CN106164637B - 压力传感器芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及压力传感器芯片，实现差压的测定量程多样化。以包围差压用隔膜(1)的方式分割设置环状的隔膜，将一方设为静压用隔膜(2)，将另一方设为静压用隔膜(3)。将静压用隔膜(2)的另一面(下表面)设成基准压力，使对差压用隔膜(1)的一面的测定压力(Pa)分支而传导到静压用隔膜(2)的一面(上表面)。将静压用隔膜(3)的一面设成基准压力，使对差压用隔膜(1)的另一面的测定压力(Pb)分支而传导到静压用隔膜(3)的另一面。将从差压用隔膜(1)得到的压力差(ΔP)作为低压量程的差压(ΔPL)输出，将从静压用隔膜(2)得到的静压(Pa)与从静压用隔膜(3)得到的静压(Pb)的压力差(ΔPab)作为高压量程的差压(ΔPH)输出。

Description

压力传感器芯片
技术领域
本发明涉及一种使用输出与在一面和另一面受到的压力差相应的信号的传感器隔膜的压力传感器芯片，例如涉及在受到压力而进行位移的薄片状的隔膜上形成电阻应变计并根据形成于隔膜的电阻应变计的电阻值变化来检测施加于隔膜的压力的压力传感器芯片。
背景技术
以往以来，作为工业用的差压传感器，使用组装了压力传感器芯片的差压传感器，该压力传感器芯片使用输出与在一面和另一面受到的压力差相应的信号的传感器隔膜。
该差压传感器构成为通过作为压力传递介质的封入液体将对高压侧和低压侧的受压隔膜施加的各测定压力传导到传感器隔膜的一面和另一面，将该传感器隔膜的应变作为例如电阻应变计的电阻值变化来检测，将该电阻值变化变换成电信号并取出。
作为该差压传感器的一种，存在不仅能够测定差压还能够测定静压的差压/静压复合传感器。在该差压/静压复合传感器中，在形成于基板的中央部的差压用隔膜的外周，形成圆轮上的静压用隔膜(例如，参照专利文献1)。在该差压/静压复合传感器中，使对差压用隔膜的一面或者另一面的测定压力进行分支，并将其传导到另一面被设成基准压力的静压用隔膜的一面，从而不仅能够检测差压，还能够检测静压。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-91384号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
在这种传感器中，其隔膜的纵横比决定灵敏度和耐压，所以通过改变纵横比，其测定量程被划分。因此，一般来说，如果将纵横比不同、即量程不同的隔膜搭载于1个芯片，则能够实现上述那样的差压/静压复合传感器(差压静压的多变量传感器)。然而，在这种传感器中，差压的测定量程的多样化较难，未能实现差压的多量程传感器。
本发明是为了解决这样的课题而完成，其目的在于，提供一种能够实现差压的测定量程多样化的压力传感器芯片。
解决技术问题的技术手段
为了达到这样的目的，本发明涉及一种压力传感器芯片，具备：基板；第1种传感器隔膜，其形成于基板的中央部，并输出与在一面和另一面受到的压力差相应的信号；第2种传感器隔膜和第3种传感器隔膜，其在基板上从第1种传感器隔膜间隔开地形成，并输出与在一面和另一面受到的压力差相应的信号；第1保持构件和第2保持构件，其以隔着第2种传感器隔膜和第3种传感器隔膜相对的方式，接合到基板的一面和另一面；第1导压孔，其设置于第1保持构件，并将第1测定压力传导到第1种传感器隔膜的一面；第2导压孔，其设置于第2保持构件，并将第2测定压力传导到第1种传感器隔膜的另一面；第1凹部，其设置于第1保持构件，并阻止对第1种传感器隔膜施加过大压力时的该第1种传感器隔膜的过度的位移；第2凹部，其设置于第2保持构件，并阻止对第1种传感器隔膜施加过大压力时的该第1种传感器隔膜的过度的位移；第1室，其作为与第2种传感器隔膜的一面相对的空间而设置于第1保持构件的周缘部；第2室，其作为与第2种传感器隔膜的另一面相对的空间而设置于第2保持构件的周缘部；第3室，其作为与第3种传感器隔膜的一面相对的空间而设置于第1保持构件的周缘部；以及第4室，其作为与第3种传感器隔膜的另一面相对的空间而设置于第2保持构件的周缘部，将第1室和第2室中的某一方设为被传导针对第1种传感器隔膜的一面的第1测定压力的室，将第1室和第2室中的另一方设为内部被设成基准压力的室，将第3室和第4室中的某一方设为被传导针对第1种传感器隔膜的另一面的第2测定压力的室，将第3室和第4室中的另一方设为内部被设成基准压力的室。
