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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drucksensor.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Drucksensoren dienen in erster Linie dazu, den Druck eines Gases oder einer Flüssigkeit zu detektieren, und werden als Wasserdrucksensoren, Gasdrucksensoren, Höhensensoren usw. in vielerlei Vorrichtungen verwendet. In den letzten Jahren ist ihr Verwendungsbereich dabei, sich mit der Anwendung in Navigationsvorrichtungen zum Gewinnen von Positionsinformationen, der Anwendung in Messgeräten zum präzisen Messen der Bewegungsmenge eines Nutzers usw. um spezielle Formen der Benutzung als Höhensensor zu erweitern.
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Als Drucksensoren kommen verschiedene Sorten vor, von denen eine einen Membran-Drucksensorchip als MEMS-Sensorchip (Mikroelektromechanischer System-Sensorchip) aufweist. Da Absolutsensoren mit diesen Membran-Drucksensorchips wesentlich kleinformatiger als andere sind, eignen sie sich für die oben erwähnten Anwendungen in Navigationsvorrichtungen und Aktivitätsmessern.
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Als Dokumente aus dem Stand der Technik, die die Konstruktion von Drucksensoren mit einem eingebauten Drucksensorchip dieser Art offenbaren, gibt es z. B. die
JP 2014 032190 A .
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In
JP 2014 032190 A ist eine Halbleitervorrichtungsbaugruppe eines Aufbaus offenbart, bei dem auf eine erste Hauptfläche eines Drucksensorchips, die eine druckdeformierbare Membran umfasst, ein Deckelwafer aufgeklebt ist. Hierbei ist zwischen einem Abschnitt des Deckelwafers und einem Abschnitt der ersten Hauptfläche des Drucksensorchips, wo die druckdeformierbare Membran angeordnet ist, ein Hohlraum gebildet und ermöglicht, dass Gas aus dem Außenraum in den Hohlraum eintreten kann.
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JP 2014 032190 A ist ein Beispiel für ein vorbekanntes Patentdokument.
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ABRISS DER ERFINDUNG
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Allgemein wird bei Anwendungen wie Navigationsvorrichtungen, Aktivitätsmessern und dergleichen Vorrichtungen eine weitere Miniaturisierung und Erhöhung der Genauigkeit verlangt. Auch bei den darin zu installierenden Drucksensoren besteht die Forderung nach Miniaturisierung und Erhöhung der Genauigkeit. Berücksichtigt man, dass es sich bei diesen Vorrichtungen um Mobilgeräte handelt, so ist das Bedürfnis stark, die Drucksensoren immer kleiner (insbesondere dünner) zu gestalten, und ein besonders wichtiger Auftrag besteht darin, auf Höhenunterschieden beruhende Änderungen des Luftdrucks mit höherer Genauigkeit detektieren zu können.
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Da Membran-Drucksensoren davor geschützt werden müssen, dass die Membran durch Berührung mit anderen Bauteilen beschädigt wird, wählt man Konstruktionen, bei denen z. B. Membranen beinhaltende Drucksensorchips mit kuppelförmigen Deckeln abgedeckt oder in schachtelförmigen Gehäusekörpern aufgenommen werden, was die Miniaturisierung behindert hat.
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In
JP 2014 032190 A wurde eine Konstruktion gewählt, welche dadurch, dass auf die Hauptfläche des Drucksensorchips der Deckelwafer aufgeklebt ist, um im Bereich bis zur Membran einen Hohlraum zu bilden, den zu schützenden Abschnitt begrenzt. Allerdings wird auch bei dem Aufbau von
JP 2014 032190 A auf Seiten der Hauptfläche des Drucksensorchips Platz für die Dicke des Waferdeckels, zum Vorsehen von Drahtbonds usw. benötigt, so dass nicht davon gesprochen werden kann, das in genügender Weise eine Miniaturisierung erreicht worden wäre. Also wurde die vorliegende Erfindung in der Absicht gemacht, den vorstehenden Problempunkt zu lösen, und setzt sich zum Ziel, Technologie bereitzustellen, die die Miniaturisierung von Drucksensoren ermöglicht.
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Um die obige Aufgabe zu lösen, beinhaltet ein Drucksensor gemäß der vorliegenden Erfindung einen Drucksensorchip mit einer innerhalb von einem Halbleitersubstrat gebildeten, hermetisch abgeschlossenen Druckstandardkammer, einer Membran, welche zwischen der Druckstandardkammer und einem Außenraum gebildet ist und sich infolge einer Differenz zwischen einem Druck in der Druckstandardkammer und einem Druck im Außenraum verformt, einer Sensoranordnung, welche an der Membran vorgesehen und ausgebildet ist, ein der Verformung der Membran entsprechendes elektrisches Signal zu erzeugen, sowie einer Ausgabeanschlusseinheit zum Ausgeben des elektrischen Signals von der Sensoranordnung nach außen, wobei ein die Druckstandardkammer, die Membran und die Sensoranordnung umfassender Detektionsabschnitt sowie ein durch das Gebiet des Halbleitersubstrats außer dem Detektionsabschnitt gebildeter Abschnitt, welcher die Ausgabeanschlusseinheit umfasst, in der Horizontalprojektion (Draufsicht) des Halbleitersubstrats durch eine in einer Linienform, unter Belassen eines Verbindungsabschnitts, gebildete Nut voneinander getrennt sind und wobei die Nut mit an einer der die Membran aufweisenden Seite entgegengesetzten Seite vorgesehenen Öffnung kommuniziert, und eine Schaltkreiseinheit, welche bezüglich des von der Ausgabeanschlusseinheit ausgegebenen elektrischen Signals eine vorbestimmte Verarbeitungsoperation ausführt, wobei die Membran und die Ausgabeanschlusseinheit an einer in die gleiche Richtung weisenden Seite des Drucksensorchips ausgebildet sind, der Drucksensorchip derart einer Seite der Schaltkreiseinheit gegenüber befestigt ist, dass eine an der betreffenden einen Seite ausgebildete Eingabeanschlusseinheit und die Ausgabeanschlusseinheit sich direkt oder indirekt berühren, sowie die Schaltkreiseinheit und der Drucksensorchip auf eine solche Weise mit Kapselmaterial bedeckt sind, dass die Öffnung nach außen freiliegt.
