JPH11295172A - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
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- JPH11295172A JPH11295172A JP10093260A JP9326098A JPH11295172A JP H11295172 A JPH11295172 A JP H11295172A JP 10093260 A JP10093260 A JP 10093260A JP 9326098 A JP9326098 A JP 9326098A JP H11295172 A JPH11295172 A JP H11295172A
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- JP
- Japan
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- adhesive
- sensor chip
- young
- modulus
- sensor
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details 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
- G01L19/14—Housings
- G01L19/145—Housings with stress relieving means
- G01L19/146—Housings with stress relieving means using flexible element between the transducer and the support
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01L19/14—Housings
- G01L19/147—Details about the mounting of the sensor to support or covering means
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 接着剤によりセンサチップをパッケージ内に
固定してなる半導体圧力センサにおいて、センサチップ
の温度特性を良好にし、かつ圧力リークを防止する。 【解決手段】 センサチップ２の底面とケース１内の底
面との間に、ヤング率が１×１０4 Ｐａ以下の接着剤
（例えば、シリコーン系ゲル）３ａを介在させ、センサ
チップ２の側面とケース１内の内周面との間に、ヤング
率が１×１０6 Ｐａ以上の接着剤（例えば、シリコーン
系接着剤またはエポキシ系接着剤）３ｂを充填した。
固定してなる半導体圧力センサにおいて、センサチップ
の温度特性を良好にし、かつ圧力リークを防止する。 【解決手段】 センサチップ２の底面とケース１内の底
面との間に、ヤング率が１×１０4 Ｐａ以下の接着剤
（例えば、シリコーン系ゲル）３ａを介在させ、センサ
チップ２の側面とケース１内の内周面との間に、ヤング
率が１×１０6 Ｐａ以上の接着剤（例えば、シリコーン
系接着剤またはエポキシ系接着剤）３ｂを充填した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体圧力センサ
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、半導体圧力センサにおいて、接着剤によりセンサチ
ップをパッケージ内に固定するようにしたものがある。
この場合、接着剤としてシリコーン接着剤あるいはエポ
キシ接着剤などを用いると、センサチップとパッケージ
の熱膨張係数差により発生する応力によってセンサチッ
プの温度特性が悪化するという問題がある。
来、半導体圧力センサにおいて、接着剤によりセンサチ
ップをパッケージ内に固定するようにしたものがある。
この場合、接着剤としてシリコーン接着剤あるいはエポ
キシ接着剤などを用いると、センサチップとパッケージ
の熱膨張係数差により発生する応力によってセンサチッ
プの温度特性が悪化するという問題がある。
【０００３】このため、特開平６−１２０５２７号公報
には、接着剤として、接着後に柔軟性を有する接着剤、
例えばシリコーン系ゲルを用い、センサチップの温度特
性を悪化させないようにしたものが提案されている。し
かしながら、この場合には、圧力リークの問題が生じ
る。本発明は上記問題に鑑みたもので、接着剤によりセ
ンサチップをパッケージ内に固定してなる半導体圧力セ
ンサにおいて、センサチップの温度特性を良好にし、か
つ圧力リークを防止することを目的とする。
には、接着剤として、接着後に柔軟性を有する接着剤、
例えばシリコーン系ゲルを用い、センサチップの温度特
性を悪化させないようにしたものが提案されている。し
かしながら、この場合には、圧力リークの問題が生じ
る。本発明は上記問題に鑑みたもので、接着剤によりセ
ンサチップをパッケージ内に固定してなる半導体圧力セ
ンサにおいて、センサチップの温度特性を良好にし、か
