JP2007057455A - Pressure sensor and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2007057455A
JP2007057455A JP2005245366A JP2005245366A JP2007057455A JP 2007057455 A JP2007057455 A JP 2007057455A JP 2005245366 A JP2005245366 A JP 2005245366A JP 2005245366 A JP2005245366 A JP 2005245366A JP 2007057455 A JP2007057455 A JP 2007057455A
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electrode
substrate
pressure sensor
bonding
fixed substrate
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Takahiro Kameda
高弘 亀田
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure sensor that increases the structural strength and keeps accurate pressure measurement for a long time. <P>SOLUTION: The pressure sensor 10 is a touch mode type capacitive pressure sensor. The pressure sensor 10 comprises: a fixed substrate 40 having a first electrode 60 formed on one surface, a dielectric film 70 formed on the surface of the first electrode 60, and a first joining electrode 30 formed on the other surface; and a movable substrate 50 having a diaphragm 51 formed opposite to the dielectric film 70 and a second electrode 80 disposed on the surface of the diaphragm 51 provided opposite to the first electrode 60. The fixed substrate 40 is joined to the movable substrate 50, the fixed substrate 40 is provided with a connection electrode 33 having a through hole 46 for penetrating the inside and outside of a space 55 formed between the diaphragm 51 and dielectric film 70, and a pedestal substrate 20 made of insulating material for sealing the through hole 46, is further joined to the surface 43 of the fixed substrate 40. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧力センサ及び圧力センサの製造方法に関し、詳しくは、タッチモード静電
容量型の圧力センサの構造と、この圧力センサの製造方法に関する。
The present invention relates to a pressure sensor and a method for manufacturing the pressure sensor, and more particularly to a structure of a pressure sensor of a touch mode capacitance type and a method for manufacturing the pressure sensor.

静電容量型圧力センサの中で、導電性を有するダイヤフラムを形成した基板(可動基板
)と、電極と誘電体膜を備える基板(固定基板)とを接合し、圧力を受けたときに、ダイ
ヤフラムが撓み、ダイヤフラムと誘電体膜が接触する接触面積の変化を検出して圧力を測
定するタッチモード式静電容量型の圧力センサというものがある。
In a capacitive pressure sensor, when a substrate (movable substrate) on which a conductive diaphragm is formed and a substrate (fixed substrate) provided with electrodes and a dielectric film are joined and subjected to pressure, the diaphragm There is a touch mode capacitive pressure sensor that measures the pressure by detecting a change in the contact area where the diaphragm and the dielectric film are in contact with each other.

従来、タッチモード式静電容量型の圧力センサとして、導電性を有するダイヤフラムを
形成したシリコン構造体(可動基板)を、電極とそれを覆う誘電体膜を形成した基体(固
定基板)上に、ダイヤフラムと前記電極が対向し、且つ、誘電体膜と空間をあけた状態で
、基体とシリコン構造体とを、真空中で加熱溶着や無機接着剤を用いて接合して構成され
る圧力センサが知られている(例えば、特許文献1参照)。
Conventionally, as a touch mode capacitive pressure sensor, a silicon structure (movable substrate) having a conductive diaphragm formed thereon is formed on a substrate (fixed substrate) having an electrode and a dielectric film covering the electrode. A pressure sensor configured by joining a base and a silicon structure in a vacuum using heat welding or an inorganic adhesive in a state where the diaphragm and the electrode face each other and a space is formed between the dielectric film and the dielectric film. It is known (see, for example, Patent Document 1).

また、上述した特許文献1と同様な構造の圧力センサにおいて、基体の表面に第2電極
と誘電体膜が形成され、基体を貫通するようにして第2電極と接続される貫通電極が、第
2電極から基体(固定基板)の裏面側へ引き出される配線として形成され、ダイヤフラム
を構成したシリコン構造体(可動基板)と基体とを接合し、ダイヤフラムと誘電体膜との
間の空間の密閉性を高めたタッチモード式静電容量型の圧力センサも知られている(例え
ば、特許文献2参照)。
In the pressure sensor having the same structure as that of Patent Document 1 described above, the second electrode and the dielectric film are formed on the surface of the base, and the through electrode connected to the second electrode so as to penetrate the base Formed as wiring drawn from the two electrodes to the back side of the substrate (fixed substrate), the silicon structure (movable substrate) constituting the diaphragm is bonded to the substrate, and the space is sealed between the diaphragm and the dielectric film There is also known a touch mode type capacitive pressure sensor with an increased resistance (for example, see Patent Document 2).

特開2002−214058号公報(第5頁、図1)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-214058 (5th page, FIG. 1) 特開2003−50173号公報(第8頁、図1)Japanese Patent Laying-Open No. 2003-50173 (page 8, FIG. 1)

このような特許文献1によれば、基体とシリコン構造体とを加熱溶着や無機接着剤等を
用いて接合し、ダイヤフラムと誘電体膜との間の空間を密閉しているが、これらの接合方
法では、接合工程の際にガスが発生し、上述の空間にこのガスが滞留し、空間内部の圧力
が増加して、ダイヤフラムが膨張歪みを生じ、正確な圧力測定ができないという課題があ
る。
According to such Patent Document 1, the base body and the silicon structure are bonded using heat welding, an inorganic adhesive, or the like, and the space between the diaphragm and the dielectric film is hermetically sealed. In the method, there is a problem that gas is generated during the joining process, the gas stays in the above-described space, the pressure inside the space increases, the diaphragm undergoes expansion distortion, and accurate pressure measurement cannot be performed.

また、前述の特許文献2では、ダイヤフラムと誘電体膜との間の空間の密閉性を高める
ために、基体を貫通する貫通電極を設けているが、前述した特許文献1と同様に、ダイヤ
フラムと誘電体膜との間の空間に接合工程の際にガスが滞留するという課題は解決してい
ない。
Moreover, in the above-mentioned patent document 2, in order to improve the sealing property of the space between a diaphragm and a dielectric film, the penetration electrode which penetrates a base | substrate is provided, but similarly to patent document 1 mentioned above, a diaphragm and The problem that gas stays in the space between the dielectric films during the bonding process has not been solved.

また、特許文献1及び特許文献2ではともに、シリコン構造体とガラスからなる基体と
を誘電体膜を挟んで接合しており、シリコン構造体とガラスとは、熱膨張率が異なり、接
合の際に加熱した場合、熱膨張率の差から変形してしまうことが考えられ、ダイヤフラム
の変形や空間の密閉性が損なわれることが予測される。
In both Patent Document 1 and Patent Document 2, a silicon structure and a substrate made of glass are bonded with a dielectric film interposed therebetween, and the silicon structure and glass have different coefficients of thermal expansion and are bonded at the time of bonding. When heated to a high temperature, it may be deformed due to the difference in thermal expansion coefficient, and it is predicted that the deformation of the diaphragm and the sealing property of the space are impaired.

また、基体及びシリコン構造体は、薄肉形成されており構造的強度が低い。特に、ダイ
ヤフラムはさらに薄肉形成されることから、ダイヤフラム形成の際、または接合の際の内
部応力の増加、あるいは外部回路との接続の際に変形されることも考えられる。
Further, the base body and the silicon structure are formed thin and have low structural strength. In particular, since the diaphragm is formed to be thinner, it can be considered that the diaphragm is deformed during the formation of the diaphragm, an increase in internal stress during bonding, or a connection with an external circuit.

本発明の目的は、前述した課題を解決することを要旨とし、ダイヤフラムの膨張歪み、
応力変形をなくし、正確な圧力測定を長期間にわたって維持できる圧力センサと、少ない
工程で効率よく製造可能な圧力センサの製造方法を提供することである。
The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and the expansion distortion of the diaphragm,
To provide a pressure sensor capable of eliminating stress deformation and maintaining accurate pressure measurement over a long period of time, and a method of manufacturing a pressure sensor that can be efficiently manufactured with fewer steps.

本発明の圧力センサは、ダイヤフラムが圧力を受けて誘電体膜と接触する接触面積の変
化を検出して圧力を測定するタッチモード式静電容量型の圧力センサであって、一方の表
面に形成される第1電極と、該第1電極の表面に成膜される前記誘電体膜と、他方の表面
に形成される第1接合電極と、を有する固定基板と、前記誘電体膜に対向して形成される
前記ダイヤフラムと、該ダイヤフラムの表面に前記第1電極に対向して設けられる第2電
極と、を有する可動基板と、を備え、前記固定基板と前記可動基板とが接合されて、前記
ダイヤフラムと前記誘電体膜との間に形成される空間の内外を連通する貫通孔を有する接
続電極が、前記固定基板に設けられ、前記固定基板の他方の表面に、前記貫通孔を密閉す
る絶縁性材料からなる台座基板がさらに接合されていることを特徴とする。
The pressure sensor of the present invention is a touch-mode capacitive pressure sensor that measures pressure by detecting a change in contact area where the diaphragm receives pressure and contacts the dielectric film, and is formed on one surface. A fixed substrate having a first electrode to be formed, the dielectric film formed on the surface of the first electrode, and a first bonding electrode formed on the other surface, and facing the dielectric film A movable substrate having a diaphragm formed on the surface of the diaphragm and a second electrode provided opposite to the first electrode on the surface of the diaphragm, and the fixed substrate and the movable substrate are bonded to each other, A connection electrode having a through hole communicating between the inside and outside of the space formed between the diaphragm and the dielectric film is provided on the fixed substrate, and the through hole is sealed on the other surface of the fixed substrate. Base board made of insulating material Characterized in that it is further bonded.

この発明によれば、ダイヤフラムが形成される可動基板と、誘電体膜が形成される固定
基板と、台座基板と、を積層して接合して構成しているため、圧力センサ全体としての構
造的強度が高まり、接合の際に発生する内部応力や、薄肉形成されるダイヤフラムの変形
を防止することができる。
According to this invention, since the movable substrate on which the diaphragm is formed, the fixed substrate on which the dielectric film is formed, and the base substrate are laminated and joined, the structural structure of the entire pressure sensor The strength is increased, and internal stress generated at the time of joining and deformation of the diaphragm formed to be thin can be prevented.

また、詳しくは後述するが、固定基板と可動基板との接合手段が、仮に加熱溶着である
場合において、接合の際に発生しダイヤフラムと誘電体膜との間に形成される空間に滞留
するガスを貫通孔から除去し、台座基板で密閉することにより、ガスによるダイヤフラム
が膨張歪みを生じることを防止し、正確な圧力測定を行うことができる。
Further, as will be described in detail later, when the joining means between the fixed substrate and the movable substrate is heat welding, a gas that is generated at the time of joining and stays in a space formed between the diaphragm and the dielectric film. Is removed from the through hole and sealed with a pedestal substrate, so that the diaphragm due to the gas can be prevented from causing expansion distortion, and accurate pressure measurement can be performed.

さらに、上述したように圧力センサとしての構造的強度を高めることと、空間内のガス
を除去することと合わせて、空間内の状態を一定の状態に維持することができるので、長
時間にわたって、圧力センサの性能を維持することができる。
Furthermore, as described above, it is possible to maintain the state in the space in a constant state in combination with increasing the structural strength as the pressure sensor and removing the gas in the space. The performance of the pressure sensor can be maintained.

