Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3044583B2 - Semiconductor fluid sensor - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3044583B2 - Semiconductor fluid sensor - Google Patents

Semiconductor fluid sensor

Info

Publication number
JP3044583B2
JP3044583B2 JP24015591A JP24015591A JP3044583B2 JP 3044583 B2 JP3044583 B2 JP 3044583B2 JP 24015591 A JP24015591 A JP 24015591A JP 24015591 A JP24015591 A JP 24015591A JP 3044583 B2 JP3044583 B2 JP 3044583B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor
semiconductor
gas
package
gas flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP24015591A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH04369482A (en
Inventor
隆志 細居
友行 西尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP24015591A priority Critical patent/JP3044583B2/en
Publication of JPH04369482A publication Critical patent/JPH04369482A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3044583B2 publication Critical patent/JP3044583B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Micromachines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板を用いたマ
イクロマシニング加工によって形成された半導体センサ
素子によってガス流の変化を電気的に検出する半導体流
体センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor fluid sensor for electrically detecting a change in gas flow by a semiconductor sensor element formed by micromachining using a semiconductor substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ガス流の変化を検出する流体セン
サとして、例えば、図6に示すように、ダイヤフラム式
のポンプ24を駆動してケーシング25内に密封された
ガスを循環させながら、センサ本体26におけるノズル
孔27からガスを噴出して、一対の感熱抵抗素子からな
るヒートワイヤ281,282が設けられているガス通
路29内にガス流を生じさせて、センサに角速度が作用
したときのガス流の偏向の状態を各ヒートワイヤ28
1,282がガス流に偏ってさらされるときの感熱抵抗
の変化によって検出して、センサに作用する角速度の向
きおよびその大きさを検出するようにしたガスレートセ
ンサがある(特公昭64−4623号公報参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a fluid sensor for detecting a change in gas flow, for example, as shown in FIG. 6, a diaphragm type pump 24 is driven to circulate a gas sealed in a casing 25 while circulating the gas. A gas is ejected from a nozzle hole 27 in the main body 26 to generate a gas flow in a gas passage 29 in which heat wires 281 and 282 including a pair of heat-sensitive resistance elements are provided. Each heat wire 28
There is a gas rate sensor that detects the direction and magnitude of the angular velocity acting on the sensor by detecting the change in thermal resistance when the 1,282 is biased to the gas flow (Japanese Patent Publication No. 64-4623). Reference).

【0003】そして、このようなガスレートセンサなど
の流体センサにあっては、それがガス流の変化をヒート
ワイヤによる感熱抵抗の変化によって電気的に検出する
ものであるために、外部温度の変化の影響を受けること
がないように、その流体センサを恒温槽30の内部に設
置して、ケーシング25およびその支持体31にそれぞ
れ巻装されたヒータ線32により流体センサを加熱して
一定温度に保持させるようにしている。
In such a fluid sensor such as a gas rate sensor, since a change in gas flow is electrically detected by a change in thermal resistance caused by a heat wire, a change in an external temperature is detected. The fluid sensor is installed inside the thermostat 30 so that the fluid sensor is heated to a constant temperature by the heater wires 32 wound around the casing 25 and the support 31 so that the fluid sensor is not affected by the temperature. I keep it.

【0004】図6中、33はセンサ回路およびそのセン
サ出力信号を増幅する増幅回路が実装される回路基板で
ある。
In FIG. 6, reference numeral 33 denotes a circuit board on which a sensor circuit and an amplifier circuit for amplifying the sensor output signal are mounted.

【0005】また、このような従来の流体センサでは、
センサ本休26以外に、ケーシング25とセンサ本体2
6との間にガスの循環路34が別途形成されている。
In such a conventional fluid sensor,
In addition to the main sensor rest 26, the casing 25 and the sensor body 2
6, a gas circulation path 34 is separately formed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、ガスレートセンサなどのガス流の変化を検出する
流体センサにおいて、センサ本体以外にガスの循環路を
必要として全体が大形化してしまうことである。
The problem to be solved is that in a fluid sensor such as a gas rate sensor for detecting a change in gas flow, a gas circulation path is required in addition to the sensor body, so that the whole becomes large. Is to put it.