发明效果
根据本发明，从第1种传感器隔膜得到的压力差作为低压量程的差压、并将从第2种传感器隔膜得到的静压与从第3种传感器隔膜得到的静压的压力差作为高压量程的差压而输出，能够实现差压的测定量程的多样化。
附图说明
图1是示出本发明的压力传感器芯片的第1实施方式(实施方式1)的概略的图。
图2是示出实施方式1的压力传感器芯片的基板处的差压用隔膜和静压用隔膜的配置例的图。
图3是示出在实施方式1的压力传感器芯片中的阻挡构件的内部的非接合区域离散地形成的多个凸部的形状的俯视图。
图4是示出在实施方式1的压力传感器芯片中的阻挡构件的内部的非接合区域离散地形成的多个凸部的形状的另一例的俯视图。
图5是示出求出从实施方式1的压力传感器芯片中的第1静压用隔膜得到的静压与从第2静压用隔膜得到的静压的压力差的运算处理部的图。
图6是示出在实施方式1的压力传感器芯片中，差压用隔膜在阻挡构件的凹部触底之后的状态的图。
图7是示出本发明的压力传感器芯片的第2实施方式(实施方式2)的概略的图。
图8是示出在实施方式2的压力传感器芯片中，将阻挡构件的内部的环状的槽设为狭缝状(矩形形状剖面)的例子的图。
图9是示出在实施方式2的压力传感器芯片中，将阻挡构件的内部的环状的槽设为使半圆以上的槽与半圆以下的槽错开而成的形状的例子的图。
图10是示出在实施方式2的压力传感器芯片中，差压用隔膜在阻挡构件的凹部触底之后的状态的图。
图11是示出本发明的压力传感器芯片的第3实施方式(实施方式3)的概略的图。
图12是示出本发明的压力传感器芯片的第4实施方式(实施方式4)的概略的图。
图13是示出第1和第2静压用隔膜的其他结构例的图。
图14是示出第1和第2静压用隔膜的其他结构例的图。
图15是示出本发明的压力传感器芯片的第5实施方式(实施方式5)的概略的图。
具体实施方式
首先，对本发明的压力传感器芯片的概要进行说明。
本发明的压力传感器芯片，具备：基板；第1种传感器隔膜，其形成于基板的中央部，并输出与在一面和另一面受到的压力差相应的信号；第2种传感器隔膜和第3种传感器隔膜，其在基板上从第1种传感器隔膜间隔开地形成，并输出与在一面和另一面受到的压力差相应的信号；第1保持构件和第2保持构件，其以隔着第2种传感器隔膜和第3种传感器隔膜相对的方式，接合到基板的一面和另一面；第1导压孔，其设置于第1保持构件，并将第1测定压力传导到第1种传感器隔膜的一面；第2导压孔，其设置于第2保持构件，并将第2测定压力传导到第1种传感器隔膜的另一面；第1凹部，其设置于第1保持构件，并阻止对第1种传感器隔膜施加过大压力时的该第1种传感器隔膜的过度的位移；第2凹部，其设置于第2保持构件，并阻止对第1种传感器隔膜施加过大压力时的该第1种传感器隔膜的过度的位移；第1室，其作为与第2种传感器隔膜的一面相对的空间而设置于第1保持构件的周缘部；第2室，其作为与第2种传感器隔膜的另一面相对的空间而设置于第2保持构件的周缘部；第3室，其作为与第3种传感器隔膜的一面相对的空间而设置于第1保持构件的周缘部；以及第4室，其作为与第3种传感器隔膜的另一面相对的空间而设置于第2保持构件的周缘部，将第1室和第2室中的某一方设为被传导针对第1种传感器隔膜的一面的第1测定压力的室，将第1室和第2室中的另一方设为内部被设成基准压力的室，将第3室和第4室中的某一方设为被传导针对第1种传感器隔膜的另一面的第2测定压力的室，将第3室和第4室中的另一方设为内部被设成基准压力的室。
