JPS62259030A - Semiconductor pressure sensor - Google Patents
Semiconductor pressure sensorInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の分野〕
本発明は半導体圧力センサに関し、特に安定した検出出
力が得られる半導体圧力センサに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of the Invention] The present invention relates to a semiconductor pressure sensor, and more particularly to a semiconductor pressure sensor that provides a stable detection output.
本発明による半導体圧力センサは、抵抗が形成されたダ
イヤフラム型のシリコンチップに取付けられる台座の下
面に金属膜を形成すると共に、台座を保持するステムと
の間にはんだペレットを設は焼成することによって台座
とステムとをはんだ付けして気密に構成したものである
。The semiconductor pressure sensor according to the present invention is produced by forming a metal film on the lower surface of a pedestal that is attached to a diaphragm-type silicon chip on which a resistor is formed, and by placing and baking a solder pellet between the pedestal and the stem that holds the pedestal. The pedestal and stem are soldered to form an airtight structure.
（従来技術）
圧力変化に暴づくピエゾ抵抗効果を利用したシリコンダ
イヤフラム型の半導体圧力センサにおいては、例えば特
開昭５５−４３８１９号に示されているように、取付部
の温度変化に基づく圧力変動を防止するためにシリコン
半導体又はホウケイ酸ガラス等の台座が設けられる。第
４図及び第５図は従来の半導体圧力センサを示す断面図
であって、シリコンダイヤフラムｌの下部に陽極接合法
によって立方体形状で中心に貫通孔を有する台座２が取
付けられる。そしてこの台座２は金属製のステム３内に
固定される。ステム３は下面に台座２０貫通孔と連通ず
る圧力導入パイプ４と複数の接続ビン５を有している。(Prior art) In a silicon diaphragm type semiconductor pressure sensor that utilizes a piezoresistance effect that is exposed to pressure changes, pressure fluctuations based on temperature changes at the mounting part are known, for example, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-43819. In order to prevent this, a pedestal made of silicon semiconductor or borosilicate glass is provided. 4 and 5 are cross-sectional views showing a conventional semiconductor pressure sensor, in which a cubic-shaped pedestal 2 having a through hole in the center is attached to the lower part of a silicon diaphragm 1 by an anodic bonding method. This pedestal 2 is fixed within a metal stem 3. The stem 3 has a pressure introduction pipe 4 communicating with the through hole of the pedestal 20 and a plurality of connection bottles 5 on the lower surface.
接続ピン５はシリコンダイヤフラム１の電極部とワイヤ
ボンディングによって接続されている。そして台座２と
ステム３は第４図に示すように圧力導入部からの圧力が
外部に漏れないように０リング６によって気密に構成さ
れるか、又は第５図に示すようにを機接着剤７によって
ステム３内に接着して半導体圧力センサが構成されてい
る。The connecting pin 5 is connected to an electrode portion of the silicon diaphragm 1 by wire bonding. The pedestal 2 and stem 3 are made airtight with an O-ring 6 to prevent the pressure from the pressure introduction part from leaking to the outside, as shown in FIG. 4, or they are glued together as shown in FIG. A semiconductor pressure sensor is configured by adhering inside the stem 3 by 7.
（発明が解決しようとする問題点）
このように従来の半導体圧力センサでは、台座２はゴム
性のＯリング６又は有機接着剤７によってステム３上に
固定される。そして０リング６や有機接着剤７の部分は
圧力導入パイプ４を通って導かれる圧力媒体に接するた
め、圧力媒体に侵されて劣化する可能性があるという欠
点がある。従って測定しようとする圧力媒体の種類によ
ってＯリング６や有機接着剤７の種類を選別する必要が
あった。又経年変化によって劣化し易く安定して検出出
力を得ることが困難であるという問題点もあった・
〔発明の目的〕
本発明はこのような従来の半導体圧力センサの問題点に
鑑みてなされたものであって、Ｏリングや有機接着剤に
よって台座をステム上に取付けることなく圧力媒体の影
響を受けずに安定して圧力を測定することができるよう
にすることを技術的課題とする。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional semiconductor pressure sensor, the base 2 is fixed onto the stem 3 by the rubber O-ring 6 or the organic adhesive 7. Since the O-ring 6 and the organic adhesive 7 come into contact with the pressure medium introduced through the pressure introduction pipe 4, there is a drawback that they may be attacked by the pressure medium and deteriorate. Therefore, it is necessary to select the type of O-ring 6 and organic adhesive 7 depending on the type of pressure medium to be measured. In addition, there was also the problem that it deteriorated easily over time and it was difficult to obtain a stable detection output. [Object of the Invention] The present invention was made in view of the problems of conventional semiconductor pressure sensors. The technical problem is to make it possible to stably measure pressure without being affected by a pressure medium without attaching a pedestal to the stem using an O-ring or organic adhesive.
（構成）
本発明は抵抗が形成されたシリコンダイヤフラム（ｌ
Ｏ）を有する半導体圧力センサであって、第１図に示す
ように、シリコンダイヤフラム（１０）の下面に接続さ
れた中心に貫通孔（１２）を有する台座（１１）と、台
座（１１）の下面にはんだペレット（１４）を介して接
続されたステム（１５）とを有し、ステム（１５）と台
座（１１） “をはんだ付けによって気密に接続
したことを特徴とするものである。(Structure) The present invention uses a silicon diaphragm (l) on which a resistor is formed.
