CN116113814A - 压力传感器用芯片、压力传感器以及它们的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够在不使制造工序复杂化的前提下将两个隔膜集成于同一个芯片上的压力传感器用芯片。压力传感器用芯片(20)包括：基座(25)；第1层(21)，其接合于基座(25)的上表面(25A)，具有开口部(21B)；第2层(22)，其接合于第1层(21)的上表面(21A)；第3层(23)，其接合于第2层(22)的上表面(22A)，具有开口部(23B)；以及第4层(24)，其接合于第3层(23)的上表面(23A)，具有开口部(24B)。第2层(22)具备被开口部(21B)和开口部(23B)夹着的第1隔膜(26)。第4层(24)具备被开口部(23B)和与外部连通的空间夹着的第2隔膜(27)。开口部(24B)的上端部与外部连通。开口部(24B)的下端部与开口部(23B)连通。开口部(21B)密闭。开口部(21B)的压力比开口部(23B)的压力低。

Description

压力传感器用芯片、压力传感器以及它们的制造方法

技术领域

本发明涉及用于测量来自外部的压力的压力传感器用芯片、具备该压力传感器用芯片的压力传感器、以及它们的制造方法。

背景技术

作为压力传感器的一种，已知有用于测量两个压力的压力差的压力差传感器。例如，利用压力差传感器测量组装有节流构造的流路管中的节流构造的上游与下游的压力差。根据JIS标准的JISZ8762所记载的流量和压力差之间的关系式能够将测量出的压力差转换为流量。

但是，为了进行上述的转换，除了压力差以外还需要以大气压为基准的计示压力、以真空状态为基准的绝对压力等静压。

在专利文献1中公开了一种压力传感器，其包括能够测量压力差的压力差传感器芯片和能够测量静压的静压传感器芯片。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003－42878号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，就专利文献1所公开的压力传感器而言，由于压力差传感器芯片和静压传感器芯片彼此分离开，因此会大型化。

为了使压力传感器小型化，考虑使压力差传感器和静压传感器集成在同一个芯片上。但是，像专利文献1所记载的那样，所述的集成化存在以下的问题点。

在压力传感器中是基于隔膜的挠曲量来测量压力。设于静压传感器的隔膜需要与设于压力差传感器的隔膜相比增厚壁厚从而经得起较大的压力。在专利文献1所公开的压力传感器中，为了将压力差传感器和静压传感器集成在同一个芯片上，需要在同一个半导体基板上改变压力差传感器的隔膜和静压传感器的隔膜的厚度。但是，为了在同一个半导体基板上形成不同厚度的隔膜，需要复杂的制造工序。

因此，在专利文献1所公开的压力传感器中，想要通过将压力差传感器芯片和静压传感器芯片靠近地配置于同一个基座来实现小型化。但是，在专利文献1所公开的压力传感器中，由于压力差传感器芯片和静压传感器芯片是不同的芯片并且未集成在同一个芯片上，因此压力传感器的小型化有限度。

因而，本发明的目的在于解决所述问题，提供一种能够在不使制造工序复杂化的前提下将两个隔膜集成于同一个芯片上的压力传感器用芯片。

用于解决问题的方案

为了达到所述目的，本发明如下地构成。

本发明的一技术方案的压力传感器用芯片具备压力测量用的第1隔膜和第2隔膜，其中，

该压力传感器用芯片包括：

基座；

第1层，其接合于所述基座，具有第1开口部；

第2层，其接合于所述第1层的与所述基座所在侧相反的那一侧；

第3层，其接合于所述第2层的与所述第1层所在侧相反的那一侧，具有第2开口部；以及

第4层，其接合于所述第3层的与所述第2层所在侧相反的那一侧，具有第3开口部，

所述第2层具备被所述第1开口部和所述第2开口部夹着的所述第1隔膜，

所述第4层具备被所述第2开口部和与外部连通的空间夹着的所述第2隔膜，

所述第3开口部的第1端部与外部连通，

所述第3开口部的第2端部与所述第2开口部连通，

所述第1开口部密闭，

所述第1开口部的压力比所述第2开口部的压力低。

发明的效果

根据本发明，能够在不使制造工序复杂化的前提下将两个隔膜集成于同一个芯片上。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的压力传感器的纵剖视图。

图2是图1的压力传感器所具备的压力传感器用芯片的俯视图。

图3是图1中的A－A剖视图。

图4是图1中的B－B剖视图。

图5是图1中的C－C剖视图。

图6是表示图1的压力传感器用芯片的等效电路的图。

图7是第4层的厚度比第2层薄的压力传感器的纵剖视图。

图8是本发明的第2实施方式的压力传感器的纵剖视图。

图9是图8的压力传感器所具备的压力传感器用芯片的俯视图。

图10是图8中的D－D剖视图。

图11是图8中的E－E剖视图。

图12是图8中的F－F剖视图。

图13是本发明的第3实施方式的压力传感器的纵剖视图。

图14是本发明的第4实施方式的压力传感器的纵剖视图。

具体实施方式

本发明的一技术方案的压力传感器用芯片具备压力测量用的第1隔膜和第2隔膜，其中，

该压力传感器用芯片包括：

基座；

第1层，其接合于所述基座，具有第1开口部；

第2层，其接合于所述第1层的与所述基座所在侧相反的那一侧；

第3层，其接合于所述第2层的与所述第1层所在侧相反的那一侧，具有第2开口部；以及

第4层，其接合于所述第3层的与所述第2层所在侧相反的那一侧，具有第3开口部，

所述第2层具备被所述第1开口部和所述第2开口部夹着的所述第1隔膜，

所述第4层具备被所述第2开口部和与外部连通的空间夹着的所述第2隔膜，

所述第3开口部的第1端部与外部连通，

所述第3开口部的第2端部与所述第2开口部连通，

所述第1开口部密闭，

所述第1开口部的压力比所述第2开口部的压力低。

根据该结构，对第1隔膜作用来自第1开口部的压力和来自第2开口部的压力。由此，能够利用第1隔膜测量以密闭的第1开口部的压力为基准的压力。此外，对第2隔膜作用来自第2开口部的压力和来自外部的压力。由此，能够利用第2隔膜测量这两个压力的压力差。也就是说，根据该结构，能够利用一个压力传感器用芯片测量两个压力的压力差和以真空状态为基准的绝对压力等。而且，在同一个压力传感器用芯片上集成有两个隔膜。因此，能够使压力传感器用芯片小型化。

根据该结构，第1隔膜和第2隔膜设于不同的层。因此，能够在不使制造工序复杂化的前提下将设有第1隔膜的第2层和设有第2隔膜的第4层的厚度设为不同的厚度。

根据该结构，所述第1开口部的内部是真空或者大致真空。因此，能够使第1隔膜作为绝对压力测量用的隔膜发挥功能。

所述第4层的厚度比所述第2层的厚度薄。根据该结构，由于第2隔膜比第1隔膜薄，因此利用微小的压力差就能够使第2隔膜挠曲。在作为第1隔膜的基准压力的第1开口部的压力较低的情况下，第1隔膜的挠曲量变大。由此，第1隔膜有可能破裂。根据该结构，由于第1隔膜比第2隔膜厚，因此能够降低第1隔膜破裂的可能性。

所述基座、所述第2层及所述第4层是导体，所述第1层和所述第3层是电绝缘的绝缘体。根据该结构，能够使压力传感器用芯片作为静电电容式发挥功能。

所述第1隔膜在俯视时不与所述第2隔膜重叠。根据该结构，抑制了第1开口部的压力经由第2层和第2开口部对第2隔膜产生影响的情况。由此，能够高精度地执行由第2隔膜实现的压力差的测量。

所述第1隔膜在俯视时与所述第2隔膜重叠。根据该结构，由于第1隔膜较大，因此能够提高第1隔膜的灵敏度。

本发明的一技术方案的压力传感器包括：

所述压力传感器用芯片；以及

包覆部，其覆盖所述压力传感器用芯片，

所述包覆部包括：第4开口部，其使所述第3开口部与外部连通；以及第5开口部，其使所述第4层的与所述第3层所在侧相反的那一侧的面向外部暴露，

所述第2隔膜被所述第2开口部和所述第5开口部夹着。

根据该结构，能够利用包覆部保护压力传感器用芯片。

所述包覆部包括：筒状的第1帽，其自所述第4开口部的周围以自所述压力传感器用芯片分离开的方式突出；以及筒状的第2帽，其自所述第5开口部的周围以自所述压力传感器用芯片分离开的方式突出。根据该结构，能够借助第1帽和第2帽容易地执行压力传感器与外部的连接。

本发明的一技术方案的压力传感器用芯片的制造方法包含：

第1工序，在该工序中，将第1开口部被形成了图案的第1层接合于基座；

第2工序，在该工序中，将第2层接合于所述第1层的与所述基座所在侧相反的那一侧的面；

第3工序，在该工序中，将第2开口部被形成了图案的第3层以在所述第2层形成被所述第1开口部和所述第2开口部夹着的第1隔膜的方式接合于所述第2层的与所述第1层所在侧相反的那一侧的面；以及

第4工序，在该工序中，将第3开口部被形成了图案的第4层接合于所述第3层的与所述第2层所在侧相反的那一侧的面，从而所述第3开口部的第1端部与外部连通、所述第3开口部的第2端部与所述第2开口部连通并且在所述第4层形成被所述第2开口部和外部的空间夹着的第2隔膜。

本发明的一技术方案的压力传感器的制造方法包含：

第1工序，在该工序中，将第1开口部被形成了图案的第1层接合于基座；

第2工序，在该工序中，将第2层接合于所述第1层的与所述基座所在侧相反的那一侧的面；

第3工序，在该工序中，将第2开口部被形成了图案的第3层以在所述第2层形成被所述第1开口部和所述第2开口部夹着的第1隔膜的方式接合于所述第2层的与所述第1层所在侧相反的那一侧的面；

第4工序，在该工序中，将第3开口部被形成了图案的第4层以所述第3开口部与所述第2开口部连通的方式接合于所述第3层的与所述第2层所在侧相反的那一侧的面；以及

第5工序，在该工序中，利用具有第4开口部和第5开口部的包覆部覆盖所述基座、所述第1层、所述第2层、所述第3层及所述第4层，从而所述第4开口部使所述第3开口部向外部暴露、并且所述第5开口部使所述第4层的与所述第3层所在侧相反的那一侧的面向外部暴露从而在所述第4层形成被所述第2开口部和所述第5开口部夹着的第2隔膜。

采用这些制造方法，能够在不使用在同一个层内改变厚度等这样的复杂的工序的前提下制造压力传感器用芯片和压力传感器。

＜第1实施方式＞

图1是本发明的第1实施方式的压力传感器的纵剖视图。

压力传感器1感知微小的压力。如图1所示，压力传感器1包括后述的两个隔膜(第1隔膜26和第2隔膜27)。第1隔膜26和第2隔膜27通过挠曲来感知压力。也就是说，压力传感器1能够测量两个压力。

如图1所示，压力传感器1包括基板10、压力传感器用芯片20、专用集成电路(ASIC(Application Specific Integrated Circuit))30、第1包覆部40以及第2包覆部50。以下，专用集成电路30被记为ASIC 30。

基板10是板状的构件。基板10由环氧、酚醛等树脂、陶瓷或者铝等材料构成。在基板10的外表面形成有由铜等金属形成的布线图案、焊盘、通孔等。布线图案、焊盘、通孔互相电连接。

图2是图1的压力传感器所具备的压力传感器用芯片的俯视图。

如图1所示，压力传感器用芯片20安装于基板10。安装手段可以采用众所周知的各种手段。在本第1实施方式中，利用粘合剂将后述的基座25粘贴于上表面10A从而将压力传感器用芯片20安装于基板10。

如图1和图2所示，在本第1实施方式中，压力传感器用芯片20的外形是长方体形状。另外，压力传感器用芯片20也可以是除长方体以外的形状、例如也可以是圆柱形状等。压力传感器用芯片20是由MEMS(Micro Electro Mechanical Systems、微机电系统)构成的器件。压力传感器用芯片20是多个层层叠而成的构造。之后详细地说明压力传感器用芯片20的结构。

如图1所示，ASIC 30安装于基板10的上表面10A。安装手段可以采用众所周知的各种手段。在本第1实施方式中，ASIC 30利用粘合剂粘贴于上表面10A。

ASIC 30借助由铝、铜等构成的导电性的线(例如图1所示的线31)与压力传感器用芯片20连接。ASIC 30借助由铝、铜等构成的导电性的线32等与形成于基板10的外表面的焊盘33电连接。

ASIC 30具有对从压力传感器用芯片20经由线31等线输入的信号进行处理并将其经由线32等向外部输出的功能。所述的信号的处理是以下的处理中的至少一者。

例如，所述的信号的处理是将从压力传感器用芯片20输入的信号从模拟值转换为数字值的转换处理。在本第1实施方式中，像后述那样，从压力传感器用芯片20输入的信号是基于第1隔膜26和第2隔膜27的挠曲量的电流值。此外，例如，所述的信号的处理是在通过转换处理得到的数字值中除去高频带的噪声成分而得到低频带的信号的过滤处理。此外，例如，所述的信号的处理是通过来自外部的温度传感器的输入值、通过过滤处理得到的信号、预先设定好的校正系数的运算从而对该输入值进行校正的校正处理。温度传感器例如安装于基板10的压力传感器用芯片20的附近。校正系数例如存储在设于ASIC 30的内部存储器中。

第1包覆部40和第2包覆部50由环氧树脂等树脂构成。第1包覆部40和第2包覆部50是包覆部的一例。

第1包覆部40覆盖压力传感器用芯片20。在本第1实施方式中，第1包覆部40覆盖压力传感器用芯片20的除了与基板10接触的面以外的面。第1包覆部40具备贯通第1包覆部40的两个开口部41、42。开口部41、42使压力传感器用芯片20的一部分向外部暴露。开口部41是第4开口部的一例。开口部42是第5开口部的一例。

第2包覆部50接合于第1包覆部40。第2包覆部50接合于第1包覆部40的与压力传感器用芯片20接触的一侧相反的那一侧。第2包覆部50具备两个筒状的帽51、52。在本第1实施方式中，帽51、52是圆筒状。帽51、52以自第1包覆部40和压力传感器用芯片20分离开的方式突出。帽51的内部空间53与开口部41连通。帽52的内部空间54与开口部42连通。帽51是第1帽的一例。帽52是第2帽的一例。

以下，详细地说明压力传感器用芯片20的结构。另外，在以下的说明中，作为长方体的压力传感器用芯片20的各边的方向分别定义为长度方向2、宽度方向3以及高度方向4。在图1中，宽度方向3是图1的纸面的进深方向。在高度方向4上，基板10侧定义为下，第2包覆部50侧定义为上。

如图1所示，压力传感器用芯片20包括第1层21、第2层22、第3层23、第4层24以及基座25。

第1层21和第3层23是电绝缘的绝缘体。在本第1实施方式中，第1层21和第3层23由二氧化硅构成。第2层22、第4层24及基座25是导体。在本第1实施方式中，第2层22、第4层24及基座25由硅构成。

基座25利用粘合剂等接合于基板10的上表面10A。第1层21接合于基座25的上表面25A。第2层22接合于第1层21的与基座25所在侧相反的那一侧、也就是接合于第1层21的上表面21A。第3层23接合于第2层22的与第1层21所在侧相反的那一侧、也就是接合于第2层22的上表面22A。第4层24接合于第3层23的与第2层22所在侧相反的那一侧、也就是接合于第3层23的上表面23A。根据以上内容，压力传感器用芯片20是基座25、第1层21、第2层22、第3层23及第4层24从下方开始依次层叠而成的。

在本第1实施方式中，第1层21、第2层22、第3层23及第4层24的厚度(高度方向4的长度)约为2μm～5μm。

压力传感器用芯片20的除了与基板10接合的基座25的下表面以外的部分被第1包覆部40覆盖。换言之，第1包覆部40覆盖基座25、第1层21、第2层22、第3层23及第4层24各自的侧面、以及第4层24的上表面24A。

图3是图1中的A－A剖视图。如图1和图3所示，在第1层21形成有开口部21B。开口部21B沿高度方向4贯通第1层21。开口部21B是第1开口部的一例。

图4是图1中的B－B剖视图。如图1和图4所示，在第2层22未形成开口部。如图1所示，第1层21的开口部21B被基座25和第2层22夹着。

开口部21B的上端部被第2层22密封，开口部21B的下端部被基座25密封。其结果，开口部21B被密闭。在本第1实施方式中，开口部21B的内部是真空。

另外，开口部21B的内部不限于完全的真空，也可以是接近真空的大致真空。例如，在开口部21B的内部的压力小于3000帕斯卡且大于0帕斯卡时，开口部21B的内部是大致真空，在开口部21B的内部的压力是0帕斯卡时，开口部21B的内部是真空。此外，开口部21B的内部也可以不是真空和大致真空。无论开口部21B的内部的状态(真空、大致真空、或者除真空和大致真空以外的状态)如何，开口部21B的内部的压力都比后述的开口部23B的内部的压力低。

图5是图1中的C－C剖视图。如图1和图5所示，在第3层23形成有开口部23B。开口部23B沿高度方向4贯通第3层23。开口部23B是第2开口部的一例。

如图5所示，开口部23B具有第1空间23Ba、第2空间23Bb以及第3空间23Bc。第1空间23Ba和第2空间23Bb连通。第3空间23Bc和第2空间23Bb连通。

在沿高度方向4观察压力传感器用芯片20的情况下，也就是在俯视时，第1空间23Ba与第1层21的开口部21B重叠。

第2层22中的在俯视时与第1空间23Ba和开口部21B重叠的部分(参照图5)、换言之是第1层21中的被第1空间23Ba和开口部21B夹着的部分(参照图1)构成第1隔膜26(参照图4)。如图1所示，第1隔膜26通过使其上方和下方是空间从而能够在高度方向4上挠曲。在本第1实施方式中，第1隔膜26在俯视时是长方形，该长方形的各边是200μm～500μm。

如图5所示，在俯视时，第2空间23Bb不与第1层21的开口部21B重叠。在本第1实施方式中，俯视时的第2空间23Bb的大小和形状与第1空间23Ba相同。但也可以是，第2空间23Bb的大小和形状中的至少一者与第1空间23Ba不同。

在本第1实施方式中，第3空间23Bc的宽度方向3的长度比第1空间23Ba和第2空间Bb的宽度方向3的长度短。也就是说，第3空间23Bc的宽度比第1空间23Ba和第2空间Bb的宽度窄。在本第1实施方式中，在俯视时，第3空间23Bc不与第1层21的开口部21B重叠。

如图1和图2所示，在第4层24形成有开口部24B。开口部24B沿高度方向4贯通第4层24。开口部24B是第3开口部的一例。

如图1所示，开口部24B的下端部与第3层23的开口部23B的第1空间23Ba连通。也就是说，在俯视时，开口部24B与第1空间23Ba重叠。另一方面，开口部24B的上端部与压力传感器用芯片20的外部连通。开口部24B的下端部是第3开口部的第2端的一例。开口部24B的上端部是第3开口部的第1端的一例。

如上所述，如图1所示，第4层24的与第3层23所在侧相反的那一侧的面、也就是第4层24的上表面24A被第1包覆部40覆盖。第1包覆部40与上表面24A接触。

第1包覆部40的开口部41位于开口部24B的正上方。由此，开口部41使开口部24B向压力传感器用芯片20的外部暴露。此外，开口部23B和开口部24B借助开口部41和第2包覆部50的帽51的内部空间53而与压力传感器1的外部连通。

第1包覆部40的开口部42位于第4层24的正上方。不过，在俯视时，开口部42不与开口部24B重叠。由此，开口部42使第4层24的上表面24A向压力传感器用芯片20的外部暴露。此外，上表面24A借助开口部42和第2包覆部50的帽52的内部空间54而与压力传感器1的外部连通。

在俯视时，开口部42与第3层23的开口部23B的第2空间23Bb重叠。如图1和图2所示，第4层24中的在俯视时与开口部42和第2空间23Bb重叠的部分、换言之是第4层24中的被开口部42和第2空间23Bb夹着的部分构成第2隔膜27。第2隔膜27通过使其上方和下方是空间从而能够在高度方向4上挠曲。在本第1实施方式中，第2隔膜27在俯视时是长方形，第2隔膜27的大小与第1隔膜26大致相同。另外，第2隔膜27的大小也可以与第1隔膜26不同。

在此，开口部42是压力传感器用芯片20的外部的空间。也就是说，第2隔膜27被第2空间23Bb和与压力传感器用芯片20的外部连通的空间夹着。此外，开口部42借助帽52的内部空间54而与压力传感器1的外部连通。也就是说，第2隔膜27可以说是被第2空间23Bb和与压力传感器1的外部连通的空间夹着。

如图2所示，在本第1实施方式中，在俯视时，第2隔膜27不与第1隔膜26重叠。

第1隔膜26和第2隔膜27用于压力测量。以下进行详细的说明。

如图2所示，第4层24在长度方向2的两端部中的一个端部具备凸部24D。凸部24D是通过将该一个端部的宽度方向3的两端部切削而形成的。在凸部24D的上表面形成有焊盘24C。如图1所示，线31连接于焊盘24C。由此，具备第2隔膜27的第4层24与ASIC 30电连接。

如图5所示，第3层23与第4层24同样地被切削。如图4所示，第2层22仅在第4层24和第3层23的两处切削部位中的一处与第4层24和第3层23同样地被切削。如图3所示，第1层21与第2层22同样地被切削。

由此，如图2所示，在凸部24D的宽度方向3的两侧，第2层22的上表面22A和基座25的上表面25A向压力传感器用芯片20的外部暴露。在暴露的上表面22A形成有焊盘22B，在暴露的上表面25A形成有焊盘25B。上述各焊盘22B、25B与焊盘24C同样利用未图示的线与ASIC30电连接。由此，基座25和具备第1隔膜26的第2层22分别与ASIC 30电连接。

图6是表示图1的压力传感器用芯片的等效电路的图。

如图1所示，基座25和第2层22的第1隔膜26隔着开口部21B地相对。此外，如上所述，基座25和第2层22是导体。由此，利用基座25和第1隔膜26形成图6所示的电容C1。

如图1所示，第2层22和第4层24的第2隔膜27隔着开口部23B的第2空间23Bb地相对。此外，如上所述，第2层22和第4层24是导体。由此，利用第2层22和第2隔膜27形成图6所示的电容C2。

也就是说，压力传感器用芯片20构成图6所示的等效电路。

第1隔膜26的下表面面向开口部21B。第1隔膜26的上表面面向开口部23B。如上所述，开口部21B的内部的压力比开口部23B的内部的压力低。因此，第1隔膜26朝向开口部21B挠曲。第1隔膜26的挠曲量与开口部23B的压力相应地变化。也就是说，第1隔膜26用于测量以密闭的开口部21B的压力为基准的压力。在本第1实施方式中，由于开口部21B是真空，因此开口部21B的压力是绝对压力。

第2隔膜27的下表面面向开口部23B。第2隔膜27的上表面面向开口部42。因此，开口部23B的压力与开口部42的压力的压力差越大，则第2隔膜27的挠曲量越大，开口部23B的压力与开口部42的压力的压力差越小，则第2隔膜27的挠曲量越小。此外，在开口部23B的压力比开口部42的压力大的情况下，第2隔膜27朝向开口部42也就是朝向上方挠曲。另一方面，在开口部42的压力比开口部23B的压力大的情况下，第2隔膜27朝向开口部23B也就是朝向下方挠曲。

另外，在图1的状态下，由于开口部23B和开口部42这两者均借助帽51、52开放于大气，因此所述的压力差是零。但是，通过在各帽51、52连接有管等，从而能够使不同的位置、种类的流体流入到各帽51、52。在该情况下，所述的压力差可成为除零以外的值。

第1隔膜26的挠曲量越大，则第1隔膜26与基座25之间的间隔越窄。由此，电容C1的静电电容变大。相反，第1隔膜26的挠曲量越小，则第1隔膜26与基座25之间的间隔越宽。由此，电容C1的静电电容变小。

第2隔膜27向下方的挠曲量越大，则第2隔膜27与第2层22之间的间隔越窄。由此，电容C2的静电电容变大。相反，第2隔膜27向下方的挠曲量越小或者向上方的挠曲量越大，则第2隔膜27与第2层22之间的间隔越宽。由此，电容C2的静电电容越小。

与第1隔膜26和第2隔膜27的状态相对应的信号经由焊盘22B、24C、25B向ASIC 30输出。接收到该信号的ASIC 30执行上述的处理(转换处理、过滤处理及校正处理等处理)并输出处理后的信号。与第1隔膜26的状态相对应的信号在ASIC 30中被处理而得到的信号是表示从帽51流入的流体的绝对压力的信号。与第2隔膜27的状态相对应的信号在ASIC 30中被处理而得到的信号是表示从帽51、52流入的各流体的压力差的信号。

以下，说明上述的压力传感器用芯片20的制造方法。通过执行以下说明的第1工序～第4工序来制造压力传感器用芯片20。

首先，在由硅形成的基座25的上表面25A接合由二氧化硅形成并且将开口部21B被形成了图案的第1层21。第1层21接合于基座25的工序是第1工序的一例。在本工序和以下的工序中，通过蚀刻等众所周知的手段来执行图案形成。此外，通过高温化的压接等众所周知的手段来执行接合。

接着，在第1层21的上表面21A接合由硅形成的第2层22。此时，第2层22以覆盖开口部21B的方式接合于上表面21A。由此，开口部21B被基座25和第2层22密闭。第2层22接合于第1层21的工序是第2工序的一例。

在本实施方式中，在真空状态下执行第1工序～第4工序中的至少第2工序。由此，密闭的开口部21B成为真空。另外，也可以在除真空以外的状态下执行第2工序。在该情况下，开口部21B的压力设定为比在第3工序中接合的第3层23的开口部23B的压力低。

接着，在第2层22的上表面22A接合由二氧化硅形成并且将开口部23B被形成了图案的第3层23。此时，在俯视时，第3层23以开口部23B的第1空间23Ba与开口部21B重叠的方式接合于第2层22。换言之，第3层23以被开口部21B和开口部23B夹着的第1隔膜26形成于第2层22的方式接合于第2层22。此外，此时在俯视时，第3层23以开口部23B的第2空间23Bb不与开口部21B重叠的方式接合于第2层22。第3层23接合于第2层22的工序是第3工序的一例。

接着，在第3层23的上表面23A接合由硅形成并且将开口部24B被形成了图案的第4层24。在第4层24接合于第3层23的状态下，第4层24的上表面24A向外部暴露。因此，开口部24B的上端部与外部连通。

此时，在俯视时，第4层24以开口部24B与开口部23B重叠的方式接合于第3层23。换言之，第4层24以开口部24B的下端部与开口部23B连通的方式接合于第3层23。

此外，此时在俯视时，第4层24以第4层24中的除开口部24B以外的任意的部分在俯视时与开口部23B的第2空间23Bb重叠的方式接合于第2层22。换言之，第4层24以被上表面24A所面向的空间(外部的空间)和开口部23B夹着的第2隔膜27形成于第4层24的方式接合于第3层23。

第4层24接合于第3层23的工序是第4工序的一例。

通过执行第1工序～第4工序来制造压力传感器用芯片20。

接着，将通过执行上述的工序而制造的压力传感器用芯片20安装于基板10。此外，将ASIC 30、电阻等部件根据需要安装于基板10。压力传感器用芯片20和所述的部件通过表面安装、通孔安装等众所周知的手段安装于基板10。在本第1实施方式中，对于压力传感器用芯片20和ASIC 30而言，通过在下表面涂敷未图示的粘合剂而粘贴于基板10。

接着，通过众所周知的手段对线31、32等各线进行布线。在本第1实施方式中，利用引线接合对线31、32进行布线。线31的两端部分别连接于ASIC30和形成于第4层24的焊盘24C。将压力传感器用芯片20和ASIC 30连接的其他的线也与线31同样地进行布线。线32的两端部分别连接于ASIC 30和形成于基板10的上表面的焊盘33。

接着，利用由树脂构成的第1包覆部40对基板10的上表面10A以及安装于上表面10A的压力传感器用芯片20和ASIC 30进行覆盖。压力传感器用芯片20中的除了基座25的下表面以外的部分(第1层21、第2层22、第3层23及第4层24的侧面以及第4层24的上表面24A)被覆盖。

通过注射成型等众所周知的手段来使第1包覆部40覆盖基板10的上表面10A等。在本第1实施方式中，将第1包覆部40以软化的状态朝向基板10的上表面10A注射。此时，利用模具在第1包覆部40形成沿高度方向4贯通第1包覆部40的开口部41、42。开口部41、42形成于第4层24的上表面24A的正上方。开口部41形成于在俯视时与开口部24B重叠的位置。由此，开口部24B借助开口部41向外部暴露。开口部42形成于在俯视时与开口部23B的第2空间23Bb重叠的位置。由此，第4层24的上表面24A中的位于第2空间23Bb的正上方的部分借助开口部42向外部暴露。此外，第2隔膜27成为被开口部42和第2空间23Bb夹着的部分。

接着，利用由树脂构成的第2包覆部50对第1包覆部40的上表面40A进行覆盖。第2包覆部50与第1包覆部40同样通过众所周知的手段来覆盖第1包覆部40的上表面。此时，利用模具在第2包覆部50形成帽51、52。在本第1实施方式中，帽51、52分别是向上方突出的圆筒形状。帽51形成于开口部41的正上方。由此，开口部41借助帽51的内部空间53而与外部连通。帽52形成于开口部42的正上方。由此，开口部42借助帽52的内部空间54而与外部连通。

第1包覆部40和第2包覆部50覆盖压力传感器用芯片20的工序是第5工序的一例。

根据本第1实施方式，对第1隔膜26作用来自开口部21B的压力和来自开口部23B的压力。由此，能够利用第1隔膜26测量以密闭的开口部21B的压力为基准的压力。此外，对第2隔膜27作用来自开口部23B的压力和来自外部的压力。来自外部的压力经由帽52的内部空间54和开口部42作用于第4层24的上表面24A。由此，能够利用第2隔膜27测量这两个压力的压力差。也就是说，根据本第1实施方式，能够利用一个压力传感器用芯片20测量两个压力的压力差和以开口部21B的压力为基准的压力。而且，在同一个压力传感器用芯片20上集成有两个隔膜(第1隔膜26和第2隔膜27)。因此，能够使压力传感器用芯片20小型化。

根据本第1实施方式，第1隔膜26和第2隔膜27设于不同的层。因此，能够在不使制造工序复杂化的前提下将设有第1隔膜26的第2层22和设有第2隔膜27的第4层24的厚度设为不同的厚度。

在本第1实施方式中，开口部21B的内部是真空。因此，能够使第1隔膜26作为绝对压力测量用的隔膜发挥功能。

根据本第1实施方式，能够使压力传感器用芯片20作为静电电容式发挥功能。

根据本第1实施方式，第1隔膜26在俯视时不与第2隔膜27重叠。因此，抑制了开口部21B的压力经由第2层22和开口部23B对第2隔膜27产生影响的情况。由此，能够高精度地执行由第2隔膜27实现的压力差的测量。

根据本第1实施方式，能够利用第1包覆部40保护压力传感器用芯片20。

根据本第1实施方式，能够借助帽51、52容易地执行压力传感器1与外部的连接。

采用本第1实施方式的压力传感器用芯片20和压力传感器1的制造方法，能够在不使用在同一个层内改变厚度等这样的复杂的工序的前提下制造压力传感器用芯片20和压力传感器1。

压力传感器用芯片20的开口部21B、23B、24B、第1包覆部40的开口部41、42及第2包覆部50的帽51、52的形状不限于本第1实施方式的形状。

例如，在本第1实施方式中，开口部21B、开口部23B的第1空间23Ba、开口部23B的第2空间23Bb及开口部24B的形状在俯视时是长方形，但也可以是圆形等其他的形状。

压力传感器用芯片20的开口部21B、23B、24B、第1包覆部40的开口部41、42及第2包覆部50的帽51、52的位置和大小不限于本第1实施方式的位置和大小。不过，需要满足以下的4个条件。

第1条件是在俯视时开口部21B的至少一部分与开口部23B的至少一部分重叠。第1隔膜26是第2层22中的在俯视时开口部21B与开口部23B重叠的部分。第2条件是在俯视时开口部24B的至少一部分与开口部23B的一部分重叠。由此，开口部23B能够借助开口部24B与外部连通。第3条件是在俯视时开口部24B的至少一部分与开口部41的至少一部分重叠。第4条件是在俯视时开口部24B不与开口部42重叠。

例如，在本第1实施方式中，开口部24B在俯视时仅与开口部23B中的第1空间23Ba重叠。但是，开口部24B也可以在俯视时替代第1空间23Ba而与第3空间23Bc重叠，或者除了与第1空间23Ba重叠以外还与第3空间23Bc重叠。

在本第1实施方式中，如图5所示，在开口部23B中，第3空间23Bc的宽度比第1空间23Ba和第2空间23Bb的宽度窄。但是，第3空间23Bc的位置、大小、形状不限于图5所示的位置、大小、形状。例如，第3空间23Bc的宽度(宽度方向3的长度)既可以比图5所示的宽度长，也可以比图5所示的宽度短。此外，第3空间23Bc也可以相对于长度方向2向宽度方向3的任一侧倾斜地延伸。另外，第3空间23Bc优选不弯曲、弯折而是笔直地延伸。

在本第1实施方式中，第1层21、第2层22、第3层23及第4层24的厚度(高度方向4的长度)如图1所示彼此相同，但也可以互不相同。

例如也可以如图7所示，第4层24的厚度比第2层22的厚度薄。在该情况下，由于第2隔膜27比第1隔膜26薄，因此利用微小的压力差就能够使第2隔膜27挠曲。此外，开口部21B是真空，因此开口部21B的压力较低，因此第1隔膜26的挠曲量较大。由此，第1隔膜26有可能破裂。但是，由于第1隔膜26比第2隔膜27厚，因此能够降低第1隔膜26破裂的可能性。

第1层21和第3层23也可以由多层构成。在该情况下，开口部21B沿高度方向4贯通由多层构成的第1层21。此外，开口部23B沿高度方向4贯通由多层构成的第3层23。

在本第1实施方式中，在压力传感器用芯片20中，利用基座25和第1隔膜26形成电容C1。利用第2层22和第2隔膜27形成电容C2(参照图6)。也就是说，压力传感器用芯片20作为静电电容式发挥功能。但是，压力传感器用芯片20不限于静电电容式。例如也可以是，通过在第1隔膜26和第2隔膜27上形成应变片，从而使压力传感器用芯片20作为压电式发挥功能。

＜第2实施方式＞

图8是本发明的第2实施方式的压力传感器的纵剖视图。图9是图8的压力传感器所具备的压力传感器用芯片的俯视图。图10是图8中的D－D剖视图。图11是图8中的E－E剖视图。图12是图8中的F－F剖视图。

本第2实施方式的压力传感器与第1实施方式的压力传感器的不同点在于，在俯视时第1隔膜与第2隔膜重叠这一点和第2层的开口部的形状是长方形这一点。

第2实施方式的开口部21B(参照图10)比第1实施方式的开口部21B(参照图3)大。如图8所示，第2层22的开口部21B在从开口部41的正下方到开口部42的正下方的范围形成。由此，第2实施方式的第1隔膜26(参照图11)比第1实施方式的第1隔膜26(参照图4)大。此外，由此如图9所示，在俯视时第1隔膜26与第2隔膜27重叠。

如图12所示，开口部21B的第3空间23Bc的宽度(宽度方向3的长度)与第1空间23Ba和第2空间23Bb的宽度方向3的长度相同。在该情况下，开口部23B成为长方形。在图12中用虚线示出了第3空间23Bc与第1空间23Ba和第2空间23Bb之间的分界。

根据本第2实施方式，由于与第1实施方式相比第1隔膜26变大，因此与第1实施方式相比能够提高第1隔膜26的灵敏度。

＜第3实施方式＞

图13是本发明的第3实施方式的压力传感器的纵剖视图。

本第3实施方式的压力传感器与第1实施方式的压力传感器的不同点在于压力传感器用芯片载置于ASIC这一点。

第3实施方式的ASIC 30(参照图13)比第1实施方式的ASIC 30(参照图1)大。如图13所示，压力传感器用芯片20载置于ASIC 30的上表面。压力传感器用芯片20通过众所周知的手段、例如通过由粘合剂实现的粘贴而固定于ASIC的上表面。

＜第4实施方式＞

图14是本发明的第4实施方式的压力传感器的纵剖视图。

本第4实施方式的压力传感器与第1实施方式的压力传感器的不同点在于第2包覆部与第1包覆部一体化这一点和帽的内部空间的形状不同这一点。

如图14所示，在本第4实施方式中将第1实施方式的第2包覆部50与第1包覆部40一体化。以下，在第4实施方式中，将一体化有第2包覆部50的第1包覆部40记为包覆部60。

包覆部60具备帽61、62。帽61是与第1实施方式的帽51大致相同的结构。帽62是与第1实施方式的帽52大致相同的结构。在第4实施方式中，帽61、62分别是圆筒形状。不过，帽61、62的内部空间63、64与第1实施方式的帽51、52的内部空间53、53不同。也就是说，内部空间63、64的内径随着朝向下方去(换言之是随着靠近压力传感器用芯片20)而变小。此外，帽61的内部空间63与第4层24的开口部24B连通。帽62的内部空间64位于第4层24的除开口部42B以外的部分的正上方。

在压力传感器用芯片20的制造工序中，包覆部60与第1实施方式的第1包覆部40同样地通过注射成型等众所周知的手段来覆盖基板10的上表面10A。此时，利用模具在包覆部60形成帽61、62。如上所述，帽61、62的内部空间63、64的内径随着朝向下方去而变小，因此能够利用模具进行形成。另外，帽61、62的内部空间63、64的形状和帽61、62的外观形状不限于图14所示的形状。

另外，能够通过将所述各种各样的实施方式中的任意的实施方式适当地组合起来从而起到各自具有的效果。

适当地参照附图并与优选的实施方式相关联地充分说明了本发明，但对于熟悉该技术的人们来说能明确各种变形、修改。这样的变形、修改只要不脱离由添附的权利要求限定的本发明的范围，就应理解为包含在其中。

附图标记说明

20、压力传感器用芯片；21、第1层；21B、开口部(第1开口部)；22、第2层；23、第3层；23B、开口部(第2开口部)；24、第4层；24B、开口部(第3开口部)；25、基座；26、第1隔膜；27、第2隔膜；40、第1包覆部(包覆部)；41、开口部(第4开口部)；42、开口部(第5开口部)；50、第2包覆部(包覆部)；51、帽(第1帽)；52、帽(第2帽)。

Claims (10)

1.一种压力传感器用芯片，其具备压力测量用的第1隔膜和第2隔膜，其中，

该压力传感器用芯片包括：

基座；

第1层，其接合于所述基座，具有第1开口部；

第2层，其接合于所述第1层的与所述基座所在侧相反的那一侧；

第3层，其接合于所述第2层的与所述第1层所在侧相反的那一侧，具有第2开口部；以及

第4层，其接合于所述第3层的与所述第2层所在侧相反的那一侧，具有第3开口部，

所述第2层具备被所述第1开口部和所述第2开口部夹着的所述第1隔膜，

所述第4层具备被所述第2开口部和与外部连通的空间夹着的所述第2隔膜，

所述第3开口部的第1端部与外部连通，

所述第3开口部的第2端部与所述第2开口部连通，

所述第1开口部密闭，

所述第1开口部的压力比所述第2开口部的压力低。

2.根据权利要求1所述的压力传感器用芯片，其中，

所述第1开口部的内部是真空或者大致真空。

3.根据权利要求1或2所述的压力传感器用芯片，其中，

所述第4层的厚度比所述第2层的厚度薄。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的压力传感器用芯片，其中，

所述基座、所述第2层及所述第4层是导体，

所述第1层和所述第3层是电绝缘的绝缘体。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的压力传感器用芯片，其中，

所述第1隔膜在俯视时不与所述第2隔膜重叠。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的压力传感器用芯片，其中，

所述第1隔膜在俯视时与所述第2隔膜重叠。

7.一种压力传感器，其中，

该压力传感器包括：

权利要求1～6中任一项所述的压力传感器用芯片；以及

包覆部，其覆盖所述压力传感器用芯片，

所述包覆部包括：

第4开口部，其使所述第3开口部与外部连通；以及

第5开口部，其使所述第4层的与所述第3层所在侧相反的那一侧的面向外部暴露，

所述第2隔膜被所述第2开口部和所述第5开口部夹着。

8.根据权利要求7所述的压力传感器，其中，

所述包覆部包括：

筒状的第1帽，其自所述第4开口部的周围以自所述压力传感器用芯片分离开的方式突出；以及

筒状的第2帽，其自所述第5开口部的周围以自所述压力传感器用芯片分离开的方式突出。

9.一种压力传感器用芯片的制造方法，其中，

该压力传感器用芯片的制造方法包含：

第1工序，在该工序中，将第1开口部被形成了图案的第1层接合于基座；

第2工序，在该工序中，将第2层接合于所述第1层的与所述基座所在侧相反的那一侧的面；

第3工序，在该工序中，将第2开口部被形成了图案的第3层以在所述第2层形成被所述第1开口部和所述第2开口部夹着的第1隔膜的方式接合于所述第2层的与所述第1层所在侧相反的那一侧的面；以及

第4工序，在该工序中，将第3开口部被形成了图案的第4层接合于所述第3层的与所述第2层所在侧相反的那一侧的面，从而所述第3开口部的第1端部与外部连通、所述第3开口部的第2端部与所述第2开口部连通并且在所述第4层形成被所述第2开口部和外部的空间夹着的第2隔膜。

10.一种压力传感器的制造方法，其中，

该压力传感器的制造方法包含：

第1工序，在该工序中，将第1开口部被形成了图案的第1层接合于基座；

第2工序，在该工序中，将第2层接合于所述第1层的与所述基座所在侧相反的那一侧的面；

第3工序，在该工序中，将第2开口部被形成了图案的第3层以在所述第2层形成被所述第1开口部和所述第2开口部夹着的第1隔膜的方式接合于所述第2层的与所述第1层所在侧相反的那一侧的面；

第4工序，在该工序中，将第3开口部被形成了图案的第4层以所述第3开口部与所述第2开口部连通的方式接合于所述第3层的与所述第2层所在侧相反的那一侧的面；以及

第5工序，在该工序中，利用具有第4开口部和第5开口部的包覆部覆盖所述基座、所述第1层、所述第2层、所述第3层及所述第4层，从而所述第4开口部使所述第3开口部向外部暴露、并且所述第5开口部使所述第4层的与所述第3层所在侧相反的那一侧的面向外部暴露从而在所述第4层形成被所述第2开口部和所述第5开口部夹着的第2隔膜。

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