JPH1123395A - 半導体圧力検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極接合部等の劣化防止を簡単な構造でもっ
て可能とする。 【解決手段】 ハウジング１２にプレート２０が嵌合し
て固定されている。プレート２０には、厚さ方向に貫通
する４つの貫通孔２０ａ〜２０ｄが、同心円上にそれぞ
れあけられ、アルマイト処理を施したアルミニウム製の
棒体２２が焼きばめによりそれぞれ組付けられている。
このプレート２０上には、半導体圧力センサ素子３０が
電極側をプレート２０に向けて、次のようにして固着さ
れている。すなわち、その電極側の面の外側の環状の範
囲に接着剤３３を塗布してプレート２０と固着されてい
る。電極は、はんだバンプ３４によりプレート２０の棒
体２２に電気的に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体圧力セン
サ素子を備える半導体圧力検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体圧力センサ素子のワイ
ヤボンディングの接合部や、その接合部を備える回路パ
ターン部分の劣化を防止するものとして、シールダイヤ
フラム式の半導体圧力検出装置が知られている。シール
ダイヤフラム式の半導体圧力検出装置は、例えば、特開
昭６３−２９８１２９号公報に記載されているように、
半導体圧力センサ素子を設けたハウジングにシールダイ
アフラムを固定して、そのシールダイアフラムにより、
測定媒体が半導体圧力センサ素子やその周辺に触れるの
を防ぐ。なお、シールダイアフラムにより形成した室内
には、例えばシリコーンオイルが封止されており、測定
媒体の受圧力をシリコーンオイルを介して半導体圧力セ
ンサ素子に伝える。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術では、上記接合部や回路パターン部分の劣化を
防止するための構成として、上述したようにシールダイ
アフラム、シリコーンオイルといった特別な構成が必要
となり、構造が複雑化する問題があった。

【０００４】この発明は、こうした問題を解決し、上記
劣化の防止を簡単な構造でもって可能とすることを目的
としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】か
かる目的を達成するため、この発明は、以下の構成を採
用した。この発明の半導体圧力検出装置は、ハウジング
と、該ハウジングに固定されるプレートと、電極を片側
の表面に備え、該片側の表面を前記プレート側に向ける
半導体圧力センサ素子と、前記プレートと半導体圧力セ
ンサ素子とを前記電極を囲む位置で互いに接合して、前
記電極の周囲を気密状態とする接合部と、前記プレート
に設けられ、一端を前記気密状態の部位に露出する信号
引き出し用の端子電極と、該端子電極の前記露出部分と
前記半導体圧力センサ素子の電極とを電気的に接続する
電気的接続部とを備えることを、その要旨としている。

【０００６】この構成の半導体圧力検出装置によれば、
プレート、半導体圧力センサ素子および接合部により、
電極の周囲は気密状態となっている。このため、電極
や、その電極に接続される電気的接続部や、その電極を
含む回路パターン部分は、外側から遮断された状態とな
ることから、これらの部分は測定媒体に触れることがな
い。したがって、従来例におけるシールダイアフラム、
シリコーンオイル等の構成が不要となり、簡単な構造で
上記劣化の防止を図ることができる。

【０００７】上述した発明の半導体圧力検出装置におい
て、前記接合部は接着剤による接着部分である構成とす
ることができる。この構成によれば、電極周囲の気密部
を接着剤により接着するだけで簡単に作ることができ
る。このため、製造が容易である。

【０００８】また、上述した発明の半導体圧力検出装置
において、前記半導体圧力センサは前記プレート上に位
置し、前記電気的接続部はバンプによる接続部分である
構成とすることもできる。この構成によれば、半導体圧
力センサ素子はフェースダウンにてボンディングされる
ことから、半導体圧力検出装置は、耐衝撃性に優れたも
のとなる。

【０００９】上記発明の半導体圧力検出装置において、
前記ハウジングおよびプレートは共に金属製のものであ
る構成としてもよい。この構成によれば、ハウジングと
プレートとの接合を、溶接により容易に行なうことがで
きる。このため、製造がより一層容易なものとなる。

【００１０】また、上記構成の半導体圧力検出装置にお
いて、前記プレートは、該プレートの厚さ方向に貫通す
る貫通孔を備え、前記信号引き出し用の端子電極は、前
記貫通孔に装着され、外周を絶縁層で被覆された金属製
の棒体として形成された構成とすることができる。

【００１１】この構成によれば、プレートが金属製の導
体であっても、外周を絶縁層で被覆した金属製の棒体を
プレートに設けた貫通孔に差し込むだけで、信号引き出
し用の端子電極を作成することができる。このため、プ
レート内に設けられる信号引き出し用の端子電極を容易
に作成することができ、延いては、装置全体の製造がよ
り一層容易なものとなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以上説明した本発明の構成・作用
を一層明らかにするために、以下本発明の実施の形態を
実施例に基づき説明する。

【００１３】図１は、本発明の好適な一実施例である半
導体圧力検出装置１０の断面図である。図示するよう
に、半導体圧力検出装置１０は、中空状の金属製のハウ
ジング１２を備えている。このハウジング１２の中空部
には、係合段部１４が設けられ、この係合段部１４に
は、端部に近づくほど（図中、上方ほど）幅広となるテ
ーパ面１４ａが形成されている。この係合段部１４に
は、円盤状のアルミニウム製のプレート２０が嵌合して
おり、両者は、テーパ面１４ａに加えた溶加材による溶
接により固着される。

【００１４】図２は、プレート２０の平面図であり、図
３は、図２のＢ−Ｂ′線方向に破断した断面図である。
両図に示すように、プレート２０には、厚さ方向に貫通
する４つの貫通孔２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが、
同心円上にそれぞれあけられている。これら貫通孔２０
ａ〜２０ｄには、アルマイト処理を施したアルミニウム
製の棒体２２が焼きばめにより組付けられている。な
お、図中、２４は、アルマイト処理で生成された酸化膜
からなる絶縁層を示す。

【００１５】図１に戻り、プレート２０上には、半導体
圧力センサ素子３０が設けられている。半導体圧力セン
サ素子３０は、Ｎ型シリコン基板の中央部に、周辺部よ
りも厚みの薄い円形部分（ダイヤフラム）を形成し、そ
のダイヤフラムの外周にＰ型シリコン層のゲージ抵抗を
形成した、周知の構成のものである。半導体圧力センサ
素子３０は、回路パターン３２を、中央部に窪みのある
側に対して反対の表面に備えており、この表面をプレー
ト２０に向けた状態で、次の方法でプレート２０と固着
されている。

【００１６】図４は、図１のＡ−Ａ′線方向に破断した
断面図である。図４に示すように、半導体圧力センサ素
子３０の回路パターン３２のある側の表面には、エポキ
シ系の接着剤３３が塗り付けられている。その接着剤３
３の塗布される領域は、回路パターン３２の外側の環状
の範囲であり、この位置でプレート２０と固着されてい
る。

【００１７】図１に示すように、半導体圧力センサ素子
３０とプレート２０との間は、接着剤３３の厚みによ
り、微小の隙間が空いている。この間隙には、回路パタ
ーン３２に備えられる電極と上記プレート２０に貫装さ
れた棒体２２とを電気的に接続するはんだバンプ３４が
設けられている。このはんだバンプ３４と棒体２２とに
より、半導体圧力センサ素子３０からの検出信号をプレ
ート２０の裏側（半導体圧力センサ素子３０が固着され
ている側と反対の側）に取り出すことができる。なお、
半導体圧力センサ素子表面にエッチング等で積極的に段
差を設けることで、接着剤厚とバンプ厚を調整すること
も可能である。

【００１８】半導体圧力センサ素子３０とプレート２０
とは、前述したように、接着剤３３とはんだバンプ３４
により連結されているが、これは次のような工程により
その連結が行なわれている。すなわち、半導体圧力セン
サ素子３０の電極と棒体２２との間にはんだバンプ３４
を付着する工程と、半導体圧力センサ素子３０側に接着
剤３３を塗りつけて、半導体圧力センサ素子３０とプレ
ート２０とを固着する工程とを同時に実行することによ
り、半導体圧力センサ素子３０とプレート２０との連結
が行なわれる。

【００１９】プレート２０の裏側には、半導体圧力セン
サ素子３０からの検出信号を増幅する処理回路４０が実
装されている。この処理回路４０は、プレート２０に装
着された棒体２２にリード線４２を介して接続されてい
る。また、処理回路４０の出力側には、コネクタ５０に
装着された出力端子５２が固着されている。なお、コネ
クタ５０は、合成樹脂製のもので、ハウジング１２の下
方にはめ込まれて固定されている。

【００２０】以上のように構成された半導体圧力検出装
置１０は、半導体圧力センサ素子３０が装着されている
側を先端にして、ハウジング１２部分を、例えば、エン
ジンのオイルチャンバに組付けることで、オイルプレッ
シャの測定を行なう。

【００２１】この実施例の半導体圧力検出装置１０によ
れば、半導体圧力センサ素子３０の信号取り出し用の電
極が、プレート２０と、プレート２０と半導体圧力セン
サ素子３０とを接着する接着剤３３とにより、気密状態
に覆われている。このため、電極や、回路パターン３２
や、電極に接続されるはんだバンプ３４が、外側から遮
断された状態となることから、これらの部分は測定油に
触れることがない。

