JP2012225875A

JP2012225875A - Pressure sensor

Info

Publication number: JP2012225875A
Application number: JP2011096150A
Authority: JP
Inventors: Masashi Sekine; 正志関根; Hidefumi Harada; 英史原田
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2011-04-22
Filing date: 2011-04-22
Publication date: 2012-11-15
Anticipated expiration: 2031-04-22
Also published as: JP5718140B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure sensor that has a diaphragm structure detecting a change in pressure to be measured and allows significant reduction of stress acting on a hermetic seal part hermetically sealing a lead pin in a package of the pressure sensor.SOLUTION: A pressure sensor 10 includes a sensor chip 10 isolating a reference vacuum chamber 10B and a pressure introducing part 10A within a package 10; a plurality of lead pins 41 each having one end connected to the sensor chip 10 and the other end exposed through an insertion hole 13a to the outside of the package 10 and connected to a cable 90; hermetic seal parts 43 and 60 each providing a hermetic seal between the insertion hole 13a and each lead pin 41; and an electromagnetic shield part 70 electromagnetically shielding a connection between the other end of each lead pin 41 and the cable 90. The electromagnetic shield part 70 has a plate-shaped part 71a provided with a plurality of introduction holes 71b through which the plurality of lead pins 41 are introduced. A stress relaxation part is provided in the plate-shaped part 71a.

Description

本発明は、圧力センサに関し、特に、真空に近い圧力を測定するのに適した圧力センサに関する。 The present invention relates to a pressure sensor, and more particularly to a pressure sensor suitable for measuring a pressure close to a vacuum.

従来より、被測定圧力の変化を静電容量の変化として検出するダイアフラム構造を備えた圧力センサが広く知られている。例えば、現在においては、基準真空室と圧力導入部とを隔絶するセンサダイアフラムを有するセンサチップと、このセンサチップを収容するハウジング及びカバーからなるパッケージと、を備えた圧力センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような圧力センサにおいては、基準真空室内の圧力と、圧力導入部を介して印加される測定対象ガスの圧力と、の差により基準真空室側にセンサダイアフラムの中央部が撓み、センサチップの固定電極と可動電極との間隔が変化する。これにより、固定電極と可動電極との間の静電容量が変化し、この静電容量の変化を電極リード部によって圧力センサのカバーを貫通して外部に取り出すことにより、測定対象ガスの圧力を測定するようになっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, pressure sensors having a diaphragm structure that detects a change in pressure to be measured as a change in capacitance have been widely known. For example, at present, a pressure sensor including a sensor chip having a sensor diaphragm that isolates a reference vacuum chamber and a pressure introducing portion, and a package including a housing and a cover for housing the sensor chip has been proposed ( For example, see Patent Document 1). In such a pressure sensor, the center portion of the sensor diaphragm is bent toward the reference vacuum chamber due to the difference between the pressure in the reference vacuum chamber and the pressure of the measurement target gas applied via the pressure introducing portion, and the sensor chip The interval between the fixed electrode and the movable electrode changes. As a result, the capacitance between the fixed electrode and the movable electrode changes, and the change in the capacitance is taken out through the cover of the pressure sensor by the electrode lead portion, thereby reducing the pressure of the gas to be measured. It comes to measure.

ここで、前記した従来の圧力センサの電極リード部近傍の構成について、図１０（Ａ）を用いて説明する。従来の圧力センサ１００の電極リード部４００は、リードピン４１０及び金属製のシールド４２０を備えている。リードピン４１０は、ガラス等の絶縁性材料からなるハーメチックシール部４３０によってその中央部分が金属製のシールド４２０に埋設され、これにより、リードピン４１０の両端部間で気密状態が維持される。そして、リードピン４１０の一端はパッケージ１１０を構成するカバー１３０の外部に露出し、配線によって圧力センサ１００の出力を外部の信号処理部に伝達するようになっている。なお、シールド４２０とカバー１３０との間にもハーメチックシール部６００が介在しており、カバー１３０はアッパハウジング１２０の周壁の上端面と溶接等により接合されてパッケージ１１０を形成している。 Here, the configuration in the vicinity of the electrode lead portion of the conventional pressure sensor described above will be described with reference to FIG. The electrode lead part 400 of the conventional pressure sensor 100 includes a lead pin 410 and a metal shield 420. The center portion of the lead pin 410 is embedded in a metal shield 420 by a hermetic seal portion 430 made of an insulating material such as glass, and thereby, an airtight state is maintained between both end portions of the lead pin 410. One end of the lead pin 410 is exposed to the outside of the cover 130 constituting the package 110, and the output of the pressure sensor 100 is transmitted to an external signal processing unit by wiring. A hermetic seal portion 600 is also interposed between the shield 420 and the cover 130, and the cover 130 is joined to the upper end surface of the peripheral wall of the upper housing 120 by welding or the like to form the package 110.

前記した従来の圧力センサ１００のカバー１３０は、ハーメチックシール部４３０・６００への熱応力の影響が大きくならないように、ガラスに近い熱膨張率を有するコバール（Kovar）で構成されるのが一般的である。一方、このような圧力センサ１００のアッパハウジング１２０は、耐蝕性材料であるインコネル（Inconel）で構成される。この理由は、（図示されていない）ロアハウジングは内側に測定対象ガスを導く圧力導入部を有するために測定対象ガスが腐食性のガスであっても耐えられるようにする必要があり、かつ、圧力センサ１００の温度特性を考慮するとアッパハウジング１２０とロアハウジングとを異種材料で構成するのは避けるべきだからである。このような構造においては、カバー１３０を構成するコバールの耐蝕性が低く、また、コバールとインコネルとでは熱膨張率が大きく異なるので、両者間に熱応力が発生し、その熱応力によってカバー１３０の中央部が大きく内側に撓み、それによって電極リード部４００を互いに傾けるような応力が作用する。 The cover 130 of the conventional pressure sensor 100 is generally composed of Kovar having a thermal expansion coefficient close to that of glass so that the influence of thermal stress on the hermetic seal portions 430 and 600 does not increase. It is. On the other hand, the upper housing 120 of the pressure sensor 100 is made of Inconel, which is a corrosion-resistant material. This is because the lower housing (not shown) has a pressure introducing portion for guiding the measurement target gas inside, so that the measurement target gas must be able to withstand even a corrosive gas, and This is because, considering the temperature characteristics of the pressure sensor 100, it should be avoided that the upper housing 120 and the lower housing are made of different materials. In such a structure, the corrosion resistance of the Kovar constituting the cover 130 is low, and the coefficient of thermal expansion is significantly different between Kovar and Inconel. Therefore, thermal stress is generated between the two, and the thermal stress of the cover 130 is caused by the thermal stress. The central portion is greatly bent inward, and a stress is applied to tilt the electrode lead portions 400 with each other.

一方、カバー１３０を貫通してパッケージ１１０の外部に突出した複数の電極リード部４００の各リードピン４１０には、外部配線が接続されるが、ノイズが混入しないように電磁シールド構造で覆う必要がある。シールド方式としては、（１）１個の電極リード部４００に対して１個の電磁シールド構造でシールドする方式と、（２）複数個（ないし全て）の電極リード部４００に対して図１０（Ａ）に示すように１個の電磁シールド構造５００でシールドする方式と、が考えられ、これらのうち（２）の方式は部品点数が少なく、製造上も有利であるとされている。 On the other hand, external wiring is connected to each lead pin 410 of the plurality of electrode lead portions 400 that penetrates the cover 130 and protrudes to the outside of the package 110, but it is necessary to cover with an electromagnetic shield structure so that noise is not mixed. . Shielding methods include (1) a method of shielding one electrode lead part 400 with one electromagnetic shield structure, and (2) a plurality (or all) of electrode lead parts 400 shown in FIG. As shown in A), a method of shielding with one electromagnetic shield structure 500 is conceivable, and among these methods, method (2) has a small number of parts and is advantageous in manufacturing.