また、本発明の圧力センサは、前記固定基板と前記可動基板との間に設けられる金属層
を加熱溶着することによって、前記固定基板と前記可動基板との周縁部を接合し、前記空
間に滞留する前記加熱溶着の際に発生したガスを前記貫通孔より除去した後、前記固定基
板と前記台座基板とを陽極接合して構成されていることが好ましい。
ここで、加熱溶着のために用いられる金属層としては、例えば、Au/Sn合金が選択
される。
In addition, the pressure sensor of the present invention joins the peripheral portions of the fixed substrate and the movable substrate by heat-welding a metal layer provided between the fixed substrate and the movable substrate, and stays in the space. Preferably, the gas generated during the heat welding is removed from the through hole, and then the fixed substrate and the base substrate are anodically bonded.
Here, as the metal layer used for heat welding, for example, an Au / Sn alloy is selected.

ダイヤフラムは薄肉に形成されており、このような部材を接合する際には、加圧力が小
さくてもよいAu/Sn合金を加熱溶着することが一般的であるが、Au/Sn合金を加
熱溶着する際にガスが発生することが知られている。そこで、ガスを除去した後、ガスを
発生しない陽極接合による接合手段で接合することにより、上述した空間内にガスが滞留
せず、陽極接合を真空環境で行うことにより、空間内を真空状態にすることができる。
The diaphragm is formed thin, and when joining such members, it is common to heat-weld Au / Sn alloy, which may have a small applied pressure, but heat-weld Au / Sn alloy. It is known that gas is generated when Therefore, after the gas is removed, the gas is not retained in the above-described space by bonding with a anodic bonding means that does not generate gas, and the space is evacuated by performing anodic bonding in a vacuum environment. can do.

また、前記第1電極が、前記貫通孔を有する接続電極を介して前記第1接合電極と接続
され、前記第1接合電極が、前記第1電極と外部回路との接続部を有していることが好ま
しい。
ここで、外部回路との接続部は、例えば、第1接合電極を固定基板の側面の所定位置に
まで延在させることで形成可能である。
The first electrode is connected to the first bonding electrode via a connection electrode having the through hole, and the first bonding electrode has a connection portion between the first electrode and an external circuit. It is preferable.
Here, the connection portion with the external circuit can be formed, for example, by extending the first bonding electrode to a predetermined position on the side surface of the fixed substrate.

このようにすることで、固定基板の可動基板側の一方の表面に設けられる第1電極を接
続電極によって、他方の表面側に取り出すことができ、また、外部回路との接続部を有す
ることで、先述した空間の密閉性を損なわずに外部回路との接続を行うことができる。
By doing in this way, the 1st electrode provided in one surface by the side of the movable substrate of a fixed substrate can be taken out to the other surface side by a connection electrode, and it has a connection part with an external circuit. The connection with an external circuit can be performed without impairing the sealing property of the space described above.

また、前記第2電極が、前記可動基板の周縁に設けられる第3接合電極まで延在され、
前記第3接合電極と前記金属層を介して前記固定基板の周縁に形成される第2接合電極と
接続され、前記第2接合電極が、前記第2電極と外部回路との接続部を有していることが
好ましい。
ここで、第2接合電極と第3接合電極は、固定基板と可動基板とを加熱溶着する際に、
接合強度を安定化する機能も有する。
The second electrode extends to a third bonding electrode provided on the periphery of the movable substrate,
The third junction electrode is connected to a second junction electrode formed on the periphery of the fixed substrate via the metal layer, and the second junction electrode has a connection portion between the second electrode and an external circuit. It is preferable.
Here, when the second bonding electrode and the third bonding electrode heat-weld the fixed substrate and the movable substrate,
It also has a function of stabilizing the bonding strength.

従って、上述の構造によれば、ダイヤフラムの表面に形成される第2電極を、第3接合
電極と金属層を介して第2接合電極にまで接続する。第2接合電極は第1電極と電気的に
は独立しているため、第2接合電極が、ダイヤフラム側の第2電極の取り出し電極となる
。このようにすれば、先述した空間の密閉性を損なうことなく第2電極と外部回路との接
続を行うことができる。
Therefore, according to the above-described structure, the second electrode formed on the surface of the diaphragm is connected to the second junction electrode through the third junction electrode and the metal layer. Since the second bonding electrode is electrically independent from the first electrode, the second bonding electrode serves as a take-out electrode for the second electrode on the diaphragm side. In this way, it is possible to connect the second electrode and the external circuit without impairing the sealing performance of the space described above.

また、本発明の圧力センサは、一方の表面に形成される第1電極と、該第1電極の表面
に成膜される誘電体膜と、他方の表面に形成される第1接合電極と第4接合電極と、を有
する固定基板と、前記誘電体膜に対向して形成されるダイヤフラムと、該ダイヤフラムの
表面に前記第1電極に対向して設けられる第2電極と、周縁に設けられる第3接合電極と
、を有する可動基板と、を備え、前記固定基板には、該固定基板と前記可動基板とが接合
されて前記ダイヤフラムと前記誘電体膜との間に形成される空間の内外を連通し、且つ前
記第1電極と前記第1接合電極とを接続する貫通孔を有する接続電極と、前記第2電極と
前記第4接合電極とを接続する貫通接続電極と、が形成され、前記固定基板の他方の表面
に、前記貫通孔を密閉する絶縁性材料からなる台座基板がさらに接合されていることを特
徴とする。
The pressure sensor of the present invention includes a first electrode formed on one surface, a dielectric film formed on the surface of the first electrode, a first junction electrode formed on the other surface, and a first electrode A fixed substrate having four junction electrodes, a diaphragm formed to face the dielectric film, a second electrode provided to face the first electrode on the surface of the diaphragm, and a first electrode provided at the periphery. A movable substrate having three junction electrodes, and the fixed substrate includes an inner space and an outer space formed between the diaphragm and the dielectric film by bonding the fixed substrate and the movable substrate. A connection electrode having a through hole that communicates and connects the first electrode and the first bonding electrode; and a through connection electrode that connects the second electrode and the fourth bonding electrode; and Insulation that seals the through hole on the other surface of the fixed substrate Wherein the base substrate made of material is further bonded.

この発明によれば、第1電極と第1接合電極とを接続する貫通孔を有する接続電極と、
第2電極と第4接合電極とを接続する貫通接続電極と、が備えられ、それぞれが接続され
ているため、空間の密閉性を損なうことなく、第1電極及び第2電極それぞれを外部回路
と接続することができる。
According to this invention, the connection electrode having a through hole that connects the first electrode and the first bonding electrode;
A through-connecting electrode for connecting the second electrode and the fourth junction electrode, and each of them is connected, so that each of the first electrode and the second electrode is connected to an external circuit without impairing the sealing property of the space. Can be connected.

また、上述の構造では、前記第1接合電極と前記第4接合電極のそれぞれが、ほぼ同一
高さの範囲に設けられる外部回路との接続部を有していることが好ましい。
In the above-described structure, it is preferable that each of the first bonding electrode and the fourth bonding electrode has a connection portion with an external circuit provided in a range of substantially the same height.

前述したように、第1電極と第2電極とは、固定基板の裏面(他方の表面と表している
)に設けられる第1接合電極と第4接合電極に接続されている。従って、第1接合電極と
第2接合電極は同一平面に設けられていることから、それぞれの外部回路との接続部もほ
ぼ同一の高さに設けることが可能となり、外部回路との接続(実装)を容易に行うことが
できる。
As described above, the first electrode and the second electrode are connected to the first bonding electrode and the fourth bonding electrode provided on the back surface (represented as the other surface) of the fixed substrate. Accordingly, since the first bonding electrode and the second bonding electrode are provided on the same plane, the connection portion with each external circuit can be provided at substantially the same height, and connection with the external circuit (mounting) ) Can be easily performed.

また、前記固定基板と前記可動基板とが、熱膨張率がほぼ等しい材料から形成されてい
ることが好ましい。
Moreover, it is preferable that the fixed substrate and the movable substrate are formed of materials having substantially the same thermal expansion coefficient.

このようにすれば、可動基板と固定基板との加熱溶着による接合の際、それぞれの熱膨
張率をほぼ同じにすることで、熱による歪みを低減し、上述した空間の密閉性を確保でき
、正確な圧力測定値を得ることができる。
In this way, when joining the movable substrate and the fixed substrate by heat welding, by making the respective thermal expansion coefficients substantially the same, the distortion due to heat can be reduced, and the above-mentioned space sealing property can be secured, Accurate pressure measurements can be obtained.

さらに、前記固定基板と前記可動基板とが、水晶から形成されていることが望ましい。
前述した特許文献1,2によれば、ダイヤフラムがシリコンによって形成されているが
、シリコンにおいて、ダイヤフラムの厚さを正確に制御することが困難とされており、水
晶により可動基板を形成することで、ダイヤフラムの厚さを高精度に制御することができ
る。
Furthermore, it is desirable that the fixed substrate and the movable substrate are made of quartz.
According to Patent Documents 1 and 2 described above, the diaphragm is formed of silicon. However, in silicon, it is difficult to accurately control the thickness of the diaphragm. By forming a movable substrate using quartz, The thickness of the diaphragm can be controlled with high accuracy.

また、可動基板と固定基板とを同じ材料で形成することから、前述した加熱溶着の際の
熱ひずみを低減することができる。
In addition, since the movable substrate and the fixed substrate are formed of the same material, it is possible to reduce the thermal strain during the heat welding described above.

また、本発明の圧力センサの製造方法は、ダイヤフラムが圧力を受けて誘電体膜と接触
する接触面積の変化を検出して圧力を測定する圧力センサの製造方法であって、固定基板
の製造工程には、一方の表面に、第1電極を形成する工程と前記第1電極の表面に誘電体
膜を成膜する工程と、他方の表面に第1接合電極を形成する工程と、前記第1電極と前記
第1接合電極とを接続する貫通孔を有する接続電極を形成する工程とを含み、可動基板の
製造工程には、ダイヤフラムを形成する工程と前記ダイヤフラムの表面に第2電極を形成
する工程とを含み、前記固定基板と前記可動基板とを金属層を用いて加熱溶着して接合す
る工程と、当該工程において発生し、前記固定基板と前記可動基板によって形成される空
間に滞留したガスを前記貫通孔から除去する工程と、前記ガスを除去した後、前記固定基
板に台座基板を積層して陽極接合により接合し、前記貫通孔を密閉する工程と、を含むこ
とを特徴とする。
The pressure sensor manufacturing method of the present invention is a pressure sensor manufacturing method for measuring a pressure by detecting a change in a contact area where a diaphragm receives pressure and contacts a dielectric film, and a manufacturing process of a fixed substrate A step of forming a first electrode on one surface, a step of forming a dielectric film on the surface of the first electrode, a step of forming a first bonding electrode on the other surface, and the first Forming a connection electrode having a through hole for connecting the electrode and the first bonding electrode, and the manufacturing process of the movable substrate includes forming the diaphragm and forming the second electrode on the surface of the diaphragm. And a step of heat-welding and joining the fixed substrate and the movable substrate using a metal layer, and a gas generated in the step and retained in a space formed by the fixed substrate and the movable substrate The through hole A step of al removed, after removing the gas, the fixed substrate by laminating the base substrate was bonded by anodic bonding, characterized in that it and a step of sealing the through hole.