つ圧力リークを防止することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記した
課題を解決するため、接着剤のヤング率に着目し、図２
に示す構成の半導体圧力センサを用いて、接着剤のヤン
グ率と圧力リークの発生率、接着剤のヤング率と感度温
度係数の関係について調査し、図３、図４に示す結果を
得た。なお、図２において、１はケース、１ａは圧力導
入孔、２はセンサチップ、２ａはダイヤフラム、３は接
着剤である。また、圧力リークの発生率の測定において
は、圧力導入孔１ａから導入される圧力測定媒体の圧力
を３５０ｍｍＨ2 Ｏとした。
課題を解決するため、接着剤のヤング率に着目し、図２
に示す構成の半導体圧力センサを用いて、接着剤のヤン
グ率と圧力リークの発生率、接着剤のヤング率と感度温
度係数の関係について調査し、図３、図４に示す結果を
得た。なお、図２において、１はケース、１ａは圧力導
入孔、２はセンサチップ、２ａはダイヤフラム、３は接
着剤である。また、圧力リークの発生率の測定において
は、圧力導入孔１ａから導入される圧力測定媒体の圧力
を３５０ｍｍＨ2 Ｏとした。
【０００５】図３に示す結果から、接着剤３のヤング率
が１×１０6 Ｐａ以上であれば、圧力リークが発生しな
いことが分かる。また、図４に示す結果から、接着剤３
のヤング率が１×１０4 Ｐａ以下であれば、センサチッ
プの温度特性が良好であることが分かる。従って、ヤン
グ率の異なる２種類の接着剤を用いれば、センサチップ
の温度特性を良好にし、かつ圧力リークを防止すること
が可能になる。
が１×１０6 Ｐａ以上であれば、圧力リークが発生しな
いことが分かる。また、図４に示す結果から、接着剤３
のヤング率が１×１０4 Ｐａ以下であれば、センサチッ
プの温度特性が良好であることが分かる。従って、ヤン
グ率の異なる２種類の接着剤を用いれば、センサチップ
の温度特性を良好にし、かつ圧力リークを防止すること
が可能になる。
【０００６】しかしながら、ヤング率の異なる２種類の
接着剤をセンサチップに対してどのように用いるかが問
題となる。本発明者等は、この点について鋭意検討し、
センサチップの底面の面積が、通常、側面の面積より数
倍（例えば３倍）程度大きいことから、センサチップの
底面に低ヤング率の接着剤を用いればセンサチップの温
度特性を良好とし、センサチップの側面に高ヤング率の
接着剤を用いればセンサチップの温度特性に影響を与え
ることなく、圧力リークを防止することができるのでは
ないかと考えた。
接着剤をセンサチップに対してどのように用いるかが問
題となる。本発明者等は、この点について鋭意検討し、
センサチップの底面の面積が、通常、側面の面積より数
倍（例えば３倍）程度大きいことから、センサチップの
底面に低ヤング率の接着剤を用いればセンサチップの温
度特性を良好とし、センサチップの側面に高ヤング率の
接着剤を用いればセンサチップの温度特性に影響を与え
ることなく、圧力リークを防止することができるのでは
ないかと考えた。
【０００７】本発明は上記検討を基になされたもので、
請求項１に記載の発明においては、センサチップの底面
とパッケージ内の底面との間にヤング率が１×１０4 Ｐ
ａ以下の接着剤を介在させ、センサチップの側面とパッ
ケージ内の内周面との間にヤング率が１×１０6 Ｐａ以
上の接着剤を充填したことを特徴としている。このよう
にセンサチップの底面とパッケージ内の底面との間に低
ヤング率の接着剤を介在させることによりセンサチップ
の温度特性を良好にすることができ、またセンサチップ
の側面とパッケージ内の内周面との間を高ヤング率の接
着剤で充填することによって、圧力リークを防止するこ
とができる。
請求項１に記載の発明においては、センサチップの底面
とパッケージ内の底面との間にヤング率が１×１０4 Ｐ
ａ以下の接着剤を介在させ、センサチップの側面とパッ
ケージ内の内周面との間にヤング率が１×１０6 Ｐａ以
上の接着剤を充填したことを特徴としている。このよう
にセンサチップの底面とパッケージ内の底面との間に低
ヤング率の接着剤を介在させることによりセンサチップ
の温度特性を良好にすることができ、またセンサチップ
の側面とパッケージ内の内周面との間を高ヤング率の接
着剤で充填することによって、圧力リークを防止するこ
とができる。
【０００８】なお、センサチップの側面とパッケージ内
の内周面との間に充填される接着剤のヤング率の上限値
は、その接着剤によってセンサチップの温度特性に影響
を与えないようにする値に制限される。上記した接着剤
としては、請求項２に記載したように、ヤング率が１×
１０4Ｐａ以下の接着剤に対してシリコーン系ゲルを用
いることができ、ヤング率が１×１０6 Ｐａ以上の接着
剤に対してシリコーン系接着剤またはエポキシ系接着剤
を用いることができる。
の内周面との間に充填される接着剤のヤング率の上限値
は、その接着剤によってセンサチップの温度特性に影響
を与えないようにする値に制限される。上記した接着剤
としては、請求項２に記載したように、ヤング率が１×
１０4Ｐａ以下の接着剤に対してシリコーン系ゲルを用
いることができ、ヤング率が１×１０6 Ｐａ以上の接着
剤に対してシリコーン系接着剤またはエポキシ系接着剤
を用いることができる。
【０００９】なお、上記した本発明と類似した構造を有