在本发明的上述压力传感器芯片中，将第1测定压力传导到第1种传感器隔膜的一面，将第2测定压力传导到第1种传感器隔膜的另一面。由此，第1种传感器隔膜输出与第1测定压力和第2测定压力的压力差相应的信号。另一方面，在第2种传感器隔膜的一面和另一面中，针对某一方，将另一方作为基准压力，而传导对第1种传感器隔膜的一面的第1测定压力。由此，第2种传感器隔膜输出与第1测定压力和基准压力的压力差相应的信号。另外，在第3种传感器隔膜的一面和另一面中，针对某一方，将另一方作为基准压力而传导对第1种传感器隔膜的另一面的第2测定压力。由此，第3种传感器隔膜输出与第2测定压力和基准压力的压力差相应的信号。
即，在本发明的上述压力传感器芯片中，第1种传感器隔膜构成检测第1测定压力与第2测定压力的差压的差压传感器，第2种传感器隔膜构成将第1测定压力作为静压来检测的静压传感器，第3传感器隔膜构成将第2测定压力作为静压来检测的静压传感器。此处，例如在设为第1测定压力高于第2测定压力的情况下，第2种传感器隔膜构成高压侧的静压传感器，第3种传感器隔膜构成低压侧的静压传感器。另外，例如在设为第2测定压力高于第1测定压力的情况下，第2种传感器隔膜构成低压侧的静压传感器，第3种传感器隔膜构成高压侧的静压传感器。
在本发明的上述压力传感器芯片中，如果设为第2种和第3种传感器隔膜的受压灵敏度低于第1种传感器隔膜的受压灵敏度，则能够将从第1种传感器隔膜得到的压力差作为低压量程的差压，将从第2种传感器隔膜得到的静压与从第3种传感器隔膜得到的静压的压力差作为高压量程的差压而输出。即，能够在施加低压差压时，通过第1种传感器隔膜高精度地测定该差压，在施加高压差压时，通过第2种和第3种传感器隔膜高精度地测定该差压，因此，能够实现差压的测定量程的多样化。
在施加高压差压时，虽然对第1种传感器隔膜施加过大压力，但在第1保持构件和第2保持构件处设置有阻止第1种传感器隔膜的过度的位移的凹部，所以不会被破坏。
以下，根据附图，详细说明本发明的压力传感器芯片的实施方式。
〔实施方式1〕
图1是示出本发明的压力传感器芯片的第1实施方式(实施方式1)的概略的图。在该图中，11-1是作为基台的基板，11-2和11-3是作为隔着基板11-1而接合了的保持构件的第1和第2阻挡构件，11-4和11-5是与阻挡构件11-2和11-3接合了的第1和第2台座。阻挡构件11-2、11-3、台座11-4、11-5由硅、玻璃等构成。
在该压力传感器芯片11A中，在基板11-1处，通过干法蚀刻，作为第1种传感器隔膜而形成差压用隔膜1，作为第2种传感器隔膜而形成第1静压用隔膜2，作为第3种传感器隔膜而形成第2静压用隔膜3。
图2中示出基板11-1处的差压用隔膜1和静压用隔膜2、3的配置例。在该例子中，在基板11-1的中央部设置圆形的差压用隔膜1，以隔着该圆形的差压用隔膜1的方式相对地设置半圆带状(C型)的静压用隔膜2和3。
即，以包围差压用隔膜1的方式分割地设置环状的隔膜，将一方设为静压用隔膜2，将另一方设为静压用隔膜3。在本实施方式中，静压用隔膜2和3的受压面的面积小于差压用隔膜1的受压面的面积。即，静压用隔膜2和3的受压灵敏度低于差压用隔膜1的受压灵敏度。
设置有该差压用隔膜1和静压用隔膜2、3的基板11-1被夹在阻挡构件11-2与阻挡构件11-3之间。即，在基板11-1的一面和另一面的中央部形成有差压用隔膜1，在基板11-1的一面和另一面，隔着差压用隔膜1的周缘部相对地形成有静压用隔膜2、3。而且，基板11-1的一面接合阻挡构件11-2，基板11-1的另一面接合阻挡构件11-3。
在阻挡构件11-2的周缘部，作为与静压用隔膜2的一面相对的空间(半圆带状的空间)而设置室4，并且作为与静压用隔膜3的一面相对的空间(半圆带状的空间)而设置室6。在阻挡构件11-3的周缘部，作为与静压用隔膜2的另一面相对的空间(半圆带状的空间)而设置室5，并且作为与静压用隔膜3的另一面相对的空间(半圆带状的空间)而设置室7。以下，将设置于阻挡构件11-2的室4称为第1室，设置于阻挡构件11-3的室5称为第2室。另外，将设置于阻挡构件11-2的室6称为第3室，将设置于阻挡构件11-3的室7称为第4室。
