JP2007278716A - Variable capacitance pressure sensor - Google Patents

Variable capacitance pressure sensor Download PDF

Info

Publication number
JP2007278716A
JP2007278716A JP2006101637A JP2006101637A JP2007278716A JP 2007278716 A JP2007278716 A JP 2007278716A JP 2006101637 A JP2006101637 A JP 2006101637A JP 2006101637 A JP2006101637 A JP 2006101637A JP 2007278716 A JP2007278716 A JP 2007278716A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
pressure sensor
dielectric film
substrate
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2006101637A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Kameda
高弘 亀田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Miyazaki Epson Corp
Original Assignee
Miyazaki Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miyazaki Epson Corp filed Critical Miyazaki Epson Corp
Priority to JP2006101637A priority Critical patent/JP2007278716A/en
Publication of JP2007278716A publication Critical patent/JP2007278716A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a variable capacitance pressure sensor capable of stably operating by preventing peeling a dielectric film to cause leakage of electrodes. <P>SOLUTION: The pressure sensor comprises a substrate 32 made of dielectric material, a detecting body 41 that is overlaid on and fixed to the substrate and has small thickness so that the detecting body deforms in response to the received pressure, a first electrode 44 formed on the substrate side of the facing surface where a deforming surface 42 of the detecting body 41 faces the substrate, a second electrode 46 formed on the deforming surface side of the facing surface at a predetermined distance from the first electrode, a dielectric film 22 formed on the front surface side of the first electrode so as to be interposed between the first electrode and second electrode, and an adhesive auxiliary layer 21 between the first electrode and the dielectric film. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、受ける圧力に応じて変形するように厚みを薄くして形成した検出体(ダイヤ
フラム)を有する容量変化型圧力センサの改良に関する。
The present invention relates to an improvement of a capacity change type pressure sensor having a detection body (diaphragm) formed to be thin so as to be deformed according to a received pressure.

血圧計などの医療機器や、自動車のタイヤ空気圧モニタリングシステムなどの工業用の
計器として多用されている容量変化型圧力センサは、他の方式、すなわちピエゾ抵抗型圧
力センサなどと比較すると、微圧の測定においても高い感度を有し、測定時の消費電力が
小さい等といった多くの利点を有している。
このような容量変化型圧力センサは、一方の電極が形成され、圧力に応じて変形するダ
イヤフラムと、他方の電極が形成された基体とをある程度の隙間をあけて誘電体膜を介在
させるように対向させた構造を有している。そして、変形によるダイヤフラム側と基体側
との間の静電容量の変化から圧力を検出するものである。
Capacitance-change pressure sensors, which are widely used as medical instruments such as blood pressure monitors and industrial instruments such as automobile tire pressure monitoring systems, are less sensitive than other methods, that is, piezoresistive pressure sensors. It has many advantages such as high sensitivity in measurement and low power consumption during measurement.
In such a capacitance change type pressure sensor, a dielectric film is interposed with a certain gap between a diaphragm on which one electrode is formed and deformed according to pressure, and a base on which the other electrode is formed. It has an opposing structure. And a pressure is detected from the change of the electrostatic capacitance between the diaphragm side and base | substrate side by deformation | transformation.

具体的には、従来の容量変化型圧力センサ(タッチ式圧力センサ)(以下、「圧力セン
サ」という)は、図4に示すように構成されている(特許文献1、図1参照)。
図4(a)は圧力センサの概略断面図、図4(b)は図4(a)のA−A断面図である

図示の圧力センサは、収容体であるパッケージ2に収容されている。
パッケージ2は、基体4と、その上に一体に設けた枠状の側壁部5からなる箱状の形態
であり、内側に検出体10を収容して、蓋体6により封止されている。ここで、基体4は
ガラス、セラミック板、硬質プラスチック、シリコンウエハなどを用いることができる。
Specifically, a conventional capacitance change pressure sensor (touch pressure sensor) (hereinafter referred to as “pressure sensor”) is configured as shown in FIG. 4 (see Patent Document 1 and FIG. 1).
4A is a schematic cross-sectional view of the pressure sensor, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4A.
The illustrated pressure sensor is accommodated in a package 2 that is a container.
The package 2 has a box-like shape including a base body 4 and a frame-shaped side wall portion 5 provided integrally therewith. The detection body 10 is accommodated inside and sealed by a lid body 6. Here, the substrate 4 can be made of glass, ceramic plate, hard plastic, silicon wafer or the like.

基体4の表面には下部電極7が形成されており、その上には絶縁膜としての誘電体膜8
が形成され、その上に検出体10が接合されている。
検出体10は、シリコンや水晶などでなる板体であり、中央部には円形の薄肉にしたダ
イヤフラム部12と、その周囲を囲むように板厚を厚くした枠部11を有している。そし
て、ダイヤフラム部12の下面には上部電極13が形成されており、該上部電極13と誘
電体膜8の間には隙間もしくは気密空間Sが形成されている。
上部電極13と、下部電極7とは図4(b)に示すように、パッケージ2外部へ引き回
すように引出し電極13a,7aが設けられている。
A lower electrode 7 is formed on the surface of the substrate 4, and a dielectric film 8 as an insulating film is formed thereon.
Is formed, and the detection body 10 is bonded thereon.
The detection body 10 is a plate body made of silicon, crystal, or the like, and has a thin diaphragm portion 12 in the center and a frame portion 11 with a thick plate so as to surround the periphery. An upper electrode 13 is formed on the lower surface of the diaphragm portion 12, and a gap or an airtight space S is formed between the upper electrode 13 and the dielectric film 8.
As shown in FIG. 4B, the upper electrode 13 and the lower electrode 7 are provided with extraction electrodes 13 a and 7 a so as to be routed outside the package 2.