特開２００６―３２３４号公報JP 2006-3234 A

ところで、前記した（２）のシールド方式で採用される図１０（Ａ）の電磁シールド構造５００は、図１０（Ｂ）に示すような複数の導入孔５２０が設けられた板状のシールド部材５１０を有している。このように複数の導入孔５２０が設けられたシールド部材５１０を有する電磁シールド構造５００採用すると、複数個の電極リード部４００の先端部がシールド部材５１０の各導入孔５２０により固定されるため、各電極リード部４００の先端部の相対的な位置が拘束されることとなる。このため、前記した熱応力によってカバー１３０の中央部が大きく内側に撓み、電極リード部４００を互いに傾けるような応力が作用すると、ハーメチックシール部４３０・６００が大きな応力を受けて破損する虞がある。 By the way, the electromagnetic shield structure 500 of FIG. 10 (A) employed in the shield method of (2) described above has a plate-like shield member 510 provided with a plurality of introduction holes 520 as shown in FIG. 10 (B). have. When the electromagnetic shield structure 500 having the shield member 510 provided with the plurality of introduction holes 520 is employed as described above, the tip portions of the plurality of electrode lead portions 400 are fixed by the introduction holes 520 of the shield member 510. The relative position of the tip portion of the electrode lead 400 is constrained. For this reason, if the center portion of the cover 130 is greatly bent inward by the above-described thermal stress and the electrode lead portion 400 is inclined to each other, the hermetic seal portions 430 and 600 may be damaged due to the large stress. .

本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであり、被測定圧力の変化を検出するダイアフラム構造を備えた圧力センサにおいて、圧力センサのパッケージにリードピンを気密封止するハーメチックシール部に作用する応力を大幅に低減することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and in a pressure sensor having a diaphragm structure for detecting a change in pressure to be measured, a stress acting on a hermetic seal portion that hermetically seals a lead pin on a package of the pressure sensor. The purpose is to greatly reduce.

本発明に係る圧力センサは、筒状のハウジング及びこのハウジングの端部に接合される板状のカバーを有するパッケージと、パッケージの内部に形成される基準真空室と圧力導入部とを隔絶する圧力検出用のセンサチップと、一端がセンサチップに電気的に接続されるとともに他端がカバーの挿通孔を介してパッケージの外部に露出してシールドケーブルに接続される複数のリードピンと、挿通孔と各リードピンとの間を気密的に封止する封着用ガラスで構成されるハーメチックシール部と、各リードピンの他端とシールドケーブルとの接続部を電磁シールドする電磁シールド部と、を備える圧力センサであって、電磁シールド部は、複数のリードピンを導入する複数の導入孔が設けられた板状部を有し、板状部に応力緩和部が設けられるものである。 The pressure sensor according to the present invention includes a cylindrical housing and a package having a plate-like cover joined to an end of the housing, and a pressure that isolates a reference vacuum chamber formed in the package and a pressure introducing portion. A sensor chip for detection, a plurality of lead pins, one end of which is electrically connected to the sensor chip and the other end is exposed to the outside of the package through the insertion hole of the cover and connected to the shield cable; A pressure sensor comprising a hermetic seal portion made of sealing glass that hermetically seals between each lead pin, and an electromagnetic shield portion that electromagnetically shields the connection portion between the other end of each lead pin and the shield cable. The electromagnetic shield part has a plate-like part provided with a plurality of introduction holes for introducing a plurality of lead pins, and the stress relief part is provided on the plate-like part. It is.

なお、電磁シールド部としては、板状部を有する第一のシールド部材と、シールドケーブルを導入するとともに第一のシールド部材と結合してリードピンの他端とシールドケーブルとの接続部を電磁シールドする第二のシールド部材と、を有するものを採用することができる。 As an electromagnetic shield part, a first shield member having a plate-like part and a shield cable are introduced and combined with the first shield member to electromagnetically shield the connection part between the other end of the lead pin and the shield cable. What has a 2nd shield member is employable.

かかる構成を採用すると、電磁シールド部の板状部に応力緩和部が設けられるので、板状部が変形し易くなる。このため、熱応力によってカバーの中央部が内側に撓みリードピンを互いに傾けるような応力が作用した場合においても、電磁シールド部の板状部の変形によるリードピン他端の位置変更が可能となる。この結果、ハーメチックシール部に作用する応力を大幅に低減させることができる。 When such a configuration is adopted, since the stress relaxation portion is provided in the plate-like portion of the electromagnetic shield portion, the plate-like portion is easily deformed. For this reason, even when a stress is applied such that the center portion of the cover is bent inward by the thermal stress and the lead pins are inclined to each other, the position of the other end of the lead pin can be changed by deformation of the plate-like portion of the electromagnetic shield portion. As a result, the stress acting on the hermetic seal portion can be greatly reduced.

前記圧力センサにおいて、板状部の各導入孔を区分するように形成されたスリットを有する応力緩和部を採用することができる。 In the pressure sensor, a stress relaxation portion having a slit formed so as to partition each introduction hole of the plate-like portion can be employed.

かかる構成を採用すると、板状部の各導入孔を区分するように形成されたスリットを応力緩和部として機能させることができるので、きわめて簡易な構成でハーメチックシール部に作用する応力を低減させることができる。 By adopting such a configuration, the slit formed so as to partition each introduction hole of the plate-like portion can function as a stress relaxation portion, so that the stress acting on the hermetic seal portion can be reduced with a very simple configuration. Can do.

また、前記圧力センサにおいて、板状部の中央部から縁部に向けて放射状に延在するようにスリットを形成し、板状部の縁部のスリット端部近傍部分を外方に突出させることもできる。 Further, in the pressure sensor, a slit is formed so as to extend radially from the central portion of the plate-like portion toward the edge portion, and a portion near the slit end portion of the edge portion of the plate-like portion is projected outward. You can also.

かかる構成を採用すると、板状部縁部のスリット端部近傍部分が外方に突出しているため、板状部がより一層変形し易くなる。この結果、ハーメチックシール部に作用する応力を一層低減させることができる。 When such a configuration is employed, the plate-like portion is more easily deformed because the vicinity of the slit end portion of the plate-like edge protrudes outward. As a result, the stress acting on the hermetic seal portion can be further reduced.

また、前記圧力センサにおいて、（板状部の各導入孔を区分するように形成されたスリットに加え）板状部に形成された溝をさらに有する応力緩和部を採用してもよい。 Further, in the pressure sensor, a stress relieving portion further including a groove formed in the plate-like portion (in addition to the slit formed so as to partition each introduction hole of the plate-like portion) may be adopted.

かかる構成を採用すると、応力緩和部をスリットと溝との組合せで構成することができるので、板状部がより一層変形し易くなる。この結果、ハーメチックシール部に作用する応力を一層低減させることができる。 When such a configuration is adopted, the stress relieving portion can be configured by a combination of a slit and a groove, so that the plate-like portion is more easily deformed. As a result, the stress acting on the hermetic seal portion can be further reduced.