【0007】そして、流体センサが大形のために、その
恒温化を安定に図るための手段が容易でないことであ
る。
[0007] The large size of the fluid sensor makes it difficult to stably maintain the temperature of the fluid sensor.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、センサ本体以
外にガスの循環路を別途に設けないようにして小形化を
有効に図りながら、半導体基板を用いたマイクロマシニ
ング加工によってガス流の変化を検出するセンサ本体と
しての半導体センサ素子を形成し、その半導体センサ素
子をマイクロポンプとともに基板に実装し、その基板を
ヒータとともにガスが密封されたパッケージ内に収納し
て、マイクロポンプの駆動によりパッケージ内でガスを
オープンループで循環させながら半導体センサ素子にガ
ス流を生じさせるようにして、流体センサの小型パッケ
ージ化を図って、恒温化を容易かつ安定に図ることがで
きるようにしたことを特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a gas flow is changed by a micromachining process using a semiconductor substrate while effectively reducing the size by not separately providing a gas circulation path other than the sensor body. A semiconductor sensor element as a sensor main body for detecting the temperature, mounts the semiconductor sensor element on a substrate together with a micropump, stores the substrate together with a heater in a gas-sealed package, and drives the package by driving the micropump A gas flow is generated in the semiconductor sensor element while circulating the gas in an open loop inside the inside, so that the fluid sensor can be made into a small package and the temperature can be easily and stably maintained. And

【0009】[0009]

【実施例】以下、流体センサとしてガスレートセンサを
用いた場合について、本発明を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described for the case where a gas rate sensor is used as a fluid sensor.

【0010】本発明による半導体流体センサにあって
は、図1に示すように、ガス流の変化を検出する半導体
センサ素子1と、その半導体センサ素子1にガス流を生
じさせるマイクロポンプ2と、センサ回路およびそのセ
ンサ出力信号を増幅する増幅回路を構成するICチップ
3とを、予め配線パターンが形成されているセラミック
基板4上の所定箇所に実装し、そのセラミック基板4を
ヒータ5とともにヘリウムや窒素などのガスが密封され
たカンパッケージ7内に収納し、ヒータ5による加熱に
よって一定温度に保持されたカンパッケージ7内におい
て、マイクロポンプ2の駆動によりガスをオープンルー
プで循環させながら半導体センサ素子1にガス流を生じ
させるように構成されている。
In a semiconductor fluid sensor according to the present invention, as shown in FIG. 1, a semiconductor sensor element 1 for detecting a change in gas flow, a micropump 2 for generating a gas flow in the semiconductor sensor element 1, A sensor circuit and an IC chip 3 constituting an amplifier circuit for amplifying the sensor output signal are mounted on a predetermined position on a ceramic substrate 4 on which a wiring pattern is formed in advance, and the ceramic substrate 4 is mounted together with the heater 5 with helium or helium. The semiconductor sensor element is housed in a can package 7 in which a gas such as nitrogen is sealed, and is circulated in an open loop by driving the micropump 2 in the can package 7 maintained at a constant temperature by heating by the heater 5. 1 to generate a gas flow.

【0011】ここでは、カンパッケージ7のハーメチッ
ク端子8付きのベース71上にガラス板などの断熱材6
を接着し、その断熱材6上にセラミックヒータ(セラミ
ック基板内にヒータ線が埋め込まれたもの)などからな
るヒータ5を接着して、さらにそのヒータ5上にセラミ
ック基板4を接着して取り付けるようにしている。
Here, a heat insulating material 6 such as a glass plate is placed on a base 71 of the can package 7 with hermetic terminals 8.
And a heater 5 composed of a ceramic heater (a heater wire embedded in a ceramic substrate) or the like is bonded on the heat insulating material 6, and the ceramic substrate 4 is further bonded and mounted on the heater 5. I have to.

【0012】そして、セラミック基板4の配線部分に設
けられた端子およびヒータ5の端子とカンパッケージ7
の各対応するハーメチック端子8とをそれぞれワイヤボ
ンディングによって結線したうえで、ガス雰囲気中でベ
ース71上にカンパッケージ7のキャップ72をかぶせ
て、ガス漏れが生じないように両者間が接着などによっ
て封止される。
The terminal provided on the wiring portion of the ceramic substrate 4, the terminal of the heater 5, and the can package 7
After connecting the corresponding hermetic terminals 8 by wire bonding, the cap 72 of the can package 7 is put on the base 71 in a gas atmosphere, and the two are sealed by bonding or the like to prevent gas leakage. Is stopped.

【0013】その際、カンパッケージ7内のガスパージ
処理が充分に行われるようにする必要がある。また、必
要に応じて、カンパッケージ7内のガスを大気圧よりも
昇圧したり減圧したりする。
At this time, it is necessary to sufficiently perform the gas purging process in the can package 7. Further, if necessary, the gas in the can package 7 is raised or reduced in pressure above the atmospheric pressure.