この本発明の圧力センサの製造方法によれば、可動基板及び固定基板の形成、これらに
設けられる各電極の形成は、従来の水晶振動子の製造方法で製造することが可能で、また
、可動基板と固定基板との接合により発生するガスを除去した後、固定基板と台座基板と
の接合は、ガスが発生しない陽極接合により行うため、前述した発生ガスが空間内に滞留
することによる圧力測定への影響を排除することができる他、前述した圧力センサの構造
を簡単な少ない工程で実現し、前述した圧力センサの効果を奏することができる。
According to the pressure sensor manufacturing method of the present invention, the formation of the movable substrate and the fixed substrate, and the formation of each electrode provided on these can be manufactured by a conventional method of manufacturing a crystal resonator, and the movable substrate is movable. After removing the gas generated by the bonding between the substrate and the fixed substrate, the bonding between the fixed substrate and the pedestal substrate is performed by anodic bonding that does not generate gas, so the pressure measurement is based on the retention of the generated gas in the space. In addition to being able to eliminate the influence on the pressure sensor, the structure of the pressure sensor described above can be realized with a few simple steps, and the effects of the pressure sensor described above can be achieved.

また、可動基板に設けられるダイヤフラムの形成が、表面からの1回の形成工程(例え
ば、エッチング工程)で行うことができ、また、固定基板に開設する貫通孔も、一回の開
設工程(例えば、エッチング工程)で行うことができ、優れた性能の圧力センサを安価で
提供することができる。
In addition, the diaphragm provided on the movable substrate can be formed in a single formation process (for example, an etching process) from the surface, and the through-hole formed in the fixed substrate is also formed in a single opening process (for example, The pressure sensor having excellent performance can be provided at a low cost.

また、前記貫通孔を有する接続電極は、固定基板に貫通孔を開設する工程と、前記第1
電極を形成する工程と、前記第1接合電極を形成する工程と、によって、前記固定基板の
表裏両面側から前記固定基板に開設された貫通孔の内面に沿って形成することが望ましい

ここで、第1電極及び第1接合電極は、例えば、蒸着法、スパッタリング法等によって
形成される。
The connection electrode having the through hole includes a step of opening a through hole in the fixed substrate, and the first electrode.
It is desirable to form along the inner surface of the through-hole opened in the said fixed board | substrate from the front and back both surfaces side of the said fixed board | substrate by the process of forming an electrode, and the process of forming the said 1st joining electrode.
Here, the first electrode and the first bonding electrode are formed by, for example, vapor deposition or sputtering.

接続電極は、第1電極を形成する際、固定基板の表面から固定基板に開設される貫通孔
内の表面から途中まで形成し、第1接合電極を形成する際、固定基板の裏面から貫通孔内
の途中までに形成することで、この貫通孔内において第1電極と第1接合電極とが接続さ
れる。従って、接続電極を形成するためだけの工程は不要であり、製造工程数を減ずるこ
とができる。
また、このようにして接続電極を形成することで、接続電極に貫通孔を開設することが
でき、さらに、この接続電極と第1接合電極との接続部が連続した均一の平面となるため
、陽極接合の際に、空間の密閉性と台座基板との接合強度を保つことができる。
When the first electrode is formed, the connection electrode is formed from the surface of the fixed substrate to the middle through the surface in the through hole established in the fixed substrate. When the first bonding electrode is formed, the connection electrode is formed from the back surface of the fixed substrate to the through hole. The first electrode and the first bonding electrode are connected to each other in the through hole. Therefore, a process only for forming the connection electrode is not necessary, and the number of manufacturing processes can be reduced.
Further, by forming the connection electrode in this way, a through hole can be opened in the connection electrode, and furthermore, since the connection portion between the connection electrode and the first bonding electrode becomes a continuous and uniform plane, During the anodic bonding, the sealing property of the space and the bonding strength with the base substrate can be maintained.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1〜図4は本発明の実施形態1に係る圧力センサを示し、図5は実施形態1の変形例
、図6は実施形態2、図7は実施形態2の変形例を示している。
(実施形態1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 4 show a pressure sensor according to a first embodiment of the present invention, FIG. 5 shows a modification of the first embodiment, FIG. 6 shows a second embodiment, and FIG. 7 shows a modification of the second embodiment.
(Embodiment 1)

図1〜図4は実施形態1に係る圧力センサ及び圧力センサの製造方法を示している。
図1は、実施形態1に係る圧力センサの概略構造を示し、(a)は平面図、(b)は断
面構造を模式的に示す断面図である。図1(a)、(b)において、本実施形態の圧力セ
ンサ10は、ガラスからなる台座基板20と、この台座基板20に積層して接合される固
定基板40と、さらに、固定基板40に積層して接合される可動基板50と、から構成さ
れた3層構造の構造体である。
1 to 4 show a pressure sensor and a method for manufacturing the pressure sensor according to the first embodiment.
1A and 1B show a schematic structure of a pressure sensor according to a first embodiment, where FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional structure. 1A and 1B, a pressure sensor 10 according to this embodiment includes a pedestal substrate 20 made of glass, a fixed substrate 40 laminated and bonded to the pedestal substrate 20, and a fixed substrate 40. This is a three-layer structure composed of a movable substrate 50 laminated and bonded.

台座基板20は、平面が矩形の板部材からなり、固定基板40が接合される面は平滑に
仕上げられている。
なお、台座基板20の材質は、ガラスに限らず、固定基板40及び可動基板50より構
造的強度が高く、より好ましくは、固定基板40及び可動基板50と熱膨張率が近い材質
が選択される。
The pedestal substrate 20 is made of a plate member having a rectangular plane, and the surface to which the fixed substrate 40 is bonded is finished smoothly.
The material of the pedestal substrate 20 is not limited to glass, but a material having higher structural strength than the fixed substrate 40 and the movable substrate 50, and more preferably a material having a thermal expansion coefficient close to that of the fixed substrate 40 and the movable substrate 50 is selected. .

固定基板40は水晶からなり、可動基板50が接合される側の一方の表面43の略中央
には凹部が形成されており、この凹部の底面42には平面形状が矩形の第1電極60が形
成され、この第1電極60の一辺からはリード電極61が凹部の斜面を通って表面43ま
で延在さている。また、凹部から離れた位置で、且つリード電極61の範囲内に、固定基
板40の表面43から裏面44までを貫通する貫通孔41が開設されている。
The fixed substrate 40 is made of crystal, and a concave portion is formed in the approximate center of one surface 43 on the side to which the movable substrate 50 is bonded. The first electrode 60 having a rectangular planar shape is formed on the bottom surface 42 of the concave portion. The lead electrode 61 extends from the one side of the first electrode 60 to the surface 43 through the slope of the recess. In addition, a through hole 41 penetrating from the front surface 43 to the back surface 44 of the fixed substrate 40 is opened at a position away from the recess and within the range of the lead electrode 61.

貫通孔41は、本実施形態では、固定基板40の表裏両面方向からエッチング法を用い
て開設されているため、厚さ方向中央部近傍がくびれた断面形状をしており、リード電極
61が、このくびれた部分まで延在されている。なお、貫通孔41内に延在されたリード
電極は接続電極62とされ、蒸着法等の成膜手段によって形成されるため、貫通孔41の
内面に沿って延在されるため、中央には貫通孔46が形成される。
In the present embodiment, the through hole 41 is opened by using an etching method from both the front and back sides of the fixed substrate 40. Therefore, the through hole 41 has a constricted cross section near the center in the thickness direction. It extends to this constricted part. In addition, since the lead electrode extended in the through hole 41 is a connection electrode 62 and is formed by a film forming means such as a vapor deposition method, the lead electrode extends along the inner surface of the through hole 41. A through hole 46 is formed.

また、固定基板40の表面43の周縁には、第2接合電極65が形成されている。上述
した第1電極60と第2接合電極65とは、電気的に分離されており、ともにAuからな
る電極である。なお、図示しないが、第1電極60、第2接合電極65と固定基板40と
の間には、Auと水晶との密着性を高めるため、Cr/AuまたはTi/Auの薄膜が形
成されている。
A second bonding electrode 65 is formed on the periphery of the surface 43 of the fixed substrate 40. The first electrode 60 and the second bonding electrode 65 described above are electrically separated and both are electrodes made of Au. Although not shown, a Cr / Au or Ti / Au thin film is formed between the first electrode 60 and the second bonding electrode 65 and the fixed substrate 40 in order to improve the adhesion between Au and quartz. Yes.

固定基板40の裏面44には、ほぼ全面にわたってAlからなる第1接合電極30が形
成されている。第1接合電極30は、蒸着法等の成膜手段によって形成されるため、貫通
孔41の内面に沿って延在される接続電極31を形成し、表面43側から延在されている
接続電極62と重なり合い、接続電極33が形成される。従って、第1電極60は、リー
ド電極61、貫通孔46を有する接続電極33を介して裏面44に形成される第1接合電
極30に接続されている。
A first bonding electrode 30 made of Al is formed on the entire back surface 44 of the fixed substrate 40. Since the first bonding electrode 30 is formed by film forming means such as vapor deposition, the connection electrode 31 extending along the inner surface of the through hole 41 is formed, and the connection electrode extending from the surface 43 side. The connection electrode 33 is formed so as to overlap with 62. Accordingly, the first electrode 60 is connected to the first bonding electrode 30 formed on the back surface 44 through the lead electrode 61 and the connection electrode 33 having the through hole 46.

第1接合電極30は、さらに固定基板40の周縁部に設けられる半円形の切欠き45(
図3(a)〜(c)、参照)の内面に沿って形成される側面電極32まで延在されている
。側面電極32は、図示しない外部回路との接続を行う接続リード98の接続部(図1、
参照)である。
The first bonding electrode 30 further includes a semicircular cutout 45 (
It extends to the side electrode 32 formed along the inner surface of FIGS. 3 (a) to 3 (c). The side electrode 32 is connected to a connection lead 98 (FIG. 1, FIG. 1) for connection to an external circuit (not shown).
Reference).

第1電極60の表面には、誘電体膜70が成膜されている。誘電体膜70は、石英ガラ
ス、セラミック、酸化シリコン(SiO2)などの絶縁材料として周知の材料をスパッタ
法やCVD法等の成膜手段を用いて形成される。この誘電体膜70は、第1電極60を覆
うように形成される。
上述したような構造の固定基板40の上面には、可動基板50が積層して接合されてい
る。
A dielectric film 70 is formed on the surface of the first electrode 60. The dielectric film 70 is formed by using a known material as an insulating material such as quartz glass, ceramic, silicon oxide (SiO 2 ) or the like using a film forming means such as a sputtering method or a CVD method. The dielectric film 70 is formed so as to cover the first electrode 60.
The movable substrate 50 is laminated and bonded to the upper surface of the fixed substrate 40 having the above-described structure.

可動基板50は水晶から構成されており、略中央部には、周囲より薄肉形成されるダイ
ヤフラム51が形成されている。ダイヤフラム51は、可動基板50の表面52からドラ
イエッチングやウェットエッチング等の手段を用いて凹部54を穿設することにより形成
されている。また、ダイヤフラム51は、上述した誘電体膜70に対向する範囲及び位置
に設けられる。
The movable substrate 50 is made of quartz, and a diaphragm 51 that is thinner than the surroundings is formed in a substantially central portion. The diaphragm 51 is formed by drilling a recess 54 from the surface 52 of the movable substrate 50 using means such as dry etching or wet etching. In addition, the diaphragm 51 is provided in a range and a position facing the dielectric film 70 described above.