As shown in FIG. 1, the semiconductor pressure sensor has a pedestal (11) having a through hole (12) in the center connected to the lower surface of a silicon diaphragm (10), and It has a stem (15) connected to the lower surface via a solder pellet (14), and is characterized in that the stem (15) and the pedestal (11) are hermetically connected by soldering.
（作用）
このような特徴を有する本発明によれば、圧力導入パイ
プ（１８）に圧力媒体を導いた際には台座（１１）とス
テム（１５）とのシールがはんだ付けによって行われて
いるため、圧力媒体がはんだ層に接する。そしてはんだ
層によって圧力媒体が気密に保たれ圧力導入パイプ（１
８）を通じてシリコンダイヤフラム（ｌＯ）が湾曲する
ことによってその圧力が測定される。(Function) According to the present invention having such characteristics, when the pressure medium is introduced into the pressure introduction pipe (18), the pedestal (11) and the stem (15) are sealed by soldering. Therefore, the pressure medium comes into contact with the solder layer. The pressure medium is kept airtight by the solder layer, and the pressure introduction pipe (1
8) through which the pressure is measured by bending the silicon diaphragm (lO).
（効果）
そのため本発明によれば、台座とステムとのシールをは
んだ付けによって行っているため圧力媒体の影響を受は
難く耐食性を向上させることができる。又台座とステム
間のはんだペレットは薄くできるため、はんだ層の熱膨
張がシリコンダイヤフラムに悪影響を及ぼすことが少な
く、温度特性を向上させることができる。更に０リング
や有機接着剤のシールに比べて耐圧力性能が向上すると
いう効果が得られる。(Effects) Therefore, according to the present invention, since the pedestal and the stem are sealed by soldering, they are hardly affected by the pressure medium and corrosion resistance can be improved. Furthermore, since the solder pellet between the pedestal and the stem can be made thin, the thermal expansion of the solder layer has less of an adverse effect on the silicon diaphragm, and the temperature characteristics can be improved. Furthermore, the pressure resistance performance is improved compared to seals using O-rings or organic adhesives.
（実施例の説明）
第２図は本発明の一実施例による半導体圧力センサに用
いられる台座とはんだペレットを示す側面図であり、第
１図はこれらの台座を用いて形成された半導体圧力セン
サを示す側面図である。前述のように半立体圧力センサ
は抵抗によるブリッジ回路が形成されたシリコンダイヤ
フラム１０の湾曲に基づく抵抗値の変化によって圧力を
検出するようにしており、圧力媒体による圧力を除く種
々の原因でシリコンダイヤフラム１０への応力変化を少
なくするため、シリコンダイヤフラム１０の下方にシリ
コンダイヤフラム１０と同一の熱膨張係数を有するシリ
コン半導体又はホウケイ酸ガラス（パイレックスガラス
）から成る台座１１が取付けられる。台座１１は第２図
に示すように立方体形状を有し中心に貫通孔１２が設け
られている。そして台座１１の上面１１ａはシリコンダ
イヤフラム１０を接続するために鏡面状に形成される。(Description of Embodiments) FIG. 2 is a side view showing a pedestal and solder pellets used in a semiconductor pressure sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a side view of a semiconductor pressure sensor formed using these pedestals. FIG. As mentioned above, the semi-stereoscopic pressure sensor detects pressure by the change in resistance value based on the curvature of the silicon diaphragm 10 in which a bridge circuit is formed by resistance. In order to reduce stress changes to the silicon diaphragm 10, a pedestal 11 made of silicon semiconductor or borosilicate glass (Pyrex glass) having the same thermal expansion coefficient as the silicon diaphragm 10 is attached below the silicon diaphragm 10. As shown in FIG. 2, the pedestal 11 has a cubic shape and has a through hole 12 provided in the center. The upper surface 11a of the pedestal 11 is formed into a mirror surface in order to connect the silicon diaphragm 10 thereto.
第３図はシリコンダイヤフラム１０と台座１１を接続す
る陽極接合法を示すものであって、４００℃程度の高温
下でシリコンダイヤフラム１０と台座１１とを重ね合わ
せその両端に高圧（４００〜１０００■）の直流電圧を
印加して加熱することによってシリコンダイヤフラム１
０と台座１１とを一体に接続する。又台座１１の下面１
１ｂには金属ステムとの接着を行うために恨（Ａｇ ）
、ｍ・パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ ） 、 ｉ艮・白金（
Ａｇ−ＰＬ）等のペースト１３をスクリーン印刷して焼
成している。FIG. 3 shows the anodic bonding method for connecting the silicon diaphragm 10 and the pedestal 11, in which the silicon diaphragm 10 and the pedestal 11 are stacked together at a high temperature of about 400°C, and high pressure (400 to 1000 cm) is applied to both ends. Silicon diaphragm 1 is heated by applying a DC voltage of
0 and the pedestal 11 are integrally connected. Also, the bottom surface 1 of the pedestal 11
Ag (Ag) is attached to 1b for adhesion with the metal stem.