また、前記圧力センサにおいて、板状部の各導入孔を区分するように形成された溝を有する応力緩和部を採用することができる。 In the pressure sensor, a stress relieving part having a groove formed so as to partition each introduction hole of the plate-like part can be adopted.

かかる構成を採用すると、板状部の各導入孔を区分するように形成された溝を応力緩和部として機能させることができるので、きわめて簡易な構成でハーメチックシール部に作用する応力を低減させることができる。また、溝で応力緩和部を構成することにより、電磁シールド部の板状部の開口部を少なくして板状部の強度を確保することができる。 By adopting such a configuration, the groove formed so as to separate each introduction hole of the plate-like portion can function as a stress relaxation portion, so that the stress acting on the hermetic seal portion can be reduced with a very simple configuration. Can do. In addition, by configuring the stress relaxation portion with the groove, the opening of the plate-like portion of the electromagnetic shield portion can be reduced to ensure the strength of the plate-like portion.

本発明によれば、被測定圧力の変化を静電容量の変化として検出するダイアフラム構造を備えた圧力センサにおいて、圧力センサのパッケージにリードピンを気密封止するハーメチックシール部に作用する応力を大幅に低減することが可能となる。 According to the present invention, in a pressure sensor having a diaphragm structure that detects a change in measured pressure as a change in capacitance, the stress acting on the hermetic seal portion that hermetically seals the lead pin in the pressure sensor package is greatly increased. It becomes possible to reduce.

本発明の第１実施形態に係る圧力センサの断面図である。It is sectional drawing of the pressure sensor which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図１に示す圧力センサの電磁シールド部を構成する第一のシールド部材の斜視図である。It is a perspective view of the 1st shield member which comprises the electromagnetic shielding part of the pressure sensor shown in FIG. 図２に示す第一のシールド部材の平面図である。It is a top view of the 1st shield member shown in FIG. 本発明の第２実施形態に係る圧力センサの電磁シールド部を構成する第一のシールド部材の平面図である。It is a top view of the 1st shield member which comprises the electromagnetic shielding part of the pressure sensor which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態に係る圧力センサの電磁シールド部を構成する第一のシールド部材の平面図である。It is a top view of the 1st shield member which comprises the electromagnetic shielding part of the pressure sensor which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態に係る圧力センサの電磁シールド部を構成する第一のシールド部材の平面図である。It is a top view of the 1st shield member which comprises the electromagnetic shielding part of the pressure sensor which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５実施形態に係る圧力センサの電磁シールド部を構成する第一のシールド部材の平面図である。It is a top view of the 1st shield member which comprises the electromagnetic shielding part of the pressure sensor which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第６実施形態に係る圧力センサの電磁シールド部を構成する第一のシールド部材の平面図である。It is a top view of the 1st shield member which comprises the electromagnetic shielding part of the pressure sensor which concerns on 6th Embodiment of this invention. 本発明の各実施形態に係る圧力センサのハーメチックシール部に作用する熱応力と、従来の圧力センサのハーメチックシール部に作用する熱応力と、を示すグラフである。It is a graph which shows the thermal stress which acts on the hermetic seal part of the pressure sensor which concerns on each embodiment of this invention, and the thermal stress which acts on the hermetic seal part of the conventional pressure sensor. （Ａ）は従来の圧力センサの要部断面図であり、（Ｂ）は従来の圧力センサの電磁シールド部を構成するシールド部材の斜視図である。(A) is principal part sectional drawing of the conventional pressure sensor, (B) is a perspective view of the shield member which comprises the electromagnetic shielding part of the conventional pressure sensor.

以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.

＜第１実施形態＞
まず、図１〜図３を用いて、本発明の第１実施形態に係る圧力センサ１について説明する。本実施形態に係る圧力センサ１は、図１に示すように、パッケージ１０と、パッケージ１０内に収容された台座プレート２０と、同じくパッケージ１０内に収容され台座プレート２０に接合されたセンサチップ３０と、パッケージ１０に直接取付けられパッケージ１０内外を導通接続する複数の電極リード部４０と、を備えている。また、台座プレート２０は、パッケージ１０の内壁から離隔しており、支持ダイアフラム５０のみを介してパッケージ１０に支持されている。 <First Embodiment>
First, the pressure sensor 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the pressure sensor 1 according to this embodiment includes a package 10, a pedestal plate 20 accommodated in the package 10, and a sensor chip 30 that is also accommodated in the package 10 and joined to the pedestal plate 20. And a plurality of electrode lead portions 40 that are directly attached to the package 10 and electrically connect the inside and outside of the package 10. Further, the pedestal plate 20 is separated from the inner wall of the package 10 and is supported by the package 10 only through the support diaphragm 50.

パッケージ１０は、ロアハウジング１１、アッパハウジング１２及びカバー１３から構成されている。ロアハウジング１１及びアッパハウジング１２は耐食性の金属であるインコネルから構成され、カバー１３はガラスに近い熱膨張率を有するコバールで構成されており、それぞれ溶接により接合されている。 The package 10 includes a lower housing 11, an upper housing 12 and a cover 13. The lower housing 11 and the upper housing 12 are made of Inconel, which is a corrosion-resistant metal, and the cover 13 is made of Kovar having a thermal expansion coefficient close to that of glass, and is joined by welding.

ロアハウジング１１は、径の異なる円筒体を連結した形状を備える部材であり、その大径部１１ａは支持ダイアフラム５０との接合部を有し、その小径部１１ｂは被測定流体が流入する圧力導入部１０Ａを形成している。なお、大径部１１ａと小径部１１ｂとの結合部にはバッフル１１ｃが形成され、バッフル１１ｃの周囲には周方向所定の間隔で圧力導入孔１１ｄが形成されている。バッフル１１ｃは、圧力導入部１０Ａからプロセスガスなどの被測定流体を後述するセンサチップ３０に直接到達させずに迂回させる役目を果たすものであり、センサチップ３０にプロセスガスの成分やプロセスガス中の不純物が堆積するのを防止するようになっている。 The lower housing 11 is a member having a shape in which cylindrical bodies having different diameters are connected. The large-diameter portion 11a has a joint portion with the support diaphragm 50, and the small-diameter portion 11b introduces pressure into which the fluid to be measured flows. Part 10A is formed. A baffle 11c is formed at the joint between the large diameter portion 11a and the small diameter portion 11b, and pressure introduction holes 11d are formed around the baffle 11c at predetermined intervals in the circumferential direction. The baffle 11c serves to bypass the measured fluid such as the process gas from the pressure introduction unit 10A without directly reaching the sensor chip 30 described later, and causes the sensor chip 30 to include a component of the process gas and the process gas. Impurities are prevented from being deposited.

アッパハウジング１２は、略円筒体形状を有する部材であり、カバー１３、支持ダイアフラム５０、台座プレート２０及びセンサチップ３０とともに、パッケージ１０内に真空の基準真空室１０Ｂを形成している。基準真空室１０Ｂは、センサチップ３０によって、プロセスガスが導入される領域（圧力導入部１０Ａ）と隔てられている。基準真空室１０Ｂには、いわゆる（図示されていない）ゲッターと呼ばれる気体吸着物質が設けられており、真空度を維持している。また、アッパハウジング１２の支持ダイアフラム取付け側には、周方向適所にストッパ１２ａが突出形成されている。ストッパ１２ａは、被測定流体の急激な圧力上昇により台座プレート２０が過度に変移するのを規制する役目を果たしている。 The upper housing 12 is a member having a substantially cylindrical shape, and forms a vacuum reference vacuum chamber 10 </ b> B in the package 10 together with the cover 13, the support diaphragm 50, the base plate 20 and the sensor chip 30. The reference vacuum chamber 10B is separated by a sensor chip 30 from a region (pressure introduction unit 10A) into which process gas is introduced. In the reference vacuum chamber 10B, a gas adsorbing material called a getter (not shown) is provided, and the degree of vacuum is maintained. Further, on the support diaphragm mounting side of the upper housing 12, a stopper 12a is protruded and formed at an appropriate position in the circumferential direction. The stopper 12a plays a role of restricting the pedestal plate 20 from excessively changing due to a rapid increase in pressure of the fluid to be measured.