【0014】なお、ここではヒータ5の上にセラミック
基板4を設置するようにしているが、ヒータ5を別途設
けることなく、セラミック基板4の内部にヒータ線を埋
め込むようにしてもよい。
Although the ceramic substrate 4 is placed on the heater 5 here, a heater wire may be embedded inside the ceramic substrate 4 without separately providing the heater 5.

【0015】また、ICチップ3には、センサ回路およ
びそのセンサ出力信号を増幅する増幅回路に加えて、駆
動用の定電流回路または定電圧回路を組み込むことも可
能である。
The IC chip 3 can incorporate a driving constant current circuit or a constant voltage circuit in addition to the sensor circuit and the amplifier circuit for amplifying the sensor output signal.

【0016】図2ないし図4に、半導体基板を用いたマ
イクロマシニング加工によって形成されたガスレートセ
ンサにおけるセンサ本体としての半導体センサ素子1の
一構成例を示している。
FIGS. 2 to 4 show one configuration example of a semiconductor sensor element 1 as a sensor body in a gas rate sensor formed by micromachining using a semiconductor substrate.

【0017】ここでは、半導体基板にノズル孔9を形成
する半孔91とそれにつながるガス通路10を形成する
半溝101とがエッチングによって形成された下側半導
体基板11と上側半導体基板12とを、それぞれの半孔
91および半溝101をつき合せるように重ねて、両者
を接着させることによってノズル孔9およびガス通路1
0が形成されている。
Here, a lower semiconductor substrate 11 and an upper semiconductor substrate 12 in which a half hole 91 for forming a nozzle hole 9 and a half groove 101 for forming a gas passage 10 connected thereto are formed in a semiconductor substrate by etching. The nozzle holes 9 and the gas passages 1 are overlapped so that the respective half holes 91 and the half grooves 101 are attached to each other and bonded together.
0 is formed.

【0018】また、下側半導体基板11をエッチングし
てガス通路10にかかるブリッジ部13が形成され、そ
のブリッジ部13の上面に、白金などのヒートワイヤ材
料を蒸着し、それをエッチングし、トリミングすること
によって一対のヒートワイヤ141,142がパターン
形成されており、その両側には同様に電極部15が形成
されている。
Further, the lower semiconductor substrate 11 is etched to form a bridge portion 13 extending over the gas passage 10. On the upper surface of the bridge portion 13, a heat wire material such as platinum is deposited, and is etched and trimmed. As a result, a pair of heat wires 141 and 142 are formed in a pattern, and electrode portions 15 are similarly formed on both sides thereof.

【0019】マイクロポンプ2としては、例えば、図5
に示すように、ピエゾ素子16を駆動源として、半導体
基板17,18をそれぞれエッチングすることによって
ダイヤフラム19、吸入孔20および吸入弁21、吐出
孔22および吐出弁23が形成されたものが用いられ
る。
As the micro pump 2, for example, FIG.
As shown in FIG. 2, a semiconductor device in which a diaphragm 19, a suction hole 20, a suction valve 21, a discharge hole 22, and a discharge valve 23 are formed by etching a semiconductor substrate 17, 18 using a piezo element 16 as a driving source is used. .

【0020】そして、そのマイクロポンプ2は、その吐
出孔22が半導体センサ素子1におけるノズル孔9とつ
ながるように半導体センサ素子1に結合される。
Then, the micropump 2 is coupled to the semiconductor sensor element 1 such that the discharge hole 22 is connected to the nozzle hole 9 in the semiconductor sensor element 1.

【0021】なお、マイクロポンプ2を半導体センサ素
子1と一体的に形成することも可能である。
The micro pump 2 can be formed integrally with the semiconductor sensor element 1.

【0022】また、ICチップ3に組み込まれているセ
ンサ回路としては、ここでは角速度が作用したときのガ
ス流の偏向状態を電気的に検出するために半導体センサ
素子1における各一対のヒートワイヤ141,142と
基準抵抗とによって構成された抵抗ブリッジ回路におけ
るヒートワイヤ141,142を除く回路部分である。
The sensor circuit incorporated in the IC chip 3 includes a pair of heat wires 141 in the semiconductor sensor element 1 for electrically detecting a deflection state of a gas flow when an angular velocity acts. , 142 and a reference resistor, a circuit portion excluding the heat wires 141 and 142 in the resistance bridge circuit.

