半导体压力传感器的制作方法

文档序号:18902474发布日期:2019-10-18 22:08阅读:241来源:国知局
半导体压力传感器的制作方法

本发明涉及半导体压力传感器,更详细地,涉及如下的1个或2个全桥惠斯通电桥结构的半导体压力传感器,即,上述半导体压力传感器包括:导电体材质的5个连接垫;以及与上述连接垫相连接,且电阻值与根据外部压力的长度变化成正比地发生变化的4个半导体电阻。



背景技术:

通常,压力传感器属于广泛利用于汽车、环境设备、医疗仪器等的传感器部分的技术领域,使用于产生较多的振动或具有急剧压力变化的环境等需要用于检测压力的设备。压力传感器的检测原理利用半导体的形状与向半导体施加的压力成正比地发生变化,从而使上述半导体的电阻值变化的特点。压力传感器包括接收电压的惠斯通电桥,因而若向上述惠斯通电桥施加外部压力,则通过检测因物理弯曲而引起的半导体的电阻值来检测压力程度。

以往的半导体压力传感器作为暴露于施加压力的环境下的检测要素,包括具有至少一个高浓度掺杂的半导体应变计的电子封装件。



技术实现要素:

要解决的技术问题

本发明的目的在于,提供具有单一的电源供给部并可构成全桥惠斯通电桥的半导体压力传感器。

并且,本发明的目的在于,提供如下的压力传感器:使形成惠斯通电桥的连接垫相互重叠地配置来减少半导体压力传感器的总面积,从而提高生产收率,并可使连接垫的引线键合部的区域变大。

并且,本发明的目的在于,提供如下的半导体压力传感器:利用4个电阻体形成2个独立的全桥惠斯通电桥,并利用2个独立的全桥惠斯通电桥检测压力的变化,从而可比较2种压力检测值。

解决问题的技术方案

本发明一实施例的半导体压力传感器,设置于检测对象物体来检测向上述检测对象物体施加的外部压力,上述半导体压力传感器包括:5个连接垫,分别呈导电体材质的板形状,以相互平行的方式排列;以及4个半导体电阻部,用于使上述连接垫中的一对连接垫相连接,电阻值与根据上述外部压力的长度变化成正比地发生变化,上述5个连接垫包括电源供给垫、第一输出电压垫、第一接地垫、第二输出电压垫以及第二接地垫,上述电源供给垫配置于中间,上述第一输出电压垫及上述第一接地垫配置于上述电源供给垫的一侧,上述第二输出电压垫及上述第二接地垫配置于上述电源供给垫的另一侧,上述第一输出电压垫使上述第一接地垫与上述电源供给垫相连接,上述第二输出电压垫可使上述第二接地垫与上述电源供给垫相连接。

并且,上述5个连接垫可形成单一的全桥惠斯通电桥。

并且,上述半导体电阻部分别可包括:上部电阻部及下部电阻部,上述上部电阻部以沿着长度方向延伸的方式与一个上述连接垫相连接,上述下部电阻部以沿着长度方向延伸的方式与另一个上述连接垫相连接,使得一个连接垫与连接在一个连接垫的另一个上述连接垫相连接;以及电阻调节部,设置于上述上部电阻部与上述下部电阻部之间,以调节上述连接垫之间的电阻。

并且,上述5个连接垫以相同的间隔相互隔开来平行地排列,以上述5个连接垫的排列方向为基准,上述上部电阻部与上述下部电阻部能够以相同的间隔相互隔开来配置。

本发明一实施例的半导体压力传感器设置于检测对象物体来检测向上述检测对象物体施加的外部压力,上述半导体压力传感器包括:第一连接垫、第二连接垫、第三连接垫、第四连接垫及第五连接垫,分别呈导电体材质的板形状,以相互隔开的方式排列;以及4个半导体电阻部,用于使上述连接垫中的一对连接垫相连接,电阻值与根据上述外部压力的长度变化成正比地发生变化,上述第三连接垫配置于中间,上述第一连接垫及上述第二连接垫配置于上述第三连接垫的一侧,上述第四连接垫及上述第五连接垫配置于上述第三连接垫的另一侧,当朝向作为上述第三连接垫的长度方向的第一方向观察时,上述5个连接垫中的电连接的2个以上的连接垫具有相互重叠(overlap)的部分。

并且,以上述第一方向为基准,上述第一连接垫至上述第五连接垫各自的两端部可位于上述第三连接垫的两端部以内。

并且,以上述第一方向为基准,上述第三连接垫以与其他多个连接垫均平行的方式配置而没有重叠的部分,上述第一连接垫与上述第二连接垫具有相互重叠的部分,上述第四连接垫与上述第五连接垫具有相互重叠的部分。

并且,上述第三连接垫包括分别呈沿着上述第一方向延伸的形状的2个副连接垫,上述副连接垫分别呈沿着垂直于上述第一方向的第二方向相互偏移来连接的形状,并以上述第一方向为基准,具有与其他连接垫重叠的部分。

并且,上述5个连接垫可形成单一的全桥惠斯通电桥。

并且,上述5个连接垫包括单一的电源供给垫、第一输出电压垫、第一接地垫、第二输出电压垫以及第二接地垫,上述电源供给垫配置于中间,上述第一输出电压垫及上述第一接地垫配置于上述电源供给垫的一侧,上述第二输出电压垫及上述第二接地垫可配置于上述电源供给垫的另一侧。

并且,上述5个连接垫包括单一的接地垫、第一电源供给垫、第一输出电压垫、第二电源供给垫以及第二输出电压垫,上述接地垫配置于中间,上述第一电源供给垫及上述第一输出电压垫配置于上述接地垫的一侧,上述第二电源供给垫及上述第二输出电压垫可配置于上述接地垫的另一侧。

并且,上述5个连接垫可形成2个全桥惠斯通电桥。

并且,上述4个半导体电阻部可分别通过外部固定电阻与外部施加电压相连接来形成2个独立的全桥惠斯通电桥。

并且,上述半导体电阻部可分别包括:上部电阻部及下部电阻部,上述上部电阻部以沿着长度方向延伸的方式与一个上述连接垫相连接,上述下部电阻部以沿着长度方向延伸的方式与另一个上述连接垫相连接,使得一个连接垫与连接在一个连接垫的另一个上述连接垫相连接;以及电阻调节部,设置于上述上部电阻部与上述下部电阻部之间,以将上述连接垫之间的电阻调节成相同的电阻。

并且,以上述5个连接垫的排列方向为基准,上述上部电阻部与上述下部电阻部能够以相同的间隔相互隔开来配置。

本发明一实施例的半导体压力传感器包括:第一连接垫、第二连接垫、第三连接垫、第四连接垫及第五连接垫,分别呈导电体材质的板形状,以相互隔开的方式排列;以及4个半导体电阻部,用于使上述连接垫中的一对连接垫相连接,电阻值与根据上述外部压力的长度变化成正比地发生变化,上述第三连接垫为共用的接地垫或共用的电源供给垫,上述第一连接垫、上述第二连接垫及上述第三连接垫形成第一全桥惠斯通电桥,上述第四连接垫、上述第五连接垫及上述第三连接垫可形成第二全桥惠斯通电桥。

并且,上述第三连接垫配置于中间,上述第一连接垫及上述第二连接垫配置于上述第三连接垫的一侧,上述第四连接垫及上述第五连接垫可配置于上述第三连接垫的另一侧。

并且,上述4个半导体电阻部以上述第三连接垫为中心呈互不对称的形状。

并且,上述第一连接垫形成为第一半导体电阻部的输出部,上述第二连接垫形成为第二半导体电阻部的输出部,从而可构成第一全桥惠斯通电桥,上述第四连接垫形成为第三半导体电阻部的输出部,上述第五连接垫形成为第四半导体电阻部的输出部,从而可构成第二全桥惠斯通电桥。

并且,上述第三连接垫为共用的接地垫,上述4个半导体电阻部分别可通过外部固定电阻与外部施加电压相连接来形成2个独立的全桥惠斯通电桥。

发明的有益效果

在本发明一实施例的半导体压力传感器中,具有单一的电源供给部,从而相对于利用连接垫连接多个电源供给部的半导体压力传感器,容易维持相同的施加电压,因此,可制造单一的外部电源供给连接部。由此,半导体压力传感器的整个制造工序变得简单,并可减少制造成本。并且,半导体压力传感器的电路结构变得简单,从而具有压力传感器的设置变得简单且减少故障隐患的优秀的效果。

并且,在本发明一实施例的半导体压力传感器中,以具有相互重叠的部分的方式配置用于形成惠斯通电桥的连接垫,来减少半导体压力传感器的总面积,从而可提高生产收率。并且,使连接垫的引线键合部的区域变大,从而可进行双重键合及各种宽度的引线键合,进而可稳定地进行引线连接。

并且,在本发明一实施例的半导体压力传感器中,通过调节半导体电阻部的长度来控制电阻的大小,从而使耗电变少,并可与容许功率不同的各种集成电路相连接。

并且,在本发明一实施例的半导体压力传感器中,利用4个电阻体形成2个独立的全桥惠斯通电桥,从而可通过2个独立的全桥惠斯通电桥检测压力的变化,来比较2种压力检测值,因此,可增加检测压力的准确率。并且,通过使用2个独立的全桥惠斯通电桥在一部分结构要素发生故障时也可利用正常工作的多余的全桥惠斯通电桥来检测压力。

附图说明

图1为本发明一实施例的具有单一的电源供给部的半导体压力传感器的结构图。

图2为适用图1的半导体压力传感器的压力检测装置的部分剖视图。

图3为用于说明图2中施加外部压力时的压力检测装置的工作原理的图。

图4为本发明一实施例的具有电阻调节部的半导体压力传感器的结构图。

图5至图8为本发明一实施例的具有重叠结构的半导体压力传感器的结构图。

图9为本发明一实施例的构成2个全桥惠斯通电桥的半导体压力传感器的结构图。

图10为用于说明利用图9所示的半导体压力传感器由4个电阻体构成的2个全桥惠斯通电桥电路的工作的图。

具体实施方式

以下,参照附图对本发明的实施例进行详细说明,使本发明所属技术领域的普通技术人员容易实施本发明。但是,本发明可通过各种不同的方式实现,而并不局限于在此说明的实施例。而且,为了明确说明本发明的实施例,在附图中省略了与说明无关的部分。

在本说明书中使用的术语仅用于说明特定实施例,并不限定本发明。除非在文脉上另行定义,单数的表达可包括复数的表达。

在本说明书中,“包括”、“具有”或“具备”等的术语用于指定在说明书中记载的特征、数字、步骤、动作、结构要素、部件或它们的组合的存在,而不是事先排除一个或一个以上的其他特征或数字、步骤、动作、结构要素、部件或它们的组合的存在或附加可能性。

并且,以下实施例为了使本技术领域的的具有平均知识的人员明确理解本发明而提供,为了说明的明确性,附图中的要素的形状及大小等可能有所夸张。

以下,参照附图对本发明的优选实施例进行说明。

图1为本发明一实施例的具有单一的电源供给部的半导体压力传感器的结构图,图2为适用图1的半导体压力传感器的压力检测装置的部分剖视图,

图3为示出施加外部压力时的压力检测装置的工作原理的图。

参照图1至图3,本发明一实施例的半导体压力传感器a0设置于检测对象物体的压力变形面100来检测向检测对象物体施加的外部压力。半导体压力传感器a0可包括5个连接垫p(p1至p5)和4个半导体电阻部r(r1至r4)。

在本说明书中,连接垫p同时指第一连接垫p1、第二连接垫p2、第三连接垫p3、第四连接垫p4、第五连接垫p5,半导体电阻部r可同时指上部电阻部rla、r2a、r3a、r4a、下部电阻部r1b、r2b、r3b、r4b以及使上述上部电阻部rla、r2a、r3a、r4a与上述下部电阻部r1b、r2b、r3b、r4b相连接的连接部11、12、13、14。

5个连接垫p分别由导电体材质形成,可呈相互平行地排列的厚度薄的矩形形状。4个半导体电阻部r分别使一对连接垫p相连接,电阻值可与根据上述外部压力的长度变化成正比地发生变化。

上述5个连接垫(p1至p5)可分别与共同使用的单一的电源供给垫p3、第一输出电压垫p1、第一接地垫p2、第二接地垫p4及第二输出电压垫p5相对应。作为第三连接垫的上述电源供给垫p3配置于多个连接垫p的中间,上述第一输出电压垫p1及上述第一接地垫p2配置于上述电源供给垫p1的一侧,上述第二输出电压垫p5及上述第二接地垫p4可配置于上述电源供给垫p3的另一侧。并且,第一输出电压垫p1使上述第一接地垫p2与上述电源供给垫p3相连接,上述第二输出电压垫p5使上述第二接地垫p4与上述电源供给垫p3相连接。这种结构的5个连接垫可形成具有单一的电源供给的单一的全桥惠斯通电桥电路。

上述4个半导体电阻部r分别包括上部电阻部rla、r2a、r3a、r4a及下部电阻部r1b、r2b、r3b、r4b,使上部电阻部rla、r2a、r3a、r4a与下部电阻部r1b、r2b、r3b、r4b相连接的连接部11、12、13、14沿着垂直方向(附图中的y轴方向)形成。在上述连接部11、12、13、14涂敷有与镀敷于连接垫的物质相同的金属材料,从而可使基于连接部11、12、13、14的长度及面积的电阻的影响最小化。作为一例,上述金属材料可使用镀金、镀铝、镀银等。

另一方面,为了与具有单一电源供给部的半导体压力传感器a0的整体电路的电流无关地稳定地形成产品的整体形状,结构加强部21、22、23、24可在上述连接部11、12、13、14的中央朝向垂直于上述连接部的方向(即,与上述上部电阻部及上述下部电阻部平行地)形成。

在本实施例中,每个连接垫p呈沿着水平方向(附图中的x轴方向)长的长矩形的薄板形状,即,均呈相同的形状,每个半导体电阻部r沿着水平方向长长地形成,即,均呈相同的形状,每个结构加强部21、22、23、24也可沿着水平方向长长地呈相同的形状。但是,连接部11、12、13、14的高度wl、w2、w3、w4可根据所形成的位置具有2种互不相同的高度。在本实施例中,连接部11、13位于相互对称的位置并具有相同的高度,连接部12、14位于相互对称的位置并可具有相同的高度。连接部11、12、13、14可由导电体材质形成。

上述连接垫p均呈宽度长于高度的长长的矩形形状,具有厚度薄的板形状,每个连接垫p能够以相对小于连接垫p的高度w的间隔相互隔开来配置。

对半导体压力传感器a0的形状进行更具体地说明,则如下,第一连接垫p1的左侧上端部与第一上部电阻部rla相连接。第一上部电阻部rla呈具有第一连接垫p1的3分之1左右的高度及与第一连接垫p1类似的长度的宽度的矩形形状,并具有薄的厚度,与第一连接垫p1水平地相连接而成。使第一上部电阻部rla与第一下部电阻部r1b电连接的第一连接部11呈边角圆润的长矩形形态,具有薄的厚度,从第一上部电阻部rla的左侧端部连接至第一下部电阻部r1b的左侧端部。并且,为了与半导体压力传感器a0的整体电路的电流动电流无关地,稳定地形成产品的整体形状以及制造工序时的便利,可在第一连接部11的上下方向(y轴方向)的中心部朝向右侧形成第一组装体21。作为一例,第一组装体21可形成具有半导体电阻部r的约6分之5长度的第一组装体21,但可具有多种长度和宽度。其他连接垫p2、p3、p4、p5、半导体电阻部r2、r3、r4及连接部12、13、14能够以与此相似的方式形成。

参照图2,对具有本发明一实施例的单一电源供给部的半导体压力传感器a0的工作原理进行说明。半导体压力传感器a0的压力检测装置b能够以如下方式制造:呈如下的圆筒形,即,内部呈空的圆筒形,上部和侧部被封闭,而只有下部以内部与外部相连通的方式开放。若外部的压力通过流体等任意介质向压力检测装置b的圆筒的空的内部传递,则从下部朝向上部的方向施加压力,压力检测装置b的上部压力变形面100与上述压力的大小成正比地产生物理形态的变形。若外部压力增加,则以压力检测装置b的圆筒的中心轴为基准,接近中心轴的部分朝向上侧凸出,中心部表面101的上部表面比之前变长。另一方面,若外部压力增加,则在离压力检测装置b的圆筒的中心轴远的上部面中的一部分中,上部板的上侧变长的长度小于下侧变长的长度,使得外围部表面102比之前减少。

如图3所示,半导体压力传感器a0可沿着水平方向设置于压力检测装置b的上部压力变形面100,使得半导体压力传感器a0的第一连接垫p1的左右端部分别位于中心部表面101和外围部表面102的中间。在此情况下,当通过流体向圆筒的内部传递的外部压力增加时,中心部表面101的长度增加,由此,位于中心部表面101的半导体电阻部r的长度以相同的比率增加,从而使电阻值增加。另一方面,当外部的压力增加时,外围部表面102的长度减少,由此,位于外围部表面102的半导体电阻部r的长度以相同的比率减少,从而使电阻值减少。因此,可通过检测半导体电阻部r的电阻值变化程度来检测从外部向压力检测装置b的内部施加的压力。

在上述压力检测装置b的上部压力变形面100设置半导体压力传感器a0的方法根据设置方向具有2种。第一设置方法c1适用于第一连接部11和第四连接部14位于中心部表面101且第二连接部12和第三连接部13位于外围部表面102侧的情况。第二设置方法c2适用于第二连接部12和第三连接部13位于中心部表面101侧且第一连接部11和第四连接部14位于外围部表面102侧的情况。可根据设置方法共生成2种全桥惠斯通电桥。

本发明一实施例的半导体压力传感器a0的特征在于,在形成用于对基于压力变化的半导体电阻部r的电阻值的变化进行检测的全桥惠斯通电桥的过程中,第一连接垫p1形成为第一输出电压部,第二连接垫p2形成为第一接地部,第三连接垫p3形成为共用的电源供给部,第四连接垫p4形成为第二接地部,第五连接垫p5形成为第二输出电压部。因此,即使外部电源供给连接部仅形成1个,也可使半导体压力传感器a0进行工作,并容易以相同的电压维持施加电压。并且,通过单一地制造外部电源供给连接部来使半导体压力传感器a0的整个制造工序变得简单且制造成本减少,相连接的电路的结构变得简单,从而具有便于设置压力传感器并降低故障隐患的优秀的效果。

图4为本发明一实施例的具有电阻调节部的半导体压力传感器的结构图。

首先,参照图4,相比于图1所示的半导体压力传感器a0,本发明一实施例的半导体压力传感器a1具有如下的差异,即,在使上部电阻部rla、r2a、r3a、r4a与下部电阻部r1b、r2b、r3b、r4b相连接的连接部11、12、13、14之间设置有具有朝向连接垫p弯曲的形状的电阻调节部rlc、r2c、r3c、r4c。半导体压力传感器a1向上述集成电路芯片传递通过与额外的集成电路芯片电连接来检测的多个电阻值。在上述集成电路芯片中,根据其目的和功能,所允许的电阻可不同,优选地,偏好耗电少的集成电路芯片。本实施例的半导体压力传感器a1可通过设置电阻调节部rlc、r2c、r3c、r4c来调节整体电阻的长度,同时,当半导体压力传感器a1进行工作时,可增加整体电阻值,因此,可降低耗电。

图5至图8为本发明一实施例的具有重叠结构的半导体压力传感器的结构图。

首先,参照图5,相比于图1所示的半导体压力传感器a0,本发明一实施例的具有重叠结构的半导体压力传感器a4的形状可与5个连接垫p1、p2、p3、p4、p5不同。

具体地,半导体压力传感器a4包括分别呈导电体材质的板形状且以相互隔开的方式排列的第一连接垫p1、第二连接垫p2、第三连接垫p4、第四连接垫p4以及第五连接垫p5。并且,半导体压力传感器a4包括使5个连接垫p中的一对连接垫p相连接且电阻值根据外部压力的长度变化来变化的4个半导体电阻部r1、r2、r3、r4。第三连接垫p3配置于中间,第一连接垫p1与第二连接垫p2配置于第三连接垫p3的一侧,第四连接垫p4及上述第五连接垫p5可配置于第三连接垫p3的另一侧。连接垫p各自的宽度可不同,高度可相同。

图5的半导体压力传感器a4的特征在于,当朝向作为第三连接垫p3的长度方向的第一方向(x轴方向)观察时,5个上述连接垫p中的电连接的2个以上的连接垫具有重叠的部分。其中,上述重叠意味着朝向特定方向观察时由于位于前侧的连接垫无法看到位于后侧的连接垫的一部分。在本实施例中,上述重叠的大小可为各自连接垫的高度的10%至60%。其中,当朝向上述第一方向(x轴方向)观察时,第一连接垫p1与第二连接垫p2具有重叠的部分。并且,第二连接垫p2可同时与第一连接垫p1和第三连接垫p3重叠。第四连接垫p4可与第三连接垫p3和第五连接垫p5重叠。另一方面,第一连接垫p1、第二连接垫p2、第四连接垫p4以及第五连接垫p5各自的两端部可位于第三连接垫3的两端部以内。

相比于图1所示的半导体压力传感器a0,本实施例的半导体压力传感器a4可同样维持半导体压力传感器a4的高度和宽度的长度,同时增加连接垫p的区域的大小。即,可使半导体压力传感器a4的整体大小维持为与图1所示的半导体压力传感器a0相同的同时增加连接垫p的高度。由此,可向连接垫p的厚的引线键合,并可使引线键合的角度多种多样,由于向各自的连接垫p键合的多个引线之间的间隔大,因此,可防止相互之间的干扰。并且,连接垫p的高度增加,因此,可在一个连接垫p键合多个引线,从而可使电连接稳定。

另一方面,半导体压力传感器a4的各自的半导体电阻部r的连接部的高度wl、w2、w3、w4可设置成相同的高度。如图所示,连接垫p1与连接垫p2具有相互重叠的部分,因此,能够以使第一下部电阻部r1b与第二下部电阻部r2b朝向垂直方向(y轴方向)位于相同的高度的方式配置。由此,第一半导体电阻部r1与第二半导体电阻部r2的整体长度维持为相同的长度,实际电阻值也可设置成相同的电阻值。同样,第三半导体电阻部r3与第四半导体电阻部r4的整体长度也维持为相同的长度,实际电阻值也可维持为相同的电阻值。在本实施例中,半导体电阻部r各自的连接部的高度wl、w2、w3、w4均可相同地设置,每个半导体电阻部r的长度和实际电阻值可均相同。因此,当制造半导体压力传感器a1时,可确保工序的一致性。并且,使电阻之间的偏移最小化,从而使惠斯通电桥的2个输出端之间的电压差异(偏移)最小化。

另一方面,如图5所示的实施例,位于中间的第三连接垫p3可呈中间部分偏移的形状,而不是矩形形状。第三连接垫p3可呈2个副连接垫p3a、p3b以朝向y轴方向偏移的状态相连接的形状。副连接垫p3a、p3b分别呈沿着第一方向(x轴方向)延伸的形状且朝向垂直于第一方向的方向(y轴方向)相互偏移来相连接。由此,以上述第一方向为基准,副连接垫p3a具有与第二连接垫p2重叠的部分,副连接垫p3b形成与第四连接垫p4重叠的部分。

另一方面,虽未图示,在将图5所示的半导体压力传感器a4的各个连接垫p的高度维持为与图1所示的半导体压力传感器a0的连接垫p的高度相同的情况下,半导体压力传感器a4整体高度减少,从而可减少其大小。因此,在将键合部的高度维持为与图1的半导体压力传感器a0相同的情况下,半导体压力传感器a4的整体大小减少,从而可提高生产性。

参照图6至图8,图6至图8示出具有与上述实施例不同形态的重叠结构的半导体压力传感器a5、a6、a7。在本实施例中,位于中间的连接垫p3以没有偏移的形态与其他多个连接垫p1、p2、p4、p5平行地配置,第一连接垫p1与第二连接垫p2以上述第一方向(x轴方向)为基准重叠,第四连接垫p4与第五连接垫p5重叠。尤其,在图6及图7所示的半导体压力传感器a5、a6中,连接垫p1、p2、p4、p5呈相互对称的块形态来配置,因此,使连接垫p1、p2、p4、p5的高度变大,从而可获取各种引线键合效果,并可减少半导体压力传感器a5、a6的整体大小。另一方面,如图8所示,半导体压力传感器a7的连接垫p1、p2、p4、p5可在相向的面设置对角线方向的倾斜部。使相向的连接垫p1、p2与连接垫p4、p5分别相对于对方朝向上述对角线方向进行移动,从而可调节所重叠的程度。由此,可适当地调节半导体压力传感器a7的整体大小与半导体电阻部r的整体电阻。因此,在规定面积的半导体晶片大小的情况下,可同时考虑半导体压力传感器a7的生产收率及成为目标的半导体电阻部r的电阻值,并可制定半导体压力传感器a7的生产计划。

在上述图5至图8的半导体压力传感器a4、a5、a6、a7中,5个连接垫p1、p2、p3、p4、p5可包括单一电源供给垫、第一输出电压垫、第一接地垫、第二输出电压垫以及第二接地垫。在此情况下,上述电源供给垫可以为配置于中间的第三连接垫p3,上述第一输出电压垫及上述第一接地垫可分别为配置于第三连接垫p3的一侧的第一连接垫p1及第二连接垫p2。并且,上述第二输出电压垫及上述第二接地垫可分别为配置于第三连接垫p3的另一侧的第五连接垫p5及第四连接垫p4。

与此相反,在上述图5至图8的半导体压力传感器a4、a5、a6、a7中,5个连接垫p1、p2、p3、p4、p5可包括单一的接地垫、第一电源供给垫、第一输出电压垫、第二电源供给垫以及第二输出电压垫。在此情况下,上述接地垫可以为配置于中间的第三连接垫p3,上述第一电源供给垫及上述第一输出电压垫可分别为配置于第三连接垫p3的一侧的第二连接垫p2及第一连接垫p1。并且,上述第二电源供给垫及上述第二输出电压垫可分别为配置于第三连接垫p3的另一侧的第四连接垫p4及第五连接垫p5。上述实施例的半导体压力传感器a5、a6、a7、a8均可构成单一的全桥惠斯通电桥。

图9为构成本发明一实施例的2个全桥惠斯通电桥的半导体压力传感器的结构图,图10为用于说明利用图9所示的半导体压力传感器由4个电阻体构成的2个全桥惠斯通电桥电路的工作的图。

参照图9a及图9b,相比于上述实施例的半导体压力传感器,本实施例的半导体压力传感器a8、a9中的半导体电阻部r与连接垫p的连接方式不同。半导体压力传感器a8、a9的5个连接垫p形成2个全桥惠斯通电桥,如图10所示,4个半导体电阻部r分别通过额外设置的外部固定电阻与外部施加电压相连接来形成2个独立的全桥惠斯通电桥。

参照图9a,所示的半导体压力传感器a8可利用4个半导体电阻部r形成2个独立的全桥惠斯通电桥。其结构如下:作为导电体的第一连接垫p1具有厚度薄的长长的矩形形状,呈与第一连接垫p2类似的形状的第二连接垫p1以长度短于第一连接垫p1的高度的间隔隔开来设置于第一连接垫p1的下端。并且,以与此相同的方式,作为导电体的第三连接垫p3、第四连接垫p4、第五连接垫p5以相同的间隔依次隔开来形成于下端方向。连接垫p能够朝向水平方向平行地设置。

另一方面,第一半导体电阻部r1使第五连接垫p5的右侧下端部与第三连接垫p3的右侧下端部相连接,第二半导体电阻部r2使第一连接垫p1的左侧上端部与第三连接垫p3的左侧上端部相连接,第三半导体电阻部r3使第三连接垫p3的右侧上端部与第二连接垫的右侧上端部相连接,第四半导体电阻部r4使第三连接垫p3的左侧下端部与第四连接垫p4的左侧下端部相连接。与图1所示的半导体电阻部r类似地,每个半导体电阻部r可包括上部电阻部、下部电阻部以及使上部电阻部与下部电阻部相连接的连接部。并且,可在上述连接部的中间设置结构加强部。

另一方面,相比于图9a的半导体压力传感器a8,图9b所示的半导体压力传感器a9像图5所示的半导体压力传感器a4一样具有多个连接垫8的形状具有重叠的结构的不同点。

参照图10,本实施例的半导体压力传感器a8、a9的电路的结构及工作原理如下。可在与半导体压力传感器a8、a9相连接的外部电路设置4个外部固定电阻201、202、203、204和1个或2个施加电压来共形成2个独立的全桥惠斯通电桥h1、h2。当向图2的压力检测装置b的压力变形面100施加压力时,可使半导体压力传感器a8、a9的第一半导体电阻部r1和第三半导体电阻部r3位于增加电阻的侧,并使第二半导体电阻部r2和第四半导体电阻部r4位于减少电阻的侧。由此,第一半导体电阻部r1、第四半导体电阻部r4以及外部固定电阻201、202可形成第一全桥惠斯通电桥h1。在此情况下,第五连接垫p5形成为第一半导体电阻部r1的输出部,第四连接垫p4形成为第四半导体电阻部r4的输出部,第三连接垫p3形成为接地部。并且,在额外的外部电路设置与第四连接垫p4和第五连接垫p5相连接的1个或2个施加电压和2个固定电阻201、202。若向压力变形面100施加外力,则使第一半导体电阻部r1的电阻值增加,从而使第五连接垫p5的输出电压增加,并使第四半导体电阻部r4的电阻值减少,由此使第四连接垫p4的输出电压。

另一方面,第三半导体电阻部r3、第二半导体电阻部r2及外部固定电阻203、204可形成第二全桥惠斯通电桥h2。在此情况下,第二连接垫p2形成为第三半导体电阻部r3的输出部,第一连接垫p1形成为第二半导体电阻部r2的输出部,第三连接垫p3形成为共用的接地部。并且,在额外的外部电路设置与第一连接垫p1和第二连接垫p2相连接的1个或2个施加电压和2个固定电阻203、204。若向压力变形面100施加外力,则第三半导体电阻部r3的电阻值增加,从而使第二连接垫p2的输出电压增加,并使第二半导体电阻部r2的电阻值减少,由此使第一连接垫p1的输出电压减少。

根据本实施例的半导体压力传感器a8、a9,通过形成2个独立的全桥惠斯通电桥h1、h2来检测压力的变化,因此可比较2种压力检测值,由此,可增加检测压力的准确率。并且,使用2个独立的全桥惠斯通电桥h1、h2,因此,即使一个全桥惠斯通电桥h1的一部分结构要素发生故障,也可利用作为多余的正常工作的另一个全桥惠斯通电桥h2来检测压力。并且,虽未图示,使形成2个独立的全桥惠斯通电桥的半导体电阻部r具有不同图案的形状,来形成互不对称的长度及电阻值,从而获取互不相同的2种压力检测值,由此增加检测压力的可靠度。

上述本发明的说明用于例示,本发明所属技术领域的普通技术人员可以理解,可在不变更本发明的技术思想或必要特征的情况下容易变形为其它具体形态。因此,以上所记述的实施例在所有方面均是例示性的,而不是限定性的。

本发明的范围通过发明要求保护范围来表示,而不是上述详细说明,发明要求保护范围的含义、范围以及从其等同的概念导出的所有变更或变形的方式均包含在本发明的范围之内。

产业上的可利用性

本发明的半导体压力传感器可在常规半导体压力传感器的制造产业中用于重复制造相同的产品,因而可以被视为是具有产业上的可利用性的发明。

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