カバー１３は、所定厚さを有する上面視円形状の板状部材であり、その中央部には複数の電極リード挿通孔１３ａが形成されている。電極リード挿通孔１３ａには電極リード部４０が埋め込まれており、電極リード部４０と電極リード挿通孔１３ａとの間は、封着用ガラスで構成されるハーメチックシール部６０によって気密的に封止されている。 The cover 13 is a plate-like member having a predetermined thickness and a circular shape when viewed from above, and a plurality of electrode lead insertion holes 13a are formed at the center thereof. An electrode lead portion 40 is embedded in the electrode lead insertion hole 13a, and the electrode lead portion 40 and the electrode lead insertion hole 13a are hermetically sealed by a hermetic seal portion 60 made of sealing glass. ing.

支持ダイアフラム５０は、パッケージ１０の形状に合わせた外形形状を有するインコネルの薄板からなり、周囲縁部は上述したロアハウジング１１とアッパハウジング１２の縁部に挟まれて溶接等により接合されている。支持ダイアフラム５０の厚さは、例えば本実施形態の場合数十ミクロンであって、各台座プレート２１・２２より充分薄い厚さとなっている。また、支持ダイアフラム５０の中央部分には、センサチップ３０に圧力を導くための圧力導入孔５０ａが形成されている。支持ダイアフラム５０の両面には、支持ダイアフラム５０とパッケージ１０の接合部から周方向全体にわたってある程度隔間した位置に酸化アルミニウムの単結晶体であるサファイアからなる薄いリング状のロア台座プレート（第１の台座プレート）２１と、アッパ台座プレート（第２の台座プレート）２２と、が接合されている。 The support diaphragm 50 is made of an Inconel thin plate having an outer shape matched to the shape of the package 10, and the peripheral edge is sandwiched between the lower housing 11 and the upper housing 12 and joined by welding or the like. The thickness of the support diaphragm 50 is, for example, several tens of microns in the case of the present embodiment, and is sufficiently thinner than the pedestal plates 21 and 22. Further, a pressure introduction hole 50 a for guiding pressure to the sensor chip 30 is formed in the central portion of the support diaphragm 50. On both surfaces of the support diaphragm 50, a thin ring-shaped lower pedestal plate made of sapphire, which is a single crystal of aluminum oxide, is provided at a certain distance from the joint between the support diaphragm 50 and the package 10 over the entire circumferential direction (first A base plate 21 and an upper base plate (second base plate) 22 are joined together.

各台座プレート２１・２２は、支持ダイアフラム５０の厚さに対して上述の通り十分に厚くなっており、かつ支持ダイアフラム５０を両台座プレート２１・２２でいわゆるサンドイッチ状に挟み込む構造を有している。これによって、支持ダイアフラム５０と台座プレート２０の熱膨張率の違いによって発生する熱応力でこの部分が反るのを防止している。また、アッパ台座プレート２２には、酸化アルミニウムの単結晶体であるサファイアでできた上面視矩形状のセンサチップ３０が、酸化アルミニウムベースの接合材を介して接合されている。 Each of the pedestal plates 21 and 22 is sufficiently thick as described above with respect to the thickness of the support diaphragm 50, and has a structure in which the support diaphragm 50 is sandwiched between the pedestal plates 21 and 22 in a so-called sandwich shape. . This prevents this portion from warping due to thermal stress generated by the difference in thermal expansion coefficient between the support diaphragm 50 and the base plate 20. Further, a sensor chip 30 having a rectangular shape in a top view made of sapphire, which is a single crystal of aluminum oxide, is bonded to the upper pedestal plate 22 via an aluminum oxide-based bonding material.

センサチップ３０は、上面視で１ｃｍ角以下の大きさを有し四角角型の薄板からなるスペーサ３１と、スペーサ３１に接合されかつ圧力の印加に応じてひずみが生じるセンサダイアフラム３２と、センサダイアフラム３２に接合して真空の容量室（リファレンス室）３０Ａを形成するセンサ台座３３と、を有している。また、真空の容量室３０Ａと基準真空室１０Ｂとは、センサ台座３３の適所に穿設された図示しない連通孔を介して、略同一の真空度を保っている。なお、スペーサ３１、センサダイアフラム３２及びセンサ台座３３はいわゆる直接接合によって互いに接合され、一体化したセンサチップ３０を構成している。 The sensor chip 30 includes a spacer 31 made of a rectangular thin plate having a size of 1 cm square or less when viewed from above, a sensor diaphragm 32 bonded to the spacer 31 and causing distortion in response to application of pressure, and a sensor diaphragm. And a sensor base 33 that forms a vacuum capacity chamber (reference chamber) 30A. Further, the vacuum capacity chamber 30A and the reference vacuum chamber 10B maintain substantially the same degree of vacuum through communication holes (not shown) drilled at appropriate positions of the sensor base 33. The spacer 31, the sensor diaphragm 32, and the sensor base 33 are joined to each other by so-called direct joining to constitute an integrated sensor chip 30.

また、センサチップ３０の容量室３０Ａには、センサ台座３３の凹み部３３ａに金又は白金等の導体でできた固定電極３３ｂ・３３ｃが形成されているとともに、これと対向するセンサダイアフラム３２の表面上に金又は白金等の導体でできた可動電極３２ｂ・３２ｃが形成されている。また、センサチップ３０の上面には、金又は白金からなるコンタクトパッド３５・３６が形成され、これらの固定電極３３ｂ・３３ｃと可動電極３２ｂ・３２ｃはコンタクトパッド３５・３６と図示しない配線によって接続されている。 Further, in the capacity chamber 30A of the sensor chip 30, fixed electrodes 33b and 33c made of a conductor such as gold or platinum are formed in the recess 33a of the sensor pedestal 33, and the surface of the sensor diaphragm 32 facing this is formed. The movable electrodes 32b and 32c made of a conductor such as gold or platinum are formed thereon. Further, contact pads 35 and 36 made of gold or platinum are formed on the upper surface of the sensor chip 30, and the fixed electrodes 33b and 33c and the movable electrodes 32b and 32c are connected to the contact pads 35 and 36 by wiring (not shown). ing.