可動基板50の裏面53には第2電極80が形成されている。第2電極80は、上述し
た第1電極60に対向して設けられ、ほぼ同じ矩形状であり、ダイヤフラム51の撓みに
対応して撓む可動電極である。この第2電極80は、矩形状の隅部からリード電極81が
延在され、可動基板50の裏面53の周縁に設けられる第3接合電極82に連続している
。これら第2電極80、リード電極81、第3接合電極82はAuを蒸着法、スパッタ法
によって形成される。
なお、図示しないが、第2電極80、リード電極81、第3接合電極82と可動基板5
0との間には、Auと水晶との密着性を高めるため、Cr/AuまたはTi/Auの薄膜
が形成されている。
A second electrode 80 is formed on the back surface 53 of the movable substrate 50. The second electrode 80 is provided so as to face the first electrode 60 described above, has a substantially same rectangular shape, and is a movable electrode that bends corresponding to the deflection of the diaphragm 51. The second electrode 80 has a lead electrode 81 extending from a rectangular corner and is continuous with a third bonding electrode 82 provided on the periphery of the back surface 53 of the movable substrate 50. The second electrode 80, the lead electrode 81, and the third bonding electrode 82 are formed by vapor deposition or sputtering of Au.
Although not shown, the second electrode 80, the lead electrode 81, the third bonding electrode 82, and the movable substrate 5
A thin film of Cr / Au or Ti / Au is formed between 0 and 0 in order to improve the adhesion between Au and quartz.

次に、可動基板50と固定基板40との接合状態について説明する。可動基板50の裏
面53側において、上述した第3接合電極82の上面には、Au/Snからなる金属層9
0がスパッタ法等を用いて形成されている。この金属層90は、前述した第2接合電極6
5、第3接合電極82とほぼ同じ平面形状で形成されている。この金属層90を加熱溶着
することで、可動基板50と固定基板40とが、それぞれの周縁において接合されている
Next, the bonding state between the movable substrate 50 and the fixed substrate 40 will be described. On the back surface 53 side of the movable substrate 50, the metal layer 9 made of Au / Sn is formed on the upper surface of the third bonding electrode 82 described above.
0 is formed using a sputtering method or the like. The metal layer 90 is formed by the second bonding electrode 6 described above.
5 and substantially the same planar shape as the third bonding electrode 82. By heating and welding the metal layer 90, the movable substrate 50 and the fixed substrate 40 are bonded to each other at their peripheral edges.

上述したように、固定基板40と可動基板50とは共に水晶から構成されており、熱膨
張率が等しいため、接合の際に加熱されても熱膨張差による変形は非常に少ない。
As described above, both the fixed substrate 40 and the movable substrate 50 are made of crystal and have the same coefficient of thermal expansion, so that deformation due to the difference in thermal expansion is very small even when heated during bonding.

可動基板50と固定基板40が接合されることにより、ダイヤフラム51(第2電極8
0)と誘電体膜70との間に空間55が形成される。従って、この状態において、空間5
5は、貫通孔46によって、固定基板40の表裏を連通している。
可動基板50と固定基板40との接合後、加熱溶着の際に発生したガスを貫通孔46か
ら排除することが可能となる。例えば、吸引等の手段または真空状態にした後、窒素雰囲
気等に置換する等を行うことで、ガスを空間55から排除することができる。
By joining the movable substrate 50 and the fixed substrate 40, the diaphragm 51 (second electrode 8).
0) and the dielectric film 70, a space 55 is formed. Therefore, in this state, the space 5
5 communicates the front and back of the fixed substrate 40 with a through hole 46.
After the movable substrate 50 and the fixed substrate 40 are joined, the gas generated during the heat welding can be removed from the through hole 46. For example, the gas can be removed from the space 55 by performing a means such as suction or by substituting it with a nitrogen atmosphere or the like after being in a vacuum state.

台座基板20と固定基板40とは、陽極接合により接合される。つまり、平滑に仕上げ
られたガラスの表面とAl(第1接合電極30)との間で陽極接合される。陽極接合では
、接合の際にガスは発生しない。こうして、台座基板20によって、貫通孔46が封止さ
れ、空間55が密閉される。
陽極接合を真空環境で行うことにより、空間55が真空状態の絶対圧力センサとなる。
また、大気圧環境で行えば、空間55内が大気圧状態のゲージ圧センサ(相対圧センサ)
となる。
The base substrate 20 and the fixed substrate 40 are joined by anodic bonding. That is, anodic bonding is performed between the smooth finished glass surface and Al (first bonding electrode 30). In anodic bonding, no gas is generated during bonding. Thus, the through hole 46 is sealed by the base substrate 20 and the space 55 is sealed.
By performing anodic bonding in a vacuum environment, the space 55 becomes a vacuum absolute pressure sensor.
Further, if performed in an atmospheric pressure environment, a gauge pressure sensor (relative pressure sensor) in which the space 55 is in an atmospheric pressure state
It becomes.

なお、可動基板50の一つの辺(図2も参照)には、二つの半円形の切欠き56,57
が形成されている。固定基板40の一辺にも一つの切欠き45が形成されており、可動基
板50と固定基板40とを接合した際、切欠き57と切欠き45とは重なる。これら切欠
き56,57,45は、圧力センサ10を図示しない外部回路に接続する際の接続部位置
に相当し、接続のためのスペース確保、接続作業性を高めるために設けられている。
Note that two semicircular notches 56 and 57 are formed on one side of the movable substrate 50 (see also FIG. 2).
Is formed. One notch 45 is also formed on one side of the fixed substrate 40. When the movable substrate 50 and the fixed substrate 40 are joined, the notch 57 and the notch 45 overlap each other. These notches 56, 57, and 45 correspond to positions of connecting portions when the pressure sensor 10 is connected to an external circuit (not shown), and are provided to secure a space for connection and improve connection workability.

切欠き45の内面には、接続部としての側面電極32があり、この側面電極32に導電
性接着剤95によって、外部回路との接続リード98が接続される。切欠き57は、接続
作業がし易いように設けられる。また、切欠き56の底部には、第2接合電極65の一部
が覗いた接続部66として、導電性接着剤95によって、もう一方の接続リード97が接
続される。
なお、図1(b)は、圧力センサ10と外部回路との接続部は、説明を分かりやすくす
るために、左右に分けて表している。
On the inner surface of the notch 45, there is a side electrode 32 as a connection portion, and a connection lead 98 to an external circuit is connected to the side electrode 32 by a conductive adhesive 95. The notch 57 is provided to facilitate the connection work. In addition, the other connection lead 97 is connected to the bottom of the notch 56 by a conductive adhesive 95 as a connection portion 66 viewed by a part of the second bonding electrode 65.
In FIG. 1B, the connecting portion between the pressure sensor 10 and the external circuit is shown separately on the left and right for easy understanding.

こうして、構成された本実施形態による圧力センサ10は、静電容量型圧力センサのう
ちのタッチモード式静電容量型圧力センサと呼ばれる。この形式の圧力センサは、圧力を
受けると、ダイヤフラム51が空間55を圧縮する方向に撓み、第2電極80が誘電体膜
70に接触する。さらに圧力を受けると、この接触面積が増加していく。この際、第2電
極80と第1電極60との間の静電容量が接触面積の変化に対応して増加する。
The thus configured pressure sensor 10 according to the present embodiment is called a touch-mode capacitive pressure sensor among the capacitive pressure sensors. When a pressure sensor of this type receives pressure, the diaphragm 51 bends in the direction in which the space 55 is compressed, and the second electrode 80 contacts the dielectric film 70. When further pressure is applied, this contact area increases. At this time, the capacitance between the second electrode 80 and the first electrode 60 increases corresponding to the change in the contact area.

この第2電極80と第1電極60を接続リード97,98によって図示しない測定器(
外部回路を含む)に接続し、交流電圧を印加して、その共振周波数またはインピーダンス
変化を検出することで、圧力の検出を行う。
A measuring instrument (not shown) that connects the second electrode 80 and the first electrode 60 by connecting leads 97 and 98.
Pressure is detected by connecting an AC voltage and detecting a change in resonance frequency or impedance.

従って、前述した実施形態1によれば、ダイヤフラム51が形成される可動基板50と
、誘電体膜70が形成される固定基板40と、台座基板20と、を積層して接合して構成
しているため、圧力センサ全体としての構造的強度が高まり、接合の際に発生する内部応
力や、薄肉形成されるダイヤフラム51の変形を防止することができる。
Therefore, according to the first embodiment described above, the movable substrate 50 on which the diaphragm 51 is formed, the fixed substrate 40 on which the dielectric film 70 is formed, and the base substrate 20 are laminated and joined. Therefore, the structural strength of the pressure sensor as a whole is increased, and internal stress generated during joining and deformation of the thin diaphragm 51 can be prevented.

また、固定基板40と可動基板50との接合手段が、Au/Snの金属を加熱溶着によ
り、接合の際に発生し空間55に滞留するガスを貫通孔46から除去し、台座基板20で
密閉することにより、ガスによるダイヤフラム51が膨張歪みを生じることを防止し、正
確な圧力測定を行うことができる。
Further, the joining means between the fixed substrate 40 and the movable substrate 50 removes the gas generated during the joining and staying in the space 55 from the through-hole 46 by heat-welding the Au / Sn metal, and sealed with the base substrate 20. By doing so, it is possible to prevent the diaphragm 51 caused by gas from causing expansion and distortion, and to perform accurate pressure measurement.

また、空間55内のガスを除去した後、台座基板20の接合を真空中において行えば、
空間55内を真空にすることができ、絶対圧力を正確に測定することができる。
Further, after removing the gas in the space 55, if the base substrate 20 is joined in a vacuum,
The space 55 can be evacuated and the absolute pressure can be accurately measured.

さらに、上述したように圧力センサ10としての構造的強度を高めることと、空間55
内のガスを除去することと合わせて、空間55内の状態を一定の状態に維持することがで
きるので、長期間にわたって、圧力センサ10の性能を維持することができる。
Further, as described above, the structural strength of the pressure sensor 10 is increased, and the space 55 is increased.
In combination with the removal of the gas inside, the state in the space 55 can be maintained in a constant state, so that the performance of the pressure sensor 10 can be maintained over a long period of time.

また、ダイヤフラム51は薄肉に形成されており、このような部材を接合する際には、
加圧力が小さくてもよいAu/Sn合金を加熱溶着することが一般的であるが、Au/S
n合金を加熱溶着する際にガスが発生することが知られている。ここで、ガスを除去した
後、ガスを発生しない陽極接合(真空環境下において)で接合することにより、空間55
内にガスが滞留せず、良好な真空状態を維持することができる。
Moreover, the diaphragm 51 is formed thin, and when joining such a member,
Generally, Au / Sn alloy, which may have a small applied pressure, is heat-welded.
It is known that gas is generated when the n-alloy is heat-welded. Here, after the gas is removed, the space 55 is bonded by anodic bonding (in a vacuum environment) that does not generate gas.
Gas does not stay inside, and a good vacuum state can be maintained.

また、固定基板40の表面43に設けられる第1電極60を固定基板40に開設する貫
通孔41の内面に設けられる接続電極33によって、裏面44側に取り出すことができ、
外部回路との接続部(側面電極32)を有することで、先述した空間55の密閉性を損な
わずに外部回路との接続を行うことができる。
Further, the first electrode 60 provided on the front surface 43 of the fixed substrate 40 can be taken out to the back surface 44 side by the connection electrode 33 provided on the inner surface of the through hole 41 provided in the fixed substrate 40,
By having the connection part (side electrode 32) with an external circuit, it can connect with an external circuit, without impairing the sealing performance of the space 55 mentioned above.

