センサ - Google Patents

半導体圧力センサ

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JPH05133827A
JPH05133827A JP32368291A JP32368291A JPH05133827A JP H05133827 A JPH05133827 A JP H05133827A JP 32368291 A JP32368291 A JP 32368291A JP 32368291 A JP32368291 A JP 32368291A JP H05133827 A JPH05133827 A JP H05133827A
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JP
Japan
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pressure
pedestal
base
sensitive chip
gel
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Pending
Application number
JP32368291A
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English (en)
Inventor
Tatsuya Ito
達也 伊藤
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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Publication of JPH05133827A publication Critical patent/JPH05133827A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/06Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G01L19/0627Protection against aggressive medium in general

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】ゲル状の物質からなる圧力媒体を介して感圧チ
ップの裏面から圧力が与えられる場合の圧力測定に用い
て、高い信頼性を得ることが可能な半導体圧力センサを
提供する。 【構成】ベース1上に台座2を介して感圧チップ3が設
けられ、この感圧チップ3にリードワイヤ4を介して外
部接続端子5が接続されている。ベース1および台座2
には、導圧パイプ6に連通する圧力導入孔が形成されて
おり、測定媒体を導入する導入路を形成している。感圧
チップ3は、圧力に応じて変形するダイヤフラム部を形
成しており、その表面にピエゾ抵抗ゲージが形成されて
いる。主としてベース1および台座2に設けられた測定
媒体の導入路を形成する貫通孔部分には、ゲル状のフル
オロシリコーンすなわちフルオロシリコーンゲル8が設
けられている。ベース1および台座2に設けられた圧力
導入孔の寸法を、感圧チップ3の裏面の凹部の寸法と等
しいかそれよりも大きく形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車のガソリンタン
ク内のガソリン蒸気圧力、油圧機械の油圧力、各種の水
圧等の測定に用いられる半導体圧力センサに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体圧力センサは、裏面に凹
部を設けることにより肉厚を薄くして圧力に応じて変形
するダイヤフラム部を形成した感圧チップの表面にIC
(集積回路)の製造と同様の方法でピエゾ抵抗ゲージを
形成したものを用い、この感圧チップに例えば測定媒体
による圧力を印加して、圧力測定を行う。
【0003】この半導体圧力センサの前記感圧チップの
ピエゾ抵抗ゲージ部分は、汚染に弱く、汚損により性能
が劣化する可能性がある。このため、汚染された液体、
それ自体がピエゾ抵抗ゲージを汚染する可能性がある液
体等のように、前記感圧チップのピエゾ抵抗ゲージを汚
染し易い媒体の圧力を測定するための半導体圧力センサ
として、従来は図2に示すような構成を有するものが用
いられていた。
【0004】図2に示す半導体圧力センサは、ゲージ圧
型の逆圧型と称されるタイプの半導体圧力センサであ
り、ベース21上に台座22を介して感圧チップ23が
設けられ、この感圧チップ23にリードワイヤ24を介
して外部接続端子25が接続されている。台座22は、
シリコン、ガラス等を材料として形成される。ベース2
1および台座22には、ベース21の下部に設けられた
導圧パイプ26に連通する貫通孔が形成されており、測
定媒体を導入する導入路を形成している。ベース21の
上面、台座22、感圧チップ23、およびリードワイヤ
24は、キャン27によって覆われており、外部接続端
子25はベース21を貫通して外部に導出されている。
キャン27の上部中央には大気解放孔が形成されてい
る。感圧チップ23は、先に述べたように裏面側に凹部
が設けられて圧力に応じて変形するダイヤフラム部を形