電極リード部４０は、電極リードピン４１と、金属製のシールド４２と、を備えている。電極リードピン４１は、金属製のシールド４２にガラスなどの絶縁性材料からなるハーメチックシール部４３によってその中央部分が埋設され、電極リードピン４１の両端部間で気密状態を保っている。電極リードピン４１の一端は、センサチップ３０に電気的に接続されている。また、電極リードピン４１の他端は、カバー１３の挿通孔１３ａを介してパッケージ１０の外部に露出し、シールドケーブル９０に接続されて圧力センサ１の出力を外部の信号処理部に伝達するようになっている。なお、シールド４２とカバー１３との間にも、上述の通りハーメチックシール部６０が介在している。また、電極リードピン４１の一端には、導電性を有するコンタクトバネ４５・４６が接続されている。コンタクトバネ４５・４６は、圧力導入部１０Ａからプロセスガスなどの被測定流体が急に流れ込むことで発生する急激な圧力上昇により支持ダイアフラム５０が若干変移しても、コンタクトバネ４５・４６の付勢力がセンサチップ３０の測定精度に影響を与えない程度の十分な柔らかさを有している。 The electrode lead portion 40 includes an electrode lead pin 41 and a metal shield 42. The center portion of the electrode lead pin 41 is embedded in a metal shield 42 by a hermetic seal portion 43 made of an insulating material such as glass, and an airtight state is maintained between both end portions of the electrode lead pin 41. One end of the electrode lead pin 41 is electrically connected to the sensor chip 30. The other end of the electrode lead pin 41 is exposed to the outside of the package 10 through the insertion hole 13a of the cover 13, and is connected to the shield cable 90 so as to transmit the output of the pressure sensor 1 to an external signal processing unit. It has become. The hermetic seal portion 60 is also interposed between the shield 42 and the cover 13 as described above. In addition, conductive contact springs 45 and 46 are connected to one end of the electrode lead pin 41. The contact springs 45 and 46 are biased by the contact springs 45 and 46 even if the support diaphragm 50 slightly changes due to a sudden increase in pressure caused by a sudden flow of measured fluid such as process gas from the pressure introduction part 10A. However, it has sufficient softness not to affect the measurement accuracy of the sensor chip 30.

電極リードピン４１の他端とシールドケーブル９０との接続部は、電磁シールド部７０によって電磁シールドされる。電磁シールド部７０は、板状部７１ａを有する第一のシールド部材７１と、シールドケーブル９０を導入するとともに第一のシールド部材７１と結合して電極リードピン４１の他端とシールドケーブル９０との接続部を電磁シールドする第二のシールド部材７２と、を有している。第一及び第二のシールド部材７２は、ＳＵＳやコバール等の金属材料で構成することができる。 The connection part between the other end of the electrode lead pin 41 and the shield cable 90 is electromagnetically shielded by the electromagnetic shield part 70. The electromagnetic shield part 70 is connected to the first shield member 71 having the plate-like part 71 a and the shield cable 90 and connected to the first shield member 71 and the other end of the electrode lead pin 41 and the shield cable 90. And a second shield member 72 for electromagnetically shielding the part. The first and second shield members 72 can be made of a metal material such as SUS or Kovar.

第一のシールド部材７１は、図２及び図３に示すように、平面視略矩形状の板状部７１ａを有している。板状部７１ａには、複数（本実施形態においては４本）の電極リード部４０を導入する複数（４個）の導入孔７１ｂが設けられている。また、板状部７１ａには、各導入孔７１ｂを区分するように形成された平面視十字型のスリット部を有している。スリット部は、板状部７１ａを変形し易くする応力緩和部として機能するものである。本実施形態におけるスリット部は、図２及び図３に示すように、２本の直線状のスリット７１ｃを板状部７１ａの中央部で交差させたものであり、板状部７１ａの中央部から４つの縁部に向けて四方に放射状に延在するように形成されている。直線状のスリット７１ｃの幅や長さは、板状部７１ａの厚さや材料に応じて適宜設定することができる。本実施形態においては、２本の直線状のスリット７１ｃの長さを略同一に設定している。また、第一のシールド部材７１の板状部７１ａの一対の対向する縁部の中央部には、第二のシールド部材７２と結合する際にカシメ部となる断面コ字状の延出部７１ｄが設けられている。本実施形態におけるスリット７１ｃは、延出部７１ｄまでは到達していない。 As shown in FIGS. 2 and 3, the first shield member 71 has a plate-like portion 71 a having a substantially rectangular shape in plan view. The plate-like portion 71a is provided with a plurality (four) of introduction holes 71b for introducing a plurality (four in the present embodiment) of electrode lead portions 40. Further, the plate-like part 71a has a cross-shaped slit part in a plan view formed so as to partition each introduction hole 71b. The slit portion functions as a stress relaxation portion that facilitates deformation of the plate-like portion 71a. As shown in FIGS. 2 and 3, the slit portion in the present embodiment is obtained by intersecting two linear slits 71c at the central portion of the plate-like portion 71a, and from the central portion of the plate-like portion 71a. It is formed so as to extend radially in four directions toward the four edges. The width and length of the linear slit 71c can be appropriately set according to the thickness and material of the plate-like portion 71a. In the present embodiment, the lengths of the two linear slits 71c are set to be substantially the same. In addition, at the center part of the pair of opposing edges of the plate-like part 71 a of the first shield member 71, an extension part 71 d having a U-shaped cross section that becomes a crimped part when coupled with the second shield member 72. Is provided. The slit 71c in the present embodiment does not reach the extending portion 71d.

なお、各電極リード部４０のパッケージ１０外部に露出した部分の外周には、図１に示すように、径の異なる二つの絶縁用円環型部材であるテフロン（登録商標）ブッシュ８１及びＳＵＳブッシュ８２が取り付けられている。 In addition, as shown in FIG. 1, two insulating ring-shaped members having different diameters, such as Teflon (registered trademark) bush 81 and SUS bush, are provided on the outer periphery of a portion of each electrode lead portion 40 exposed to the outside of the package 10. 82 is attached.

続いて、本実施形態に係る圧力センサ１の作用について説明する。なお、本実施形態においては、圧力センサ１を例えば半導体製造装置の適当な場所に取付け、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などの半導体製造プロセス中において、プロセスガスの真空に近い微小圧力（以下、「微圧」とする）を測定する際における圧力センサ１の作用について説明することとする。 Then, the effect | action of the pressure sensor 1 which concerns on this embodiment is demonstrated. In the present embodiment, the pressure sensor 1 is attached to an appropriate location of a semiconductor manufacturing apparatus, for example, and a micro pressure close to a process gas vacuum (hereinafter referred to as “a process gas vacuum” during a semiconductor manufacturing process such as CVD (Chemical Vapor Deposition)). The action of the pressure sensor 1 when measuring “low pressure” will be described.

プロセスガスは、圧力センサ１の圧力導入部１０Ａから圧力導入孔１１ｄを介してパッケージ内に流入する。この際、プロセスガスの急激な流入が生じても、バッフル１１ｃと圧力導入孔１１ｄを介してプロセスガスを迂回させてパッケージ１０内に流入させるので、センサダイアフラム３２にプロセスガスが直接当たることがない。そのため、センサダイアフラム３２にプロセスガスの成分やプロセスガスに含まれる不純物の再堆積を防止できる。 The process gas flows into the package from the pressure introduction portion 10A of the pressure sensor 1 through the pressure introduction hole 11d. At this time, even if the process gas suddenly flows in, the process gas bypasses the baffle 11c and the pressure introducing hole 11d and flows into the package 10, so that the process gas does not directly hit the sensor diaphragm 32. . Therefore, redeposition of the components of the process gas and impurities contained in the process gas can be prevented in the sensor diaphragm 32.