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Indem auf diese Weise ein Aufbau gewählt wurde, bei dem der Drucksensorchip in einem Zustand mit dem Kapselmaterial bedeckt wurde, wo er die mit der Membran versehene Seite der Schaltkreiseinheit zukehrt, wurden Elemente zum Schutze der Membran überflüssig gemacht und eine Miniaturisierung des Sensors ermöglicht. Auch wenn der Drucksensorchip solcherart verkapselt wurde, sind der u. a. mit dem Kapselmaterial befestigte Randabschnitt und der Detektionsabschnitt durch die Nut voneinander getrennt, weswegen die Fortpflanzung äußerer mechanischer Spannungen wie z. B. infolge von Temperaturänderungen in der Umgebung entstehender Spannungen, im Zuge von Sekundärbestückung auftretender Belastungen o. ä. in den Detektionsabschnitt unterdrückt und eine erhöhte Detektionsgenauigkeit erzielt werden kann.
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Gemäß einer Weiterbildung ist der Drucksensorchip derart mit dem Kapselmaterial bedeckt, dass von seiner der mit der Ausgabeanschlusseinheit versehenen Seite entgegengesetzten Seite zumindest eine die Öffnung beinhaltende Teilfläche oder die Gesamtfläche freiliegt.
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Hierdurch erfüllt die Nut gleichzeitig die Funktion, über die Öffnung den Raum auf Seiten der Membran mit dem Außenraum kommunizieren zu lassen, sowie die Funktion, den Randabschnitt und den Detektionsabschnitt voneinander zu trennen, was ermöglicht, mit einer einfachen Struktur Miniaturisierung und erhöhte Genauigkeit zu vereinbaren.
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Gemäß einer Weiterbildung weist der Drucksensor ferner eine Sensorplatine auf, an der die Schaltkreiseinheit derart installiert ist, dass die Schaltkreiseinheit mit der entgegengesetzte Seite derjenigen Seite, an der der Drucksensorchip befestigt ist, die Sensorplatine berührt. Die Schaltkreiseinheit und die Sensorplatine sind über einen Bonddraht elektrisch verbunden, wobei eine Höhe eines Schleifenabschnitts im Bonddraht über der Schaltkreiseinheit geringer als eine Höhe des Drucksensorchips über der Schaltkreiseinheit ist. Hierdurch wird eine miniaturisierte, insbesondere flachere, Ausführung des Drucksensors ermöglicht.
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Gemäß einer Weiterbildung ist im Drucksensor, bezogen auf eine Stapelrichtung einer Sensorplatine, der Schaltkreiseinheit und des Drucksensorchips, in einem Bereich zwischen der der mit der Ausgabeanschlusseinheit versehenen Seite entgegengesetzten Seite des Drucksensorchips und einer Seite der Sensorplatine, auf der die Schaltkreiseinheit installiert ist, derart das Kapselmaterial vorgesehen, dass dieses einen Teil des Drucksensorchips und die Schaltkreiseinheit bedeckt.
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Dies ermöglicht, den Drucksensor kompakt aufzubauen, ohne wie bei einer Abdeckung des Drucksensorchips, der Schaltkreiseinheit usw. mit einem kuppelförmigen Deckel o. ä. überflüssige Räume zu schaffen.
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Mit der vorliegenden Erfindung kann Technologie bereitgestellt werden, die die Miniaturisierung von Drucksensoren ermöglicht.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 ist eine Querschnittsansicht eines Drucksensors in einer Ausführungsform 1.
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2 ist ein schematischer Grundriss des Drucksensors in der Ausführungsform 1.
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3 ist eine Perspektivansicht des Drucksensors in der Ausführungsform 1.
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4 ist eine perspektivische Querschnittsansicht des Drucksensors in der Ausführungsform 1.
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5 ist eine Draufsicht auf den in 1 gezeigten Drucksensorchip.
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6 ist eine Querschnittsansicht des in 1 gezeigten Drucksensorchips.
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7(A) bis (F) sind schematische Draufsichten zur Erläuterung von Formen einer Durchgangsnut.
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8 ist eine Draufsicht auf einen Drucksensorchip in einer Ausführungsform 2.
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9 ist eine Unteransicht des Drucksensorchips in der Ausführungsform 2.
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10 ist eine Querschnittsansicht des Drucksensorchips in der Ausführungsform 2.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Im Folgenden sollen anhand der Zeichnungen detailliert Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert werden. Angemerkt wird, dass bei den nachfolgend dargestellten Ausführungsformen ähnliche oder gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, wobei es vorkommt, dass auf nochmalige Erläuterung verzichtet wird.
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Ausführungsform 1
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1 und 2 sind eine Querschnittsansicht und eine schematische Draufsicht auf einen Drucksensor in einer Ausführungsform 1 der Erfindung. Noch dazu sind 3 und 4 eine Perspektivansicht und eine perspektivische Querschnittsansicht des Drucksensors. 5 und 6 sind eine Draufsicht auf einen und eine Querschnittsansicht des in 1 gezeigten Drucksensorchips. Nachfolgend wird mit Bezugnahme auf diese 1 bis 6 der Drucksensor in der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert.
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Übrigens zeigt 1 einen entlang der in 2 markierten Linie X1-X1 verlaufenden Querschnitt des Drucksensors, und 6 zeigt einen Querschnitt durch den Drucksensorchip entlang der in 5 markierten Linie X2-X2. Im Falle von 2 ist Kapselmaterial mit einer strichdoppelpunktierten Linie angedeutet, um Lagebeziehungen des Drucksensorchips, einer Schaltkreiseinheit usw. zu zeigen.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist der Drucksensor 1, wie aus 1 bis 4 ersichtlich, als oberflächenmontiertes Bauelement aufgebaut und umfasst den Drucksensorchip 10, die Schaltkreiseinheit 19, eine Sensorplatine 2, die Bonddrähte 8 sowie Kapselmaterial 23. Der Drucksensorchip 10 ist über noch zu beschreibende Höcker mit der Schaltkreiseinheit 19 verbunden und eine Kehrseite der Schaltkreiseinheit 19 mit Klebstoff o. ä. auf der Sensorplatine 2 befestigt. Sodann sind der Drucksensorchip 10 und die Schaltkreiseinheit 19 derart mit Kapselmaterial 23 verkapselt, dass eine Kehrseite 11a des Drucksensorchips 10 freiliegt.
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Der Drucksensorchip 10 weist, wie in 5 und 6 zu sehen, die äußere Form eines flachen Quaders mit in der Horizontalprojektion rechteckiger Hauptseite 12a und Kehrseite 11a auf. An der Hauptseite 12a des Drucksensorchips 10 sind jeweils an festgesetzten Orten ein Detektionsabschnitt 40, Anschlussflächen 17A und Leiterbahnen 17B vorgesehen. Ferner ist im Drucksensorchip 10 um den Detektionsabschnitt 40 herum eine von der Hauptseite 12a bis zur Kehrseite 11a durchgehende Durchgangsnut 41 ausgebildet, so dass der Detektionsabschnitt 40 lediglich von einem Verbindungsabschnitt 42, wo die Durchgangsnut 41 nicht ausgebildet ist, gehalten wird.
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Der Drucksensorchip 10 ist zusammengefügt durch Verkleben eines kehrseitigen Substrats 11 mit einem hauptseitigen Substrat 12. Die bereits erwähnte Hauptseite 12a des Drucksensorchips 10 wird gebildet durch die nicht verklebte Fläche des Paars der Hauptflächen des hauptseitigen Substrats 12, und die bereits erwähnte Kehrseite 11a des Drucksensorchips 10 wird gebildet durch die nicht verklebte Fläche des Paars der Hauptflächen des kehrseitigen Substrats 11.
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Der Drucksensorchip 10 weist eine im Innern von Halbleitersubstrat hermetisch abgeschlossene kreisscheibenförmige Druckstandardkammer 15 und eine zwischen der Druckstandardkammer 15 und dem Außenraum gebildete plattenförmige Membran 13 auf, die sich infolge der Differenz zwischen dem Druck in der Druckstandardkammer 15 und dem Druck im Außenraum (Außendruck) deformiert.
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Der Detektionsabschnitt 40 beinhaltet die Druckstandardkammer 15, die Membran 13 sowie mehrere entlang dem Rand der Membran 13 angebrachte Piezowiderstandselemente 16. Die Piezowiderstandselemente 16 sind eine Form von Sensoranordnung, die, wenn die Membran 13 sich infolge der Differenz zwischen dem Druck in der Druckstandardkammer 15 und dem Druck im Außenraum deformiert, ein von der Deformation abhängiges elektrisches Signal erzeugen kann. In der vorliegenden Ausführungsform sind entlang dem Rand der Membran 13 in gleichmäßigen Abständen vier Piezowiderstandselemente 16 vorgesehen, wobei Leiterbahnen 17C die einzelnen Piezowiderstandselemente 16 elektrisch zu einer Brückenschaltung verbinden. Angemerkt wird, dass der Detektionsabschnitt 40 nicht hierauf beschränkt ist, sondern abhängig von der verlangten Genauigkeit mit einer beliebigen Anzahl von Piezowiderstandselementen 16 aufgebaut sein kann. Ebenso besteht keine Beschränkung auf eine Sensoranordnung, die Piezowiderstandselemente 16 wie oben erwähnt benutzt, sondern es kann auch eine kapazitiv arbeitende benutzt werden.
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Zur Herstellung des Drucksensorchips 10 mit dem obigen Aufbau wird das kehrseitige Substrat 11, an dessen zu verklebender Fläche vorab eine Vertiefung ausgebildet wurde, in einer festgesetzten Druckumgebung derart mit dem hauptseitigen Substrat 12 verklebt, dass dieses die Vertiefung überdeckt, und das hauptseitige Substrat 12 auf die gewünschte Dicke abgeschliffen. Hierdurch wird im Innern des Drucksensorchips 10 die obenerwähnte Druckstandardkammer 15 gebildet, während aus dem hauptseitigen Substrat 12, das der vorab im kehrseitigen Substrat 11 gebildeten Vertiefung gegenüberliegt, die Membran 13 wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird das kehrseitige Substrat 11 mit dem hauptseitigen Substrat 12 in einer Vakuumumgebung verklebt, um eine Druckstandardkammer 15 mit Vakuumbedingungen zu bilden.
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Als kehrseitiges Substrat 11 und hauptseitiges Substrat 12 eignen sich hervorragend Halbleitersubstrate wie z. B. Siliziumsubstrate, für deren Verklebung, als ein Beispiel, die SOI-Technik (Silicon on Insulator) angewandt werden kann. Wenn das hauptseitige Substrat 12 ein Siliziumsubstrat ist, lassen sich an der Hauptseite 12a aus Siliziumsubstrat durch Eindiffundieren von Verunreinigungen Diffusionsschichtwiderstände bilden, die als die Piezowiderstandselemente 16 dienen. Für das kehrseitige Substrat 11 besteht keine Beschränkung auf ein Siliziumsubstrat, sondern es kann auch ein Glassubstrat o. ä. benutzt werden.
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In der Horizontalprojektion des Drucksensorchips 10 (5) ist aus dem Umkreis des Detektionsabschnitts 40 ein Abschnitt als der Verbindungsabschnitt 42 festgelegt, um im Umkreis des Detektionsabschnitts 40 unter Belassen des Verbindungsabschnitts 42 die Durchgangsnut 41 auszubilden, die sowohl das kehrseitige Substrat 11 als auch das hauptseitige Substrat 12 durchdringt. Mit anderen Worten trennt die Durchgangsnut 41 den Detektionsabschnitt 40 und einen nicht zum Detektionsabschnitt 40 gehörenden Teil (im Folgenden Randabschnitt genannt) 43 des Drucksensorchips 10. Als Techniken zum Ausbilden der Durchgangsnut 41 lassen sich die Verfahrensweise, nachdem das kehrseitige Substrat 11 und das hauptseitige Substrat 12 verklebt sowie die Piezowiderstandselemente 16, Leiterbahnen 17B, 17C, Anschlussflächen 17A usw. ausgebildet wurden, eine Nut von der Hauptseite aus einzugraben und die Kehrseite bis zum Freilegen der Nut abzuschleifen, sowie die Verfahrensweise, nach Schleifen der Haupt- oder Kehrseite die Nut von der entgegengesetzten Seite aus einzugraben, anführen. Dass im kehrseitigen Substrat 11 und dem damit verklebten hauptseitigen Substrat 12 in dieser Weise die Durchgangsnut 41 vorgesehen wird, um den Randabschnitt 43 und den Detektionsabschnitt 40 zu trennen, bedingt für den Drucksensorchip 10 der vorliegenden Ausführungsform einen Aufbau, bei dem die Grundfläche des Detektionsabschnitts 40 und die Grundfläche des Randabschnitts 43 auf gleicher Höhe liegen.
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Bei der Schaltkreiseinheit 19 handelt es sich um einen integrierten Schaltkreis, der einen Verstärkerschaltkreis, Temperaturkompensationsschaltkreis, Schaltkreis zur Durchführung einer bestimmten Signalverarbeitung, Speicher und/oder ähnliches aufweist, z. B. um einen ASIC (Application Specific Integrated Circuit). Die Schaltkreiseinheit 19 ist durch Harz, Metall, Keramik und/oder ähnliches abgedichtet und hat die äußere Form eines flachen Quaders mit in der Horizontalprojektion rechteckiger Hauptseite 19b und Kehrseite 19a. An ihrer Hauptseite 19b weist die Schaltkreiseinheit 19 Anschlussflächen 33 zur Ein- und Ausgabe elektrischer Signale auf.
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Die Sensorplatine 2 hat, wie in 1 und 2 zu sehen, die Gestalt eines flachen Brettes und ist in erster Linie aus Isoliermaterial geformt. Als das die Sensorplatine 2 bildende Isoliermaterial kann ein Keramikmaterial, Harzmaterial o. ä. benutzt werden. Auf eine Hauptseite 2a der Sensorplatine 2 ist mittels eines Harzklebstoffs 22 die Kehrseite 19a der Schaltkreiseinheit 19 geklebt, wobei ferner an Positionen auf dieser Hauptseite 2a, die der Schaltkreiseinheit 19 benachbart liegen, mehrere Anschlussflächen (Bondinseln) 25 zur Verbindung mit der Schaltkreiseinheit 19 vorgesehen sind. Die Anschlussflächen 25 sind jeweils über nicht bildlich dargestellte Durchgänge mit an einer Kehrseite 2b der Sensorplatine 2 vorgesehenen Anschlussflächen 26 verbunden. Die Anschlussflächen 26 sind Anschlüsse, um ein elektrisches Signal, das den detektierten Druck anzeigt, nach außerhalb des Drucksensors 1 auszugeben.
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Der Drucksensorchip 10 ist nun, in mit der Hauptseite 12a zur Schaltkreiseinheit 19 weisender Lage, mit seinen Anschlussflächen 17A durch Höcker 32 an die Anschlussflächen 33 der Schaltkreiseinheit 19 angeschlossen. Die Schaltkreiseinheit 19 steht über die Anschlussflächen 33, Höcker 32, Anschlussflächen 17A und Leiterbahnen 17B, 17C mit den Piezowiderstandselementen 16 in Verbindung. Hierdurch empfängt die Schaltkreiseinheit 19 durch ihre Anschlussflächen 33 ein elektrisches Signal, welches den vom Drucksensorchip 10 detektierten Druck anzeigt. Die mit dem Drucksensorchip 10 verbundenen Anschlussflächen 33 stellen eine Form einer Eingabeanschlusseinheit der Schaltkreiseinheit 19 dar. Auf der anderen Seite stellen die Anschlussflächen 17A zur Ausgabe des elektrischen Signals an die Schaltkreiseinheit eine Form einer Ausgabeanschlusseinheit des Drucksensorchips 10 dar.
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Infolge der Verbindung kommt es zwischen dem Drucksensorchip 10 und der Schaltkreiseinheit 19 zur Bildung eines Hohlraums 39, der u. a. von der Dicke der Höcker 32 abhängt. Die Dicke des Hohlraums 39, d. h. der Abstand zwischen dem Drucksensorchip 10 und der Schaltkreiseinheit 19, beträgt beispielsweise 10 μm bis 50 μm. An diesem Punkt ist es möglich, den Drucksensorchip 10 und die Schaltkreiseinheit 19 nur mit der Verbindung zwischen den Anschlussflächen 17A und den Anschlussflächen 33 aneinander zu befestigen, oder aber die Umgebungen der Anschlussflächen 17A, 33 mit Chipbondmaterial oder Underfill zu verkleben. Angemerkt wird, dass zwar die Hauptseite 12a des Drucksensorchips 10 parallel zur Hauptseite 19b der Schaltkreiseinheit 19 befestigt ist, dies jedoch keine Beschränkung darstellt.
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Außerdem werden solche Anschlussflächen 33 unter den Anschlussflächen 33 der Schaltkreiseinheit 19, die nicht mit dem Drucksensorchip 10 verbunden sind, über die Bonddrähte 8 mit Anschlussflächen 25 der Sensorplatine 2 verbunden. Das heißt, die Schaltkreiseinheit 19 ist über die Bonddrähte 8, die Anschlussflächen 25 und die Anschlussflächen 26 mit externen Schaltkreisen verbindbar. Die Höhe H1, die Schleifenabschnitte in den Bonddrähten 8 über der Schaltkreiseinheit 19 aufweisen (1), ist so festgelegt, dass sie geringer als die Höhe H2 des Drucksensorchips 10 über der Schaltkreiseinheit 19 ausfällt.
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Anzumerken ist, dass die vorliegende Ausführungsform zwar ein Beispiel zeigt, wo die Anschlussflächen 17A des Drucksensorchips 10 durch die Höcker 32 direkt mit den Anschlussflächen 33 der Schaltkreiseinheit 19 verbunden sind, ohne Beschränkung hierauf jedoch auch ein Aufbau möglich ist, bei dem die Anschlussflächen 17A des Drucksensorchips 10 mit den Anschlussflächen 33 der Schaltkreiseinheit 19 indirekt über einen Interposer bzw. eine Zwischenschalteinrichtung (nicht bildlich dargestellt) o. ä. verbunden sind. In diesem Fall wird zwischen der Seite des Drucksensorchips 10, wo die Membran 13 vorgesehen ist, und dem Interposer bzw. der Zwischenschalteinrichtung ein u. a. der Dicke von Höckern entsprechender Hohlraum gebildet.
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Anschließend wird im Drucksensor 1, bezogen auf die Stapelrichtung von Sensorplatine 2, Schaltkreiseinheit 19 und Drucksensorchip 10, in einem Bereich zwischen der Kehrseite 11a des Drucksensorchips 10 und der die Schaltkreiseinheit 19 tragenden Hauptseite 2a der Sensorplatine 2, derart Kapselmaterial 23 vorgesehen, dass dieses einen Teil des Drucksensorchips 10 und die Schaltkreiseinheit 19 bedeckt. Als Kapselmaterial 23 lassen sich Harz, Metall, Keramik, Glas u. a. anführen. Beispielsweise wird die Sensorplatine 2, nachdem der Drucksensorchip 10 und die Schaltkreiseinheit 19 wie oben beschrieben mit dieser verbunden wurden, in eine Gießform gelegt und mit Harz spritzvergossen. Möglich ist auch, die Sensorplatine 2 mit Schaltkreiseinheit 19 und Drucksensorchip 10 in eine aus Metall, Keramik o. ä. geformte Packung zu legen und den Aufbau mit niedrigschmelzendem Glas zu versiegeln. Indem die Schaltkreiseinheit 19 und der Drucksensorchip 10 auf diese Weise verkapselt werden, sind sie vor Stößen, Feuchtigkeit, Gasen, Hitze u. ä. von außen geschützt.
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Bei dem Drucksensor 1 der vorliegenden Ausführungsform wird die Verkapselung des Drucksensorchips 10 und der Schaltkreiseinheit 19 derart ausgeformt, dass zumindest derjenige Abschnitt der Kehrseite 11a freiliegt, wo die Durchgangsnut 41 vorgesehen ist. Beispielsweise bildet man dadurch, dass in einem Zustand, in welchem die Kehrseite 11a des Drucksensorchips 10 an der Wandfläche einer Gießform anliegt, Harz als Kapselmaterial 23 eingespritzt wird, eine mit der Kehrseite 11a bündig abschließende obere Fläche des Kapselmaterials 23. Angemerkt wird, dass in der vorliegenden Ausführungsform zwar die gesamte Fläche der Kehrseite 11a freiliegt, jedoch ohne Beschränkung hierauf auch z. B. eine solche Ausbildung möglich ist, dass ein die Durchgangsnut 41 einschließender Großteil der Kehrseite 11a freiliegt. Übrigens wird auch im Falle der Verkapselung der Hohlraum 39 zwischen dem Drucksensorchip 10 und der Schaltkreiseinheit 19 aufrechterhalten. Beispielsweise kann vorab der Zwischenraum zwischen der Schaltkreiseinheit 19 und dem Randabschnitt 43 des Drucksensorchips 10 mit Underfill verfüllt werden, damit während des Verkapselns kein Kapselmaterial zwischen die Schaltkreiseinheit 19 und den Drucksensorchip 10 dringt.
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Weil nun die Durchgangsnut 41 den Hohlraum 39 auf Seiten der Membran 13 mit dem Raum außerhalb des Drucksensors 1 kommunizieren lässt, wird der Druck im Hohlraum 39 auf Seiten der Membran 13 identisch mit dem Druck außerhalb des Drucksensors 1, so dass sich die Membran 13 entsprechend der Differenz des Drucks in diesem Außenraum zum Standarddruck in der Druckstandardkammer 15 verformt. Dem Grade dieser Verformung entsprechend verändern sich sodann die Widerstandswerte der Piezowiderstandselemente 16, so dass das Mittenpotential der Brückenschaltung schwankt, während die Schaltkreiseinheit 19 den Schwankungsbetrag des Mittenpotentials in ein elektrisches Signal umwandelt. Das aus der Umwandlung hervorgehende elektrische Signal wird als dem Außendruck entsprechende Sensorausgabe, z. B. als den Außendruck anzeigender absoluter Druck, nach außen abgegeben. Angemerkt wird, dass gelegentlich der Ausgabe des elektrischen Signals das erzeugte elektrische Signal auch vorübergehend in einer Speichereinheit gespeichert werden kann.
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Bei dem Drucksensor 1 der vorliegenden Ausführungsform sind die an der Hauptseite 12a des Drucksensorchips 10 vorgesehenen Anschlussflächen 17A mit den Anschlussflächen 33 der Schaltkreiseinheit 19 verbunden, der Randabschnitt 43 des Drucksensorchips durch das den Drucksensorchip 10 einkapselnde Kapselmaterial 23 befestigt sowie der befestigte Randabschnitt 43 und der Detektionsabschnitt 40 mittels der Durchgangsnut 41 voneinander getrennt. Anders gesagt ist der Detektionsabschnitt 40 als der von der Durchgangsnut 41 umgebene Teil vom Randabschnitt 43 abgesetzt und lediglich durch den Verbindungsabschnitt 42 gehalten.
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Die Konstruktion in dieser Weise ermöglicht, z. B. nach erfolgter Temperaturänderung in der äußeren Umwelt, die Fortpflanzung mechanischer Spannungen, welche einhergehend mit Bauteilen unterschiedlicher Längenausdehnungskoeffizienten wie der Sensorplatine 2, der Schaltkreiseinheit 19 usw. entstehen, in die Membran 13 beträchtlich zu vermindern, so dass eine Beeinflussung des Messwerts unterdrückt werden kann. Nachstehend werden Überlegungen über die Ursache aufgezeigt.
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Eine Kenngröße, die die Leistungsfähigkeit des Drucksensorchips beeinflusst, ist die Sensorausgangshysterese. Die Sensorausgangshysterese ergibt sich, indem man den Wert des Ausgangsstroms (oder der Ausgangsspannung) in dem Fall, dass der auf den Sensorchip einwirkende Druck null ist, und in dem Fall, dass dieser gleich dem maximal zulässigen Nenndruck ist, mit einer idealen Geraden verbindet, die Differenz zwischen letzterer und dem tatsächlich gemessenen elektrischen Strom (bzw. der tatsächlich gemessenen elektrischen Spannung) als Abweichung ermittelt sowie den Differenzbetrag zwischen der Abweichung bei steigendem Druck und der Abweichung bei fallendem Druck als Prozentwert bezogen auf den vollen Wert angibt. Je kleiner diese Sensorausgangshysterese, desto besser — bei einer kleinen Sensorausgangshysterese kann davon gesprochen werden, dass eine erhöhte Detektionsgenauigkeit erreicht wurde.
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Eine Hauptursache großer Sensorausgangshysteresen besteht darin, dass z. B. nach einer Temperaturänderung in der äußeren Umgebung mechanische Spannungen zwischen Bauteilen unterschiedlicher Längenausdehnungskoeffizienten wie der Sensorplatine 2, einem Deckel, der Schaltkreiseinheit 19 usw. entstehen, sich über das Chipbondmaterial und/oder die Bonddrähte 8 zum Drucksensorchip 10 fortpflanzen und die Druckmessung beeinflussen. Auch kommt es vor, dass eine mit wärmebedingten Veränderungen der Bonddrähte 8 einhergehende Belastung der Anschlussflächen 17A auftritt und Einfluss auf die Messung ausübt. Gegen diese thermisch induzierten mechanischen Spannungen ist zwar bekannt, dieselben durch Halten des Drucksensorchips mittels eines elastischen Chipbondmaterials zu absorbieren, um so den Einfluss auf den Sensor zu mindern. Mit dem Chipbondmaterial lassen sich jedoch nicht alle Spannungen verringern, und besonders bei Miniatursensoren ist schon der durch das Chipbondmaterial unterdrückbare Einfluss von Spannungen naturgemäß begrenzt.
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In dieser Beziehung ermöglicht der Drucksensor 1 in der vorliegenden Ausführungsform, den auf die Membran 13 ausgeübten Einfluss beträchtlich zu mindern. Da nämlich der mit dem Kapselmaterial 23 befestigte Randabschnitt 43 und der Detektionsabschnitt 40 durch die Durchgangsnut 41 beabstandet sind, kommt es selbst dann, wenn die obigen thermisch induzierten mechanischen Spannungen entstanden sein sollten, nicht vor, dass diese sich von anderswoher als dem Verbindungsabschnitt 42 zum Detektionsabschnitt 40 fortpflanzen. Ferner wird auch in Hinsicht auf Bestückungsbelastungen, wenn eine Leiterplatte mit dem Drucksensor 1 bestückt wird, auf gleiche Art der auf die Membran 13 ausgeübte Einfluss beträchtlich gemindert.
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Es besteht zwar auch die Möglichkeit, dass im Randabschnitt 43 entstandene Spannungen sich über den Verbindungsabschnitt 42 zum Detektionsabschnitt 40 fortpflanzen, doch da der Verbindungsabschnitt 42 vom Detektionsabschnitt 40 aus in nur einer Richtung vorhanden ist und es nichts anderes als den Verbindungsabschnitt 42 gibt, was den Detektionsabschnitt 40 befestigen würde, sind selbst dann, wenn sich vom Verbindungsabschnitt 42 her thermisch induzierte mechanische Spannungen oder/und Bestückungsbelastungen fortgepflanzt haben sollten, Spannungen aus nicht mehr als einer Richtung bezüglich des Detektionsabschnitts 40 beteiligt, so dass eine Verformung der Membran 13 infolge dieser Spannungen unbeträchtlich gegenüber einem Fall wird, wo der Rand nicht abgetrennt wäre.
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Da auf diese Weise, auch wenn durch Wärme o. ä. induzierte mechanische Spannungen im Randabschnitt 43 entstehen, die Übermittlung in den Detektionsabschnitt 40 unterdrückt wird, besteht bei dem Drucksensor 1 keine Notwendigkeit, durch einen klein gewählten Elastizitätsmodul des Chipbondmaterials oder/und eine klein gewählte Fläche, mit der das Chipbondmaterial klebt, das Chipbondmaterial übermäßig zu schwächen. Dies ermöglicht, die Festigkeit gegenüber Stößen durch Herabfallen u. ä. zu verbessern.
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Über Nutformen
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7 beinhaltet schematische Draufsichten, um Formen der Durchgangsnut zu erläutern. Die Durchgangsnut 41 des Drucksensorchips 10 ist, wie in 7(A) gezeigt, in einer Kreisbogenform gebildet, die in der Horizontalprojektion entlang eines mit dem Zentrum 51 der Membran 13 oder Druckstandardkammer 15 konzentrischen Kreises 52 verläuft. Das heißt, bei dem von der Durchgangsnut 41 abgesonderten Inneren des Kreises 52 handelt es sich um den Detektionsabschnitt 40. Der Abschnitt, wo die Durchgangsnut 41 nicht vorgesehen ist, stellt den Verbindungsabschnitt 42 dar. Angemerkt wird, dass in der Darstellung von 7 die Anschlussflächen 17A weggelassen sind, da ihre Positionen nicht durch die Form der Durchgangsnut 41 beschränkt werden. In den Beispielen von 7 können die Anschlussflächen 17A, unabhängig von der Form der Durchgangsnut 41 und der Anordnungsrichtung des Verbindungsabschnitts 42, an beliebigen Orten auf der Hauptseite 12a des Randabschnitts 43 vorgesehen werden.
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Für die an der Membran 13 eingerichteten Piezowiderstandselemente 16 gibt es, wie in 8 gezeigt, sowohl Kristallrichtungen mit großem Piezowiderstandskoeffizienten als auch Kristallrichtungen mit kleinem Piezowiderstandskoeffizienten. Deswegen ist es ratsam, den Verbindungsabschnitt 42 in einer Richtung mit kleinem Piezowiderstandskoeffizienten anzuordnen, d. h. in einer Richtung, in der die Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Spannungen niedrig ist. Im Beispiel von 7(A) sind, von den Piezowiderstandselementen 16, die Piezowiderstandselemente 16A, 16B auf einer durch das Zentrum 51 gehenden Geraden 61 angeordnet und die Piezowiderstandselemente 16C, 16D auf einer diese Gerade 61 rechtwinklig schneidenden Geraden 62 angeordnet. Sodann ist, bei Festlegung der vom Zentrum 51 zum Piezowiderstandselement 16C weisenden Richtung als 0°, in der 45° gegen den Uhrzeigersinn liegenden Richtung der Verbindungsabschnitt 42 angeordnet. Anders ausgedrückt beträgt 45° der Zentriwinkel α, den die durch das Piezowiderstandselement 16C und das Zentrum 51 verlaufende Gerade 62 mit einer durch das Zentrum 51 und den Verbindungsabschnitt 42 verlaufenden Geraden 63 bildet. Der Einfluss von sich durch den Verbindungsabschnitt 42 fortpflanzenden Spannungen kann unterdrückt werden, indem man dergestalt den Verbindungsabschnitt 42 in einer gegenüber der Anordnungsrichtung der Piezowiderstandselemente 16 um 45° verdrehten Richtung anordnet. Die Anordnung dergestalt führt außerdem dazu, dass Querschnitte des Verbindungsabschnitts (z. B. die im Verbindungsabschnitt zur Geraden 63 orthogonalen Ebenen) nicht parallel zu den Geraden 61 und 62 werden, sondern Spaltflächen vermeiden, was die Festigkeit gegenüber Stößen durch Herabfallen u. ä. verbessert.
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Im Übrigen ist die Richtung, in der der Verbindungsabschnitt 42 anzuordnen ist, nicht auf 45° beschränkt, sondern kann auch eine andere Richtung sein. Im Beispiel von 7(B) ist die Durchgangsnut 41 derart eingerichtet, dass der Verbindungsabschnitt 42 bezüglich des Zentrums 51 in der Richtung von 0° liegt. Die Richtung der Anordnung des Verbindungsabschnitts 42 ist wiederum nicht auf 0° beschränkt, sondern kann auch eine andere Richtung wie z. B. 90°, 180° oder 270° sein. Auch wenn der Verbindungsabschnitt 42 wie hier in einer von 45° abweichenden Richtung vorgesehen worden ist, wird die Wirkung erzielt, dass die Durchgangsnut 41 den Detektionsabschnitt 40 vom Randabschnitt 43 isoliert, wodurch Einflüsse thermisch induzierter mechanischer Spannungen sowie von Bestückungsbelastungen beim Bestücken einer Leiterplatte mit dem Drucksensor unterdrückt werden.
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In den vorstehenden Beispielen war die Durchgangsnut entlang dem Kreis 52 in einer Kreisbogenform gebildet, ist aber nicht auf Formen entlang exakter Kreise beschränkt, sofern sie eine einem ungefähren Kreis entlang verlaufende Form aufweist. Ein ungefährer Kreis kann dabei jede Form sein, die den Detektionsabschnitt einschließen kann, wie z. B. eine Ellipse, eine Tonnenform oder ein Oval. Die Form der Durchgangsnut ist ferner nicht auf Kreise beschränkt, sondern kann auch eine andere Form sein. Im Beispiel von 7(C) ist die Durchgangsnut 41C in der Horizontalprojektion entlang eines Quadrats 54 ausgebildet, dessen Zentrum mit dem Zentrum 51 der Membran 13 bzw. der Druckstandardkammer 15 in Übereinstimmung gebracht wurde. Damit ist das von der Durchgangsnut 41 abgesonderte Innere des Quadrats 54 der Detektionsabschnitt 40C. Der Abschnitt, wo die Durchgangsnut 41C nicht vorgesehen ist, stellt den Verbindungsabschnitt 42C dar. Im Beispiel von 7(C) ist die Durchgangsnut 41C so vorgesehen, dass der Verbindungsabschnitt 42C bezüglich des Zentrums 51 in einer Richtung von 45° zu liegen kommt. Auch wenn man für die Durchgangsnut 41C wie hier eine einem Quadrat entlang verlaufende Form (im Folgenden auch einfach rechteckig genannt) wählt, wird eine ähnliche Wirkung wie bei 7(A) erzielt.
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In 7(D) ist die Durchgangsnut 41D derart vorgesehen, dass anstelle des Verbindungsabschnitts 42C aus 7(C) der Verbindungsabschnitt 42D in einer Richtung von 0° bezüglich des Zentrums 51 entsteht. Die Richtung der Anordnung des Verbindungsabschnitts 42D ist nicht auf 0° beschränkt, sondern kann auch eine andere Richtung wie z. B. 90°, 180° oder 270° sein. Auch wenn der Verbindungsabschnitt 42D dergestalt in einer von 45° abweichenden Richtung vorgesehen wird, ergibt sich die Wirkung, dass die Durchgangsnut 41D den Detektionsabschnitt 40 vom Randabschnitt 43 isoliert, wodurch der Einfluss thermisch induzierter mechanischer Spannungen unterdrückt wird.
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Ferner ist in 7(E) die Durchgangsnut 41E in einer Weise vorgesehen, als habe man die Enden der Durchgangsnut 41C von 7(C) zur vom Zentrum 51 abgewandten Seite, d. h. nach außerhalb des Drucksensorchips 10 gerichtet, verlängert. Der Verbindungsabschnitt 42E in diesem Fall ist dort, wo am Quadrat 54 die Durchgangsnut 41E nicht vorgesehen ist, in 7(E) der Eckabschnitt oben rechts, welcher von den Endabschnitten (nach außen verlängerten Abschnitten) eingefasst wird. In 7(F) ist die Durchgangsnut 41F in einer Weise vorgesehen, als habe man die Enden der Durchgangsnut 41D von 7(D) zur vom Zentrum 51 abgewandten Seite, d. h. nach außerhalb des Drucksensorchips 10 gerichtet, verlängert. Der Verbindungsabschnitt 42F in diesem Fall ist dort der außerhalb des Quadrats 54 liegende, von der Durchgangsnut 41F eingefasst Abschnitt. Ohne dies zeichnerisch darzustellen wird angemerkt, dass die Durchgangsnut auch in einer Weise vorgesehen werden kann, als verlängere man die Enden der Durchgangsnut 41 von 7(A) oder 7(B) zur vom Zentrum 51 abgewandten Seite, d. h. nach außerhalb des Drucksensorchips 10 gerichtet.
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Weil in der vorliegenden Ausführungsform der Drucksensorchip 10 in einem Zustand verkapselt wurde, in dem er die mit der Membran 13 versehene Hauptseite 12a der Schaltkreiseinheit 19 zukehrt, braucht nicht separat ein Element zum Schutze der Membran 13 bereitgehalten zu werden, so dass eine Miniaturisierung des Sensors angestrebt werden kann.
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Auch wenn der Drucksensorchip 10 solcherart verkapselt wurde, sind der u. a. mit dem Kapselmaterial 23 befestigte Randabschnitt 43 und der Detektionsabschnitt 40 durch die Durchgangsnut 41 voneinander getrennt, weswegen die Fortpflanzung thermisch induzierter mechanischer Spannungen in den Detektionsabschnitt 40 unterdrückt und eine erhöhte Detektionsgenauigkeit erzielt werden kann.
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Da beim Verkapseln des Drucksensorchips 10 und der Schaltkreiseinheit 19 die Ausformung derart erfolgte, dass der mit der Durchgangsnut 41 versehene Abschnitt der Kehrseite 11a freiliegt, erfüllt die Durchgangsnut 41 gleichzeitig die Funktion, den Hohlraum 39 auf Seiten der Membran 13 mit dem Außenraum kommunizieren zu lassen, sowie die Funktion, den Randabschnitt 43 und den Detektionsabschnitt 40 voneinander zu trennen, was ermöglicht, mit einer einfachen Struktur Miniaturisierung und erhöhte Genauigkeit zu vereinbaren.
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Indem vermittels der Bonddrähte 8 die Schaltkreiseinheit 19 mit der Sensorplatine 2 verbunden und dabei die Höhe der Schleifenabschnitte in den Bonddrähten 8 über der Schaltkreiseinheit 19 geringer als die Höhe des Drucksensorchips 10 über der Schaltkreiseinheit festgelegt wurde, wird eine miniaturisierte, insbesondere flachere, Ausführung des Drucksensors möglich.
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Überdies kann durch das Verkapseln der Sensorplatine 2, nachdem der Drucksensorchip 10 und die Schaltkreiseinheit 19 mit dieser verbunden wurden, ein kompakter Aufbau ohne Schaffung überflüssiger Räume wie bei einer Abdeckung mit einem kuppelförmigen Deckel o. ä. erreicht werden.
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Ausführungsform 2
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Während in der vorhergehenden Ausführungsform 1 ein Beispiel gezeigt wurde, bei dem eine den Drucksensorchip 10 durchdringende Durchgangsnut 41 den Detektionsabschnitt 40 und den Randabschnitt 43 voneinander trennte, soll in der vorliegenden Ausführungsform 2 ein Beispiel gezeigt werden, bei dem der Detektionsabschnitt 40 und der Randabschnitt 43 durch eine Nut, die den Drucksensorchip 10 nicht durchdringt, voneinander getrennt sind. Da der weitere Aufbau dem der vorhergehenden Ausführungsform 1 gleicht, wurden u. a. identischen Elementen gleiche Bezugszeichen zugewiesen, um dann auf wiederholte Erklärungen zu verzichten. 8, 9 und 10 sind eine Ansicht von oben, Unteransicht bzw. Querschnittsansicht des Drucksensorchips 100 in der Ausführungsform 2. Der in 10 gezeigte Querschnitt des Drucksensorchips verläuft entlang der in 8 und 9 markierten Linien X3-X3.
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In der vorliegenden Ausführungsform 2 weist der Drucksensorchip 100 die äußere Form eines flachen Quaders mit in der Horizontalprojektion rechteckiger Hauptseite 110a und Kehrseite 130a auf. An der Hauptseite 110a des Drucksensorchips 100 sind jeweils an festgesetzten Orten der Detektionsabschnitt 40, Anschlussflächen 17A und Leiterbahnen 17B vorgesehen. Ferner ist im Drucksensorchip 100 um den Detektionsabschnitt 40 herum eine Nut 410 ausgebildet, wobei ein Abschnitt, wo die Nut 410 nicht ausgebildet ist, als Verbindungsabschnitt 420 gegeben sei.
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Der Drucksensorchip 100 der vorliegenden Ausführungsform ist durch Zusammenkleben eines ersten Substrats 110 bis dritten Substrats 130 aufgebaut. Zur Herstellung dieses Drucksensorchips 100 wird das zweite Substrat 120, an einer zu verklebenden Fläche desselben vorab eine Vertiefung ausgebildet wurde, in einer festgesetzten Druckumgebung derart mit dem ersten Substrat 110 verklebt, dass dieses die Vertiefung überdeckt, und das erste Substrat 110 auf die gewünschte Dicke abgeschliffen. Hierdurch wird im Innern des Drucksensorchips 100 die obenerwähnte Druckstandardkammer 15 gebildet, während aus dem ersten Substrat 110, das der vorab im zweiten Substrat 120 gebildeten Vertiefung gegenüberliegt, die Membran 13 wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird das zweite Substrat 120 mit dem ersten Substrat 110 in einer Vakuumumgebung verklebt, um eine Druckstandardkammer 15 mit Vakuumbedingungen zu bilden. Ferner ist in einer Horizontalprojektion des Drucksensorchips 100 (9) aus dem Umkreis des Detektionsabschnitts 40 ein Abschnitt als der Verbindungsabschnitt 42 festgelegt, um im Umkreis des Detektionsabschnitts 40 unter Belassen des Verbindungsabschnitts 42 die Nut 410 auszubilden, die das erste Substrat 110 und das zweite Substrat 120 durchdringt.
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Des Weiteren wird an einer zu verklebenden Seite des dritten Substrats 130 vorab eine Vertiefung in Form einer flachen Scheibe gebildet, die den gleichen äußeren Durchmesser wie die Nut 410 in 9 aufweist, von der betreffenden Vertiefung aus bis zu der eine nicht zu verklebende Seite des dritten Substrats 130 darstellenden Kehrseite 130a ein Kommunikationsloch 131 vorgesehen sowie das zweite Substrat 120 die Vertiefung überdeckend mit dem dritten Substrat 130 zusammengeklebt. Hierdurch bildet sich kehrseitig der Druckstandardkammer 15 ein Spalt 38, so dass der Detektionsabschnitt 40 einen Zustand einnimmt, wo er lediglich durch den Verbindungsabschnitt 420 gehalten wird. Angemerkt wird, dass die in der vorliegenden Ausführungsform 2 das Kommunikationsloch 131 im dritten Substrat 130 eine Form einer Öffnung darstellt, um über den Spalt 38 und die Nut 410 den Hohlraum 39 auf Seiten der Membran 13 mit dem Außenraum des Drucksensors 1 kommunizieren zu lassen.
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Der wie vorstehend beschrieben aufgebaute Drucksensorchip 100 wird wie in der Ausführungsform 1 an die Schaltkreiseinheit 19 angeschlossen und mit Kapselmaterial 23 verkapselt. Das heißt, die Verkapselung erfolgt in einem Zustand, in dem die mit dem Kommunikationsloch 131 versehene Kehrseite 130a freiliegt.
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Indem so auch innerhalb des Aufbaus der Ausführungsform 2 dafür gesorgt wurde, dass das Kommunikationsloch 131 an der Kehrseite 130a des Drucksensorchips 100 den Hohlraum 39 auf Seiten der Membran 13 mit dem Außenraum kommunizieren lässt, ist zugleich die Druckmessung durch den Detektionsabschnitt 40 ermöglicht und ein Deckel o. ä. zum Schutz der Membran 13 überflüssig gemacht. Weil die Nut 410 den Randabschnitt 43 und den Detektionsabschnitt 40 voneinander trennt, kann ferner die Fortpflanzung thermisch induzierter mechanischer Spannungen in den Detektionsabschnitt 40 unterdrückt und eine erhöhte Detektionsgenauigkeit erzielt werden.
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Die bei den obigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angeführten verschiedenen Werkstoffe, Abmessungen, Formen usw. sind unter allen Umständen nicht mehr als Veranschaulichungen durch ein Beispiel, so dass sie die Erfindung nicht beschränken. Darüber hinaus sind bei den oben beschriebenen Ausführungsformen gezeigte charakteristische Strukturen, innerhalb des vom Wesentlichen der Erfindung nicht abweichenden Bereichs, selbstverständlich kombinierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drucksensor
- 2
- Sensorplatine
- 8
- Bonddraht
- 10
- Drucksensorchip
- 11
- kehrseitiges Substrat
- 12
- hauptseitiges Substrat
- 13
- Membran
- 15
- Druckstandardkammer
- 16
- Piezowiderstandselement
- 19
- Schaltkreiseinheit
- 22
- Harzklebstoff
- 23
- Kapselmaterial
- 39
- Hohlraum
- 40
- Detektionsabschnitt
- 41
- Durchgangsnut
- 42
- Verbindungsabschnitt
- 43
- Randabschnitt
- 51
- Zentrum
- 100
- Drucksensorchip
- 110
- erstes Substrat
- 120
- zweites Substrat
- 130
- drittes Substrat
- 131
- Kommunikationsloch
- 410
- Nut
- 420
- Verbindungsabschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2014032190 A [0004, 0005, 0006, 0009, 0009]
