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DE19950538B4 - Semiconductor pressure sensor device with protective elements - Google Patents

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DE19950538B4
DE19950538B4 DE19950538A DE19950538A DE19950538B4 DE 19950538 B4 DE19950538 B4 DE 19950538B4 DE 19950538 A DE19950538 A DE 19950538A DE 19950538 A DE19950538 A DE 19950538A DE 19950538 B4 DE19950538 B4 DE 19950538B4
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DE
Germany
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protective element
pressure sensor
sensor device
semiconductor pressure
sensor chip
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Yoshifumi Kariya Watanabe
Takashi Kariya Aoki
Hiroyuki Kariya Okada
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Abstract

Halbleiterdrucksensorvorrichtung zum Erfassen eines negativen Druckes mit:
einem Kunstharzgehäuse (1);
einem leitfähigen Element (4), das mittels Einspritzgiessen integral mit dem Kunstharzgehäuse (1) ausgebildet ist, derart, dass es einen in Bezug auf das Kunstharzgehäuse (1) freiliegenden leitfähigen Teil (4a) besitzt;
einem Sensorchip (2), der in einer Aussparung (3) des Kunstharzgehäuses (1) montiert und mit dem leitfähigen Teil (4a) elektrisch verbunden ist, wobei der Sensorchip (2) einen messenden Teil (2a) zum Erfassen eines negativen Druckes besitzt;
einem ersten und zweiten Schutzelement (7, 8) in der Aussparung (3);
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Schutzelement (7) einen Bereich bedeckt, der eine gesamte Oberfläche des leitfähigen Teiles (4a) des leitfähigen Elementes (4) einschliesst und der den messenden Teil (2a) des Sensorchips (2) ausschliesst; und
das zweite Schutzelement (8) das erste Schutzelement (7) und den messenden Teil (2a) bedeckt,
wobei das erste Schutzelement (7) einen Youngschen Elastizitätsmodul besitzt,...A semiconductor pressure sensor device for detecting a negative pressure with:
a resin housing (1);
a conductive member (4) integrally formed with the resin case (1) by injection molding, so as to have a conductive portion (4a) exposed with respect to the resin case (1);
a sensor chip (2) mounted in a recess (3) of the resin case (1) and electrically connected to the conductive part (4a), the sensor chip (2) having a negative pressure sensing part (2a);
a first and second protection element (7, 8) in the recess (3);
characterized in that
the first protection element (7) covers an area which encloses an entire surface of the conductive portion (4a) of the conductive element (4) and excludes the measuring portion (2a) of the sensor chip (2); and
the second protection element (8) covers the first protection element (7) and the measuring part (2a),
wherein the first protection element (7) has a Young's modulus of elasticity, ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Diese Erfindung betrifft eine Halbleiterdrucksensorvorrichtung mit Schutzelementen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie er aus der WO 98/54556 A2 bekannt ist.This invention relates to a semiconductor pressure sensor device with protective elements according to the preamble of claim 1, as known from the WO 98/54556 A2 is known.

Im allgemeinen wählt man einen Halbleiterdrucksensorchip, der einen Piezowiderstandseffekt ausnützt, als ein Druckerfassungselement in einer Drucksensorvorrichtung zum Erfassen eines Einlassdruckes eines Kraftfahrzeugmotors. Diese Art von Drucksensorchip umfasst mehrere Diffusionswiderstände. Die Diffusionswiderstände sind auf einer Membran angeordnet, die aus einem Material (zum Beispiel einkristallinem Silizium) besteht, das in der Lage ist, den Piezowiderstandseffekt bereitzustellen, und sind in einer Brückenschaltung verbunden. Ein Drucksignal wird aus dem Brückenschaltkreis gemäss den Änderungen in den Widerstandswerten der Diffusionswiderstände herausgeführt, die durch Verlagerung der Membran verursacht werden.in the general chooses a semiconductor pressure sensor chip that utilizes a piezoresistance effect, as a pressure detecting element in a pressure sensor device for detecting an intake pressure of an automotive engine. This type of pressure sensor chip includes several diffusion resistors. The diffusion resistors are arranged on a membrane made of a material (for example single crystal silicon) capable of producing the piezoresistance effect and are connected in a bridge circuit. A pressure signal gets out of the bridge circuit according to the changes led out in the resistance values of the diffusion resistors, the caused by displacement of the membrane.

Der Drucksensorchip ist konventionellerweise auf einer Kunstharzbaugruppe montiert bzw. angebracht. Zum Beispiel ist der Sensorchip auf einem Sensormontageteil der Kunstharzbaugruppe durch Klebstoff mittels Die-bonding angeordnet, und ist durch leitfähige Drähte mit einem leitfähigen Teil elektrisch verbunden. Der leitfähige Teil wird an der Seite der Kunstharzbaugruppe mittels Einspritzgiessen ausgebildet. Der Drucksensorchip und die Kontaktierungsdrähte werden mit einem Schutzelement bedeckt, das aus einem Isoliermatieral besteht, um sie vor Korrosion zu schützen, und um das Isoliervermögen des Drucksensorchips und der Kontaktierungsdrähte sicher zu stellen. In diesem Fall wird allgemein ein gelartiges Isoliermaterial als das Schutzelement verwendet, um die Verlagerung der Membran nicht zu behindern.Of the Pressure sensor chip is conventionally on a synthetic resin assembly mounted or attached. For example, the sensor chip is on a sensor mounting part the synthetic resin assembly is arranged by adhesive by Die-bonding, and is through conductive wires with a conductive Part electrically connected. The conductive part will be on the side of the Resin assembly formed by injection molding. The pressure sensor chip and the contacting wires are covered with a protective element, which consists of a Isoliermatieral to protect them from corrosion and the insulating capacity of the Ensure pressure sensor chips and the Kontaktierungsdrähte safe. In this Case, a gel-like insulating material is generally used as the protective element, so as not to hinder the displacement of the membrane.

Der Bedeckungsschritt durch das Schutzelement wird unter einer Vakuumatmosphäre ausgeführt, um zu verhindern, dass Leer- bzw. Hohlräume in dem Schutzelement und innerhalb eines Bereichs erzeugt werden, der von dem Schutzelement bedeckt wird. Es ist jedoch sehr schwierig, die Luft vollständig aus einer Lücke zu entfernen, die zwischen der Kunstharzbaugruppe und dem mittels Spritzgiessen gebildetem leitfähigen Teil erzeugt wurde. Zusätzlich ist die Oberfläche des leitfähigen Teils üblicherweise mit Gold plattiert, das eine niedrige Affinität besitzt. Dies führt zu einer niedrigen Haftkraft zwischen dem gelartigen Schutzelement und der Oberfläche des leitfähigen Teils, wodurch ein Zustand ermöglicht wird, bei dem Luft an dem Schnittstellenteil eingefangen ist.Of the Covering step through the protective element is carried out under a vacuum atmosphere to to prevent voids or cavities in the protective element and be generated within a range of the protection element is covered. However, it is very difficult to completely turn off the air a gap To remove between the resin assembly and the means Injection molding formed conductive Part was created. additionally is the surface of the conductive Partly usually plated with gold, which has a low affinity. This leads to a low adhesive force between the gel-like protective element and the surface of the conductive Part, which allows a state in which air is trapped at the interface part.

Deshalb wachsen, wenn die Halbleiterdrucksensorvorrichtung einen negativen Druck wie zum Beispiel einen Motoreinlassdruck erfasst, die oben beschriebenen durch Luft erzeugten Hohlräume innerhalb des gelartigen Schutzelements. Die gewachsenen Hohlräume können sich innerhalb des gelartigen Schutzelementes bewegen bzw. wandern und eine Beeinträchtigung des Isoliervermögens und einen Bruch der Drahtkontaktierung verursachen.Therefore grow when the semiconductor pressure sensor device has a negative Pressure such as an engine inlet pressure detected, the above cavities created by air within the gel-like protective element. The grown cavities can become move within the gel-like protective element or migrate and a impairment of the insulating power and cause breakage of the wire bonding.

Wenn der Halbleiterdrucksensorchip unter Verwendung einer Drahtkontaktierungstechnik bzw. Technik des Drahtbondens, wie sie in US-A-5,357,673 offenbart ist, auf einer Keramikbaugruppe montiert wird, kann die Erzeugung von Hohlräumen im Vergleich zu dem Fall, wo das oben beschriebene Kunstharzbaugruppengehäuse gewählt wird, unterdrückt werden. Jedoch erfordert die Keramikbaugruppe ebenfalls Kontaktierungsfleckteile, und folglich ist es schwierig, zu verhindern, dass Hohlräume an der Schnittstelle zwischen den Kontaktierungsfleckteilen und dem Schutzelement erzeugt werden. Zusätzlich, da die Keramikbaugruppe aus mehreren Elementen besteht, wird eine Anzahl von Teilen erhöht.When the semiconductor pressure sensor chip using a wire bonding technique or wire bonding technique, as in US-A-5,357,673 is mounted on a ceramic package, the generation of voids can be suppressed as compared with the case where the above-described resin package housing is selected. However, the ceramic package also requires bonding pads, and thus it is difficult to prevent cavities from being generated at the interface between the pad pads and the protection member. In addition, since the ceramic assembly consists of several elements, a number of parts are increased.

Die Druckschrift WO 98/54 556 A2 beschreibt eine Sensorvorrichtung, die ein Sensorgehäuse mit einer darin ausgebildeten Aushöhlung aufweist. Der Sensor ist an einer Bodenfläche der Aushöhlung angebracht, und eine Schutzschicht ist in der Aushöhlung vorgesehen, die den unteren Teil der Aushöhlung einschließlich des Sensors bedeckt. Darüber ist eine weitere Schicht ausgebildet. Die untere Schutzschicht besteht aus ungehärtetem Polymermaterial, wohingegen die obere Schicht aus gehärtetem Polymermaterial besteht. Somit weist die obere Schutzschicht einen Youngschen Elastizitätsmodul auf, der größer als derjenige der unteren Schutzschicht ist.The publication WO 98/54 556 A2 describes a sensor device having a sensor housing with a cavity formed therein. The sensor is attached to a bottom surface of the cavity, and a protective layer is provided in the cavity covering the bottom of the cavity including the sensor. In addition, another layer is formed. The lower protective layer is made of uncured polymeric material, whereas the upper layer is made of cured polymeric material. Thus, the upper protective layer has a Young's modulus greater than that of the lower protective layer.

Die vorliegende Erfindung dient der Lösung der o.g. Probleme. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleiterdrucksensorvorrichtung zum Erfassen eines negativen Druckes mit verbesserter Betriebszuverlässigkeit durch Verhindern, dass Hohlräume innerhalb eines Schutzelementes, das einen Halbleiterdrucksensor bedeckt, erzeugt werden, bereitzustellen.The The present invention serves to solve the above-mentioned. Problems. It An object of the present invention is a semiconductor pressure sensor device for Detecting a negative pressure with improved operational reliability by preventing cavities within a protective element comprising a semiconductor pressure sensor covered, generated, provide.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.The solution This object is achieved by the features of claim 1.

Gemäss der vorliegenden Erfindung wird eine Halbleiterdrucksensorvorrichtung bereitgestellt, die einen Sensorchip, der in einer Aussparung eines Kunstharzgehäuses montiert und mit einem leitfähigen Teil auf dem Kunstharzgehäuse elektrisch verbunden ist, ein erstes Schutzelement, das einen Bereich bedeckt, der eine gesamte Oberfläche des leitfähigen Teils einschliesst und der einen messenden Teil des Sensorchips ausschliesst, und ein zweites Schutzelement, das das erste Schutzelement und den messenden Teil bedeckt, aufweist. Das erste Schutzelement besitzt einen Youngschen Elastizitätsmodul, der grösser ist als jener des zweiten Schutzelementes.According to the present invention, there is provided a semiconductor pressure sensor device comprising a sensor chip mounted in a recess of a resin case and electrically connected to a conductive part on the resin case, a first protection member covering an area enclosing an entire surface of the conductive part, and which excludes one measuring part of the sensor chip, and a second one Protective element that covers the first protective element and the measuring part has. The first protection element has a Young's modulus of elasticity which is greater than that of the second protection element.

Dementsprechend wird, sogar wenn Luft in einer Lücke eingefangen ist, die zwischen dem Kunstharzgehäuse und dem leitfähigen Teil erzeugt wurde, und bei einer Schnittstelle zwischen dem ersten Schutzelement und dem leitfähigen Teil, verhindert, dass Hohlräume durch Luft wie oben beschrieben, erzeugt werden, da das erste Schutzelement, das einen relativ grossen Youngschen Elastizitätsmodul besitzt, den leitfähigen Teil bedeckt. Weiterhin, da der messende Teil des Sensorchips mit dem zweiten Schutzelement, das einen relativ kleinen Youngschen Elastizitätsmodul besitzt, bedeckt ist, kann ein vorteilhaftes Isoliervermögen bereitgestellt werden, ohne das Messvermögen des Sensorchips zu beeinträchtigen.Accordingly even when air is in a gap captured between the resin housing and the conductive part and at an interface between the first protection element and the conductive one Part, prevents cavities by air as described above, since the first protection element, the has a relatively large Young's modulus of elasticity, the conductive part covered. Furthermore, since the measuring part of the sensor chip with the second protection element having a relatively small Young's modulus own, is covered, a favorable insulating power can be provided be without the measuring ability of the sensor chip.

Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.The under claims refer to advantageous embodiments of the invention.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen anhand der ZeichnungFurther Details, features and advantages of the invention will become apparent the embodiments described below with reference to the drawing

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine Querschnittansicht einer Halbleiterdrucksensorvorrichtung in einer Ausführungsform gemäss der vorliegenden Erfindung; und 1 a cross-sectional view of a semiconductor pressure sensor device in an embodiment according to the present invention; and

2 eine Draufsicht auf die Halbleiterdrucksensorvorrichtung von 1. 2 a plan view of the semiconductor pressure sensor device of 1 ,

In einer Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung auf eine Drucksensorvorrichtung zum Erfassen eines Einlassdruckes eines Kraftfahrzeugmotors angewendet. Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, besitzt die Drucksensorvorrichtung ein Kunstharzgehäuse, das aus Epoxidharz mit Zusatzmaterial besteht. Das Kunstharzgehäuse 1 besitzt eine Aussparung 3, um einen Halbleiterdrucksensorchip 2 darin zu montieren.In one embodiment, the present invention is applied to a pressure sensor device for detecting an intake pressure of an automotive engine. As in the 1 and 2 is shown, the pressure sensor device has a resin housing, which consists of epoxy resin with additional material. The resin case 1 has a recess 3 to a semiconductor pressure sensor chip 2 to mount in it.

Mehrere umspritzte Stifte (leitfähige Elemente) 4, die aus einem leitfähigen Material wie zum Beispiel Kupfer bestehen, sind integral mit dem Kunstharzgehäuse 1 mittels Einspritzgiessen ausgebildet. Die umspritzten Stifte 4 umfassen spezifische vier umspritzten Stifte, die an den vier Ecken der Bodenfläche der Aussparung 3 freiliegen. Die freiliegenden Bereiche der eingespritzten Stifte 4 sind mit Gold plattiert und dienen als Kontaktierungsflächen bzw. Kontaktierungsflecken 4a als leitfähige Teile (siehe 2). Der Halbleiterdrucksensorchip 2 besitzt eine wohlbekannte Struktur, die einen Piezowiderstandseffekt ausnützt. Eine Membran 2a als ein messender Teil und nicht gezeigte Diffusionswiderstände sind auf der oberen Oberfläche des Sensorchips 2 bereitgestellt. Der Sensorchip 2 ist durch einen Klebstoff 5 auf der Grundlage von Phlorosilikon auf der Bodenfläche der Aussparung 3 diekontaktiert und ist durch Kontaktierungsdrähte 6 elektrisch mit den Kontaktierungsflecken 4a der eingespritzten Stifte 4 verbunden. Zwei Isolierschichten, die aus einem ersten Schutzelement 7 und einem zweiten Schutzelement 8 bestehen, füllen die Aussparung 3, um den Sensorchip 2 und die Kontaktierungsdrähte 6 zu schützen und um das Isoliervermögen und das Anti-Korrosionsvermögen sicher zu stellen.Several molded pins (conductive elements) 4 , which are made of a conductive material such as copper, are integral with the resin housing 1 formed by injection molding. The over-molded pins 4 include specific four over-molded pins, which are at the four corners of the bottom surface of the recess 3 exposed. The exposed areas of the injected pins 4 are plated with gold and serve as bonding pads 4a as conductive parts (see 2 ). The semiconductor pressure sensor chip 2 has a well-known structure that exploits a piezoresistance effect. A membrane 2a as a measuring part and diffusion resistors not shown are on the upper surface of the sensor chip 2 provided. The sensor chip 2 is through an adhesive 5 based on phlorosilicon on the bottom surface of the recess 3 Diekontaktiert and is by Kontaktierungsdrähte 6 electrically with the bonding pads 4a the injected pins 4 connected. Two insulating layers, consisting of a first protective element 7 and a second protection element 8th exist, fill the recess 3 to the sensor chip 2 and the contacting wires 6 to protect and to ensure the insulating power and the anti-corrosivity.

Insbesondere besteht das erste Schutzelement 7, das als eine untere Schicht bereitgestellt wird, aus einem Kunstharzmaterial auf der Grundlage von Fluor oder Phlorosilikon oder einem Gummimaterial mit einem relativ grossen Youngschen Elastizitätsmodul. Zum Beispiel ist der Youngsche Elastizitätsmodul grösser als ungefähr 0,1 MPa, und noch vorteilhafter, grösser als ungefähr 0,3 MPa. In diesem Fall ist es schwierig, eine Penetrationsmessung durchzuführen, da das Material relativ hart ist. Das erste Schutzelement 7 bedeckt die freiliegenden Bereiche der eingespritzten Stifte 4 und deren näheren Umgebungen innerhalb der Aussparung 3, den unteren Seitenteil des Sensorchips 2 einschliesslich des Klebstoffes 5 als einem Montageteil in dem Kunstharzgehäuse 1, und eine zweite Kontaktierungspunktseite (die Kontaktierungsfleckseite) der Kontaktierungsdrähte 6. Die Membran 2a des Sensorchips 2 wird von dem ersten Schutzelement 7 nicht bedeckt.In particular, there is the first protective element 7 which is provided as a lower layer of a synthetic resin material based on fluorine or phlorosilicone or a rubber material having a relatively large Young's modulus. For example, the Young's modulus is greater than about 0.1 MPa, and more preferably, greater than about 0.3 MPa. In this case, it is difficult to perform a penetration measurement because the material is relatively hard. The first protection element 7 covers the exposed areas of the injected pins 4 and their closer surroundings within the recess 3 , the lower side part of the sensor chip 2 including the adhesive 5 as a mounting part in the resin case 1 , and a second land side (the bonding pad side) of the bonding wires 6 , The membrane 2a of the sensor chip 2 is from the first protection element 7 not covered.

Das zweite Schutzelement 8, das als eine obere Schicht bereitgestellt wird, besteht aus einem Gel auf der Grundlage von Fluor oder Phlorosilikon mit einem relativ niedrigen Youngschen Elastizitätsmodul. In diesem Fall ist es schwierig, einen genauen Youngschen Elastizitätsmodul zu messen, da das Material weich ist. Zum Beispiel ist seine Penetration grösser als ungefähr 10, und noch vorteilhafter, grösser als ungefähr 40. Das zweite Schutzelement 8 bedeckt das erste Schutzelement 7, den oberen Seitenteil des Sensorchips 2 einschliesslich der Membran 2a, und eine erste Kontaktierungspunktseite (Sensorchipseite) der Kontaktierungsdrähte 6. Der Schritt zum Füllen der Aussparung 3 mit dem ersten Schutzelement 7 und dem zweiten Schutzelement 8 wird in einer Vakuumatmosphäre ausgeführt.The second protection element 8th , which is provided as an upper layer, consists of a gel based on fluorine or phlorosilicone having a relatively low Young's modulus. In this case, it is difficult to measure a proper Young's modulus because the material is soft. For example, its penetration is greater than about 10, and more preferably, greater than about 40. The second protective element 8th covers the first protective element 7 , the upper side part of the sensor chip 2 including the membrane 2a , and a first land side (sensor chip side) of the bonding wires 6 , The step to fill the recess 3 with the first protection element 7 and the second protection element 8th is carried out in a vacuum atmosphere.

Die oben beschriebene Halbleiterdrucksensorvorrichtung ist in einem nicht gezeigten Gehäuse untergebracht und ist in einem Zustand angeordnet, wo die Aussparung 3 mit einem Einlasskanal des Kraftfahrzeugmotors in Verbindung steht. Dementsprechend kann der Sensorchip 2 den negativen Druck erfassen. Ein Verstärkerschaltkreis 9 zum Verstärken eines Ausgabesignals von dem Sensorchip 2 und ein Trimmerschaltkreis 10 zum Steuern einer Schaltkreiskonstante wie zum Beispiel einem Verstärkungsfaktor des Verstärkerschaltkreises 9 sind in dem Kunstharzehäuse 1 angeordnet. Der Sensorchip 2 und der Verstärkerschaltkreis 9 sind miteinan der über ein nicht gezeigtes Leitungssystem elektrisch verbunden.The above-described semiconductor pressure sensor device is housed in a case, not shown, and is disposed in a state where the recess 3 communicates with an intake passage of the automobile engine. Accordingly, the sensor chip 2 the negative Capture pressure. An amplifier circuit 9 for amplifying an output signal from the sensor chip 2 and a trimmer circuit 10 for controlling a circuit constant such as a gain of the amplifier circuit 9 are in the Kunstharzehäuse 1 arranged. The sensor chip 2 and the amplifier circuit 9 are miteinan the electrically connected via a not shown line system.

In der oben beschriebenen Struktur gibt es einen Fall, wo Luft in einer Lücke eingefangen wird, die zwischen dem Kunstharzgehäuse 1 und den eingespritzten Stiften 4 durch ein Zusammenziehen des Kunstharzes erzeugt wird, das nach dem Einspritzgiessen auftritt. Weiter, da die Kontaktierungsflecken 4a mit Gold plattiert werden, ist die Haftkraft zwischen den Oberflächen der Kontaktierungsflecken 4a und dem ersten Schutzelement 7 niedrig. Deswegen gibt es einen Fall, wo Luft an dem Schnittstellenteil zwischen den Kontaktierungsflecken 4a und dem ersten Schutzelement 7 eingefangen wird.In the structure described above, there is a case where air is trapped in a gap existing between the resin case 1 and the injected pins 4 is produced by a contraction of the synthetic resin, which occurs after the injection molding. Next, because the contact pads 4a plated with gold is the adhesive force between the surfaces of the pads 4a and the first protection element 7 low. Therefore, there is a case where air at the interface part between the pads 4a and the first protection element 7 is captured.

Da jedoch gemäss der vorliegenden Ausführungsform das erste Schutzelement 7, das die oben beschriebene Lücke und den Schnittstellenteil bedeckt, aus dem Material mit dem relativ grossen Youngschen Elastizitätsmodul besteht, kann das Auftreten von Hohlräumen von der Lücke und dem Schnittstellenteil her effektiv verhindert werden, wenn der Sensorchip 2 den negativen Druck erfasst. Weiter, da der Klebstoff 5 als der Montageteil des Sensorchips 2 in dem Kunstharzgehäuse 1 mit dem ersten Schutzelement 7 bedeckt ist, werden Hohlräume von dem Klebstoff 5 nicht erzeugt.However, according to the present embodiment, since the first protection element 7 covering the above-described gap and the interface part made of the material having the relatively large Young's modulus, the occurrence of voids from the gap and the interface part can be effectively prevented when the sensor chip 2 recorded the negative pressure. Next, because the glue 5 as the mounting part of the sensor chip 2 in the resin case 1 with the first protection element 7 covered, voids are from the adhesive 5 not generated.

Dieser Effekt des ersten Schutzelementes 7 wird ausführlicher erklärt. Dieser Effekt wird erreicht, wenn man sich eine Beziehung zwischen einem Druck des Gases (Luft), das die Lücke füllt und das Hohlräume erzeugen kann, einer Zugfestigkeit und einer Klebstoffzugfestigkeit des ersten Schutzelementes 7 überlegt. Der Druck des Gases berechnet sich nach einer Gleichung PV = nRT, in welcher P der Druck des Gases, V ein Volumen der Lücke, n eine molare Menge bzw. Stoffmenge, R eine Gaskonstante und T eine Temperatur ist. Der Druck P des Gases, das die Lücke füllt, wird zu einem maximalen Druck P0, wenn der Sensorchip 2 mit einem negativen Druck Pm beaufschlagt wird. Der maximale Druck P0 wird durch eine Formel P0 = P + Pm repräsentiert. Bedingungen, die für das erste Schutzelement 7 erforderlich sind, sind F1 ≥ P0 und F2 ≥ P0, wobei F1 die Zugfestigkeit und F2 die Klebstoffzugfestigkeit des ersten Schutzelementes 7 sind. Dementsprechend, da die Zugfestigkeit und die Klebstoffzugfestigkeit des ersten Schutzelementes 7 größer als der Druck sind, wenn der negative Druck angelegt wird, kann die Erzeugung von Hohlräumen unterdrückt werden. Deshalb besteht das erste Schutzelement 7 aus einem Material mit einem relativ grossen Youngschen Elastizitätsmodul. Das erste Schutzelement 7 kann aus einem Klebstoff bestehen, zusätzlich zu dem oben beschriebenen Kunstharzmaterial und Gummimaterial.This effect of the first protective element 7 will be explained in more detail. This effect is achieved by considering a relationship between a pressure of the gas (air) filling the gap and the cavities, a tensile strength and an adhesive tensile strength of the first protective member 7 considered. The pressure of the gas is calculated according to an equation PV = nRT, in which P is the pressure of the gas, V is a volume of the gap, n is a molar amount, R is a gas constant and T is a temperature. The pressure P of the gas filling the gap becomes a maximum pressure P 0 when the sensor chip 2 with a negative pressure P m is applied. The maximum pressure P 0 is represented by a formula P 0 = P + P m . Conditions that apply to the first protection element 7 are required, F1 ≥ P 0 and F2 ≥ P 0 , where F1 is the tensile strength and F2 is the adhesive tensile strength of the first protective element 7 are. Accordingly, since the tensile strength and the adhesive tensile strength of the first protective element 7 is greater than the pressure, when the negative pressure is applied, the generation of voids can be suppressed. Therefore, the first protection element exists 7 from a material with a relatively large Young's modulus of elasticity. The first protection element 7 may consist of an adhesive, in addition to the above-described synthetic resin material and rubber material.

Dementsprechend werden kaum Hohlräume erzeugt, die in der Lage sind, die Isolierleistungen des ersten Schutzelementes 7 und des zweiten Schutzelementes 8 zu beeinträchtigen und einen Bruch der Kontaktierungsdrähte 6 zu verursachen, was zu einer verbesserten Betriebszuverlässigkeit führt. Weiter, da das Kunstharzehäuse 1 verwendet wird, um den Sensorchip 2 zu montieren, führt das Ausbilden der Aussparung 3 nicht zu einer erhöhten Anzahl der Teile. Die oben beschriebenen Effekte können mit einer einfachen Struktur bereitgestellt werden. Da das erste Schutzelement 7 angeordnet wird, um die Membran 2a als den messenden Teil freizulegen, und die Membran 2a mit dem zweiten Schutzelement 8 bedeckt wird, das aus einem Gel besteht, das einen relativ niedrigen Youngschen Elastizitätsmodul besitzt, kann eine hinreichende Isolierleistung bzw. ein hinreichendes Isoliervermögen bereitgestellt werden, ohne die Messleitung bzw. das Messvermögen der Membran 2 zu verhindern bzw. zu beeinträchtigen.Accordingly, voids are hardly generated which are capable of the insulating performance of the first protective element 7 and the second protection element 8th affect and break the bonding wires 6 causing, which leads to an improved operational reliability. Next, because the synthetic resin housing 1 is used to the sensor chip 2 to assemble, results in the formation of the recess 3 not to an increased number of parts. The effects described above can be provided with a simple structure. Because the first protective element 7 is placed around the membrane 2a to expose as the measuring part, and the membrane 2a with the second protection element 8th is covered, which consists of a gel having a relatively low Young's modulus of elasticity, a sufficient insulating performance or a sufficient insulating capacity can be provided without the measuring line or the measuring capacity of the membrane 2 to prevent or impair.

Sowohl das Material, dass das erste Schutzelement 7 bildet, als auch das Material, dass das zweite Schutzelement 8 bildet, wie sie oben beschrieben wurden, besitzen einen hinreichenden Widerstand gegenüber Gasolin, Gasöl und dergleichen. Folglich kann die Drucksensorvorrichtung zum erfassen des Einlassdruckes des Motors unter Bedingungen verwendet werden, wo sie Gasolin oder Gasöl ausgesetzt ist, ohne dass es irgendwelche Probleme verursacht.Both the material that the first protective element 7 forms, as well as the material that the second protective element 8th forms as described above, have a sufficient resistance to gasoline, gas oil and the like. Consequently, the pressure sensor device can be used to detect the intake pressure of the engine under conditions where it is exposed to gasoline or gas oil without causing any problems.

Dabei ist der Halbleiterdrucksensorchip nicht auf den Membrantyp beschränkt, der einen Piezowiderstandseffekt verwendet, und es können andere Typen wie zum Beispiel ein elektrostatischer Kapazitätstyp sein. Es ist für das erste Schutzelement 7 hinreichend, wenigstens die eingespritzten Stifte 4 und die näheren Umgebungen der eingespritzten Stifte 4 zu bedecken. Der Verstärkerschaltkreis 9 und der Trimmerschaltkreis 10 können in Bezug auf den Sensorchip 2 als ein monolitischer IC integriert werden. Ein drittes Schutzelement kann zwischen dem ersten Schutzelement 7 und dem zweiten Schutzelement 8 mit einer Härte zwischen jener der Elemente 7 und 8 angeordnet werden.At this time, the semiconductor pressure sensor chip is not limited to the diaphragm type using a piezoresistance effect, and may be other types such as an electrostatic capacitance type. It is for the first protection element 7 Sufficient, at least the injected pens 4 and the closer surroundings of the injected pins 4 to cover. The amplifier circuit 9 and the trimmer circuit 10 can with respect to the sensor chip 2 integrated as a monolithic IC. A third protective element may be between the first protective element 7 and the second protection element 8th with a hardness between those of the elements 7 and 8th to be ordered.

Claims (13)

Halbleiterdrucksensorvorrichtung zum Erfassen eines negativen Druckes mit: einem Kunstharzgehäuse (1); einem leitfähigen Element (4), das mittels Einspritzgiessen integral mit dem Kunstharzgehäuse (1) ausgebildet ist, derart, dass es einen in Bezug auf das Kunstharzgehäuse (1) freiliegenden leitfähigen Teil (4a) besitzt; einem Sensorchip (2), der in einer Aussparung (3) des Kunstharzgehäuses (1) montiert und mit dem leitfähigen Teil (4a) elektrisch verbunden ist, wobei der Sensorchip (2) einen messenden Teil (2a) zum Erfassen eines negativen Druckes besitzt; einem ersten und zweiten Schutzelement (7, 8) in der Aussparung (3); dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schutzelement (7) einen Bereich bedeckt, der eine gesamte Oberfläche des leitfähigen Teiles (4a) des leitfähigen Elementes (4) einschliesst und der den messenden Teil (2a) des Sensorchips (2) ausschliesst; und das zweite Schutzelement (8) das erste Schutzelement (7) und den messenden Teil (2a) bedeckt, wobei das erste Schutzelement (7) einen Youngschen Elastizitätsmodul besitzt, der grösser als ein Youngscher Elastizitätsmodul des zweiten Schutzelementes (8) ist.A semiconductor pressure sensor device for detecting a negative pressure comprising: a resin housing ( 1 ); a conductive element ( 4 ), by means of injection cast integrally with the synthetic resin housing ( 1 ) is formed such that it has a relative to the resin housing ( 1 ) exposed conductive part ( 4a ); a sensor chip ( 2 ), which is in a recess ( 3 ) of the resin housing ( 1 ) and with the conductive part ( 4a ) is electrically connected, wherein the sensor chip ( 2 ) a measuring part ( 2a ) for detecting a negative pressure; a first and second protective element ( 7 . 8th ) in the recess ( 3 ); characterized in that the first protective element ( 7 ) covers an area covering an entire surface of the conductive part ( 4a ) of the conductive element ( 4 ) and the measuring part ( 2a ) of the sensor chip ( 2 ) excludes; and the second protection element ( 8th ) the first protective element ( 7 ) and the measuring part ( 2a ), wherein the first protective element ( 7 ) has a Young's modulus greater than a Young's modulus of the second protective element ( 8th ). Halbleiterdrucksensorvorrichtung nach Anspruch 1, die des weiteren einen Kontaktierungsdraht (6) aufweist, der den Sensorchip (2) und den leitfähigen Teil (4a) verbindet und mit dem ersten Schutzelement (7) und dem zweiten Schutzelement (8) bedeckt ist.A semiconductor pressure sensor device according to claim 1, further comprising a bonding wire (10). 6 ), the sensor chip ( 2 ) and the conductive part ( 4a ) and with the first protective element ( 7 ) and the second protective element ( 8th ) is covered. Halbleiterdrucksensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Sensorchip (2) in der Aussparung (3) des Kunstharzgehäuses (1) auf einem Montageteil an einer dem messenden Teil (2a) gegenüberliegenden Seite montiert ist; und der Montageteil mit dem ersten Schutzelement (7) bedeckt ist.Semiconductor pressure sensor device according to one of the preceding claims, wherein the sensor chip ( 2 ) in the recess ( 3 ) of the resin housing ( 1 ) on a mounting part on a measuring part ( 2a ) is mounted opposite side; and the mounting part with the first protective element ( 7 ) is covered. Halbleiterdrucksensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das erste Schutzelement (7) aus einem Material besteht, das aus einer Gruppe ausgewählt wurde, die aus einem Kunstharzmaterial auf der Grundlage von Fluor, einem Kunstharzmaterial auf der Grundlage von Phlorosilikon und einem Gummimaterial besteht; und das zweite Schutzelement (8) aus einem Material besteht, das aus einer Gruppe ausgewählt wurde, die aus einem Gel auf der Grundlage von Fluor und einem Gel auf der Grundlage von Phlorosilikon besteht.Semiconductor pressure sensor device according to one of the preceding claims, wherein the first protective element ( 7 ) is made of a material selected from a group consisting of a fluorine-based synthetic resin material, a phlorosilicone-based synthetic resin material and a rubber material; and the second protection element ( 8th ) is made of a material selected from a group consisting of a gel based on fluorine and a gel based on phlorosilicone. Halbleiterdrucksensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das erste Schutzelement (7) eine Zugfestigkeit F1 und eine Klebstoffzugfestigkeit F2 besitzt, die repräsentiert werden durch: F1 ≥ P + Pm und F2 ≥ P + Pm,wobei P ein Druck der Luft ist, die eine Lücke füllt, die zwischen dem ersten Schutzelement (7) und dem leitfähigen Element (4) erzeugt wurde, und Pm ein negativer Druck ist, der an dem messenden Teil (2a) anliegt.Semiconductor pressure sensor device according to one of the preceding claims, wherein the first protective element ( 7 ) has a tensile strength F1 and an adhesive tensile strength F2 represented by: F1 ≥ P + P m and F2 ≥ P + P m . where P is a pressure of the air filling a gap that exists between the first protective element ( 7 ) and the conductive element ( 4 ), and P m is a negative pressure applied to the measuring part ( 2a ) is present. Halbleiterdrucksensorvorrichtung nach Anspruch 5, worin das erste Schutzelement (7) aus einem Klebstoffmaterial und das zweite Schutzelement (8) aus einem Gel besteht.A semiconductor pressure sensor device according to claim 5, wherein the first protection element ( 7 ) of an adhesive material and the second protective element ( 8th ) consists of a gel. Halbleiterdrucksensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste und zweite Schutzelement (7, 8) einen Youngschen Elastizitätsmodul besitzen, der grösser als ungefähr 0,1 MPa ist.A semiconductor pressure sensor device according to claim 1, wherein said first and second protective elements ( 7 . 8th ) have a Young's modulus greater than about 0.1 MPa. Halbleiterdrucksensorvorrichtung nach Anspruch 7, worin das erste Schutzelement (7) einen Youngschen Elastizitätsmodul besitzt, der grösser als ungefähr 0,1 MPa ist, und das zweite Schutzelement (8) einen Youngschen Elastizitätsmodul besitzt, der kleiner als jener des ersten Schutzelementes (7) ist.A semiconductor pressure sensor device according to claim 7, wherein the first protection element ( 7 ) has a Young's modulus greater than about 0.1 MPa, and the second protective element ( 8th ) has a Young's modulus smaller than that of the first protective element ( 7 ). Halbleitdrucksensorvorrichtung nach Anspruch 8, worin die Aussparung (3) eine Bodenfläche besitzt, auf der der Sensorchip (2) montiert ist; und die ersten und zweiten Schutzelemente (7, 8) die Aussparung (3) füllen, um den Sensorchip (2) gänzlich zu bedecken.A semiconductor pressure sensor device according to claim 8, wherein the recess ( 3 ) has a bottom surface on which the sensor chip ( 2 ) is mounted; and the first and second protection elements ( 7 . 8th ) the recess ( 3 ) to the sensor chip ( 2 ) completely. Halbleiterdrucksensorvorrichtung nach Anspruch 7, worin der Youngsche Elastizitätsmodul des ersten Schutzelementes (7) grösser als ungefähr 0,3 MPa ist.A semiconductor pressure sensor device according to claim 7, wherein the Young's modulus of the first protective element ( 7 ) is greater than about 0.3 MPa. Halbleiterdrucksensorvorrichtung nach Anspruch 7, worin der leitfähige Teil (4a) mit einer Goldschicht bedeckt ist und die Goldschicht mit dem ersten Schutzelement (7) bedeckt ist.A semiconductor pressure sensor device according to claim 7, wherein the conductive part ( 4a ) is covered with a gold layer and the gold layer with the first protective element ( 7 ) is covered. Halbleiterdrucksensorvorrichtung nach Anspruch 1, worin die eine Aussparung (3) eine Bodenfläche, auf der der Sensorchip (2) montiert ist, und einen Öffnungsbereich besitzt, wobei ein Gebiet des Öffnungsbereiches größer ist als ein Gebiet der Bodenfläche.A semiconductor pressure sensor device according to claim 1, wherein said one recess ( 3 ) a bottom surface on which the sensor chip ( 2 ), and has an opening area, wherein a region of the opening area is larger than an area of the bottom surface. Halbleiterdrucksensorvorrichtung nach Anspruch 12, worin sich die Aussparung (3) von dem Öffnungsbereich in Richtung der Bodenfläche hin verjüngt.A semiconductor pressure sensor device according to claim 12, wherein the recess ( 3 ) tapers from the opening area toward the bottom surface.
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