, m-palladium (Ag-Pd), i-platinum (Ag-Pd),
A paste 13 such as Ag-PL) is screen printed and fired.
そしてこの台座１１と同一の横断面形状で中心に貫通孔
を有する、例えば０，１ｗ程度の薄いはんだペレット１
４を挟んで第１図に示すようにステム１５上に台座１１
を固定して全体をはんだの融点以上に加熱する。そうす
れば台座１１をステム１５にはんだ付けにより気密に接
続することができる。そしてシリコンダイヤフラム１０
の電極部を金等のワイヤ１７によってステム１５の電極
１６ａ、１６ｂに接続して半導体圧力センサを構成する
。A thin solder pellet 1 of about 0.1w, for example, has the same cross-sectional shape as this pedestal 11 and has a through hole in the center.
A pedestal 11 is placed on the stem 15 as shown in FIG.
Fix it and heat the whole thing above the melting point of the solder. In this way, the pedestal 11 can be hermetically connected to the stem 15 by soldering. and silicon diaphragm 10
A semiconductor pressure sensor is constructed by connecting the electrode portion of the stem 15 to the electrodes 16a and 16b of the stem 15 using a wire 17 made of gold or the like.
こうすれば台座１１とステム１５間ははんだ付けによっ
て気密に接続されるため、圧力導入パイプ１８から導か
れる圧力媒体の影響を受は難くなる。又はんだペレット
１４を十分薄くすることができるので、その熱膨張によ
る影響をほとんどシリコンダイヤフラム１０に伝えるこ
とがなくなる。In this way, the pedestal 11 and the stem 15 are connected airtightly by soldering, so that they are less likely to be affected by the pressure medium introduced from the pressure introduction pipe 18. Since the solder pellet 14 can be made sufficiently thin, the influence of its thermal expansion is hardly transmitted to the silicon diaphragm 10.
更にＯリングや接着剤に比べて耐圧力性能を向上させる
ことができる。Furthermore, pressure resistance performance can be improved compared to O-rings and adhesives.
第１図は本発明の一実施例による半導体圧力センサの側
面図、第２図はこの半導体圧力センサに用いる台座とは
んだペレットの形状を示す斜視図、第３図は台座とシリ
コンチップの陽掻接合法による接続状態を示す図、第４
図及び第５図は従来の半導体圧力センサの一例を示す断
面図である。
１．１０−−−−−シリコンダイヤフラム ２．１１
−・・・台座 ３．１５・〜−−−−−ステム １
３−・・・・・・ペースト １４−・−はんだペレッ
ト
特許出願人 立石電機株式会社
代理人 弁理士 岡本宜喜（他１名）
第１図
１ｏ−−−−−−シリコンデイヤつつム１１− ・−一
一台度
１４−−−−−− Ｌ電んた°へ０し、ト１５−−−−
−−又千ム
第２図
１ａ
第３図FIG. 1 is a side view of a semiconductor pressure sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing the shapes of a pedestal and a solder pellet used in this semiconductor pressure sensor, and FIG. 3 is a schematic diagram of the pedestal and silicon chip. Diagram showing the connection state by the joining method, No. 4
1 and 5 are cross-sectional views showing an example of a conventional semiconductor pressure sensor. 1.10---Silicon diaphragm 2.11
---Pedestal 3.15・〜----Stem 1
3-...Paste 14--Solder pellet patent applicant Tateishi Electric Co., Ltd. agent Patent attorney Yoshiki Okamoto (and one other person) - ・-11 units 14-------- L power to 0, 15-----
--Matasenmu Figure 2 1a Figure 3
Claims (1)
半導体圧力センサであって、 前記シリコンダイヤフラムの下面に接続された中心に貫
通孔を有する台座と、 前記台座の下面にはんだペレットを介して接続されたス
テムとを有し、ステムと台座をはんだ付けによって気密
に接続したことを特徴とする半導体圧力センサ。(1) A semiconductor pressure sensor having a silicon diaphragm with a resistor formed thereon, comprising: a pedestal having a through hole in the center connected to the lower surface of the silicon diaphragm; and a pedestal connected to the lower surface of the pedestal via a solder pellet. 1. A semiconductor pressure sensor comprising a stem, the stem and the pedestal being hermetically connected by soldering.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10275186A JPS62259030A (en) | 1986-05-02 | 1986-05-02 | Semiconductor pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10275186A JPS62259030A (en) | 1986-05-02 | 1986-05-02 | Semiconductor pressure sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62259030A true JPS62259030A (en) | 1987-11-11 |
Family
ID=14335920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10275186A Pending JPS62259030A (en) | 1986-05-02 | 1986-05-02 | Semiconductor pressure sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62259030A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120067131A1 (en) * | 2009-05-11 | 2012-03-22 | Thomas Moelkner | High pressure sensor |
-
1986
- 1986-05-02 JP JP10275186A patent/JPS62259030A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120067131A1 (en) * | 2009-05-11 | 2012-03-22 | Thomas Moelkner | High pressure sensor |
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