なお、プロセスガスが微圧であっても、センサチップ３０の容量室内は真空のため、センサダイアフラム３２が撓んで、センサチップ３０の固定電極３３ｂ・３３ｃと可動電極３２ｂ・３２ｃとの間隔が変化する。これによって、固定電極３３ｂ・３３ｃと可動電極３２ｂ・３２ｃで構成されたコンデンサの容量値が変化する。かかる容量値の変化を電極リード部４０によって圧力センサ１の外部に取り出すことにより、プロセスガスの微圧を測定することができる。 Even if the process gas is at a low pressure, the sensor chamber 32 is bent due to a vacuum in the capacity chamber of the sensor chip 30, and the distance between the fixed electrodes 33b and 33c and the movable electrodes 32b and 32c of the sensor chip 30 changes. To do. As a result, the capacitance value of the capacitor formed by the fixed electrodes 33b and 33c and the movable electrodes 32b and 32c changes. By taking out the change in the capacitance value to the outside of the pressure sensor 1 by the electrode lead part 40, the fine pressure of the process gas can be measured.

一方、本実施形態においては、圧力センサ１は半導体製造プロセスに設置されており、プロセスガスは高温であるため、半導体製造装置へのプロセスガスの流入前と流入後とで圧力センサ１が取付けられた部分に大きな熱的変化が生じる。また、センサ自身も（例えば最大２００℃程度まで）加熱して使うので熱的変化が生じる。さらに、圧力センサ１製作時の受圧部製作工程においては約３００℃の加熱が必要となるため、圧力センサ１を構成する部品には大きな熱的変化が生じる。 On the other hand, in the present embodiment, the pressure sensor 1 is installed in the semiconductor manufacturing process, and the process gas is at a high temperature. Therefore, the pressure sensor 1 is attached before and after the process gas flows into the semiconductor manufacturing apparatus. A large thermal change occurs in the area. Further, since the sensor itself is heated and used (for example, up to about 200 ° C.), a thermal change occurs. Furthermore, in the pressure receiving part manufacturing process at the time of manufacturing the pressure sensor 1, heating at about 300 ° C. is necessary, so that a large thermal change occurs in the parts constituting the pressure sensor 1.

ここで、パッケージ１０を構成するロアプレート１１及びアッパプレート１２はインコネルで構成されるのに対し、カバー１３はコバールから構成されており、これら部材間の熱膨張率が異なる。このため、図１０（Ａ）に示すような従来のパッケージ１１０を採用すると、熱膨張率差による熱応力が発生し、この熱応力によってカバー１３０の中央部が内側に撓み電極リード部４００を互いに傾けるような応力が作用する。一方、従来の圧力センサ１００においては、複数個の電極リード部４００の先端部の相対的な位置が、電磁シールド構造５００のシールド部材５１０の各導入孔５２０（図１０（Ｂ））により拘束される。この結果、前記した熱応力によって、ハーメチックシール部４３０・６００が大きな応力が作用することとなる。 Here, the lower plate 11 and the upper plate 12 constituting the package 10 are made of Inconel, whereas the cover 13 is made of Kovar, and the coefficient of thermal expansion between these members is different. For this reason, when the conventional package 110 as shown in FIG. 10A is employed, a thermal stress is generated due to a difference in thermal expansion coefficient, and the central portion of the cover 130 is bent inward by this thermal stress, and the electrode lead portions 400 are mutually connected. Inclining stress acts. On the other hand, in the conventional pressure sensor 100, the relative positions of the tip portions of the plurality of electrode lead portions 400 are restrained by the respective introduction holes 520 (FIG. 10B) of the shield member 510 of the electromagnetic shield structure 500. The As a result, a large stress acts on the hermetic seal portions 430 and 600 due to the above-described thermal stress.

これに対し、本実施形態における圧力センサ１の場合、熱応力によってカバー１３の中央部が内側に撓み電極リード部４０を互いに傾けるような応力が作用した場合においても、第一のシールド部材７１の板状部７１ａが変形することにより、複数個の電極リード部４０の先端部の相対的な位置を変更させることが可能となる。この結果、ハーメチックシール部４３・６０に作用する応力を大幅に低減させることができる。 On the other hand, in the case of the pressure sensor 1 according to the present embodiment, even when a stress such that the central portion of the cover 13 is bent inward by the thermal stress and the electrode lead portions 40 are inclined to each other acts, By deforming the plate-like portion 71a, it is possible to change the relative positions of the tip portions of the plurality of electrode lead portions 40. As a result, the stress acting on the hermetic seal portions 43 and 60 can be greatly reduced.

以上説明した実施形態に係る圧力センサ１においては、電磁シールド部７０を構成する第一のシールド部材７１の板状部７１ａに応力緩和部としてのスリット部が設けられるので、板状部７１ａが変形し易くなる。このため、熱応力によってカバー１３の中央部が内側に撓み電極リードピン４１を互いに傾けるような応力が作用した場合においても、第一のシールド部材７１の板状部７１ａの変形による電極リードピン４１の他端の位置変更が可能となる。この結果、ハーメチックシール部４３・６０に作用する応力を大幅に低減させることができる。また、本実施形態においては、板状部７１ａの各導入孔７１ｂを区分するように形成された２本の直線状のスリット７１ｃを応力緩和部として機能させることができるので、きわめて簡易な構成でハーメチックシール部４３・６０に作用する応力を低減させることができる。 In the pressure sensor 1 according to the embodiment described above, the plate portion 71a of the first shield member 71 constituting the electromagnetic shield portion 70 is provided with the slit portion as the stress relaxation portion, so that the plate portion 71a is deformed. It becomes easy to do. For this reason, even when a stress that causes the center portion of the cover 13 to bend inward and tilt the electrode lead pins 41 due to thermal stress acts on the electrode lead pins 41 due to deformation of the plate-like portion 71 a of the first shield member 71. The end position can be changed. As a result, the stress acting on the hermetic seal portions 43 and 60 can be greatly reduced. In the present embodiment, since the two linear slits 71c formed so as to separate each introduction hole 71b of the plate-like portion 71a can function as a stress relaxation portion, the configuration is extremely simple. The stress acting on the hermetic seal portions 43 and 60 can be reduced.

続いて、図４〜図８を用いて、本発明の第２〜第６実施形態に係る圧力センサについて説明する。以下の各実施形態に係る圧力センサは、第一実施形態に係る圧力センサ１の電磁シールド部７０の第１のシールド部材７１の構成のみを変更したものであり、その他の構成については実質的に第１実施形態と共通である。このため、異なる構成を中心に説明することとし、共通する構成については第１実施形態と同様の符号を付して詳細な説明を省略することとする。 Then, the pressure sensor which concerns on 2nd-6th embodiment of this invention is demonstrated using FIGS. The pressure sensor according to each of the following embodiments is obtained by changing only the configuration of the first shield member 71 of the electromagnetic shield part 70 of the pressure sensor 1 according to the first embodiment. This is common with the first embodiment. For this reason, different configurations will be mainly described, and common configurations will be denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態における第一のシールド部材７１Ａは、図４に示すように、第１実施形態と同様に２本の直線状のスリット（第一のスリット７１ｃ及び第二のスリット７１ｅ）から形成された平面視十字型のスリット部を有している。スリット部は、板状部７１ａを変形し易くする応力緩和部として機能するものである。本実施形態におけるスリット部を構成する第一のスリット７１ｃは、板状部７１ａの中央部から延出部７１ｄが設けられていない一対の縁部に向けて延在するように形成されている。第二のスリット７１ｅは、板状部７１ａの中央部から一対の延出部７１ｄに向けて第一のスリット７１ｃと直行する方向に延在するように形成されている。第二のスリット７１ｅは、板状部７１ａの縁部を超えて延在し、延出部７１ｄの端部付近まで到達している。すなわち、第二のスリット７１ｅは、第一のスリット７１ｃよりも若干長くなるように設定されている。 Second Embodiment
As shown in FIG. 4, the first shield member 71A in the second embodiment of the present invention has two linear slits (first slit 71c and second slit 71e) as in the first embodiment. A slit portion having a cross shape in plan view formed from The slit portion functions as a stress relaxation portion that facilitates deformation of the plate-like portion 71a. The 1st slit 71c which comprises the slit part in this embodiment is formed so that it may extend toward the pair of edge part in which the extension part 71d is not provided from the center part of the plate-shaped part 71a. The second slit 71e is formed so as to extend in a direction perpendicular to the first slit 71c from the central portion of the plate-like portion 71a toward the pair of extending portions 71d. The second slit 71e extends beyond the edge of the plate-like portion 71a and reaches the vicinity of the end of the extending portion 71d. That is, the second slit 71e is set to be slightly longer than the first slit 71c.