さらに、ダイヤフラム51の表面に形成される第2電極80を、第3接合電極82と金
属層90を介して固定基板40の表面に設けられる第2接合電極65にまで接続している
。第2接合電極65は第1電極60と電気的には独立しているため、第2接合電極65が
、ダイヤフラム51側の第2電極80の取り出し電極としているので、空間55の密閉性
を損なうことなく第2電極80と外部回路との接続を行うことができる。
(実施形態1に係る圧力センサの製造方法)
Further, the second electrode 80 formed on the surface of the diaphragm 51 is connected to the second bonding electrode 65 provided on the surface of the fixed substrate 40 via the third bonding electrode 82 and the metal layer 90. Since the second bonding electrode 65 is electrically independent from the first electrode 60, the second bonding electrode 65 serves as an extraction electrode for the second electrode 80 on the diaphragm 51 side, so that the sealing performance of the space 55 is impaired. The second electrode 80 can be connected to the external circuit without any problem.
(Method for Manufacturing Pressure Sensor According to Embodiment 1)

続いて、前述した実施形態1による圧力センサ10の製造方法について図面を参照して
説明する。
図2は、圧力センサ10を構成する可動基板50の製造方法、図3は固定基板40の製
造方法、図4は、可動基板50、固定基板40、台座基板20の接合方法(つまり組立方
法)を示している。図1(b)も参照して説明する。
Then, the manufacturing method of the pressure sensor 10 by Embodiment 1 mentioned above is demonstrated with reference to drawings.
2 is a method for manufacturing the movable substrate 50 constituting the pressure sensor 10, FIG. 3 is a method for manufacturing the fixed substrate 40, and FIG. 4 is a method for joining the movable substrate 50, the fixed substrate 40, and the base substrate 20 (that is, an assembly method). Is shown. This will be described with reference to FIG.

図2は、可動基板50の製造方法の主な工程を示し、可動基板50の裏面53側を視認
した平面図である。
図2(a)は、外形形状とダイヤフラム51、電極の形成工程を示している。図2(a
)において、まず、可動基板50をエッチング法(ドライエッチングまたはウェットエッ
チング)によって、外形形状とダイヤフラム51を形成する。ダイヤフラム51は、可動
基板50の表面52からハーフエッチングにより凹部54を穿設することで形成される(
図1(b)、参照)。この際、可動基板50は水晶であるため、凹部54の深さ、つまり
ダイヤフラム51の厚さを高精度で形成することができる。
FIG. 2 is a plan view showing the main steps of the method for manufacturing the movable substrate 50 and viewing the back surface 53 side of the movable substrate 50.
FIG. 2A shows an outer shape, a diaphragm 51, and an electrode forming process. FIG.
First, the outer shape and the diaphragm 51 are formed on the movable substrate 50 by an etching method (dry etching or wet etching). The diaphragm 51 is formed by drilling a recess 54 from the surface 52 of the movable substrate 50 by half etching (see FIG.
See FIG. 1 (b). At this time, since the movable substrate 50 is made of quartz, the depth of the concave portion 54, that is, the thickness of the diaphragm 51 can be formed with high accuracy.

可動基板50の一辺には、二つの切欠き56,57が、外形形状の形成工程によって形
成されている。なお、可動基板50の外形形成は、表裏両面からのエッチングで行うこと
ができる。
Two notches 56 and 57 are formed on one side of the movable substrate 50 by an outer shape forming process. The outer shape of the movable substrate 50 can be formed by etching from both front and back surfaces.

こうして形成された可動基板50と可動基板50の表面(裏面53)にAu膜を蒸着法
またはスパッタ法により成膜し、所定の形状にパターニングする。そして、ダイヤフラム
51の裏面53に第2電極80、リード電極81、第3接合電極82を連続した電極とし
て形成する。なお、第3接合電極82の切欠き56の周縁部は、外形部との隙間を有して
形成される。この隙間は、固定基板40との接合後において、第1電極60から延在され
る側面電極32とのショートを防止するために設けられる。
なお、第2電極80、リード電極81、第3接合電極82と可動基板50との間には,
図示しないCr/AuまたはTi/Auからなる薄膜が設けられている。
An Au film is formed by vapor deposition or sputtering on the movable substrate 50 thus formed and the front surface (back surface 53) of the movable substrate 50, and patterned into a predetermined shape. Then, the second electrode 80, the lead electrode 81, and the third bonding electrode 82 are formed as continuous electrodes on the back surface 53 of the diaphragm 51. In addition, the peripheral part of the notch 56 of the third bonding electrode 82 is formed with a gap with the outer shape part. The gap is provided in order to prevent a short circuit with the side electrode 32 extending from the first electrode 60 after the bonding with the fixed substrate 40.
In addition, between the 2nd electrode 80, the lead electrode 81, the 3rd joining electrode 82, and the movable substrate 50,
A thin film made of Cr / Au or Ti / Au (not shown) is provided.

続いて、金属層90を形成する。
図2(b)は、金属層90の形成工程を示している。図2(b)において、前工程で形
成された第3接合電極82の表面にAu/Snからなる金属層90を蒸着法等によって形
成する。金属層90は、第3接合電極82の形状とほぼ同じ形状に形成される。従って、
金属層90と第2電極80とは電気的に接続された状態である。
このようにして、可動基板50が形成される。
Subsequently, the metal layer 90 is formed.
FIG. 2B shows a process for forming the metal layer 90. In FIG. 2B, a metal layer 90 made of Au / Sn is formed on the surface of the third bonding electrode 82 formed in the previous step by vapor deposition or the like. The metal layer 90 is formed in substantially the same shape as the shape of the third bonding electrode 82. Therefore,
The metal layer 90 and the second electrode 80 are in an electrically connected state.
In this way, the movable substrate 50 is formed.

なお、前述した可動基板50の製造方法は、水晶ウエハに複数の可動基板を配列して、
ダイヤフラム、前述した各電極、金属層を形成した後、一つ一つの可動基板として分離す
る工程とすることができる。
In the method for manufacturing the movable substrate 50 described above, a plurality of movable substrates are arranged on a quartz wafer,
After forming a diaphragm, each electrode mentioned above, and a metal layer, it can be set as the process of isolate | separating as each movable board | substrate.

続いて、固定基板40の製造方法について説明する。
図3は、固定基板40の製造方法を表している。図3(a)は、固定基板40の表面4
3側から視認した平面図であり、外形形状、貫通孔41、凹部、電極の形成工程を示して
いる。
まず、誘電体膜70を形成するための凹部をハーフエッチングにより形成する(図1(
b)、参照)。固定基板40は水晶から形成されているため、凹部の形状及び深さを高精
度で形成することができる。
Next, a method for manufacturing the fixed substrate 40 will be described.
FIG. 3 shows a method for manufacturing the fixed substrate 40. FIG. 3A shows the surface 4 of the fixed substrate 40.
It is the top view visually recognized from the 3 side, and has shown the formation process of external shape, the through-hole 41, a recessed part, and an electrode.
First, a recess for forming the dielectric film 70 is formed by half etching (FIG. 1 (
b), see). Since the fixed substrate 40 is made of quartz, the shape and depth of the recess can be formed with high accuracy.

次に、貫通孔41を開設するとともに外形形状をエッチング法によって形成する。なお
、貫通孔41は孔径が小さいので、固定基板40の表裏両面からのエッチングにより形成
することが好ましい。外形形状は、前述した可動基板50とほぼ同じであるが、可動基板
50に設けられている切欠き57と同じ位置に切欠き45が形成されている。
Next, the through hole 41 is opened and the outer shape is formed by an etching method. Since the through hole 41 has a small hole diameter, the through hole 41 is preferably formed by etching from both the front and back surfaces of the fixed substrate 40. The outer shape is substantially the same as that of the movable substrate 50 described above, but a notch 45 is formed at the same position as the notch 57 provided in the movable substrate 50.

次に、Auからなる第1電極60と第2接合電極65とを蒸着法またはスパッタ法によ
って形成する。第1電極60は、穿設された凹部の底面42内に前述した第2電極80と
対向する位置にほぼ同じ形状に設定されており、凹部の斜面から貫通孔41を覆う範囲ま
でリード電極61が延在されている。第2接合電極65は、固定基板40の表面43の周
縁に前述した可動基板50の金属層90とほぼ同じ形状で形成され、第1電極60とは電
気的に分離されている。なお、第2接合電極65の切欠き45の周縁は外形部と隙間を有
して形成される。
Next, the first electrode 60 and the second bonding electrode 65 made of Au are formed by vapor deposition or sputtering. The first electrode 60 is set in substantially the same shape at the position facing the above-described second electrode 80 in the bottom surface 42 of the formed recess, and the lead electrode 61 extends from the slope of the recess to the range covering the through hole 41. Has been extended. The second bonding electrode 65 is formed on the periphery of the surface 43 of the fixed substrate 40 in substantially the same shape as the metal layer 90 of the movable substrate 50 described above, and is electrically separated from the first electrode 60. The peripheral edge of the notch 45 of the second bonding electrode 65 is formed with a gap from the outer portion.

貫通孔41内には、リード電極61を形成する際に、貫通孔41の内面までAu膜が成
膜され(図1(b)、図3(c)、参照)、接続電極62が形成される。ここで、接続電
極62は、貫通孔41の内面に沿って形成されるため、貫通孔41内に充填されずに接続
電極62の中央部には貫通孔46が形成される。
In forming the lead electrode 61 in the through hole 41, an Au film is formed up to the inner surface of the through hole 41 (see FIGS. 1B and 3C), and the connection electrode 62 is formed. The Here, since the connection electrode 62 is formed along the inner surface of the through-hole 41, the through-hole 46 is formed in the central portion of the connection electrode 62 without being filled in the through-hole 41.

次に、誘電体膜70を形成する。
図3(b)は、誘電体膜70の形成工程を表している。図3(b)において、第1電極
60を覆うように誘電体膜70をスパッタ法やCVD法等の成膜手段で形成する。誘電体
膜70のダイヤフラム51側の表面は、平滑な同一平面に形成されることが好ましい。
続いて、固定基板40の裏面44側に第1接合電極30を形成する。
Next, the dielectric film 70 is formed.
FIG. 3B shows a process for forming the dielectric film 70. In FIG. 3B, a dielectric film 70 is formed by a film forming means such as a sputtering method or a CVD method so as to cover the first electrode 60. The surface of the dielectric film 70 on the diaphragm 51 side is preferably formed on the same smooth plane.
Subsequently, the first bonding electrode 30 is formed on the back surface 44 side of the fixed substrate 40.

図3(c)は、第1接合電極30の形成工程を表す断面図である。固定基板40の裏面
44の全面にわたってAlからなる第1接合電極30を蒸着法等を用いて形成する。ここ
で、第1接合電極30の形成は、図中、矢印S方向からの斜め蒸着によって行う。このこ
とによって、裏面44と、貫通孔41の内面及び側面電極32を同工程で電極を形成する
ことを可能にする。
なお、側面電極32は、切欠き45の内面にのみ形成されることが好ましい。
FIG. 3C is a cross-sectional view illustrating a process for forming the first bonding electrode 30. A first bonding electrode 30 made of Al is formed over the entire back surface 44 of the fixed substrate 40 by vapor deposition or the like. Here, the first bonding electrode 30 is formed by oblique vapor deposition from the direction of arrow S in the drawing. This makes it possible to form the back surface 44, the inner surface of the through-hole 41, and the side electrode 32 in the same process.
The side electrode 32 is preferably formed only on the inner surface of the notch 45.