成しており、その表面にピエゾ抵抗ゲージ(図示してい
ない)が形成されている。なお、ゲージ圧型としない場
合、つまり、絶対圧型とする場合には、キャン27には
大気解放孔を設けずにキャン27の内部を真空とする。
【0005】このタイプの半導体圧力センサは、感圧チ
ップ23のダイヤフラム部の裏面側(ピエゾ抵抗ゲージ
が設けられる側でなく、凹部が形成される側)に測定媒
体が導入されて、この部分にて被測定圧力を受圧する。
そこで、ベース21および台座22に設けられた貫通
孔、およびベース21の下部に設けられた導圧パイプ2
6により感圧チップ23の裏面に連通して形成される測
定媒体の導入路の主としてベース21および台座22に
設けられた貫通孔部分には、ゲル状の保護材層として例
えばゲル状のフルオロシリコーンすなわちフルオロシリ
コーンゲル28が設けられている。すなわち、感圧チッ
プ23の裏面である凹部側は、フルオロシリコーンゲル
28で覆われており、測定媒体の圧力はフルオロシリコ
ーンゲル28を介して感圧チップ23に伝達される。
【0006】フルオロシリコーンは、耐溶剤性および耐
水性が良好であり、且つゲル状のフルオロシリコーンは
感圧チップ23の感圧特性に影響を及ぼすことはない。
したがって、図2の半導体圧力センサは、感圧チップ2
3の裏面側から、直接圧力を加える基本構造を用いて、
しかも感圧チップ23に直接測定媒体を触れさせないよ
うに、フルオロシリコーンゲル28が設けられている。
図2に示した半導体圧力センサは、感圧ダイヤフラムに
直接汚染物等が付着することがないので、汚染による特
性の変化が生じることがない。しかも、感圧ダイヤフラ
ムへの粘着成分の付着による特性の変化等が生じること
もなく、信頼性も高い。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図2に
示した構造には次のような問題点があった。図2の構造
では、上記保護材層を形成するフルオロシリコーンゲル
28が、感圧チップ23の下部に設けられて感圧チップ
23を支持するための台座22部分と、感圧ダイヤフラ
ム部との間の狭い部分(この部分は、感圧チップ23に
ダイヤフラム部を形成するために設けられた凹部とフル
オロシリコーンゲル28を介して圧力を導入するための
圧力導入路との寸法関係に起因して形成され、通常、
0.2〜0.3mm程度の厚さを有する)に、部分的に
閉じこめられる形になる。この狭い部分は、フルオロシ
リコーンゲル28を注入する工程での充填性に問題を生
じ、しかも、フルオロシリコーンゲル28の温度膨張率
は、台座22、感圧ダイヤフラム等に比べて、ほぼ10
0倍程度も大きいので、完成後の圧力センサの温度特性
に影響する。これらのフルオロシリコーンゲル28の充
填性およびセンサの温度特性は圧力センサの基本性能に
影響し、信頼性を損なう原因となる。
【0008】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、ゲル状の物質からなる圧力媒体を介して感圧
チップの裏面から圧力が与えられる場合の圧力測定に用
いて、高い信頼性を得ることが可能な半導体圧力センサ
を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体圧力
センサは、半導体チップの一方の面に凹部を形成して所
定部分の肉厚を薄くすることにより圧力に応じて変形し
得るダイヤフラム部が形成され且つ前記ダイヤフラム部
の他方の面に歪みゲージが形成されてなる感圧チップの
前記ダイヤフラム部の前記一方の面に測定媒体の圧力が
印加される構造の半導体圧力センサにおいて、前記感圧
チップを支持する部分の圧力導入孔の孔寸法を、前記ダ
イヤフラム部を形成する凹部の寸法以上に形成したこと
を特徴としている。
【0010】
【作用】本発明の半導体圧力センサにおいては、半導体
チップの一方の面に凹部を形成して所定部分の肉厚を薄
くすることにより圧力に応じて変形し得るダイヤフラム
部が形成され且つ前記ダイヤフラム部の他方の面に歪み
ゲージが形成されてなる感圧チップの前記ダイヤフラム
部の前記一方の面に測定媒体の圧力が印加される構造の
半導体圧力センサにおいて、前記感圧チップを支持する
部分の圧力導入孔の孔寸法を、前記ダイヤフラム部を形
成する凹部の寸法以上に形成するので、上述の狭い部分
が形成されることがなく、ゲル状の物質を圧力媒体とす
る場合に、高い信頼性を得ることが可能となる。
【0011】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。図1は、本発明の一実施例に係る半導体圧力セ
ンサの構造を示している。図1に示す半導体圧力センサ
は、ベース1、台座2、感圧チップ3、リードワイヤ
4、外部接続端子5、導圧パイプ6、キャン7および保
護材としてのフルオを有しており、これらは、図2に示
したベース21、台座22、感圧チップ23、リードワ
イヤ24、外部接続端子25、導圧パイプ26、キャン
27およびフルオロシリコーンゲル28と基本的に同様
である。
【0012】すなわち、ベース1上に台座2を介して感
圧チップ3が設けられ、この感圧チップ3にリードワイ
ヤ4を介して外部接続端子5が接続されている。ベース
1および台座2には、ベース1の図示下部に設けられた
導圧パイプ6に連通する貫通孔が形成されており、測定
媒体を導入する導入路を形成している。ベース1の図示
上面、台座2、感圧チップ3、およびリードワイヤ4
は、キャン7によって覆われており、外部接続端子5は
ベース1を貫通して外部に導出されている。キャン7の
上部中央には大気解放孔が形成されている。感圧チップ
3は、圧力に応じて変形するダイヤフラム部を形成して
おり、その表面にピエゾ抵抗ゲージが形成されている。
なお、ゲージ圧型としない場合、つまり、絶対圧型とす
る場合には、キャン7には大気解放孔を設けずにキャン
7の内部を真空とする。
【0013】そして、ベース1および台座2に設けられ
た貫通孔、およびベース1の下部に設けられた導圧パイ
プ6により感圧チップ23の裏面に連通して形成される
測定媒体の導入路の主としてベース1および台座2に設
けられた貫通孔部分には、保護材層であるゲル状のフル
オロシリコーンすなわちフルオロシリコーンゲル8が設
けられている。すなわち、感圧チップ3の裏面は、フル
オロシリコーンゲル8で覆われており、測定媒体の圧力
はフルオロシリコーンゲル8を介して感圧チップ3に伝
達される。フルオロシリコーンは、耐溶剤性および耐水
性が良好であり、且つゲル状のフルオロシリコーンは感
圧チップ3の感圧特性に影響を及ぼすことはない。
【0014】この図1に示す構成が図2に示した構成と
大きく相違する点は、図1に示されているように、ベー
ス1および台座2に設けられた測定媒体の導入路を形成
する貫通孔(フルオロシリコーンゲル8が主として充填
される部分)すなわち圧力導入孔の寸法を、感圧チップ
3の裏面の(ダイヤフラム部を形成するための)凹部の
寸法と等しいかそれよりも大きく形成したことである。
例えば、貫通孔の横断面形状および凹部の開口形状が共
に円形ならば貫通孔の横断面を凹部の開口部よりも大径
とする。もちろん、両者の形状にかかわらず貫通孔の横
断面形状内に凹部の開口形状が一致するかあるいは収ま
るような寸法関係であればよい。
【0015】このようにすることにより、台座2と感圧
ダイヤフラムとの間に狭い部分が形成されることがなく
なるので、フルオロシリコーンゲル8が閉じこめられる
ことがなくなる。このため、フルオロシリコーンゲル8
の注入工程での充填性が改善されるとともに、圧力セン
サ完成後の温度特性にフルオロシリコーンゲル8の熱膨
張による影響が生じることもなくなる。
【0016】なお、保護材層として、フルオロシリコー
ンゲルに代えて他のシリコーン系ゲル状物質を用いた
り、他のゲル状物質を用いたりしてもよく、感圧チップ
のダイヤフラム部の裏面側を測定媒体から保護し且つ前
記ダイヤフラム部の動作を妨げないものであれば、どの
ような材料を用いてもよい。また、上述では、圧力導入
路に保護材層としてフルオロシリコーンゲル8を充填し
た場合について説明したが、圧力媒体としてゲル状の媒
体を介して圧力を受ける場合ならば、どのような場合に
も上述の構成は効果的である。また、通常ベース1およ
び台座2に設けられる測定媒体の導入用の貫通孔は、同
一の形状寸法に形成されるが、少なくとも台座2部分の
貫通孔を上述のような寸法とすれば、極端に狭い部分が
形成されることがなくなるので、本発明の効果は得られ
る。
【0017】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、半
導体チップの一方の面に凹部を形成して所定部分の肉厚
を薄くすることにより圧力に応じて変形し得るダイヤフ
ラム部が形成され且つ前記ダイヤフラム部の他方の面に
歪みゲージが形成されてなる感圧チップの前記ダイヤフ
ラム部の前記一方の面に測定媒体の圧力が印加される構
造の半導体圧力センサにおいて、前記感圧チップを支持
する部分の圧力導入孔の孔寸法を、前記ダイヤフラム部
を形成する凹部の寸法以上に形成するようにして、ゲル
状の物質からなる圧力媒体を介して圧力が与えられる圧
力測定に用いて、高い信頼性を得ることが可能な半導体
圧力センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に係る半導体圧力センサの
構成を示す断面図である。
【図2】 従来の半導体圧力センサの一例の構成を示す
断面図である。
【符号の説明】
1…ベース、2…台座、3…感圧チップ、4…リードワ
イヤ、5…外部接続端子、6…導圧パイプ、7…キャ
ン、8…フルオロシリコーンゲル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップの一方の面に凹部を形成し
    て所定部分の肉厚を薄くすることにより圧力に応じて変
    形し得るダイヤフラム部が形成され且つ前記ダイヤフラ
    ム部の他方の面に歪みゲージが形成されてなる感圧チッ
    プの前記ダイヤフラム部の前記一方の面に測定媒体の圧
    力が印加される構造の半導体圧力センサにおいて、前記
    感圧チップを支持する部分の圧力導入孔の孔寸法を、前
    記ダイヤフラム部を形成する凹部の寸法以上に形成した
    ことを特徴とする半導体圧力センサ。
JP32368291A 1991-11-12 1991-11-12 半導体圧力センサ Pending JPH05133827A (ja)

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