圧力センサ1は以上のように構成されており、引出し電極13a,7aを介して通電さ
れることにより、気密空間Sおよび誘電体膜8を介して対向されている上部電極13と下
部電極7との間の容量値変化に基づいて、ダイヤフラム部12に加えられた圧力を検出す
ることができる。
すなわち、図4に示すように、ダイヤフラム部12に圧力が加わると、ダイヤフラム部
12は、下方に凸となるように変形する。そして、ダイヤフラム部12の下面に形成され
ている上部電極13が誘電体膜8に押し付けられて接触する。
The pressure sensor 1 is configured as described above. When the pressure sensor 1 is energized through the extraction electrodes 13a and 7a, the upper electrode 13 and the lower electrode 7 that are opposed to each other through the airtight space S and the dielectric film 8 are provided. The pressure applied to the diaphragm unit 12 can be detected based on the change in the capacitance value between the two.
That is, as shown in FIG. 4, when pressure is applied to the diaphragm portion 12, the diaphragm portion 12 is deformed so as to protrude downward. Then, the upper electrode 13 formed on the lower surface of the diaphragm portion 12 is pressed against and contacts the dielectric film 8.

この構造では、加えられる圧力が大きいと、上部電極13と誘電体膜8との接触面積が
大きくなり、加えられる圧力がそれより小さいと、接触面積は小さくなる。そして、接触
面積が大きい方が静電容量は大きくなることから、圧力の作用した際の静電容量値を計測
することで、当該圧力の大きさを計測することができるものである。
In this structure, when the applied pressure is large, the contact area between the upper electrode 13 and the dielectric film 8 becomes large, and when the applied pressure is smaller than that, the contact area becomes small. Since the capacitance increases as the contact area increases, the magnitude of the pressure can be measured by measuring the capacitance value when the pressure is applied.

WO 2005/003711WO 2005/003711

しかしながら、従来の圧力センサ1においては、以下のような不都合がある。
図4(a)において、例えば、金Auなどで形成した下部電極7の表面側に絶縁膜として
の誘電体膜8がSiOにより形成されているが、高温条件下や、高湿度条件下において
、このきわめて薄い誘電体膜8が下部電極7から剥離してしまう場合がある。
このため、ダイヤフラム部12に圧力が加わり、ダイヤフラム部12は、下方に凸とな
るように変形すると、下部電極7の誘電体膜8の剥離箇所が上部電極13と接触し、リー
クするおそれがあり、センサとして動作しなくなってしまうという問題がある。
However, the conventional pressure sensor 1 has the following disadvantages.
In FIG. 4A, for example, a dielectric film 8 as an insulating film is formed of SiO 2 on the surface side of the lower electrode 7 formed of gold Au or the like, but under high temperature conditions or high humidity conditions. The very thin dielectric film 8 may be peeled off from the lower electrode 7 in some cases.
For this reason, if pressure is applied to the diaphragm portion 12 and the diaphragm portion 12 is deformed so as to protrude downward, the peeled portion of the dielectric film 8 of the lower electrode 7 may come into contact with the upper electrode 13 and may leak. There is a problem that it does not operate as a sensor.

本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、電極同士のリークを生じるよ
うな誘電体膜の剥離を防止して安定して動作し得る容量変化型圧力センサを提供すること
を目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and provides a capacitance change type pressure sensor that can stably operate by preventing the peeling of a dielectric film that causes leakage between electrodes. Objective.

上記第1の目的は、第1の発明にあっては、誘電体材料でなる基体と、該基体に重ねて
固定されており、受ける圧力に応じて変形するように厚みを薄くして形成した検出体と、
該検出体の変形面と、前記基体とが互いに対向する対向面の前記基体側に形成された第1
の電極と、前記第1の電極と所定の間隔を置いて前記対向面の前記変形面側に形成した第
2の電極と、前記第1の電極と第2の電極の間に介在されるようにして、前記第1の電極
の表面側に形成された誘電体膜とを含んでおり、前記第1の電極と前記誘電体膜との間に
接着補助層を設けた容量変化型圧力センサにより、達成される。
The first object is that in the first invention, the base is made of a dielectric material, and is fixed to be overlapped with the base, and the thickness is reduced so as to be deformed according to the pressure received. A detection object;
A first surface formed on the base side of a facing surface where the deformation surface of the detection body and the base face each other.
The second electrode formed on the deformed surface side of the opposing surface at a predetermined distance from the first electrode, and the first electrode and the second electrode. And a dielectric film formed on the surface side of the first electrode, and a capacitance change type pressure sensor in which an adhesion auxiliary layer is provided between the first electrode and the dielectric film. Achieved.