貫通孔41内には表面43側から接続電極62が形成されており、第1接合電極30を
形成する際には、貫通孔41の内面に沿って接続電極31が形成され、貫通孔41のくび
れ部近傍で接続電極62と接続電極31とが重なり合い接続され、接続電極33となる。
つまり、固定基板40の表裏両面からの電極形成によって接続電極33が形成される。そ
して、接続電極33に中央を貫通する貫通孔46が開設される。こうして、第1電極60
、リード電極61、接続電極33、第1接合電極30が接続され、同電位の電極が形成さ
れる。
次に、上述した方法で製造された可動基板50と固定基板40と、台座基板20とを接
合する。
The connection electrode 62 is formed in the through hole 41 from the surface 43 side. When the first bonding electrode 30 is formed, the connection electrode 31 is formed along the inner surface of the through hole 41. In the vicinity of the constricted portion, the connection electrode 62 and the connection electrode 31 are overlapped and connected to form the connection electrode 33.
That is, the connection electrode 33 is formed by forming electrodes from the front and back surfaces of the fixed substrate 40. And the through-hole 46 which penetrates a center in the connection electrode 33 is opened. Thus, the first electrode 60
The lead electrode 61, the connection electrode 33, and the first bonding electrode 30 are connected to form an electrode having the same potential.
Next, the movable substrate 50, the fixed substrate 40, and the base substrate 20 manufactured by the above-described method are bonded.

図4は、接合工程を表し、(a)は可動基板50と固定基板40とを接合する工程を示
している。まず、可動基板50と固定基板40とをそれぞれ所定の位置に積層し、圧力と
加熱による加熱溶着によりAu/Snからなる金属層90を溶融し、第3接合電極82と
第2接合電極65との間を溶着接合する。
続いて、この接合工程において発生し、空間55に滞留するガスを貫通孔46から吸引
して除去する。
次に、台座基板20を接合する。
FIG. 4 shows a bonding process, and FIG. 4A shows a process of bonding the movable substrate 50 and the fixed substrate 40. First, the movable substrate 50 and the fixed substrate 40 are respectively laminated at predetermined positions, the metal layer 90 made of Au / Sn is melted by heat welding by pressure and heating, and the third bonding electrode 82 and the second bonding electrode 65 Weld and bond between the two.
Subsequently, the gas generated in this joining step and staying in the space 55 is sucked and removed from the through hole 46.
Next, the base substrate 20 is joined.

図4(b)は、固定基板40と台座基板20の接合工程を表している。固定基板40と
台座基板20との接合は、真空環境においてAlからなる第1接合電極30とガラス表面
との間の陽極接合によって行う。陽極接合ではガスの発生はない。従って、空間55内は
真空となり絶対圧センサが構成される。
FIG. 4B shows a bonding process of the fixed substrate 40 and the base substrate 20. Bonding of the fixed substrate 40 and the base substrate 20 is performed by anodic bonding between the first bonding electrode 30 made of Al and the glass surface in a vacuum environment. There is no gas generation in anodic bonding. Accordingly, the space 55 is evacuated to form an absolute pressure sensor.

こうして完成された圧力センサ10は、図示しない外部回路と接続して使用される。こ
こで、図1に示すように、第1電極60は、接続部としての側面電極32に導電性接着剤
95を用いて接続リード98に接続され、また、第2電極80は、第2接合電極65に接
続されており、切欠き56から露出している第2接合電極65の部分を接続部66として
導電性接着剤95を用いて接続リード97に接続される。そして、接続リード97,98
によって外部回路に接続される。
The completed pressure sensor 10 is used in connection with an external circuit (not shown). Here, as shown in FIG. 1, the first electrode 60 is connected to the connection lead 98 by using the conductive adhesive 95 on the side electrode 32 as the connection portion, and the second electrode 80 is connected to the second joint 80. A portion of the second bonding electrode 65 that is connected to the electrode 65 and is exposed from the notch 56 is connected to the connection lead 97 using the conductive adhesive 95 as a connection portion 66. Then, connection leads 97, 98
Is connected to an external circuit.

従って、前述した圧力センサの製造方法によれば、可動基板50及び固定基板40の形
成、及びこれらに設けられる各電極の形成は、従来の水晶振動子の製造方法で製造するこ
とが可能で、また、可動基板50と固定基板40との接合により発生するガスを除去した
後、固定基板40と台座基板20との接合は、ガスが発生しない陽極接合により行うため
、前述した発生ガスが空間内に滞留することによる圧力測定への影響を排除することがで
きる他、圧力センサ10の構造を簡単な少ない工程で実現し、前述した構造の圧力センサ
10の効果を奏することができる。
Therefore, according to the pressure sensor manufacturing method described above, the formation of the movable substrate 50 and the fixed substrate 40 and the formation of each electrode provided on these can be manufactured by a conventional method of manufacturing a crystal resonator. In addition, since the gas generated by the bonding of the movable substrate 50 and the fixed substrate 40 is removed, the bonding of the fixed substrate 40 and the base substrate 20 is performed by anodic bonding in which no gas is generated. In addition to eliminating the influence on the pressure measurement due to staying in the pressure sensor, the structure of the pressure sensor 10 can be realized with a simple number of steps, and the effect of the pressure sensor 10 having the above-described structure can be achieved.

また、可動基板50に設けられるダイヤフラム51の形成が、表面からの1回の形成工
程(例えば、エッチング工程)で行うことができ、また、固定基板40に開設する貫通孔
41も、一回の開設工程(例えば、エッチング工程)で行うことができ、優れた性能の圧
力センサを安価で提供することができる。
Further, the diaphragm 51 provided on the movable substrate 50 can be formed in a single formation process (for example, an etching process) from the surface, and the through-hole 41 provided in the fixed substrate 40 is also formed once. It can be performed in an opening process (for example, an etching process), and a pressure sensor with excellent performance can be provided at a low cost.

さらに、固定基板40に設けられる接続電極33は、表裏両面から電極形成工程によっ
て形成されるため、特に、接続電極33を形成することによる第1接合電極30と接続電
極33との接続部の平面性が損なわれることなく均一平面となるため、陽極接合を確実に
行うことが可能となり、空間55の密閉性や接合強度を確保することができるという効果
もある。
Furthermore, since the connection electrode 33 provided on the fixed substrate 40 is formed by the electrode formation process from both the front and back surfaces, in particular, the plane of the connection portion between the first bonding electrode 30 and the connection electrode 33 by forming the connection electrode 33. As a result, the anodic bonding can be performed reliably, and the sealing property and bonding strength of the space 55 can be ensured.

なお、金属層90は、上述した実施形態では可動基板50側に設けられたが、固定基板
40側に設けてもよい。
(実施形態1の変形例)
The metal layer 90 is provided on the movable substrate 50 side in the embodiment described above, but may be provided on the fixed substrate 40 side.
(Modification of Embodiment 1)

次に、前述した実施形態1の圧力センサの変形例について図面を参照して説明する。こ
の変形例は、実施形態1の技術思想を基本として、ダイヤフラムの形状、このダイヤフラ
ムに対向する固定基板の形状を変えたもので、共通部分の説明を省略し、共通部分には同
じ符号を附して説明する。
図5は、実施形態1の変形例の圧力センサを模式的に示す断面図である。図5において
、圧力センサ100は、台座基板20と固定基板40と可動基板50とが積層され接合さ
れて構成されている。
Next, a modified example of the pressure sensor according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. In this modification, the shape of the diaphragm and the shape of the fixed substrate facing the diaphragm are changed on the basis of the technical idea of the first embodiment. Description of the common parts is omitted, and the common parts are denoted by the same reference numerals. To explain.
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a pressure sensor according to a modification of the first embodiment. In FIG. 5, the pressure sensor 100 is configured by stacking and joining a base substrate 20, a fixed substrate 40, and a movable substrate 50.

可動基板50には、表裏両面に凹部54,58が同じ位置、同じ形状で穿設されている
。これら凹部54,58によってダイヤフラム51が形成されている。裏面側に形成され
る凹部58の底面には第2電極80が形成され、周縁に設けられる第3接合電極82に接
続されている。
The movable substrate 50 has recesses 54 and 58 formed in the same position and the same shape on both the front and back surfaces. A diaphragm 51 is formed by the recesses 54 and 58. A second electrode 80 is formed on the bottom surface of the recess 58 formed on the back side, and is connected to a third bonding electrode 82 provided on the periphery.

また、固定基板40には、貫通孔41が開設されているが、実施形態1(図1、参照)
において設けられている凹部は無く、表面43に第1電極60が形成され、この第1電極
60と貫通孔41に設けられる接続電極33とは、実施形態1と同様な構造で接続されて
いる。固定基板40の表面43の周縁には第2接合電極65が形成されている。また、第
1電極60を覆うように誘電体膜70が形成されている。
Moreover, although the through-hole 41 is opened in the fixed board | substrate 40, Embodiment 1 (refer FIG. 1).
The first electrode 60 is formed on the surface 43, and the first electrode 60 and the connection electrode 33 provided in the through hole 41 are connected with the same structure as in the first embodiment. . A second bonding electrode 65 is formed on the periphery of the surface 43 of the fixed substrate 40. A dielectric film 70 is formed so as to cover the first electrode 60.

従って、この変形例では、可動基板50に形成されるダイヤフラム51が、表裏両面か
らのハーフエッチングによって形成されるとともに、固定基板40は表面が同一平面に形
成されているところが実施形態1と異なり、それ以外の構造、あるいは製造方法は、実施
形態1と同じである。つまり、固定基板40を一枚の平板にして、誘電体膜70の部分と
空間55を設けるために、可動基板50に凹部58を設けたものである。
Accordingly, in this modification, the diaphragm 51 formed on the movable substrate 50 is formed by half etching from both the front and back surfaces, and the fixed substrate 40 is different from the first embodiment in that the surface is formed on the same plane. Other structures or manufacturing methods are the same as those in the first embodiment. That is, the movable substrate 50 is provided with the recess 58 in order to provide the dielectric film 70 and the space 55 by using the fixed substrate 40 as a single flat plate.

上述した変形例によれば、可動基板50のダイヤフラム51を表裏両面から加工して形
成するが、この加工は同じ工程内で行うことができ、また、固定基板40は、凹部を設け
る加工は不要となり、前述した実施形態1により得られた効果に加え、製造方法をより簡
素化することを可能にする。
(実施形態2)
According to the above-described modification, the diaphragm 51 of the movable substrate 50 is formed by processing from both the front and back surfaces, but this processing can be performed in the same process, and the fixed substrate 40 does not need to be provided with a recess. Thus, in addition to the effects obtained by the first embodiment, the manufacturing method can be further simplified.
(Embodiment 2)

続いて、本発明の実施形態2に係る圧力センサについて図面を参照して説明する。実施
形態2は、前述した実施形態1の技術思想を基本として、圧力センサと外部回路との二つ
の接続部を固定基板のほぼ同一高さ位置に設ける構造にしていることに特徴を有している
。従って、共通部分の説明を省略する。
図6は、実施形態2に係る圧力センサ100を模式的に示す断面図である。図6におい
て、圧力センサ100は、台座基板20と固定基板140と可動基板50とが積層され接
合されて構成されている。可動基板50、台座基板20は、前述した実施形態1と共通で
ある。
Subsequently, a pressure sensor according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. The second embodiment is characterized in that, based on the technical idea of the first embodiment described above, two connection portions of the pressure sensor and the external circuit are provided at substantially the same height position of the fixed substrate. Yes. Therefore, description of common parts is omitted.
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the pressure sensor 100 according to the second embodiment. In FIG. 6, the pressure sensor 100 is configured by stacking and joining a base substrate 20, a fixed substrate 140, and a movable substrate 50. The movable substrate 50 and the base substrate 20 are the same as those in the first embodiment.

固定基板140には、貫通孔41とは別に貫通孔141が開設され、切欠き45に加え
切欠き145(平面図は省略)が設けられている。切欠き145は、可動基板50に設け
られる切欠き56と同じ位置に配設されている。固定基板140も、この貫通孔141と
この貫通孔141内に設けられる貫通接続電極133、切欠き145以外は、実施形態1
による固定基板40と同じ構成である。固定基板140には、可動基板50に設けられる
第3接合電極82(または金属層90)の範囲内の位置に第2接合電極65が設けられて
いる。
In addition to the through hole 41, the fixed substrate 140 has a through hole 141 provided with a notch 145 (a plan view is omitted) in addition to the notch 45. The notch 145 is disposed at the same position as the notch 56 provided in the movable substrate 50. The fixed substrate 140 also includes the through hole 141, the through connection electrode 133 provided in the through hole 141, and the notch 145 except for the first embodiment.
The configuration is the same as that of the fixed substrate 40. A second bonding electrode 65 is provided on the fixed substrate 140 at a position within the range of the third bonding electrode 82 (or the metal layer 90) provided on the movable substrate 50.

貫通孔141は、もう一方の貫通孔41と同様な方法で開設された後、表面の第2接合
電極65及び裏面の第4接合電極130を形成する際に、貫通孔141の内面にまでそれ
ぞれの電極が入り込んで相互に重なり合い貫通接続電極133が形成される。この際、貫
通接続電極133には貫通孔146が形成されるが、この貫通孔146は必ずしも必要と
しない。従って、貫通接続電極133は、一般のビアホールで形成してもよい。
After the through-hole 141 is opened in the same manner as the other through-hole 41, when forming the second bonding electrode 65 on the front surface and the fourth bonding electrode 130 on the back surface, the inner surface of the through-hole 141 is formed respectively. And the through connection electrodes 133 are formed by overlapping each other. At this time, a through hole 146 is formed in the through connection electrode 133, but the through hole 146 is not necessarily required. Therefore, the through connection electrode 133 may be formed of a general via hole.

また、固定基板140の裏面に形成されるAlからなる電極は、貫通孔141の近傍の
分離帯135で電気的に分離されて、一方が第1接合電極30、他方が第4接合電極13
0とされ、第2電極80が貫通接続電極133を介して第4接合電極130に接続されて
いる。第4接合電極130は、前述した側面電極32と同様に斜め蒸着によって、切欠き
145内に延在され、側面電極132が形成されている。この側面電極132は、外部回
路との接続部である。
Further, the electrode made of Al formed on the back surface of the fixed substrate 140 is electrically separated by the separation band 135 in the vicinity of the through hole 141, one being the first bonding electrode 30 and the other being the fourth bonding electrode 13.
The second electrode 80 is connected to the fourth bonding electrode 130 via the through connection electrode 133. The fourth bonding electrode 130 is extended into the notch 145 by oblique vapor deposition in the same manner as the side electrode 32 described above, and the side electrode 132 is formed. The side electrode 132 is a connection part with an external circuit.

従って、第1電極60と接続する側面電極32と第2電極80と接続する側面電極13
2とは、外部回路との接続部として、固定基板140の側面のほぼ同一高さの範囲に配設
されていることになり、外部回路との接続(圧力センサの実装)を容易に行うことができ
る。
Accordingly, the side electrode 32 connected to the first electrode 60 and the side electrode 13 connected to the second electrode 80.
2 means that the side of the fixed substrate 140 is disposed in the same height range as a connection part with the external circuit, and the connection with the external circuit (mounting of the pressure sensor) is easily performed. Can do.

また、固定基板140には、新たに貫通孔141が設けられるが、この貫通孔141は
、もう一方の貫通孔41の開設と同じ工程で開設することができ、内面の貫通接続電極1
33も、接続電極33と同じ工程で形成することができるので、工程数を増やさずに実施
形態2の圧力センサを実現することができる。
(実施形態2の変形例)
Further, the through-hole 141 is newly provided in the fixed substrate 140. This through-hole 141 can be opened in the same process as the opening of the other through-hole 41, and the through-connection electrode 1 on the inner surface can be formed.
Since 33 can also be formed in the same process as the connection electrode 33, the pressure sensor of Embodiment 2 is realizable, without increasing the number of processes.
(Modification of Embodiment 2)

次に、前述した実施形態2の圧力センサの変形例について図面を参照して説明する。こ
の変形例は、実施形態2の技術思想を基本として、ダイヤフラムの形状、このダイヤフラ
ムに対向する固定基板の形状を変えたもので、共通部分の説明を省略し、共通部分には同
じ符号を附して説明する。
図7は、実施形態2の変形例の圧力センサを模式的に示す断面図である。図7において
、圧力センサ100は、台座基板20と固定基板140と可動基板50とが積層され接合
されて構成されている。
Next, a modification of the pressure sensor according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. In this modification, the shape of the diaphragm and the shape of the fixed substrate facing the diaphragm are changed on the basis of the technical idea of the second embodiment. Description of the common parts is omitted, and the common parts are denoted by the same reference numerals. To explain.
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a pressure sensor according to a modification of the second embodiment. In FIG. 7, the pressure sensor 100 is configured by stacking and joining a base substrate 20, a fixed substrate 140, and a movable substrate 50.

可動基板50には、表裏両面に凹部54,58が同じ位置、同じ形状で穿設されている
。これら凹部54,58によってダイヤフラム51が形成されている。この裏面側に形成
される凹部58の底面には第2電極80が形成され、周縁に設けられる第3接合電極82
に接続されている。この可動基板50の形状は、前述した実施形態1の変形例による可動
基板50(図5、参照)と共通である。
The movable substrate 50 has recesses 54 and 58 formed in the same position and the same shape on both the front and back surfaces. A diaphragm 51 is formed by the recesses 54 and 58. A second electrode 80 is formed on the bottom surface of the recess 58 formed on the back surface side, and a third bonding electrode 82 provided on the periphery.
It is connected to the. The shape of the movable substrate 50 is the same as that of the movable substrate 50 (see FIG. 5) according to the modification of the first embodiment described above.

また、固定基板140には、貫通孔41,141が開設されているが、実施形態2(図
6、参照)において設けられている凹部は無く、表面143に第1電極60が形成され、
この第1電極60と貫通孔41に設けられる接続電極33、第2電極80と貫通孔141
に設けられる貫通接続電極133とは、前述した実施形態2と同様な構造で接続されてい
る。固定基板140の表面143の周縁には第2接合電極65が形成されている。また、
第1電極60を覆うように誘電体膜70が形成されている。
Further, although the through holes 41 and 141 are formed in the fixed substrate 140, there is no recess provided in the second embodiment (see FIG. 6), and the first electrode 60 is formed on the surface 143.
The connection electrode 33 provided in the first electrode 60 and the through hole 41, the second electrode 80 and the through hole 141.
The through-connecting electrode 133 provided in is connected with the same structure as that of the second embodiment described above. A second bonding electrode 65 is formed on the periphery of the surface 143 of the fixed substrate 140. Also,
A dielectric film 70 is formed so as to cover the first electrode 60.

つまり、この変形例では、可動基板50に形成されるダイヤフラム51が、表裏両面か
らのハーフエッチングによって形成されるとともに、固定基板140は表面が同一平面に
形成されているところが実施形態2と異なるところで、それ以外の構造、あるいは製造方
法は、実施形態2と同じである。つまり、固定基板140を一枚の平板にして、誘電体膜
70の部分と空間をあけるために、可動基板50に凹部58を設けたものである。
That is, in this modification, the diaphragm 51 formed on the movable substrate 50 is formed by half etching from both the front and back surfaces, and the surface of the fixed substrate 140 is different from that of the second embodiment. Other structures or manufacturing methods are the same as those in the second embodiment. That is, the movable substrate 50 is provided with the concave portion 58 so that the fixed substrate 140 is a single flat plate and a space is formed between the dielectric film 70 and the space.

従って、上述した変形例によれば、可動基板50のダイヤフラム51を表裏両面から加
工して形成するが、この加工は同工程内で行うことができ、また、固定基板140は、凹
部を設ける加工は不要となり、前述した実施形態1により得られた効果に加え、製造方法
をより簡素化することを可能にする。
Therefore, according to the above-described modification, the diaphragm 51 of the movable substrate 50 is formed by processing from both the front and back surfaces, but this processing can be performed in the same process, and the fixed substrate 140 is processed by providing a recess. Becomes unnecessary, and in addition to the effects obtained by the first embodiment, the manufacturing method can be further simplified.

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる
範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明している
が、本発明の技術的思想及び目的の範囲に逸脱することなく、以上説明した実施形態に対
し、形状、材質、組み合わせ、その他の詳細な構成、及び製造工程間の加工方法において
、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
That is, although the present invention has been illustrated and described with particular reference to particular embodiments, it is not intended to depart from the technical spirit and scope of the invention. Various modifications can be made by those skilled in the art in terms of materials, combinations, other detailed configurations, and processing methods between manufacturing processes.

従って、上記に開示した形状、材質、製造工程などを限定した記載は、本発明の理解を
容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものでないから、それ
らの形状、材質、組み合わせなどの限定の一部もしくは全部の限定をはずした部材の名称
での記載は、本発明に含まれるものである。
Therefore, the description limited to the shape, material, manufacturing process and the like disclosed above is an example for easy understanding of the present invention, and does not limit the present invention. Descriptions of the names of members from which some or all of the limitations such as materials and combinations are removed are included in the present invention.

以上説明した実施形態1、実施形態2によればダイヤフラムの膨張歪み、応力変形をな
くし、構造的強度を高め、正確な圧力測定を長期間にわたって維持できる圧力センサと、
少ない工程で効率よく製造可能な圧力センサの製造方法を提供することができる。
According to Embodiment 1 and Embodiment 2 described above, a pressure sensor that eliminates expansion distortion and stress deformation of the diaphragm, increases structural strength, and can maintain accurate pressure measurement over a long period of time;
It is possible to provide a pressure sensor manufacturing method that can be efficiently manufactured with a small number of steps.

本発明の実施形態1に係る圧力センサの概略構造を示し、(a)は平面図、(b)は断面構造を模式的に示す断面図。The schematic structure of the pressure sensor which concerns on Embodiment 1 of this invention is shown, (a) is a top view, (b) is sectional drawing which shows a cross-sectional structure typically. (a)、(b)は、本発明の実施形態1に係る可動基板の製造方法を示す平面図。(A), (b) is a top view which shows the manufacturing method of the movable substrate which concerns on Embodiment 1 of this invention. (a)〜(c)は、本発明の実施形態1に係る固定基板の製造方法示す平面図及び断面図。(A)-(c) is the top view and sectional drawing which show the manufacturing method of the fixed substrate concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る接合工程を示し、(a)は可動基板と固定基板とを接合する工程、(b)は固定基板と台座基板とを接合する工程を示す断面図。The joining process which concerns on Embodiment 1 of this invention is shown, (a) is a process of joining a movable board | substrate and a fixed board | substrate, (b) is sectional drawing which shows the process of joining a stationary board | substrate and a base board | substrate. 本発明の実施形態1の変形例に係る圧力センサを模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the pressure sensor which concerns on the modification of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態2に係る圧力センサを模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the pressure sensor which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態2の変形例に係る圧力センサを模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the pressure sensor which concerns on the modification of Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10…圧力センサ、20…台座基板、30…第1接合電極、33…接続電極、40…固
定基板、43…固定基板の表面、46…貫通孔、50…可動基板、51…ダイヤフラム、
55…空間、60…第1電極、70…誘電体膜、80…第2電極。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Pressure sensor, 20 ... Base board, 30 ... 1st joining electrode, 33 ... Connection electrode, 40 ... Fixed board | substrate, 43 ... Surface of fixed board | substrate, 46 ... Through-hole, 50 ... Movable board | substrate, 51 ... Diaphragm,
55 ... space, 60 ... first electrode, 70 ... dielectric film, 80 ... second electrode.

Claims (10)

ダイヤフラムが圧力を受けて誘電体膜と接触する接触面積の変化を検出して圧力を測定
するタッチモード式静電容量型の圧力センサであって、
一方の表面に形成される第1電極と、該第1電極の表面に成膜される前記誘電体膜と、
他方の表面に形成される第1接合電極と、を有する固定基板と、
前記誘電体膜に対向して形成される前記ダイヤフラムと、該ダイヤフラムの表面に前記
第1電極に対向して設けられる第2電極と、を有する可動基板と、を備え、
前記固定基板と前記可動基板とが接合されて前記ダイヤフラムと前記誘電体膜との間に
形成される空間の内外を連通する貫通孔を有する接続電極が、前記固定基板に設けられ、
前記固定基板の他方の表面に、前記貫通孔を密閉する絶縁性材料からなる台座基板がさ
らに接合されていることを特徴とする圧力センサ。
A touch mode capacitive pressure sensor that measures the pressure by detecting a change in contact area where the diaphragm receives pressure and contacts the dielectric film,
A first electrode formed on one surface; and the dielectric film formed on the surface of the first electrode;
A fixed substrate having a first bonding electrode formed on the other surface;
A movable substrate having the diaphragm formed to face the dielectric film and a second electrode provided on the surface of the diaphragm to face the first electrode;
A connection electrode having a through hole communicating with the inside and outside of a space formed between the diaphragm and the dielectric film by bonding the fixed substrate and the movable substrate is provided on the fixed substrate,
A pressure sensor, wherein a base substrate made of an insulating material that seals the through hole is further bonded to the other surface of the fixed substrate.
請求項1に記載の圧力センサにおいて、
前記固定基板と前記可動基板との間に設けられる金属層を加熱溶着することによって、
前記固定基板と前記可動基板との周縁部を接合し、前記空間に滞留する前記加熱溶着の際
に発生したガスを前記貫通孔より除去した後、前記固定基板と前記台座基板とを陽極接合
して構成されていることを特徴とする圧力センサ。
The pressure sensor according to claim 1.
By heat welding a metal layer provided between the fixed substrate and the movable substrate,
After joining the peripheral part of the fixed substrate and the movable substrate and removing the gas generated during the heat welding staying in the space from the through hole, the fixed substrate and the base substrate are anodically bonded. A pressure sensor characterized by being configured.
請求項1または請求項2に記載の圧力センサにおいて、
前記第1電極が、前記貫通孔を有する接続電極を介して前記第1接合電極と接続され、
前記第1接合電極が、前記第1電極と外部回路との接続部を有していることを特徴とす
る圧力センサ。
The pressure sensor according to claim 1 or 2,
The first electrode is connected to the first bonding electrode via a connection electrode having the through hole;
The pressure sensor, wherein the first bonding electrode has a connection portion between the first electrode and an external circuit.
請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の圧力センサにおいて、
前記第2電極が、前記可動基板の周縁に設けられる第3接合電極まで延在され、前記第
3接合電極と前記金属層を介して前記固定基板の周縁に形成される第2接合電極と接続さ
れ、
前記第2接合電極が、前記第2電極と外部回路との接続部を有していることを特徴とす
る圧力センサ。
The pressure sensor according to any one of claims 1 to 3,
The second electrode extends to a third bonding electrode provided on the periphery of the movable substrate, and is connected to the second bonding electrode formed on the periphery of the fixed substrate via the third bonding electrode and the metal layer. And
The pressure sensor, wherein the second bonding electrode has a connection portion between the second electrode and an external circuit.
一方の表面に形成される第1電極と、該第1電極の表面に成膜される誘電体膜と、他方
の表面に形成される第1接合電極と第4接合電極と、を有する固定基板と、
前記誘電体膜に対向して形成されるダイヤフラムと、該ダイヤフラムの表面に前記第1
電極に対向して設けられる第2電極と、周縁に設けられる第3接合電極と、を有する可動
基板と、を備え、
前記固定基板には、該固定基板と前記可動基板とが接合されて前記ダイヤフラムと前記
誘電体膜との間に形成される空間の内外を連通し、且つ前記第1電極と前記第1接合電極
とを接続する貫通孔を有する接続電極と、前記第2電極と前記第4接合電極とを接続する
貫通接続電極と、が形成され、
前記固定基板の他方の表面に、前記貫通孔を密閉する絶縁性材料からなる台座基板がさ
らに接合されていることを特徴とする圧力センサ。
A fixed substrate having a first electrode formed on one surface, a dielectric film formed on the surface of the first electrode, and a first bonding electrode and a fourth bonding electrode formed on the other surface When,
A diaphragm formed to face the dielectric film, and the first on the surface of the diaphragm
A movable substrate having a second electrode provided opposite to the electrode and a third bonding electrode provided on the periphery,
The fixed substrate and the movable substrate are joined to the fixed substrate so as to communicate the inside and outside of a space formed between the diaphragm and the dielectric film, and the first electrode and the first joined electrode A connection electrode having a through hole for connecting the second connection electrode, and a connection electrode for connecting the second electrode and the fourth bonding electrode,
A pressure sensor, wherein a base substrate made of an insulating material that seals the through hole is further bonded to the other surface of the fixed substrate.
請求項5に記載の圧力センサにおいて、
前記第1接合電極と前記第4接合電極のそれぞれが、ほぼ同一高さの範囲に設けられる
外部回路との接続部を有していることを特徴とする圧力センサ。
The pressure sensor according to claim 5,
Each of said 1st junction electrode and said 4th junction electrode has a connection part with the external circuit provided in the range of substantially the same height, The pressure sensor characterized by the above-mentioned.
請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の圧力センサにおいて、
前記固定基板と前記可動基板とが、熱膨張率がほぼ等しい材料から形成されていること
を特徴とする圧力センサ。
The pressure sensor according to any one of claims 1 to 6,
The pressure sensor, wherein the fixed substrate and the movable substrate are made of a material having substantially the same coefficient of thermal expansion.
請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の圧力センサにおいて、
前記固定基板と前記可動基板とが、水晶から形成されていることを特徴とする圧力セン
サ。
The pressure sensor according to any one of claims 1 to 7,
The pressure sensor, wherein the fixed substrate and the movable substrate are made of quartz.
ダイヤフラムが圧力を受けて誘電体膜と接触する接触面積の変化を検出して圧力を測定
する圧力センサの製造方法であって、
固定基板の製造工程は、一方の表面に、第1電極を形成する工程と前記第1電極の表面
に誘電体膜を成膜する工程と、他方の表面に第1接合電極を形成する工程と、前記第1電
極と前記第1接合電極とを接続する貫通孔を有する接続電極を形成する工程とを含み、
可動基板の製造工程は、ダイヤフラムを形成する工程と前記ダイヤフラムの表面に第2
電極を形成する工程とを含み、
前記固定基板と前記可動基板とを金属層を用いて加熱溶着により接合する工程と、
当該工程において発生し、前記固定基板と前記可動基板によって形成される空間に滞留
したガスを前記貫通孔から除去する工程と、
前記ガスを除去した後、前記固定基板に台座基板を積層して陽極接合により接合し、前
記貫通孔を密閉する工程と、
を含むことを特徴とする圧力センサの製造方法。
A method of manufacturing a pressure sensor for measuring a pressure by detecting a change in a contact area where a diaphragm receives pressure and contacts a dielectric film,
The manufacturing process of the fixed substrate includes a step of forming a first electrode on one surface, a step of forming a dielectric film on the surface of the first electrode, and a step of forming a first bonding electrode on the other surface. And forming a connection electrode having a through-hole connecting the first electrode and the first bonding electrode,
The manufacturing process of the movable substrate includes a step of forming a diaphragm and a second step on the surface of the diaphragm.
Forming an electrode,
Bonding the fixed substrate and the movable substrate by heat welding using a metal layer;
Removing the gas generated in the step and staying in the space formed by the fixed substrate and the movable substrate from the through hole;
After removing the gas, a step of laminating a base substrate on the fixed substrate and bonding by anodic bonding, and sealing the through hole;
A method for manufacturing a pressure sensor, comprising:
請求項9に記載の圧力センサの製造方法において、
前記貫通孔を有する接続電極は、固定基板に貫通孔を開設する工程と、前記第1電極を
形成する工程と、前記第1接合電極を形成する工程と、によって、前記固定基板の表裏両
面側から前記固定基板に開設された貫通孔の内面に沿って形成することを特徴とする圧力
センサの製造方法。
In the manufacturing method of the pressure sensor according to claim 9,
The connection electrode having the through-hole includes a step of opening a through-hole in the fixed substrate, a step of forming the first electrode, and a step of forming the first bonding electrode. A method of manufacturing a pressure sensor, characterized in that the pressure sensor is formed along an inner surface of a through hole provided in the fixed substrate.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010151614A (en) * 2008-12-25 2010-07-08 Denso Corp Sensor chip, its manufacturing method, and pressure sensor
JP2013525766A (en) * 2010-04-21 2013-06-20 ▲無▼▲錫▼▲藜▼頓▲電▼子有限公司 Silicon pressure sensor package structure
CN114466296A (en) * 2017-11-30 2022-05-10 住友理工株式会社 Transducer and method of manufacturing the same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010151614A (en) * 2008-12-25 2010-07-08 Denso Corp Sensor chip, its manufacturing method, and pressure sensor
JP2013525766A (en) * 2010-04-21 2013-06-20 ▲無▼▲錫▼▲藜▼頓▲電▼子有限公司 Silicon pressure sensor package structure
KR101482720B1 (en) * 2010-04-21 2015-01-14 어드밴스드 플래티넘 테크놀로지스 컴퍼니 리미티드 Package structure for silicon pressure sensor
CN114466296A (en) * 2017-11-30 2022-05-10 住友理工株式会社 Transducer and method of manufacturing the same
CN114466296B (en) * 2017-11-30 2023-07-14 住友理工株式会社 Transducer and method of manufacturing the same

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