以上説明した実施形態に係る圧力センサにおいても、電磁シールド部を構成する第一のシールド部材７１Ａの板状部７１ａに応力緩和部としてのスリット部が設けられるので、板状部７１ａが変形し易くなる。このため、熱応力によってカバーの中央部が内側に撓み電極リードピンを互いに傾けるような応力が作用した場合においても、第一のシールド部材７１Ａの板状部７１ａの変形による電極リードピンの他端の位置変更が可能となる。この結果、ハーメチックシール部に作用する応力を大幅に低減させることができる。また、本実施形態においては、板状部７１ａの各導入孔７１ｂを区分するように形成された第一及び第二のスリット７１ｃ・７１ｅを応力緩和部として機能させることができるので、きわめて簡易な構成でハーメチックシール部に作用する応力を低減させることができる。 Also in the pressure sensor according to the embodiment described above, since the slit portion as the stress relaxation portion is provided in the plate-like portion 71a of the first shield member 71A constituting the electromagnetic shield portion, the plate-like portion 71a is easily deformed. Become. For this reason, even when a stress such that the center portion of the cover is bent inward by the thermal stress and the electrode lead pins are inclined to each other acts, the position of the other end of the electrode lead pin due to the deformation of the plate-like portion 71a of the first shield member 71A. Changes can be made. As a result, the stress acting on the hermetic seal portion can be greatly reduced. In the present embodiment, the first and second slits 71c and 71e formed so as to separate the introduction holes 71b of the plate-like portion 71a can function as stress relieving portions, which is extremely simple. The stress acting on the hermetic seal portion can be reduced with the configuration.

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態における第一のシールド部材７１Ｂは、図５に示すように、長さの異なる２本の長尺スリット（第一のスリット７１ｃ及び第二のスリット７１ｅ）と、これら長尺スリットに直行する方向に延在する短尺スリット（第三のスリット７１ｆ及び第四のスリット７１ｇ）と、から形成されたスリット部を有している。スリット部は、板状部７１ａを変形し易くする応力緩和部として機能するものである。第一及び第二のスリット７１ｃ・７１ｅは、第２実施形態で説明したものと実質的に同一であるので説明を省略する。第三のスリット７１ｆは、第一のスリット７１ｃの最端部に配置されており、これにより第一のスリット７１ｃの端部付近ではＴ字型が形成されている。一方、第四のスリット７１ｇは、第二のスリット７１ｅの最端部よりも内側（延出部７１ｄよりも内側）に配置されており、これにより第二のスリット７１ｅの端部付近では十字型が形成されている。 <Third Embodiment>
As shown in FIG. 5, the first shield member 71B in the third embodiment of the present invention includes two long slits (first slit 71c and second slit 71e) having different lengths, and these lengths. The slit portion is formed of a short slit (third slit 71f and fourth slit 71g) extending in a direction perpendicular to the scale slit. The slit portion functions as a stress relaxation portion that facilitates deformation of the plate-like portion 71a. Since the first and second slits 71c and 71e are substantially the same as those described in the second embodiment, description thereof is omitted. The third slit 71f is disposed at the outermost end portion of the first slit 71c, whereby a T-shape is formed in the vicinity of the end portion of the first slit 71c. On the other hand, the fourth slit 71g is arranged on the inner side (the inner side than the extending part 71d) of the second slit 71e, and thereby, a cross shape is formed near the end of the second slit 71e. Is formed.

以上説明した実施形態に係る圧力センサにおいても、電磁シールド部を構成する第一のシールド部材７１Ｂの板状部７１ａに応力緩和部としてのスリット部が設けられるので、板状部７１ａが変形し易くなる。このため、熱応力によってカバーの中央部が内側に撓み電極リードピンを互いに傾けるような応力が作用した場合においても、第一のシールド部材７１Ｂの板状部７１ａの変形による電極リードピンの他端の位置変更が可能となる。この結果、ハーメチックシール部に作用する応力を大幅に低減させることができる。また、本実施形態においては、板状部７１ａの各導入孔７１ｂを区分するように形成された第一及び第二のスリット７１ｃ・７１ｅと、これに直行する第三及び第四のスリット７１ｆ・７１ｇと、を応力緩和部として機能させることができるので、きわめて簡易な構成でハーメチックシール部に作用する応力を低減させることができる。 Also in the pressure sensor according to the embodiment described above, since the slit portion as the stress relaxation portion is provided in the plate-like portion 71a of the first shield member 71B constituting the electromagnetic shield portion, the plate-like portion 71a is easily deformed. Become. For this reason, even when a stress is applied such that the center portion of the cover is bent inward by the thermal stress and the electrode lead pins are inclined to each other, the position of the other end of the electrode lead pin due to the deformation of the plate-like portion 71a of the first shield member 71B. Changes can be made. As a result, the stress acting on the hermetic seal portion can be greatly reduced. Further, in the present embodiment, the first and second slits 71c and 71e formed so as to partition each introduction hole 71b of the plate-like portion 71a, and the third and fourth slits 71f and 71g can function as a stress relaxation portion, and therefore, the stress acting on the hermetic seal portion can be reduced with a very simple configuration.

＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態における第一のシールド部材７１Ｃにおいては、図６に示すように、板状部７１ａの縁部のスリット端部近傍部分を外方に突出させている。すなわち、延出部７１ｄが設けられていない一対の縁部の中央部に、若干外方に突出した平面視半円形状の突出部７１ｈが設けられている。また、本実施形態における第一のシールド部材７１Ｃは、２本の直線状のスリット（第一のスリット７１ｉ及び第二のスリット７１ｅ）から形成された平面視十字型のスリット部を有している。スリット部は、板状部７１ａを変形し易くする応力緩和部として機能するものである。本実施形態におけるスリット部を構成する第一のスリット７１ｉは、板状部７１ａの中央部から一対の突出部７１ｈに向けて延在するように形成されている。第一のスリット７１ｉは、板状部７１ａの縁部を超えて延在し、突出部７１ｈの端部付近まで到達している。第二のスリット７１ｅは、第２実施形態と同様に、板状部７１ａの中央部から一対の延出部７１ｄに向けて第一のスリット７１ｃと直行する方向に延在するように形成されており、板状部７１ａの縁部を超えて延在し、延出部７１ｄの端部付近まで到達している。 <Fourth embodiment>
In the first shield member 71C according to the fourth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, the vicinity of the slit end of the edge of the plate-like portion 71a is projected outward. That is, a projection 71h having a semicircular shape in plan view that protrudes slightly outward is provided at the center of the pair of edges where the extension 71d is not provided. Further, the first shield member 71C in the present embodiment has a cross-shaped slit portion in plan view formed by two linear slits (first slit 71i and second slit 71e). . The slit portion functions as a stress relaxation portion that facilitates deformation of the plate-like portion 71a. The first slit 71i constituting the slit portion in the present embodiment is formed so as to extend from the central portion of the plate-like portion 71a toward the pair of projecting portions 71h. The first slit 71i extends beyond the edge of the plate-like portion 71a and reaches the vicinity of the end of the protruding portion 71h. Similarly to the second embodiment, the second slit 71e is formed so as to extend in a direction perpendicular to the first slit 71c from the central portion of the plate-like portion 71a toward the pair of extending portions 71d. And extends beyond the edge of the plate-like portion 71a and reaches the vicinity of the end of the extending portion 71d.