第1の発明の構成によれば、前記基体の表面に形成された第1の電極と前記誘電体膜と
の間、すなわち、第1の電極の表面には、接着補助層が形成されている。これにより、前
記第1の電極と前記誘電体膜との接着強度が高められており、そのため、例えば、高温度
下、高湿度下などの環境変化や、外部からの衝撃などにより、第1の電極を覆う前記誘電
体膜が容易に剥離しないようにされている。
これにより、電極同士のリークを生じるような誘電体膜の剥離を防止して安定して動作
し得る容量変化型圧力センサを提供することができる。
According to the configuration of the first invention, an adhesion auxiliary layer is formed between the first electrode formed on the surface of the substrate and the dielectric film, that is, on the surface of the first electrode. . As a result, the adhesive strength between the first electrode and the dielectric film is enhanced. For this reason, for example, due to environmental changes such as high temperature and high humidity, external impact, etc. The dielectric film covering the electrodes is not easily peeled off.
Accordingly, it is possible to provide a capacitance change type pressure sensor that can prevent the peeling of the dielectric film that causes leakage between the electrodes and can operate stably.

第2の発明は、第1の発明の構成において、前記接着補助層が、クロム(Cr),ニッ
ケル(Ni),チタン(Ti)のいずれかの金属層もしくは各金属の合金層により形成さ
れていることを特徴とする。
第2の発明の構成によれば、クロム(Cr),ニッケル(Ni),チタン(Ti)のい
ずれかの金属層もしくは各金属の合金は、誘電体材料である例えば水晶による基体に対し
て付着しやすく、SiOなどの誘電体膜を強固に接着できる。
According to a second invention, in the configuration of the first invention, the adhesion auxiliary layer is formed of a metal layer of chromium (Cr), nickel (Ni), titanium (Ti) or an alloy layer of each metal. It is characterized by being.
According to the configuration of the second invention, the metal layer of chromium (Cr), nickel (Ni), or titanium (Ti) or the alloy of each metal adheres to the substrate made of a dielectric material such as quartz. It is easy to do, and a dielectric film such as SiO 2 can be firmly adhered.

第3の発明は、第1または2のいずれかの発明の構成において、前記接着補助層が、前
記第1の電極より大きく形成されていることを特徴とする。
第3の発明の構成によれば、前記接着補助層が前記第1の電極を完全に覆うことができ
るので、該第1の電極の剥離、損傷などを確実に防止することができる。
A third invention is characterized in that, in the structure of either the first or second invention, the adhesion auxiliary layer is formed larger than the first electrode.
According to the structure of 3rd invention, since the said adhesion auxiliary layer can cover the said 1st electrode completely, peeling, damage, etc. of this 1st electrode can be prevented reliably.

第4の発明は、第1ないし3のいずれかの発明の構成において、前記基体と前記第1の
電極との間に下地層を形成したことを特徴とする。
第4の発明の構成によれば、前記第1の電極を電気抵抗がきわめて低く効率の良い「金
」などで形成した場合には、前記下地層を形成することで、該第1の電極を形成する金属
層を付着させやすく、場合によりメッキなどにより形成することも可能となり、剥離も防
止できるので好ましい。
A fourth invention is characterized in that, in the structure of any one of the first to third inventions, an underlayer is formed between the base and the first electrode.
According to the configuration of the fourth invention, when the first electrode is formed of “gold” having an extremely low electric resistance and high efficiency, the first electrode is formed by forming the base layer. It is preferable because the metal layer to be formed can be easily attached, and in some cases, it can be formed by plating, and peeling can be prevented.

第5の発明は、第4の発明の構成において、前記第1の電極をアルミニウム(Al)も
しくはその合金とすることにより、前記下地層を省除したことを特徴とする。
第5の発明の構成によれば、アルミニウムによる電極を形成する場合には、前記下地層
を用いなくても、例えば、水晶による基体に対して、蒸着またはスパッタリングなどによ
り形成することができる。
A fifth invention is characterized in that, in the structure of the fourth invention, the first electrode is made of aluminum (Al) or an alloy thereof, so that the base layer is omitted.
According to the configuration of the fifth aspect of the invention, when forming an electrode made of aluminum, it can be formed, for example, by vapor deposition or sputtering on a base made of quartz without using the base layer.

第6の発明は、第1ないし5のいずれかの発明の構成において、前記接着補助層の厚み
を数10ないし500オングストローム(Å)としたことを特徴とする。
第6の発明の構成によれば、前記接着補助層が数10オングストローム未満の場合には
、接着力が低下するという弊害がある。また、500オングストロームを超えると前記接
着補助層が電極として機能するため、電極面積が変化してしまうという弊害がある。
A sixth invention is characterized in that, in the configuration of any one of the first to fifth inventions, the thickness of the adhesion auxiliary layer is several tens to 500 angstroms (Å).
According to the structure of 6th invention, when the said adhesion auxiliary | assistant layer is less than several tens of angstroms, there exists a bad effect that adhesive force falls. In addition, when the thickness exceeds 500 angstroms, the adhesion assisting layer functions as an electrode, so that the electrode area changes.