在本实施方式中，第2室5和第3室6的内部被设成基准压力，例如，真空或者大气压，静压用隔膜2的与第1室4相对的一面的宽度、即与静压用隔膜2的一面相对的第1室4的宽度W1宽于静压用隔膜2的与第2室5相对的另一面的宽度、即与静压用隔膜2的另一面相对的第2室5的宽度W2。另外，静压用隔膜3的与第4室7相对的另一面的宽度、即与静压用隔膜3的另一面相对的第4室7的宽度W3宽于静压用隔膜3的与第3室6相对的一面的宽度、即与静压用隔膜3的一面相对的第3室6的宽度W4。
另外，在阻挡构件11-2的中央部，作为与差压用隔膜1的一面相对的空间而设置室8，在阻挡构件11-3的中央部，作为与差压用隔膜1的另一面相对的空间而设置室9。室8和9被设为通过与差压用隔膜1的一面和另一面对峙的凹部11-2a和11-3a而形成的空间，该凹部11-2a和11-3a具有沿着差压用隔膜1的位移的曲面(非球面)的形状。针对室8和9，在凹部11-2a和11-3a的顶部形成有压力导入孔(导压孔)11-2b和11-3b。另外，在台座11-4、11-5的与阻挡构件11-2、11-3的导压孔11-2b、11-3b对应的位置形成有压力导入孔(导压孔)11-4a、11-5a。
在该压力传感器芯片11A中，阻挡构件11-2在内部具有与导压孔11-2b的周部连通的非接合区域SA1。该非接合区域SA1被设置为将与基板11-1的一面平行的面PL的一部分分成相对的第1面PL1和第2面PL2的区域。
另外，如图3所示，在该非接合区域SA1的相对的第1面PL1和第2面PL2中的至少一个面(在该例子中，第1面PL1)上，离散地形成有多个凸部(柱)12，该多个凸部12与凸部12之间的通路(槽)13被设为导压孔11-2b的周部与非接合区域SA1的周端部14之间的连通路径。在该例子中，凸部12被设为圆柱状，但也可以如图4所示，设为六边形柱状等。
在该例子中，阻挡构件11-2被与基板11-1的一面平行的面PL一分为二，通过将设置有非接合区域SA1的面PL的除了非接合区域SA1之外的区域SB1彼此接合，使该一分为二的一个阻挡构件11-21和另一个阻挡构件11-22形成为1个阻挡构件11-2。由此，与基板11-1的一面平行的面PL被分成与导压孔11-2b的周部连通的非接合区域SA1以及与导压孔11-2b的周部不连通的接合区域SB1。
阻挡构件11-3也与阻挡构件11-2同样地，在内部具有与导压孔11-3b的周部连通的非接合区域SA2。该非接合区域SA2被设置为将与基板11-1的另一面平行的面PL的一部分分成相对的第1面PL1和第2面PL2的区域。
另外，在非接合区域SA2的相对的第1面PL1和第2面PL2中的至少一面(在该例子中，第1面PL1)上，与阻挡构件11-2中的非接合区域SA1同样地，离散地形成有多个凸部(柱)12，该多个凸部12与凸部12之间的通路(槽)13被设为导压孔11-3b的周部与非接合区域SA2的周端部14之间的连通路径。在该例子中，凸部12也被设为圆柱状，但也可以设为六边形柱状等。
在该例子中，阻挡构件11-3被与基板11-1的另一面平行的面PL一分为二。即，通过将设置有非接合区域SA2的面PL的除了非接合区域SA2之外的区域SB2彼此接合，使该一分为二的一个阻挡构件11-31与另一个阻挡构件11-32形成为1个阻挡构件11-3。由此，与基板11-1的另一面平行的面PL被分成与导压孔11-3b的周部连通的非接合区域SA2以及与导压孔11-3b的周部不连通的接合区域SB2。
在阻挡构件11-2中，第1室4和第3室6与凹部11-2a一起设置于阻挡构件11-21，在第1室4与非接合区域SA1之间，形成有压力导入孔(导压孔)11-2c。另外，在阻挡构件11-3中，第2室5和第4室7与凹部11-3a一起设置于阻挡构件11-31，在第4室7与非接合区域SA2之间，形成有压力导入孔(导压孔)11-3c。
在该压力传感器芯片11A中，穿过阻挡构件11-2的导压孔11-2b而将测定压力Pa传导到室8的内部，穿过设置于阻挡构件11-3的导压孔11-3b而将测定压力Pb传导到室9的内部。由此，差压用隔膜1呈现出和被传导到室8的内部的测定压力Pa与被传导到室9的内部的测定压力Pb之差相当的位移，通过设置于差压用隔膜1的边缘部的压电电阻元件(未图示)的电阻值的变化，将由于该位移而在差压用隔膜1的边缘部产生的应力作为差压ΔP来检测。
