JP2010014527A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】気密空間の真空度が低下又は内圧が変化することを抑制する。
【解決手段】ガラス基板２の気密空間１２と対向する面側には穴部７が形成されている。このような穴部７を形成して気密空間１２の体積を大きくすることにより、たとえ気密空間１２内でガスが発生したとしても、穴部７がない場合と比較してガスが気密空間１２の真空度又は内圧変化に与える影響を小さくすることができるので、Ｓｉ基板１とガラス基板２とを陽極接合する際に気密空間１２の真空度が低下又は内圧が変化することを抑制できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、可動電極と固定電極間の静電容量の変化を検出することにより圧力を検出する圧力センサに関する。

従来より、可動電極として機能するダイヤフラム部を有するシリコン基板と、固定電極を有するガラス基板とを有し、ダイヤフラム部と固定電極が所定間隔をあけて対向するようにシリコン基板とガラス基板とを陽極接合することにより形成された圧力センサが知られている（特許文献１参照）。このような圧力センサによれば、ダイヤフラム部に圧力が加わることによってダイヤフラム部と固定電極間の隙間幅が変化することに伴う静電容量の変化を検出することにより、圧力を検出することができる。
特開2003-098026号公報

従来の圧力センサの構成によれば、接合部において酸素等のガスが発生することにより、ガラス基板とダイヤフラム部間の気密空間の真空度が低下又は内圧が変化し、圧力センサのセンサ特性に影響が生じることがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、気密空間の真空度が低下又は内圧が変化することを抑制可能な圧力センサを提供することにある。

本発明に係る圧力センサは、可動電極として機能するダイヤフラム部を有する半導体基板と、固定電極を有する基板とを有し、ダイヤフラム部と固定電極が気密空間を介して対向するように前記半導体基板と前記基板とを接合することにより形成される圧力センサにおいて、気密空間内のダイヤフラム部の変形領域以外の位置に気密空間の体積を調整するための体積調整空間を有することを特徴とする。

本発明に係る圧力センサによれば、発生したガスが気密空間の真空度に与える影響を小さくすることができるので、気密空間の真空度が低下又は内圧が変化することを抑制できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態となる圧力センサの構成について説明する。

本発明の実施形態となる圧力センサは、図１に示すように、Ｓｉ基板１と、気密空間１２を形成するようにＳｉ基板１表面に接合（例えば陽極接合）されたガラス基板２とを有する。Ｓｉ基板１には、エッチング加工によって溝部３，４を形成することにより可動電極として機能するダイヤフラム部５が形成されている。ガラス基板２のダイヤフラム部５と対向する表面側には参照電極６ａ及び固定電極６ｂが形成されている。ガラス基板２の参照電極６ａ，固定電極６ｂ，及び共通電極（図示せず）に対応する位置には、図２に示すようにスルーホール８ａ，８ｂ，８ｃが形成され、各電極の電極パッドと対応する電極とはスルーホールの内周面に形成された引出線９及び金属膜１０を介して電気的に接続されている。なお金属膜１０とＳｉ基板１間には金属膜１０とＳｉ基板１間を電気的に絶縁するように絶縁膜１１が形成されている。このような構成を有する圧力センサでは、ダイヤフラム部５，固定電極６ｂ，及び参照電極６ａは引出線９を介して不図示の静電容量計測回路に接続されており、静電容量計測回路は、圧力又は加速度の印加によって変化するダイヤフラム部５と固定電極６ｂ間の静電容量の変化に基づいて圧力を測定する。

本実施形態では、ガラス基板２の気密空間１２と対向する面側には本発明に係る体積調整空間としての穴部７が形成されている。このような穴部７を形成して気密空間１２の体積を大きくすることにより、たとえ気密空間１２内でガスが発生又は例えば経年変化によって微小な隙間から気体が侵入したとしても、穴部７がない場合と比較してガスが気密空間１２の真空度又は内圧変化に与える影響を小さくすることができるので、Ｓｉ基板１とガラス基板２とを接合する際にガラス基板２とダイヤフラム部７間の気密空間１２の真空度が低下又は内圧が変化することを抑制できる。なお図１に示す例では、穴部７は、ガラス基板２の気密空間１２と対向する面側に形成されているが、図３に示すようにＳｉ基板１の気密空間１２と対向する面側に形成してもよいし、Ｓｉ基板１とガラス基板２双方の気密空間１２と対向する面側に形成してもよい。また本実施形態では、ガラス基板２に穴部７を形成することにより気密空間１２の体積を調整するようにしたが、例えば図５に示すように空間Ｒ３を介して圧力センサを収容する空間Ｒ１と圧力センサと一体成形された加速度センサを収容する空間Ｒ２とを結んだり、図６に示すように空間Ｒ３を介して圧力センサを収容する空間Ｒ１とＡＳＩＣ（Ａ）を収容する空間Ｒ２とを結んだりすることにより、圧力センサと一体成形された他の素子を収容する空間を気密空間１２の体積を調整するための空間として利用しても良い。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

本発明の実施形態となる圧力センサの構成を示す断面図である。 図１に示す圧力センサの構成を示す上面図である。 図１に示す圧力センサの変形例の構成を示す断面図である。 図１に示す圧力センサの変形例の構成を示す断面図である。 図１に示す圧力センサの変形例の構成を示す断面図である。 図１に示す圧力センサの変形例の構成を示す断面図である。

符号の説明

１：Ｓｉ基板
２：ガラス基板
３，４：溝部
５：ダイヤフラム部
６ａ：参照電極
６ｂ：固定電極
７：穴部
８ａ，８ｂ，８ｃ：スルーホール
９：引出線
１０：金属膜
１１：絶縁膜
１２：気密空間

Claims (8)

1. 可動電極として機能するダイヤフラム部を有する半導体基板と、固定電極を有する基板とを有し、ダイヤフラム部と固定電極が気密空間を介して対向するように前記半導体基板と前記基板とを接合することにより形成される圧力センサにおいて、前記気密空間内の前記ダイヤフラム部の変形領域以外の位置に気密空間の体積を調整するための体積調整空間を有することを特徴とする圧力センサ。
2. 請求項１に記載の圧力センサにおいて、前記基板の前記気密空間と対向する面側に形成された穴が前記体積調整空間として機能することを特徴とする圧力センサ。
3. 請求項１に記載の圧力センサにおいて、前記半導体基板の前記気密空間と対向する面側に形成された穴が前記体積調整空間として機能することを特徴とする圧力センサ。
4. 請求項１に記載の圧力センサにおいて、前記半導体基板及び前記基板の前記気密空間と対向する面側に形成された穴が前記体積調整空間として機能することを特徴とする圧力センサ。
5. 請求項１乃至請求項４のうち、いずれか１項に記載の圧力センサにおいて、他の素子を収容する空間が前記体積調整空間として機能することを特徴とする圧力センサ。
6. 請求項５に記載の圧力センサにおいて、前記他の素子を圧力センサと一体成形により作製することを特徴とする圧力センサ。
7. 請求項５又は請求項６に記載の圧力センサにおいて、前記他の素子は加速度センサであることを特徴とする圧力センサ。
8. 請求項５又は請求項６に記載の圧力センサにおいて、前記他の素子はＡＳＩＣであることを特徴とする圧力センサ。

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