図1は、本発明の実施形態に係る容量変化型圧力センサの概略断面図である。
図において、容量変化型圧力センサ(以下、「圧力センサ」という)30は、比較的厚
みのある板状の基体32の上に検出体41を接合した構造である。
ない中空の収容容器としてのパッケージ等に気密に収容するようにしてもよい。
また、図2は検出体41を示す図であり、図2(a)は概略平面図、図2(b)は図2
(a)のB−B線概略断面図、図2(c)は概略底面図、図3は基体32を示す図であり
、図3(a)は概略平面図、図3(b)は図3(a)のC−C線概略断面図、図3(c)
は基体32の底面図である。
これらの図を適宜参照しながら、圧力センサ30の構成を説明する。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a capacitance change type pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
In the figure, a capacitance change type pressure sensor (hereinafter referred to as “pressure sensor”) 30 has a structure in which a detection body 41 is joined on a plate-like base 32 having a relatively large thickness.
You may make it accommodate airtightly in the package as a non-hollow accommodation container.
FIG. 2 is a view showing the detection body 41, FIG. 2 (a) is a schematic plan view, and FIG. 2 (b) is FIG.
FIG. 2C is a schematic bottom view, FIG. 3 is a diagram showing the base 32, FIG. 3A is a schematic plan view, and FIG. 3B is a diagram. Fig. 3 (c) is a schematic sectional view taken along line CC of Fig. 3 (a).
FIG. 6 is a bottom view of the base 32.
The configuration of the pressure sensor 30 will be described with reference to these drawings as appropriate.

基体32は、誘電体材料でなり、例えば、ガラス、セラミック板、硬質プラスチック、
シリコンなどにより形成することができ、ガラスやシリコンを用いる場合、それらのウエ
ハを加工する工程から作ることができる。
あるいは、基体32をセラミックで形成する場合には、例えば、酸化アルミニウム質の
セラミックグリーンシートを成形して、図示の形状とすることができる。基体32の厚み
寸法は例えば200μm程度である。
検出体41は、好ましくはウエハ材料での加工が可能なものが選択され、例えば、シリ
コンや水晶材料から形成することができる。
The base 32 is made of a dielectric material, for example, glass, ceramic plate, hard plastic,
It can be formed of silicon or the like, and when glass or silicon is used, it can be made from a process of processing those wafers.
Alternatively, when the substrate 32 is formed of ceramic, for example, an aluminum oxide ceramic green sheet can be formed into the shape shown in the figure. The thickness dimension of the base 32 is, for example, about 200 μm.
The detector 41 is preferably selected from those that can be processed with a wafer material, and can be formed of, for example, silicon or a quartz material.

この実施形態では、検出体41は、例えば水晶から形成されており、図2から理解され
るように、全体として正方形もしくは矩形の水晶板を加工して得られる。
具体的には、検出体41は、厚みすべり振動モードもしくは厚み縦振動モードを有する
ATカット水晶板でなる水晶ウエハを用いて、該水晶板のほぼ中央部分を、図2に示すよ
うに、矩形に薄板に形成する。つまり、例えば該水晶板の表面と裏面から、それぞれ中央
領域について、矩形にハーフエッチングし、図2に示す変形領域42を形成する。この変
形領域42の下面が変形面49である。変形領域42は、後述するように圧力を受けて変
形する領域である。
In this embodiment, the detection body 41 is made of, for example, quartz, and is obtained by processing a square or rectangular quartz plate as a whole as understood from FIG.
Specifically, the detection body 41 uses a quartz wafer made of an AT-cut quartz plate having a thickness shear vibration mode or a thickness longitudinal vibration mode, and a substantially central portion of the quartz plate is rectangular as shown in FIG. It is formed into a thin plate. That is, for example, the center region is half-etched into a rectangle from the front surface and the back surface of the crystal plate, thereby forming the deformation region 42 shown in FIG. A lower surface of the deformation region 42 is a deformation surface 49. The deformation area 42 is an area that is deformed by receiving pressure as described later.

また、これと同時に変形領域42に近接したその側方に貫通孔45を穿設する。貫通孔
45は変形領域42のハーフエッチングと同時に表裏からそれぞれエッチングし、変形領
域の完成後に、該貫通孔45の箇所だけエッチングを続行するようにして形成することが
できる。なお、この場合のエッチングは、例えばフッ酸溶液によるウエットエッチングが
利用できる。また、表面のエッチング量(深さ)は例えば84μm程度、裏面のエッチン
グ量(深さ)は例えば6μm程度とすることができる。
そして、検出体41は、図1に符号S1で示す気密空間を形成するように、例えば大気
圧中で、基体32に接合される。この接合は、基体32の材料と、検出体41の材料とが
それぞれウエハの状態において、行われるようにしてもよい。検出体41の厚みは例えば
、100μm程度である。
At the same time, a through hole 45 is formed on the side of the deformation area 42 in the vicinity thereof. The through holes 45 can be formed by etching from the front and the back simultaneously with half-etching of the deformation region 42 and continuing the etching only at the positions of the through holes 45 after the deformation region is completed. In this case, for example, wet etching using a hydrofluoric acid solution can be used as the etching. Moreover, the etching amount (depth) of the front surface can be set to, for example, about 84 μm, and the etching amount (depth) of the back surface can be set to, for example, about 6 μm.
And the detection body 41 is joined to the base | substrate 32, for example in atmospheric pressure so that the airtight space shown with code | symbol S1 in FIG. 1 may be formed. This bonding may be performed while the material of the base body 32 and the material of the detection body 41 are in a wafer state. The thickness of the detection body 41 is, for example, about 100 μm.

この実施形態では、例えば、図3に示されているように、検出体41の変形面49の対
向面である基体32の上面には、第1の電極44が形成されている。そして、図2に示す
ように、変形面49に第2の電極46が形成されている。
図1および図2に示すように、第1の電極44は、基体32の上面に設けた下地層48
の上に形成されている。第1の電極44の膜厚は、例えば1500オングストローム程度
である。第2の電極46の膜厚は、例えば2000オングストローム程度である。
すなわち、例えば基体32が水晶で、第1の電極44を例えば金(Au)により形成す
る場合には、基体32の表面に下地層48を形成することが好ましく、これにより、基体
32に対する金の付着を良くし、あるいはメッキにより金を成膜することも可能となる。
また、第1の電極44がアルミニウム(Al)もしくはその合金である場合には、基体
32の表面に直接、スパッタリングや蒸着などにより該第1の電極44を成膜できるので
、下地層48は不要である。
In this embodiment, for example, as shown in FIG. 3, the first electrode 44 is formed on the upper surface of the base 32 that is the surface facing the deformation surface 49 of the detection body 41. As shown in FIG. 2, the second electrode 46 is formed on the deformation surface 49.
As shown in FIGS. 1 and 2, the first electrode 44 is a base layer 48 provided on the upper surface of the substrate 32.
Is formed on top. The film thickness of the first electrode 44 is, for example, about 1500 angstroms. The film thickness of the second electrode 46 is, for example, about 2000 angstroms.
That is, for example, when the base 32 is made of quartz and the first electrode 44 is made of, for example, gold (Au), the base layer 48 is preferably formed on the surface of the base 32, thereby It is possible to improve the adhesion or to form a gold film by plating.
Further, when the first electrode 44 is aluminum (Al) or an alloy thereof, the first electrode 44 can be formed directly on the surface of the base 32 by sputtering, vapor deposition, or the like, so that the base layer 48 is unnecessary. It is.

電極の構成についてさらに説明する。
図2(c)に示すように、検出体41の裏面51の外周に沿ってその縁部には、導電部
37が形成されている。この導電部37は基体32と検出体41を接合する役割を果たす
と同時に、図1に示すように、固定電極である第1の電極44から一体に延びる引出し電
極44aと接続されて、第1の電極44と電気的に接続されている。なお、図2(a)で
は図示していないが、導電部37は検出体41の表面52側に引き回されて駆動電圧を供
給するためのボンディングワイヤW2が接続されている。
The configuration of the electrode will be further described.
As shown in FIG. 2C, a conductive portion 37 is formed at the edge along the outer periphery of the back surface 51 of the detection body 41. The conductive portion 37 plays a role of joining the base body 32 and the detection body 41, and at the same time, as shown in FIG. 1, is connected to a lead electrode 44a extending integrally from the first electrode 44 which is a fixed electrode. The electrode 44 is electrically connected. Although not shown in FIG. 2A, the conductive portion 37 is connected to a bonding wire W2 that is led to the surface 52 side of the detection body 41 and supplies a driving voltage.

図1および図2(c)に示すように、貫通孔45には導電材料が充填されるなどして、
導電スルーホールとされており、可動電極である第2の電極46から延びる引出し電極4
6aと接続され、さらに該導電材料により、図2(a)に示すように貫通孔45の表面側
の孔周辺に形成した電極パッド46bと接続されている。この電極パット46bには駆動
用の電圧を供給するためのボンディングワイヤW1が接続されている。
さらに検出体41の対向する端縁には、図2(a)や図2(c)に示すように、電極パ
ッド48a,46bが形成されており、これら電極パッド48a,46bは、検出体41
の変形による容量変化を検出できる実装端子として利用できるようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 2 (c), the through hole 45 is filled with a conductive material, etc.
A lead-out electrode 4 which is a conductive through hole and extends from the second electrode 46 which is a movable electrode
Further, the conductive material is connected to an electrode pad 46b formed around the hole on the surface side of the through hole 45 as shown in FIG. A bonding wire W1 for supplying a driving voltage is connected to the electrode pad 46b.
Further, as shown in FIGS. 2A and 2C, electrode pads 48 a and 46 b are formed on opposing edges of the detection body 41, and these electrode pads 48 a and 46 b are formed on the detection body 41.
It can be used as a mounting terminal that can detect a change in capacitance due to the deformation.

さらに、図1および図3を参照して理解されるように、第1の電極44と、その表面側
に形成される誘電体膜22との間には、接着補助層21が形成されている。
この誘電体膜22は、第1の電極44と第2の電極46同士の短絡を防止するために設
けられる絶縁膜であり、SiOやAl、Si等により形成することがきる

好ましくは、この場合、誘電体膜の膜厚は5000オングストローム以下であり、これを
1000オングストローム未満とすることにより、膜の引っ張り応力が制限され、膜の引
っ張り応力による悪影響が抑制される。
Further, as can be understood with reference to FIGS. 1 and 3, an adhesion assisting layer 21 is formed between the first electrode 44 and the dielectric film 22 formed on the surface side thereof. .
The dielectric film 22 is an insulating film provided to prevent a short circuit between the first electrode 44 and the second electrode 46, and is formed of SiO 2 , Al 2 O 3 , Si 3 N 4 or the like. I'm going.
Preferably, in this case, the film thickness of the dielectric film is 5000 angstroms or less, and by setting the film thickness to less than 1000 angstroms, the tensile stress of the film is limited, and adverse effects due to the tensile stress of the film are suppressed.

また、接着補助層21は、例えば、クロム(Cr),ニッケル(Ni),チタン(Ti
)のいずれかの金属層もしくは各金属の合金層により形成することができる。これらの金
属は、基体32の表面に、例えば、蒸着やスパッタリングなどの手法により成膜すること
ができる。そして、これらクロム(Cr),ニッケル(Ni),チタン(Ti)のいずれ
かの金属層もしくは各金属の合金は、誘電体材料である例えば水晶による基体に対して付
着しやすく、SiOなどの誘電体膜22を強固に接着できる。
The adhesion auxiliary layer 21 is made of, for example, chromium (Cr), nickel (Ni), titanium (Ti
), Or an alloy layer of each metal. These metals can be formed on the surface of the substrate 32 by a technique such as vapor deposition or sputtering. These metal layers of chromium (Cr), nickel (Ni), titanium (Ti) or alloys of the respective metals are easily attached to a dielectric material such as a crystal base, such as SiO 2 . The dielectric film 22 can be firmly bonded.

ここで、図1および図3(b)に示すように、接着補助層21は、第1の電極44より
大きく形成されている。このため、該接着補助層21は第1の電極44を完全に覆うこと
ができるので、該第1の電極44の剥離、損傷などを確実に防止することができる。
特に、図3(a)に示すように、第1の電極44の外縁から幅寸法DWが50〜100
μm程度となるように接着補助層21を第1の電極44よりも大きく形成することが好ま
しい。これにより、接着補助層21の保護作用を確実に発揮させることができる。
Here, as shown in FIGS. 1 and 3B, the adhesion auxiliary layer 21 is formed larger than the first electrode 44. For this reason, since the auxiliary adhesion layer 21 can completely cover the first electrode 44, peeling and damage of the first electrode 44 can be reliably prevented.
In particular, as shown in FIG. 3A, the width dimension DW is 50 to 100 from the outer edge of the first electrode 44.
It is preferable to form the adhesion assisting layer 21 larger than the first electrode 44 so as to be about μm. Thereby, the protective effect of the adhesion assistance layer 21 can be exhibited reliably.

さらに、接着補助層21の厚みを数10ないし200オングストローム(Å)とするこ
とが好ましい。
すなわち、前記接着補助層が数10オングストローム未満の場合には、接着力が低下す
るという弊害がある。
また、500オングストロームを超えると前記接着補助層が電極として機能するため、
電極面積が変化してしまうという弊害がある。この実施形態では100オングストローム
程度である。
Furthermore, it is preferable that the thickness of the adhesion auxiliary layer 21 be several tens to 200 angstroms (Å).
That is, when the adhesion auxiliary layer is less than several tens of angstroms, there is a problem that the adhesive force is reduced.
Moreover, since the adhesion auxiliary layer functions as an electrode when exceeding 500 angstroms,
There is an adverse effect that the electrode area changes. In this embodiment, it is about 100 angstroms.

本実施形態の圧力センサ30は以上のように構成されており、以下のように動作するこ
とができる。
圧力センサ30を例えば大気中に配置する。この状態では、気密空間S1の気圧は大気
圧なので外部の気圧とつり合っており、検出体41の変形領域42は変形しない。
ここで、圧力変化がある場合には、その圧力変化を変形領域42が受けると、第1の電
極44と第2の電極46間の容量値が変化し、該容量変化に基づいて、その圧力を検出す
ることができる。
The pressure sensor 30 of the present embodiment is configured as described above, and can operate as follows.
For example, the pressure sensor 30 is disposed in the atmosphere. In this state, since the atmospheric pressure in the airtight space S1 is atmospheric pressure, it is balanced with the external atmospheric pressure, and the deformation region 42 of the detection body 41 is not deformed.
Here, when there is a pressure change, when the deformation region 42 receives the pressure change, the capacitance value between the first electrode 44 and the second electrode 46 changes, and the pressure changes based on the capacitance change. Can be detected.

すなわち、変形領域42が受ける圧力に応じて、該変形領域42が下方に凸となるよう
に変形し、変形面49が基体32の上面に接触すると、接触面積に応じて、第1の電極4
4と第2の電極46の間に絶縁体としての基体32が介在されて、その面積分だけ第1の
電極44と第2の電極46の対向面積が増大する。そして、第1の電極44と第2の電極
46の対向面積が増大すると、容量値Cが増大する。
この容量値変化を検出することにより、変形領域42に加えられた圧力を検出すること
ができるものである。
That is, when the deformation region 42 is deformed so as to protrude downward according to the pressure received by the deformation region 42 and the deformation surface 49 comes into contact with the upper surface of the base 32, the first electrode 4 depends on the contact area.
The base 32 as an insulator is interposed between the fourth electrode 46 and the second electrode 46, and the opposing area of the first electrode 44 and the second electrode 46 is increased by that area. When the opposing area between the first electrode 44 and the second electrode 46 increases, the capacitance value C increases.
By detecting this change in capacitance value, the pressure applied to the deformation region 42 can be detected.

そして、本実施形態では、基体32の表面に形成された第1の電極44と誘電体膜22
との間、すなわち、第1の電極44の表面には、接着補助層21が形成されている。これ
により、第1の電極44と誘電体膜22との接着強度が高められており、そのため、例え
ば、高温度下、高湿度下などの環境変化や、外部からの衝撃などにより、第1の電極44
を覆う誘電体膜22が容易に剥離しないようにされている。
このため、電極同士のリークを生じるような誘電体膜22の剥離を防止して安定して動
作し得る容量変化型圧力センサ30を提供することができる。
In the present embodiment, the first electrode 44 and the dielectric film 22 formed on the surface of the substrate 32.
In other words, the adhesion auxiliary layer 21 is formed on the surface of the first electrode 44. As a result, the adhesive strength between the first electrode 44 and the dielectric film 22 is increased. For this reason, for example, due to environmental changes such as high temperature and high humidity, external impact, etc. Electrode 44
The dielectric film 22 covering the film is not easily peeled off.
For this reason, it is possible to provide the capacitance change type pressure sensor 30 that can prevent the peeling of the dielectric film 22 that causes leakage between the electrodes and can operate stably.

本発明は上述の実施形態に限定されない。実施形態や変形例の各構成はこれらを適宜組
み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
上述の実施形態では、検出体41は矩形のものとして説明されているが、正方形でも円
形などでもよい。また、その変形面49を矩形のものとして説明しているが、これを円形
や正方形としてもよい。
基体32を構成する基板は、単層のものとして説明されているが、複数層設けてもよい
The present invention is not limited to the above-described embodiment. The configurations of the embodiment and the modified examples can be combined or omitted as appropriate, and can be combined with other configurations not shown.
In the above-described embodiment, the detection body 41 is described as being rectangular, but it may be square or circular. Moreover, although the deformation | transformation surface 49 is demonstrated as a rectangular thing, this is good also as a round shape or a square.
The substrate constituting the base 32 is described as a single layer, but a plurality of layers may be provided.

本発明の容量変化型圧力センサの実施形態の概略断面図。The schematic sectional drawing of the embodiment of the capacity change type pressure sensor of the present invention. 図1の圧力センサの検出体の図。The figure of the detection object of the pressure sensor of FIG. 図1の圧力センサの基体の図。The figure of the base | substrate of the pressure sensor of FIG. 従来の容量変化型圧力センサを示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the conventional capacity | capacitance change type pressure sensor.

符号の説明Explanation of symbols

21・・・接着補助層、22・・・誘電体膜、30・・・(容量変化型)圧力センサ、
32・・・基体、41・・・検出体、42・・・変形領域、44・・・第1の電極、46
・・・第2の電極
21 ... Adhesion auxiliary layer, 22 ... Dielectric film, 30 ... (Capacitance change type) pressure sensor,
32 ... Substrate, 41 ... Detector, 42 ... Deformation region, 44 ... First electrode, 46
... Second electrode

Claims (6)

誘電体材料でなる基体と、
該基体に重ねて固定されており、受ける圧力に応じて変形するように厚みを薄くして形
成した検出体と、
該検出体の変形面と、前記基体とが互いに対向する対向面の前記基体側に形成された第
1の電極と、
前記第1の電極と所定の間隔を置いて前記対向面の前記変形面側に形成した第2の電極
と、
前記第1の電極と第2の電極の間に介在されるようにして、前記第1の電極の表面側に
形成された誘電体膜と
を含んでおり、
前記第1の電極と前記誘電体膜との間に接着補助層を設けたことを特徴とする容量変化
型圧力センサ。
A substrate made of a dielectric material;
A detection body that is fixed to the substrate in an overlapping manner, and is formed with a reduced thickness so as to be deformed according to the pressure received;
A first electrode formed on the substrate side of a facing surface where the deformation surface of the detection body and the substrate face each other;
A second electrode formed on the deformation surface side of the facing surface at a predetermined interval from the first electrode;
A dielectric film formed on the surface side of the first electrode so as to be interposed between the first electrode and the second electrode,
A capacitance change pressure sensor, wherein an adhesion auxiliary layer is provided between the first electrode and the dielectric film.
前記接着補助層が、クロム(Cr),ニッケル(Ni),チタン(Ti)のいずれかの
金属層もしくは各金属の合金層により形成されていることを特徴とする請求項1に記載の
容量変化型圧力センサ。
2. The capacitance change according to claim 1, wherein the adhesion auxiliary layer is formed of a metal layer of chromium (Cr), nickel (Ni), or titanium (Ti) or an alloy layer of each metal. Mold pressure sensor.
前記接着補助層が、前記第1の電極より大きく形成されていることを特徴とする請求項
1または2のいずれかに記載の容量変化型圧力センサ。
The capacitance change pressure sensor according to claim 1, wherein the adhesion auxiliary layer is formed larger than the first electrode.
前記基体と前記第1の電極との間に下地層を形成したことを特徴とする請求項1ないし
3のいずれかに記載の容量変化型圧力センサ。
The capacitance change pressure sensor according to claim 1, wherein a base layer is formed between the base and the first electrode.
前記第1の電極をアルミニウム(Al)もしくはその合金とすることにより、前記下地
層を省除したことを特徴とする請求項4に記載の容量変化型圧力センサ。
The capacitance change pressure sensor according to claim 4, wherein the first layer is made of aluminum (Al) or an alloy thereof to omit the base layer.
前記接着補助層の厚みを数10ないし500オングストローム(Å)としたことを特徴
とする請求項1ないし5のいずれかに記載の容量変化型圧力センサ。
6. The capacitance change pressure sensor according to claim 1, wherein a thickness of the adhesion auxiliary layer is set to several tens to 500 angstroms (Å).
JP2006101637A 2006-04-03 2006-04-03 Variable capacitance pressure sensor Withdrawn JP2007278716A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006101637A JP2007278716A (en) 2006-04-03 2006-04-03 Variable capacitance pressure sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006101637A JP2007278716A (en) 2006-04-03 2006-04-03 Variable capacitance pressure sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007278716A true JP2007278716A (en) 2007-10-25

Family

ID=38680318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006101637A Withdrawn JP2007278716A (en) 2006-04-03 2006-04-03 Variable capacitance pressure sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007278716A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012164975A1 (en) * 2011-06-03 2012-12-06 アルプス電気株式会社 Capacitive pressure sensor and method for manufacturing same
CN103257005A (en) * 2012-02-21 2013-08-21 苏州敏芯微电子技术有限公司 Capacitive pressure sensor and manufacturing method thereof
CN105043603A (en) * 2015-06-04 2015-11-11 东南大学 Capacitive pressure sensor provided with self-detection apparatus, and preparation method thereof
JP2017506329A (en) * 2014-01-17 2017-03-02 株式会社村田製作所 Improved pressure sensor structure
KR102288972B1 (en) * 2020-03-19 2021-08-13 성균관대학교산학협력단 Capacitive force sensor
US11187666B2 (en) * 2018-06-20 2021-11-30 MEAS France Method for manufacturing a relative humidity sensor and relative humidity sensor

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012164975A1 (en) * 2011-06-03 2012-12-06 アルプス電気株式会社 Capacitive pressure sensor and method for manufacturing same
JPWO2012164975A1 (en) * 2011-06-03 2015-02-23 アルプス電気株式会社 Capacitance type pressure sensor and manufacturing method thereof
CN103257005A (en) * 2012-02-21 2013-08-21 苏州敏芯微电子技术有限公司 Capacitive pressure sensor and manufacturing method thereof
JP2017506329A (en) * 2014-01-17 2017-03-02 株式会社村田製作所 Improved pressure sensor structure
US9829405B2 (en) 2014-01-17 2017-11-28 Murata Manufacturing Co., Ltd. Micromechanical pressure sensor structure having a side wall layer
TWI648527B (en) * 2014-01-17 2019-01-21 日商村田製作所股份有限公司 An improved pressure sensor structure
CN105043603A (en) * 2015-06-04 2015-11-11 东南大学 Capacitive pressure sensor provided with self-detection apparatus, and preparation method thereof
US11187666B2 (en) * 2018-06-20 2021-11-30 MEAS France Method for manufacturing a relative humidity sensor and relative humidity sensor
KR102288972B1 (en) * 2020-03-19 2021-08-13 성균관대학교산학협력단 Capacitive force sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9035401B2 (en) Physical quantity detection device and physical quantity detector
JP4998860B2 (en) Pressure sensor element, pressure sensor
JP2007278716A (en) Variable capacitance pressure sensor
WO2004068096A1 (en) Semiconductor pressure sensor and process for fabricating the same
JP2005221453A (en) Pressure sensor
JP2003152232A (en) Piezoelectric functional component and its manufacturing method
JP2022008536A (en) Battery pack
JP2008032451A (en) Variable capacitance pressure sensor
JP2007071770A (en) Capacitance type pressure sensor
JP3938199B1 (en) Wafer level package structure and sensor device
JP2012049335A (en) Sealing type device and method for manufacturing the same
JP4186669B2 (en) Pressure sensor
JP5298583B2 (en) Pressure sensor
JP2016170121A (en) Pressure sensor, tactile sensor, and method for manufacturing pressure sensor
JP4820590B2 (en) Capacitive pressure sensor element
JP2008020243A (en) Acceleration sensor
JP6923316B2 (en) Sensor module
JP2007078444A (en) Pressure sensor and manufacturing method for pressure sensor
JP2010223600A (en) Semiconductor pressure sensor and method of manufacturing the same
JP2007085968A (en) Pressure sensor
US20200371130A1 (en) Inertial sensor
JP2004125417A (en) Semiconductor type pressure sensor
JP4965827B2 (en) Capacitance type pressure sensor element and manufacturing method thereof
JP2005283354A (en) Electrostatic capacity type pressure sensor, and its manufacturing method
TW201514458A (en) Semiconductor physical quantity sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20090707