【0023】このように構成された本発明による半導体
流体センサにあっては、外部の駆動回路によって、ヒー
タ5の加熱を行ってカンパッケージ7の内部を一定温度
に保持させながら、マイクロポンプ2を駆動してカンパ
ッケージ7内でガスをオープンループで循環させながら
半導体センサ素子1にガス流を生じさせる。
In the semiconductor fluid sensor according to the present invention configured as described above, the micropump 2 is operated while the heater 5 is heated by an external drive circuit to maintain the inside of the can package 7 at a constant temperature. The semiconductor sensor element 1 is driven to generate a gas flow while circulating the gas in an open loop in the can package 7.

【0024】しかして、本発明によれば、センサ本体以
外にガスの循環路を別途設ける必要がなく、半導体流体
センサの構造が簡素化されて、その小型パッケージ化を
有効に図ることができる。
Thus, according to the present invention, there is no need to separately provide a gas circulation path other than the sensor main body, the structure of the semiconductor fluid sensor is simplified, and the miniaturization of the semiconductor fluid sensor can be effectively achieved.

【0025】そして、簡単なヒータ5を用いることによ
って、カンパッケージ7内の恒温化を容易かつ安定に図
ることができ、また、短時間でカンパッケージ7内の温
度を所定に立ち上げることができ、応答性の良い温度制
御をなして、外部温度の変化の影響を受けることなくガ
ス流の変化を精度良く検出できるようになる。
By using a simple heater 5, the temperature inside the can package 7 can be easily and stably maintained, and the temperature inside the can package 7 can be raised to a predetermined temperature in a short time. By performing temperature control with good responsiveness, a change in gas flow can be accurately detected without being affected by a change in external temperature.

【0026】また、本発明によれば、カンパッケージ7
内に半導体センサ素子1およびセンサ回路、増幅回路、
駆動用の定電流回路または定電圧回路が集積されている
ICチップ3が組み込まれて、そのカンパッケージ7の
内部でセンサ駆動からセンサ出力信号の増幅を行わせる
ことができるので、温度ドリフトの問題を生ずることな
く、また外来の電気ノイズの影響を受けにくいものとな
る。
According to the present invention, the can package 7
A semiconductor sensor element 1 and a sensor circuit, an amplifier circuit,
Since the IC chip 3 in which the driving constant current circuit or the constant voltage circuit is integrated is incorporated and the sensor output signal can be amplified from the sensor driving inside the can package 7, the temperature drift problem , And less susceptible to external electrical noise.

【0027】また、従来のようにセンサ素子自体にガス
を封入する構造にすると、破壊強度が著しく低減して組
立作業中の取扱いに注意が必要となるが、この点、本発
明によれば、半導体センサ素子1自体に何らガスが封入
されていないので組立作業が容易となる。
Further, if a gas is sealed in the sensor element itself as in the prior art, the breaking strength is significantly reduced and it is necessary to pay attention to the handling during the assembly work. In this regard, according to the present invention, Since no gas is sealed in the semiconductor sensor element 1 itself, the assembling work becomes easy.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上、本発明による半導体流体センサに
あっては、センサ本体以外にガスの循環路を別途に設け
ないようにして小形化を有効に図りながら、半導体基板
を用いたマイクロマシニング加工によってガス流の変化
を検出するセンサ本体としての半導体センサ素子を形成
し、その半導体センサ素子をマイクロポンプとともに基
板に実装し、その基板をヒータとともにガスが密封され
たパッケージ内に収納して、マイクロポンプの駆動によ
りパッケージ内でガスをオープンループで循環させなが
ら半導体センサ素子にガス流を生じさせるようにしたも
ので、流体センサの小型パッケージ化を図って、恒温化
を容易かつ安定に図ることができ、ノイズに強く、ガス
流の変化を精度良く検出することができるという利点を
有している。
As described above, in the semiconductor fluid sensor according to the present invention, a micromachining process using a semiconductor substrate is performed while effectively reducing the size by not separately providing a gas circulation path other than the sensor body. Forming a semiconductor sensor element as a sensor body for detecting a change in gas flow, mounting the semiconductor sensor element on a substrate together with a micropump, storing the substrate together with a heater in a gas-sealed package, The pump is driven to generate a gas flow in the semiconductor sensor element while circulating the gas in the package in an open loop, so that the fluid sensor can be miniaturized and the temperature can be easily and stably maintained. This is advantageous in that it is resistant to noise and can accurately detect changes in gas flow.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による半導体流体センサの一実施例を示
す正断面図である。
FIG. 1 is a front sectional view showing one embodiment of a semiconductor fluid sensor according to the present invention.