【００２２】したがって、半導体圧力検出装置１０は、
従来装置のようにシールダイアフラム、シリコーンオイ
ルといった測定油から隔離する構成を必要とせず、簡単
な構造で、電極、回路パターン３２およびはんだバンプ
３４等の劣化の防止を図ることができる。

【００２３】また、この実施例では、プレート２０と半
導体圧力センサ素子３０とが接着剤３３により固着され
ていることから、製造が容易であるといった効果も奏す
る。さらに、プレート２０の上に半導体圧力センサ素子
３０が、はんだバンプ３４によりフェースダウンにてボ
ンディングされていることから、半導体圧力検出装置１
０は、耐衝撃性に優れているといった効果も奏する。

【００２４】さらにまた、この実施例では、プレート２
０がアルミニウムといった金属製であることから、同じ
く金属製であるハウジング１２との接合を、溶接により
容易に行なうことができる。したがって、製造がより一
層容易である。なお、この実施例では、プレート２０が
アルミニウムといった金属製であったが、これに替え
て、セラミック基板を用いて、外周をメタライズした構
成としてもよい。この構成によっても、ハウジングとの
接合を溶接により容易に行なうことが可能となる。

【００２５】また、この実施例の構成によれば、アルミ
ニウム製のプレート２０であっても、アルマイト処理を
施した棒体２２を、プレート２０に設けた貫通孔２０ａ
〜２０ｄに貫装させるだけで、プレート２０に対して十
分な絶縁性を持つ信号引き出し用の端子電極を作成する
ことができる。このため、この実施例では、製造がより
一層容易なものとなる。

【００２６】なお、前記実施例では、信号引き出し用の
端子電極として、アルマイト処理を施したアルミニウム
の棒体２２を用いていたが、これに替えて、酸化膜（チ
タン酸化膜）が被覆されたチタンの棒体を端子電極とし
てもよい。この構成によっても、簡単な構造で金属製の
プレート内に信号引き出し用の端子電極を作成すること
ができる。

【００２７】前記実施例では、プレートと半導体圧力セ
ンサ素子との接合部を構成する接着剤３３の領域が、環
状であったが、必ずしも環状である必要はなく、例え
ば、三角形、四角形等の多角形の形状であってもよい。
また、前記実施例では、接着剤３３の領域が外周まで達
する範囲となっていたが、外周よりも内側の範囲に接着
剤３３の領域を塗布した構成としてもよく、要は、回路
パターン３２を非接触に囲うことができ、かつ、プレー
ト２０上に半導体圧力センサ素子３０を安定して固定す
ることのできる範囲であればよい。

【００２８】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、例えば、はんだバンプに替えて、金等の他の金属を
材料としたバンプを用いた構成等、本発明の要旨を逸脱
しない範囲内において種々なる様態で実施し得ることは
勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な一実施例である半導体圧力検出
装置１０の断面図である。

【図２】プレート２０の平面図である。

【図３】図２のＢ−Ｂ′線方向に破断した断面図であ
る。

【図４】図１のＡ−Ａ′線方向に破断した断面図であ
る。

【符号の説明】

１０…半導体圧力検出装置 １２…ハウジング １４…係合段部 １４ａ…テーパ面 ２０…プレート ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ…貫通孔 ２２…棒体 ３０…半導体圧力センサ素子 ３２…回路パターン ３３…接着剤 ３４…はんだバンプ ４０…処理回路 ４２…リード線 ５０…コネクタ ５２…出力端子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングと、 該ハウジングに固定されるプレートと、 電極を片側の表面に備え、該片側の表面を前記プレート
   側に向ける半導体圧力センサ素子と、 前記プレートと半導体圧力センサ素子とを前記電極を囲
   む位置で互いに接合して、前記電極の周囲を気密状態と
   する接合部と、 前記プレートに設けられ、一端を前記気密状態の部位に
   露出する信号引き出し用の端子電極と、 該端子電極の前記露出部分と前記半導体圧力センサ素子
   の電極とを電気的に接続する電気的接続部とを備える半
   導体圧力検出装置。
2. 【請求項２】 前記接合部は接着剤による接着部分であ
   る請求項１記載の半導体圧力検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の半導体圧力検出装置であ
   って、 前記半導体圧力センサは前記プレート上に位置し、 前記電気的接続部はバンプによる接続部分である半導体
   圧力検出装置。
4. 【請求項４】 前記ハウジングおよびプレートは共に金
   属製のものである請求項１記載の半導体圧力検出装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の半導体圧力検出装置であ
   って、 前記プレートは、 該プレートの厚さ方向に貫通する貫通孔を備え、 前記信号引き出し用の端子電極は、 前記貫通孔に装着され、外周を絶縁層で被覆された金属
   製の棒体として形成された半導体圧力検出装置。