另一方面，在该压力传感器芯片11A中，穿过导压孔11-2b将测定压力Pa传导到设置于阻挡构件11-2的内部的非接合区域SA1，被传导到该非接合区域SA1的测定压力Pa穿过导压孔11-2c而被传导到与静压用隔膜2的一面相对的第1室4。与静压用隔膜2的另一面相对的第2室5的内部被设成基准压力，例如，真空或者大气压。由此，静压用隔膜2呈现出和被传导到第1室4的内部的测定压力Pa与第2室5的内部的基准压力之差相当的位移，通过设置于图2所示的静压用隔膜2的边缘部的压电电阻元件ra1～ra4的电阻值的变化，将由于该位移而在静压用隔膜2的边缘部产生的应力作为静压Pa来检测。
另外，在该压力传感器芯片11A中，穿过导压孔11-3b将测定压力Pb传导到设置于阻挡构件11-3的内部的非接合区域SA2，被传导到该非接合区域SA2的测定压力Pb穿过导压孔11-3c而被传导到与静压用隔膜3的另一面相对的第4室7。与静压用隔膜3的一面相对的第3室6的内部被设成基准压力，例如真空或者大气压。由此，静压用隔膜3呈现出和被传导到第4室7的内部的测定压力Pb与第3室6的内部的基准压力之差相当的位移，通过设置于图2所示的静压用隔膜3的边缘部的压电电阻元件rb1～rb4的电阻值的变化，将由于该位移而在静压用隔膜3的边缘部产生的应力作为静压Pb来检测。
在本实施方式中，静压用隔膜2和3的受压灵敏度低于差压用隔膜1的受压灵敏度。因此，在施加低压差压时，差压用隔膜1呈现出与差压ΔP相当的位移，但静压用隔膜2和3不呈现出与静压Pa和Pb相当的位移。在施加高压差压时，通过设置于阻挡构件11-2和11-3的凹部11-2a和11-3a来阻止差压用隔膜1的过度的位移，所以，差压用隔膜1不呈现出与差压ΔP相当的位移，静压用隔膜2和3呈现出与静压Pa和Pb相当的位移。
因此，在本实施方式中，如图5所示，设置将从第1静压用隔膜2得到的静压Pa与从第2静压用隔膜3得到的静压Pb的压力差作为ΔPab＝|Pa-Pb|而求出的运算处理部10，将通过该运算处理部10求出的静压Pa与静压Pb的压力差ΔPab作为高压量程的差压ΔPH而输出，将从差压用隔膜1得到的压力差ΔP作为低压量程的差压ΔPL而输出。
由此，在施加低压差压时，通过差压用隔膜(第1种传感器隔膜)1高精度地测定差压用隔膜1的差压。另外，在施加高压差压时，通过第1静压用隔膜(第2种传感器隔膜)2和第2静压用隔膜(第3种传感器隔膜)3高精度地测定第1静压用隔膜2和第2静压用隔膜3的差压。由此，实现差压的测定量程的多样化。
此外，在施加高压差压时，虽然对差压用隔膜1施加过大压力，但通过设置于阻挡构件11-2和11-3的凹部11-2a和11-3a来阻止差压用隔膜1的过度的位移，所以不会被破坏。
例如，在该压力传感器芯片11A中，在将测定压力Pb设为高压侧的测定压力、将测定压力Pa设为低压侧的测定压力的情况下，如果对差压用隔膜1的另一面施加高压侧的测定压力Pb，则差压用隔膜1向阻挡构件11-2侧发生挠曲。此时，针对阻挡构件11-3，向与差压用隔膜1发生挠曲的方向相反的一侧施加力，在隔膜边缘，例如在图1中点G所示的部位将产生开口。此外，在以下的说明中，在图1中，将差压用隔膜1发生挠曲的方向称为上方向，将与发生挠曲的方向相反的一侧称为下方向。
在该情况下，在本实施方式中，穿过导压孔11-3b将测定压力Pb传导到设置于阻挡构件11-3的内部的非接合区域SA2，所以该非接合区域SA2成为测定压力Pb的受压面，抑制对阻挡构件11-3施加的向下方向的力，使得在隔膜边缘不产生开口。由此，减少由于差压用隔膜1的约束而产生应力的情况，防止应力向隔膜边缘集中。
在该压力传感器芯片11A中，当差压用隔膜1在阻挡构件11-2的凹部11-2a触底之后，过大压力变大那样的情况下，非接合区域SA2发挥更大的效果。以下，使用图6进行详细说明。