【図2】同実施例における半導体センサ素子の斜視図で
ある。
FIG. 2 is a perspective view of the semiconductor sensor element according to the embodiment.

【図3】半導体センサ素子の下側半導体基板の平面図で
ある。
FIG. 3 is a plan view of a lower semiconductor substrate of the semiconductor sensor element.

【図4】図2のA−A線に沿う断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2;

【図5】マイクロポンプの一構成例を示す正断面図であ
る。
FIG. 5 is a front sectional view showing one configuration example of a micropump.

【図6】従来のガスレートセンサを示す正断面図であ
る。
FIG. 6 is a front sectional view showing a conventional gas rate sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体センサ素子 2 マイクロポンプ 3 ICチップ 4 セラミック基板 5 ヒータ 6 断熱材 7 カンパッケージ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor sensor element 2 Micro pump 3 IC chip 4 Ceramic substrate 5 Heater 6 Insulation material 7 Can package

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01P 9/00 G01C 19/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01P 9/00 G01C 19/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ガス流の変化を検出する半導体センサ素
子とマイクロポンプとを基板に実装し、その基板をヒー
タとともにガスが密封されたパッケージ内に収納して、
マイクロポンプの駆動によりパッケージ内でガスを循環
させて半導体センサ素子にガス流を生じさせるように
成された半導体流体センサ。
A semiconductor sensor element for detecting a change in gas flow and a micropump are mounted on a substrate, and the substrate is housed together with a heater in a gas-sealed package .
Gas is circulated in the package by driving the micro pump
A semiconductor fluid sensor configured to generate a gas flow in the semiconductor sensor element .
【請求項2】 半導体センサ素子とマイクロポンプとが
実装された基板に、センサ回路およびセンサ出力信号を
増幅する増幅回路を構成するICチップを装着したこど
を特徴とする請求項1の記載による半導体流体センサ。
To 2. A semiconductor sensor device and the substrate and is mounted micropump according of claims 1, characterized in Furudo the IC chip is mounted that constitutes the amplifier circuit for amplifying the sensor circuit and the sensor output signal Semiconductor fluid sensor.
JP24015591A 1991-06-14 1991-06-14 Semiconductor fluid sensor Expired - Fee Related JP3044583B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24015591A JP3044583B2 (en) 1991-06-14 1991-06-14 Semiconductor fluid sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24015591A JP3044583B2 (en) 1991-06-14 1991-06-14 Semiconductor fluid sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04369482A JPH04369482A (en) 1992-12-22
JP3044583B2 true JP3044583B2 (en) 2000-05-22

Family

ID=17055316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP24015591A Expired - Fee Related JP3044583B2 (en) 1991-06-14 1991-06-14 Semiconductor fluid sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3044583B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04369482A (en) 1992-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5821596A (en) Batch fabricated semiconductor micro-switch
US12187601B2 (en) Electronic sensors with sensor die in package structure cavity
US4843445A (en) Integrated semiconductor circuit and method for producing it, and use of such a circuit for providing a flow meter
EP0569706B1 (en) Gas flow type angular velocity sensor
CN101371118A (en) Design of Wet/Wet Amplified Differential Pressure Sensor Based on Silicon Piezoresistive Technology
JPH0650783A (en) Mass flow rate sensor
JPH08193897A (en) Semiconductor pressure sensor
EP0405452B1 (en) Gas flow type angular velocity sensor
JP3044583B2 (en) Semiconductor fluid sensor
JP3137252U (en) Pressure sensor for sealed container and sealed container
JP3312227B2 (en) Gas angular velocity sensor
JPH01203957A (en) Suspension structure for sensor device with temperature sensitive semiconductor device
JP3177803B2 (en) Gas angular velocity detector
JP3386250B2 (en) Thermal dependency detector
JPH04348280A (en) Heater built-in hybrid ic
JPH09178596A (en) Pressure sensor
JP3409109B2 (en) Pressure sensor
JPH08105913A (en) Silicon accelerometer
JPH0447271A (en) Acceleration sensor and method for controlling output voltage thereof
JP3149396B2 (en) Manufacturing method of pressure sensor
JP2715146B2 (en) Gas angular velocity detector
JP3345694B2 (en) Gas type momentum sensor
JPH1168120A (en) Semiconductor pressure sensor and its production
JP3141215B2 (en) Gas rate sensor
JPH10221144A (en) Micro heater and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees