JPS63191037A - 半導体圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、圧力を測定する半導体圧力センナに関し、
特にその構成を簡単にして小形化とコストダウンを期す
るようにしたものである。

〔従来の技術〕

実公昭５８−１４１３５号に示される半導体圧力センサ
に類似する従来構造について第４図で説明する。第４図
（ａ）は圧力センサ部の構成を示す断面図であり、この
第４図（ａ）において、１はシリコンウェハに拡散形成
され九ゲージ抵抗をもつシリコンチップで、エツチング
によりダイヤフラム２（シリコンダイヤフラム）が形成
されている。３はシリコンまたはパイレックスガラスな
どよりなる台座で、前記シリコンチップ１を支えている
。

この台座３はステム４上に固着されＣおり、ステム４は
金属で形成されている。このステム４にニップル５が固
着されている。ニップル５はダイヤフラム２に圧力を導
くものである。

また、ステム４には、リード６が貫通されている。リー
ド６の先はシリコンチップ１上の電極とワイヤ７を介し
て接続されており、この電極はワイヤ７′ｌｒ：介して
外部に導くようにしている。なお、８は前記シリコンチ
ップ１、台座２などを包み込むキャップで以上により圧
力センサ部９が構成される。

次に、この圧力センサ部９からの出力１ぎ号を受けて増
巾するＨＩＣ部１部上０いて、第４図（ｂ）の平面図に
より説明する。この第４図伽）の１１は図示してい々い
他の装置に連結するためのターミナル、１２はアルミナ
などで構成されたセラミック基板１４上に厚膜で印刷焼
成された導体であり、この導体１２により厚膜抵抗１３
が接続されている。

半導体圧力センサの機能ブロックを第３図に示す。この
第３図において、２０は前記シリコンチップ１上に拡散
プレ族されたゲージ抵抗で、ブリッジ構成になっている
。２１は第４図（ａ）に示した圧力センサ部９に相当す
る。また、２２は同じくＨＩＣ部１部上０当し増巾回路
２３と調整回路２４を中心に構成されている。なお、２
５は電源端子、２６はグランド端子、２７は出力端子で
ある。

次に、半導体圧力センサの動作について第３図。

第４図を用いて説明する。ニップル５から導入され友圧
力は、シリコンチップ１のダイヤフラム２に伝わり、こ
のダイヤフラム２が歪むことにより、シリコンチップ１
上のゲージ抵抗２０が抵抗値の大きくなる方向と小さく
なる方向に変わる。そのため、電源端子２５に印加する
電圧値を一定にしておけば、印加圧力に比例した出力を
圧力センサ部９からリード６を通して出力することがで
きる。

この出力は数十ｍＶ程度の微小電圧の友め、このままで
は使用できず、増巾する必要がある。そこで、この出力
はＩ（ＩＣｓｌｏのターミナル１１に伝わり、基板１４
上に組み込まれた増巾回路２３および厚膜抵抗１３をフ
ァンクショントリミングする調整回路２４により適正化
されｆｃ電圧を出力端子２７より出力する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の半導体圧力センサは以上のように圧力センサ部９
とｆ（ＩＣ部１０が別体で樋底されていたり、ま几、圧
力センサ部９とＨＩＣ部１部上０れぞれ完成後一体化さ
れていた。そのため、組み合わせて、調整する必要があ
り、また形状も大きくなり、コストも高くつくという問
題点があつ几。

また、圧力センサ部９の中にＨＩＣ部１部上０めた構造
の半導体圧カセ／すもめるが、これは構造が複雑でコス
ト的にも高くつく欠点の他に、調整工程に手間がかかる
という問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決する几めなされ比もの
で、構造がシンプルで調整が容易かつコストも安い半導
体圧力センナを得ることを目的とする。

〔問題点全解決する之めの手段〕

この発明に係る半導体圧力センナは、セラミック基板や
ホーロ基板の上に直辺、または間接に載置されたシリコ
ンチップと、セラミック基板裏面に配置した￥Ａ整・に
必要な抵抗とを設け１とものである。

〔作　用〕

この発明においては、セラミック基板やホーロ基板をス
テムの代わりに用いて、ファンクショントリミングをセ
ラミック基板裏面で行う。

〔実施例〕

以下、この発明の半導体圧力センナの実施例を図につい
て説明する。第１図はその一実施例の断面図、第２図は
そのニップル側から見た底面図である。この第１図、第
２図において、第３図、第４図と同一部分には同一符号
を付して述べる。

この第１図、第２図において、３０はアルミナを主成分
とするセラミック基板で、第４図（ａ）、第４図（ｂ）
におけるステム４と基板１４の役割を併せてもつ。この
セラミック基板３０の両面を貫通してスルーホール３１
が形成されている。スルーホール３１を通して導通する
ように、セラミック基板３０の両面に導体１２が厚膜で
印刷、焼成されている。この導体１２により、厚膜抵抗
１３が接続されている。

また、シリコンチップ１は従来と同様に、シリコンウェ
ハに拡散形成されたゲージ抵抗ｔＶしており、さらに、
シリコンチップ１にはエツチングにより、ダイヤフラム
２が形成されている。

このシリコンチップ１はまた台座３で支えられており、
この台座３はセラミック基板３０上に固着されている。

このセラミック基板３０にニップル５が固着され、ダイ
ヤ７２ム２へ圧力を導くようにしている。

ま几、上記導体１２とシリコンチップ１の電極とがワイ
ヤ７を介して接続されている。

一方、３２は従来の半導体圧力センナの説明では、言及
しなかつ九が、第４図（ａ）の圧力センナ部９において
も同様であるが、ダイヤフラム２の片面側に接する基準
圧室で真空の場合と大気圧の場合、任意の圧力の場合が
ある。３３〜３５は第３図における電源端子２５、グラ
ンド端子２６、出力端子２７に相当するもので、３３は
電源端子、３４はグランド端子、３５は出力端子である
。８はキャップである。

次に、この発明の半導体圧力センサの動作について説明
する。ニップル５を通ってダイヤフラム２に伝わつ几圧
力は第３図で示したゲージ抵抗２０に形状変位を与え、
電源端子３３に一足の電圧を印加しておけば、出力端子
３５は印加圧力に比例した出力を出力する。

半導体圧力センサには数十倍に増巾するときには、所望
の出力を出す几め、ゲインの調整が必要であジ、ま几、
圧力Ｏのときの出力、すなわち、オフセット電圧も調整
を要する。

このような調整要素を持っており、これを基準圧室３２
側からスルーホール３１を通して大気側に電気的に畏続
され配置された厚膜抵抗１３のトリミングにより行う。

なお、基準圧寛３２を真空あるいは一足圧に保持するた
めにね１、スルーホール３１を密閉する必要があり、半
田ボールなどにてスルーホールをつぶす処置が必要であ
る。

まｔ１上記実施例では、調整抵抗としてゲインとオフセ
ットをあげたが、オフセットの温度ドリフトの調整抵抗
を加えてもよぐ、またこれらの−ったけをセラミック基
板の裏面にもっていってもよい。

さらに、基準圧電が大気圧などのときは調整抵抗をセラ
ミック基板の表面にもっていって、スルーホールを廃止
してもよく、また、キャップやセラミック基板の形状は
実施例１．ｃこだわらない。

さらに、上記実施例では、ステムをセラミック基板に代
替する場合について説明したが厚膜印刷したホーロ基板
などにおいても同様の効果を責するばかりか、半導体以
外の歪効果を使用し次圧力センサに関しても同様である
。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、半導体圧力センサのス
テムとセラミック基板壕ｔはホーロ基板などの基板で構
成し、スルーホールを設けて基板の裏面でフ゛７ノクシ
ヨントリミング可能としたので、センサの構成がシンプ
ルで小製化で１、シかもトリミングが容易になり、トー
タル的に安い圧力センナを得られる効果がある１、

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の半導体圧力センサの一実施例を示す
断面図、第２図は同上半導体圧力センサをニップル側か
ら見之底面図、第３図は半導体圧力センサの槻能構戊図
、第４図（ａ）は従来の半導体圧力センサの構ｉｔ−示
す断面図、第４図伽）は従来の圧カセンザの出力を増幅
するＩ（ｆＣ部の平面図である。 １・・・シリコンチップ、２・・・ダイヤフラム、３・
・・台座、５・・・ニップル、８・・・キャップ、１２
・・・導体、１３・・・厚膜抵抗、２０・・・ゲージ抵
抗、３ｏ・・・セラミックａ板、３１・・・スルーホー
ル。 なお、図中同一符号は同一またけ札当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリコンダイヤフラム上に形成され圧力により値の変わ
   るゲージ抵抗、このゲージ抵抗単体あるいは周辺回路を
   含んだシリコンチップ、このシリコンチップを直接また
   は間接に支え、電気的に接続された基板、この基板およ
   び前記シリコンチップなどを包囲するキャップ、前記基
   板の裏面側に印刷され基板の表面側と接続されかつファ
   ンクショントリミング機能を持たせた厚膜抵抗を備えて
   なることを特徴とする半導体圧力センサ。