する半導体圧力センサとして、特開平８−２４０４９８
号公報に記載されたものがあるが、このものは腐食性ガ
スの圧力を検出する場合に、その腐食性ガスによって浸
食されない接着剤をセンサチップと実装基板の間に介在
させたものであって、本発明のように、２種類のヤング
率の異なる接着剤を用いて、センサチップの温度特性と
圧力リークの改善を図ったものとは技術的思想が異な
る。
する半導体圧力センサとして、特開平８−２４０４９８
号公報に記載されたものがあるが、このものは腐食性ガ
スの圧力を検出する場合に、その腐食性ガスによって浸
食されない接着剤をセンサチップと実装基板の間に介在
させたものであって、本発明のように、２種類のヤング
率の異なる接着剤を用いて、センサチップの温度特性と
圧力リークの改善を図ったものとは技術的思想が異な
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１に、本発明の一実施形態にかか
る半導体圧力センサの断面構成を示す。半導体圧力セン
サは、パッケージとしての金属のケース１内にセンサチ
ップ２が固定して構成されている。
について説明する。図１に、本発明の一実施形態にかか
る半導体圧力センサの断面構成を示す。半導体圧力セン
サは、パッケージとしての金属のケース１内にセンサチ
ップ２が固定して構成されている。
【００１１】ケース１は、圧力導入孔１ａを有してお
り、この圧力導入孔１ａから空気、窒素などの腐食性の
ない圧力測定媒体がセンサチップ２に導入されるように
なっている。なお、このケース１には、図示しないが、
センサチップ２などが取り付けられた後、上部に蓋が接
着剤により取り付けられるようになっている。センサチ
ップ２は、シリコン基板を用いて構成されており、圧力
測定媒体の圧力によって変位するダイヤフラム２ａと、
ダイヤフラム２ａの変位に応じて抵抗値が変化するピエ
ゾ抵抗２ｂと、表面に形成された酸化膜２ｃと、ピエゾ
抵抗２ｂのアルミ配線２ｄとを有している。そして、ア
ルミ配線２ｄから図示しないワイヤ線を介して外部の電
気回路と電気接続されている。
り、この圧力導入孔１ａから空気、窒素などの腐食性の
ない圧力測定媒体がセンサチップ２に導入されるように
なっている。なお、このケース１には、図示しないが、
センサチップ２などが取り付けられた後、上部に蓋が接
着剤により取り付けられるようになっている。センサチ
ップ２は、シリコン基板を用いて構成されており、圧力
測定媒体の圧力によって変位するダイヤフラム２ａと、
ダイヤフラム２ａの変位に応じて抵抗値が変化するピエ
ゾ抵抗２ｂと、表面に形成された酸化膜２ｃと、ピエゾ
抵抗２ｂのアルミ配線２ｄとを有している。そして、ア
ルミ配線２ｄから図示しないワイヤ線を介して外部の電
気回路と電気接続されている。
【００１２】このセンサチップ２は、ヤング率が１×１
０4 Ｐａ以下の接着剤３ａによってケース１内の底面の
上に固定されている。この接着剤３ａとしては、ヤング
率が１×１０3 Ｐａのシリコーン系ゲルを用いることが
できる。そして、この低ヤング率の接着剤３ａを使用す
ることにより、センサチップ２とケース１間に発生する
熱膨張差に起因する応力を吸収し、センサチップ２の温
度特性を良好にすることができる。
０4 Ｐａ以下の接着剤３ａによってケース１内の底面の
上に固定されている。この接着剤３ａとしては、ヤング
率が１×１０3 Ｐａのシリコーン系ゲルを用いることが
できる。そして、この低ヤング率の接着剤３ａを使用す
ることにより、センサチップ２とケース１間に発生する
熱膨張差に起因する応力を吸収し、センサチップ２の温
度特性を良好にすることができる。
【００１３】また、センサチップ２の側面とケース１内
の内周面との間は、ヤング率が１×１０6 Ｐａ以上の接
着剤３ｂによって充填されている。この接着剤３ｂとし
ては、ヤング率が１．１×１０6 Ｐａのシリコーン系接
着剤またはヤング率が１．１×１０6 Ｐａのエポキシ系
接着剤を用いることができる。そして、この高ヤング率
の接着剤３ｂを使用することにより、圧力リークを防止
することができる。
の内周面との間は、ヤング率が１×１０6 Ｐａ以上の接
着剤３ｂによって充填されている。この接着剤３ｂとし
ては、ヤング率が１．１×１０6 Ｐａのシリコーン系接
着剤またはヤング率が１．１×１０6 Ｐａのエポキシ系
接着剤を用いることができる。そして、この高ヤング率
の接着剤３ｂを使用することにより、圧力リークを防止
することができる。
【００１４】なお、接着剤３ａ、３ｂとしては、上記し
たヤング率の関係を満たすものであれば、他の接着剤を
用いてもよい。例えば、接着剤３ａとしては、シリコー
ン系ゲル以外にエポキシ系ゲルを用いることができる。
但し、この実施形態のようにケース１の上部に蓋を接着
剤（具体的には、低融点ガラス）で取り付ける場合に
は、エポキシ系ゲルを用いると蓋を取り付ける接着剤に
悪影響がでるため、この点からすればシリコーン系ゲル
を用いるのが好ましい。
たヤング率の関係を満たすものであれば、他の接着剤を
用いてもよい。例えば、接着剤３ａとしては、シリコー
ン系ゲル以外にエポキシ系ゲルを用いることができる。
但し、この実施形態のようにケース１の上部に蓋を接着
剤（具体的には、低融点ガラス）で取り付ける場合に
は、エポキシ系ゲルを用いると蓋を取り付ける接着剤に
悪影響がでるため、この点からすればシリコーン系ゲル
を用いるのが好ましい。
【００１５】また、上記した実施形態においては、セン
サチップ２の下側から圧力が導入される構成の半導体圧
力センサについて示したが、センサチップ２の上側から
圧力が導入される構成の半導体圧力センサにも同様に適
用することができる。この場合、図１に示すものと同
様、センサチップ２の底面に低ヤング率の接着剤３ａを
用い、センサチップ２の側面に高ヤング率の接着剤３ｂ
を用いて構成することができる。
サチップ２の下側から圧力が導入される構成の半導体圧
力センサについて示したが、センサチップ２の上側から
圧力が導入される構成の半導体圧力センサにも同様に適
用することができる。この場合、図１に示すものと同
様、センサチップ２の底面に低ヤング率の接着剤３ａを
用い、センサチップ２の側面に高ヤング率の接着剤３ｂ
を用いて構成することができる。
【図１】本発明の一実施形態を示す半導体圧力センサの
断面構成図である。
断面構成図である。
【図２】本発明者等が実験に用いた半導体圧力センサの
概略的な断面構成を示す図である。
概略的な断面構成を示す図である。
【図３】接着剤のヤング率と圧力リークの発生率の関係
を示す図である。
を示す図である。
【図４】接着剤のヤング率と感度温度係数の関係を示す
図である。
図である。
１…ケース、２…センサチップ、３ａ…低ヤング率の接
着剤、３ｂ…高ヤング率の接着剤。
着剤、３ｂ…高ヤング率の接着剤。
Claims (2)
- 【請求項１】 センサチップを接着剤によりパッケージ
内に固定した半導体圧力センサにおいて、 前記センサチップの底面と前記パッケージ内の底面との
間に、ヤング率が１×１０4 Ｐａ以下の接着剤を介在さ
せ、前記センサチップの側面と前記パッケージ内の内周
面との間に、ヤング率が１×１０6 Ｐａ以上の接着剤を
充填したことを特徴とする半導体圧力センサ。 - 【請求項２】 前記ヤング率が１×１０4 Ｐａ以下の接
着剤は、シリコーン系ゲルであり、前記ヤング率が１×
１０6 Ｐａ以上の接着剤は、シリコーン系接着剤または
エポキシ系接着剤であることを特徴とする請求項１に記
載の半導体圧力センサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10093260A JPH11295172A (ja) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | 半導体圧力センサ |
| US09/287,012 US6169316B1 (en) | 1998-04-06 | 1999-04-06 | Semiconductor pressure sensor including sensor chip fixed to package by adhesive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10093260A JPH11295172A (ja) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | 半導体圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11295172A true JPH11295172A (ja) | 1999-10-29 |
Family
ID=14077526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10093260A Pending JPH11295172A (ja) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | 半導体圧力センサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6169316B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11295172A (ja) |
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| DE102014119396A1 (de) * | 2014-12-22 | 2016-06-23 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Druckmesseinrichtung |
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| JPH08240498A (ja) | 1995-03-03 | 1996-09-17 | Omron Corp | 半導体圧力センサ及びそれを用いたガスメータ |
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1998
- 1998-04-06 JP JP10093260A patent/JPH11295172A/ja active Pending
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