图6中示出差压用隔膜1在阻挡构件11-2的凹部11-2a触底之后的状态。如果对差压用隔膜1的另一面施加过大压力，则差压用隔膜1向阻挡构件11-2侧发生挠曲，在阻挡构件11-2的凹部11-2a触底。在该差压用隔膜1在向凹部11-2a触底之后，如果过大压力变大，则由于对阻挡构件11-3施加的向下方向的力，阻挡构件11-3发生变形，在隔膜边缘将产生开口。
在该情况下，在本实施方式中，穿过导压孔11-3b而在多个凸部12与凸部12之间的通路13内无遗漏地将过大压力也传导到设置于阻挡构件11-3的内部的非接合区域SA2，所以，该非接合区域SA2成为过大压力的受压面，对阻挡构件11-31施加向上方向的力。通过该力，抑制阻挡构件11-31的变形，或者使阻挡构件11-31向反方向变形。在图6的例子中，以跟随差压用隔膜1的向上方向的变形的形式，使阻挡构件11-31向上方向变形。
由此，在差压用隔膜1在阻挡构件11-2的凹部11-2a触底之后，即使过大压力变大，在隔膜边缘也不产生开口，避免应力向隔膜边缘集中，确保所期待的耐压。因此，防止在通过静压用隔膜2和3测定高压量程的差压ΔPH的过程中差压用隔膜1被破坏。
此外，在本实施方式中，为了抑制阻挡构件11-3向下方向的变形，或者使阻挡构件11-3向反方向变形，期望将设置于阻挡构件11-3的内部的非接合区域SA2的面积、即阻挡构件11-3的内部的受压面积设为比阻挡构件11-3的凹部11-3a的受压面积充分大的面积。
另外，在本实施方式中，在阻挡构件11-3的内部的非接合区域SA2的第1面PL1的面上离散地形成多个凸部12，但既可以在第2面PL2的面上离散地形成多个凸部12，也可以在第1面PL1和第2面PL2这两个面上离散地形成多个凸部12。
另外，在上述中，以将测定压力Pb设为高压侧的测定压力、将测定压力Pa设为低压侧的测定压力的情况为例进行了说明，但在将测定压力Pa设为高压侧的测定压力、将测定压力Pb设为低压侧的测定压力的情况下，阻挡构件11-2的内部的非接合区域SA1起到与阻挡构件11-3的内部的非接合区域SA2相同的作用，得到与上述相同的动作。
另外，在本实施方式中，在阻挡构件11-2、11-3的内部的非接合区域SA1、SA2的第1面PL1的面上，离散地形成多个凸部12，将该多个凸部12与凸部12之间的通路13设为导压孔11-2b、11-3b的周部与非接合区域SA1、SA2的周端部14之间的连通路径，所以，容易封入通常使用的油等压力传递介质。进一步地，使封入的压力传递介质的传递阻力下降，从而消除由传递速度差造成的动作不良的影响。进一步地，针对来自相反侧的压力施加，对凸部12的面积进行最佳设计，从而也得到能够确保耐压这样的效果。
〔实施方式2〕
图7中示出本发明的压力传感器芯片的第2实施方式(实施方式2)的概略。在该实施方式2的压力传感器芯片11B中，在阻挡构件11-2、11-3的内部，形成与非接合区域SA1、SA2连续的向阻挡构件11-2、11-3的壁厚方向伸出的环状的槽11-2d、11-3d。期望该环状的槽11-2d、11-3d不是离散地分段的槽，而是连续的槽，并增大槽剖面的直径。
此外，在图7所示的例子中，环状的槽11-2d、11-3d的与非接合区域SA1、SA2正交的剖面形状设为圆形，但不一定设为圆形，例如，如图8所示，上述剖面形状也可以设为狭缝状(矩形)，也可以如图9所示，上述剖面形状设为使半圆以上的槽与半圆以下的槽错开而成的形状。
图10中示出在图7所示的压力传感器芯片11B中，差压用隔膜1在阻挡构件11-2的凹部11-2a触底之后的状态。通过形成这样的环状的槽11-2d、11-3d，使应力分散于该环状的槽11-2d、11-3d的内部，能够得到更高的耐压。
〔实施方式3〕
图11中示出本发明的压力传感器芯片的第3实施方式(实施方式3)的概略。在该实施方式3的压力传感器芯片11C中，使与阻挡构件11-3中的非接合区域SA2连通的导压孔11-3c不与第4室7连通而是与位于静压用隔膜3的一面侧的第3室6连通，并且将位于静压用隔膜3的另一面侧的第4室7的内部设成基准压力，例如真空或者大气压。
另外，如图11所示，使静压用隔膜3的与第3室6相对的一面的宽度、即与静压用隔膜3的一面相对的第3室6的宽度W4宽于静压用隔膜3的与第4室7相对的另一面的宽度、即与静压用隔膜3的另一面相对的第4室7的宽度W3。
在该压力传感器芯片11C中，穿过导压孔11-3b将测定压力Pb传导到设置于阻挡构件11-3的内部的非接合区域SA2。于是，被传导到该非接合区域SA2的测定压力Pb穿过导压孔11-3c而进入阻挡构件11-21侧，并被传导到与静压用隔膜3的一面相对的第3室6。与静压用隔膜3的另一面相对的第4室7的内部被设成基准压力，例如真空或者大气压。
由此，静压用隔膜3呈现出和被传导到第3室6的内部的测定压力Pb与第4室7的内部的基准压力之差相当的位移。通过设置于静压用隔膜3的边缘部的压电电阻元件的电阻值的变化，将由于该位移而在静压用隔膜3的边缘部产生的应力作为静压Pb来检测。
在该压力传感器芯片11C中，从与对静压用隔膜2施加的测定压力Pa相同的方向对静压用隔膜3施加测定压力Pb，在基板11-1上静压用隔膜2和3向相同方向发生挠曲。由此，对静压用隔膜2和3施加的压力的条件相同，高压量程的差压ΔPH的测定精度提高。
〔实施方式4〕
图12中示出本发明的压力传感器芯片的第4实施方式(实施方式4)的概略。该实施方式4的压力传感器芯片11D是实施方式3的压力传感器芯片11C的变形例，从相同方向获取测定压力Pa、Pb。
在该例子中，从与测定压力Pb相同方向的一侧获取测定压力Pa。即，在实施方式4的压力传感器芯片11D中，贯通台座11-5、阻挡构件11-3、基板11-1、阻挡构件11-2地形成的导压孔15具有经由台座11-4而与阻挡构件11-2的导压孔11-2b连通的结构。从而将从与测定压力Pb相同方向的一侧获取到的测定压力Pa向差压用隔膜1的一面和静压用隔膜2的一面传导。
此外，在上述实施方式中，将静压用隔膜2和3设为半圆带状(例如，字母“C”型)的隔膜，但也不限定于该形状。例如，如图13、图14所示，通过隔着差压用隔膜1相对地设置的圆弧状、矩形形状的隔膜2-1、2-2来构成第1静压用隔膜2，通过相对于第1静压用隔膜2使角度错开90°而同样地隔着差压用隔膜1相对地设置的圆弧状、矩形形状的隔膜3-1、3-2来构成第2静压用隔膜3。
〔实施方式5〕
图15是示出本发明的压力传感器芯片的第5实施方式(实施方式5)的概略的图。
在上述实施方式1～4中，在阻挡构件11-2处设置非接合区域SA1，在阻挡构件11-3处设置非接合区域SA2，使测定压力Pa、Pb进行分支并将其经由该非接合区域SA1、SA2传导到静压用隔膜2、3，但也可以如在图15中示为实施方式5的压力传感器芯片11E的那样，在压力传感器芯片11E的外侧使测定压力Pa、Pb进行分支，将测定压力Pa和Pb传导到静压用隔膜2和3。
另外，在上述实施方式中，在阻挡构件11-2、11-3的内部的非接合区域SA1、SA2离散地形成多个凸部(柱)12，将该多个凸部12与凸部12之间的通路(槽)13设为导压孔11-2b、11-3b的周部与非接合区域SA1、SA2的周端部14之间的连通路径，但不一定设为通过这样的离散地形成的凸部12而形成的连通路径，也可以将简单的狭缝状的间隙设为连通路径。
〔实施方式的扩展〕
以上，参照实施方式来说明了本发明，但本发明不限定于上述实施方式。针对本发明的结构、详细情况，在本发明的技术思想的范围内能够进行本领域技术人员能够理解的各种变更。另外，关于各实施方式，在不矛盾的范围能够任意组合来实施。
产业上的可利用性
本发明的压力传感器芯片能够适用于例如工业用的差压传感器等各种用途。
符号说明
1…差压用隔膜；2…第1静压用隔膜；3…第2静压用隔膜；4…第1室；5…第2室；6…第3室；7…第4室；10…运算处理部；11-1…基板；11-2(11-21、11-22)、11-3(11-31、11-32)…阻挡构件；11-2a、11-3a…凹部；11-2b、11-2c、11-3b、11-3c…导压孔；11-4、11-5…台座；12…凸部(柱)；13…通路(槽)；14…周端部；SA…非接合区域；SB…接合区域；ra1～ra4、rb1～rb4…压电电阻元件。

Claims (6)

1.一种压力传感器芯片，其特征在于，具备：
基板；
第1种传感器隔膜，其形成于所述基板的中央部，并输出与在一面和另一面受到的压力差相应的信号；
第2种传感器隔膜和第3种传感器隔膜，其在所述基板上从所述第1种传感器隔膜间隔开地形成，并输出与在一面和另一面受到的压力差相应的信号；
第1保持构件和第2保持构件，其以隔着所述第2种传感器隔膜和第3种传感器隔膜相对的方式，接合到所述基板的一面和另一面；
第1导压孔，其设置于所述第1保持构件，并将第1测定压力传导到所述第1种传感器隔膜的一面；
第2导压孔，其设置于所述第2保持构件，并将第2测定压力传导到所述第1种传感器隔膜的另一面；
第1凹部，其设置于所述第1保持构件，并阻止对所述第1种传感器隔膜施加过大压力时的该第1种传感器隔膜的过度的位移；
第2凹部，其设置于所述第2保持构件，并阻止对所述第1种传感器隔膜施加过大压力时的该第1种传感器隔膜的过度的位移；
第1室，其作为与所述第2种传感器隔膜的一面相对的空间而设置于所述第1保持构件的周缘部；
第2室，其作为与所述第2种传感器隔膜的另一面相对的空间而设置于所述第2保持构件的周缘部；
第3室，其作为与所述第3种传感器隔膜的一面相对的空间而设置于所述第1保持构件的周缘部；以及
第4室，其作为与所述第3种传感器隔膜的另一面相对的空间而设置于所述第2保持构件的周缘部，
将所述第1室和第2室中的某一方设为被传导针对所述第1种传感器隔膜的一面的第1测定压力的室，
将所述第1室和第2室中的另一方设为内部被设成基准压力的室，
将所述第3室和第4室中的某一方设为被传导针对所述第1种传感器隔膜的另一面的第2测定压力的室，
将所述第3室和第4室中的另一方设为内部被设成基准压力的室，
将从所述第1种传感器隔膜得到的压力差作为低压量程的差压而输出，
将从所述第2种传感器隔膜得到的静压与从所述第3种传感器隔膜得到的静压的压力差作为高压量程的差压而输出。
2.根据权利要求1所述的压力传感器芯片，其特征在于，
在所述第1测定压力高于所述第2测定压力的情况下，
所述第2种传感器隔膜构成高压侧的静压传感器，
所述第3种传感器隔膜构成低压侧的静压传感器，
在所述第2测定压力高于所述第1测定压力的情况下，
所述第2种传感器隔膜构成低压侧的静压传感器，
所述第3种传感器隔膜构成高压侧的静压传感器。
3.根据权利要求1所述的压力传感器芯片，其特征在于，
所述第2种传感器隔膜和第3种传感器隔膜由多个隔膜构成。
4.根据权利要求1所述的压力传感器芯片，其特征在于，
所述第2种传感器隔膜和第3种传感器隔膜的受压灵敏度低于所述第1种传感器隔膜的受压灵敏度。
5.根据权利要求1所述的压力传感器芯片，其特征在于，
所述第2种传感器隔膜和第3种传感器隔膜被设为以包围所述第1种传感器隔膜的周围的方式分割地设置的环状的隔膜中的一方和另一方。
6.根据权利要求1所述的压力传感器芯片，其特征在于，
所述第1保持构件在内部具有与所述第1导压孔的周部连通的非接合区域，
所述第1保持构件的内部的非接合区域被设置为将与所述基板的一面平行的面的一部分分成相对的第1面和第2面的区域，
在所述第1保持构件的内部的非接合区域的相对的第1面和第2面中的至少一面上，离散地形成有多个凸部，
形成于所述第1保持构件的多个凸部与凸部之间的通路被设为所述第1导压孔的周部与所述非接合区域的周端部之间的连通路径，
所述第2保持构件在内部具有与所述第2导压孔的周部连通的非接合区域，
所述第2保持构件的内部的非接合区域被设置为将与所述基板的另一面平行的面的一部分分成相对的第1面和第2面的区域，
在所述第2保持构件的内部的非接合区域的相对的第1面和第2面中的至少一面上，离散地形成有多个凸部，
形成于所述第2保持构件的多个凸部与凸部之间的通路被设为所述第2导压孔的周部与所述非接合区域的周端部之间的连通路径。
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