以上説明した実施形態に係る圧力センサにおいても、電磁シールド部を構成する第一のシールド部材７１Ｃの板状部７１ａに応力緩和部としてのスリット部が設けられるので、板状部７１ａが変形し易くなる。このため、熱応力によってカバーの中央部が内側に撓み電極リードピンを互いに傾けるような応力が作用した場合においても、第一のシールド部材７１Ｃの板状部７１ａの変形による電極リードピンの他端の位置変更が可能となる。この結果、ハーメチックシール部に作用する応力を大幅に低減させることができる。また、本実施形態においては、板状部７１ａの各導入孔７１ｂを区分するように形成された第一及び第二のスリット７１ｉ・７１ｅを応力緩和部として機能させることができるので、きわめて簡易な構成でハーメチックシール部に作用する応力を低減させることができる。また、本実施形態においては、板状部７１ａ縁部のスリット端部近傍部分が外方に突出している（突出部７１ｈ）ため、板状部７１ａがより一層変形し易くなる。この結果、ハーメチックシール部に作用する応力を一層低減させることができる。 Also in the pressure sensor according to the embodiment described above, since the slit portion as the stress relaxation portion is provided in the plate-like portion 71a of the first shield member 71C constituting the electromagnetic shield portion, the plate-like portion 71a is easily deformed. Become. For this reason, even when a stress such that the center portion of the cover is bent inward by the thermal stress and the electrode lead pins are inclined to each other acts, the position of the other end of the electrode lead pin due to the deformation of the plate-like portion 71a of the first shield member 71C. Changes can be made. As a result, the stress acting on the hermetic seal portion can be greatly reduced. Further, in the present embodiment, the first and second slits 71i and 71e formed so as to separate the introduction holes 71b of the plate-like portion 71a can function as stress relaxation portions, which is extremely simple. The stress acting on the hermetic seal portion can be reduced with the configuration. Moreover, in this embodiment, since the edge part vicinity part of the slit edge part of the plate-shaped part 71a protrudes outward (projection part 71h), the plate-shaped part 71a becomes still easier to deform | transform. As a result, the stress acting on the hermetic seal portion can be further reduced.

＜第５実施形態＞
本発明の第５実施形態における第一のシールド部材７１Ｄにおいても、図７に示すように、板状部７１ａの縁部のスリット端部近傍部分を外方に突出させている。すなわち、第４実施形態と同様に、延出部７１ｄが設けられていない一対の縁部の中央部に、若干外方に突出した平面視半円形状の突出部７１ｈが設けられている。また、本実施形態における第一のシールド部材７１Ｄは、２本の長尺スリット（第一のスリット７１ｉ及び第二のスリット７１ｅ）と、これら長尺スリットの端部付近に形成されたスリット（第三のスリット７１ｊ及び第四のスリット７１ｇ）と、から形成されたスリット部を有している。スリット部は、板状部７１ａを変形し易くする応力緩和部として機能するものである。第一及び第二のスリット７１ｉ・７１ｅは、第４実施形態で説明したものと実質的に同一であるので説明を省略する。第三のスリット７１ｊは、突出部７１ｈと同様に平面視半円形状に形成されたスリットであり、第一のスリット７１ｉの最端部に配置されている。一方、第四のスリット７１ｇは、第二のスリット７１ｅの最端部よりも内側（延出部７１ｄよりも内側）に配置されており、これにより第二のスリット７１ｅの端部付近では十字型が形成されている。 <Fifth Embodiment>
Also in the first shield member 71D in the fifth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, the vicinity of the slit end portion of the edge of the plate-like portion 71a is projected outward. That is, as in the fourth embodiment, a projection 71h having a semicircular shape in plan view that slightly protrudes outward is provided at the center of the pair of edges where the extension 71d is not provided. In addition, the first shield member 71D in this embodiment includes two long slits (first slit 71i and second slit 71e) and slits (first slits formed near the ends of the long slits). And three slits 71j and a fourth slit 71g). The slit portion functions as a stress relaxation portion that facilitates deformation of the plate-like portion 71a. Since the first and second slits 71i and 71e are substantially the same as those described in the fourth embodiment, description thereof is omitted. The third slit 71j is a slit formed in a semicircular shape in plan view like the projecting portion 71h, and is arranged at the end of the first slit 71i. On the other hand, the fourth slit 71g is arranged on the inner side (the inner side than the extending part 71d) of the second slit 71e, and thereby, a cross shape is formed near the end of the second slit 71e. Is formed.

以上説明した実施形態に係る圧力センサにおいても、電磁シールド部を構成する第一のシールド部材７１Ｄの板状部７１ａに応力緩和部としてのスリット部が設けられるので、板状部７１ａが変形し易くなる。このため、熱応力によってカバーの中央部が内側に撓み電極リードピンを互いに傾けるような応力が作用した場合においても、第一のシールド部材７１Ｄの板状部７１ａの変形による電極リードピンの他端の位置変更が可能となる。この結果、ハーメチックシール部に作用する応力を大幅に低減させることができる。また、本実施形態においては、板状部７１ａの各導入孔７１ｂを区分するように形成された第一及び第二のスリット７１ｉ・７１ｅと、これら第一及び第二のスリット７１ｉ・７１ｅの端部付近に形成された第三及び第四のスリット７１ｊ・７１ｇと、を応力緩和部として機能させることができるので、きわめて簡易な構成でハーメチックシール部に作用する応力を低減させることができる。また、本実施形態においては、板状部７１ａ縁部のスリット端部近傍部分が外方に突出している（突出部７１ｈ）ため、板状部７１ａがより一層変形し易くなる。この結果、ハーメチックシール部に作用する応力を一層低減させることができる。 Also in the pressure sensor according to the embodiment described above, since the slit portion as the stress relaxation portion is provided in the plate-like portion 71a of the first shield member 71D constituting the electromagnetic shield portion, the plate-like portion 71a is easily deformed. Become. For this reason, even when a stress such that the center portion of the cover is bent inward by the thermal stress and the electrode lead pins are inclined to each other acts, the position of the other end of the electrode lead pin due to the deformation of the plate-like portion 71a of the first shield member 71D. Changes can be made. As a result, the stress acting on the hermetic seal portion can be greatly reduced. In the present embodiment, the first and second slits 71i and 71e formed so as to separate the introduction holes 71b of the plate-like portion 71a, and the ends of the first and second slits 71i and 71e Since the third and fourth slits 71j and 71g formed in the vicinity of the portion can function as stress relaxation portions, the stress acting on the hermetic seal portion can be reduced with a very simple configuration. Moreover, in this embodiment, since the edge part vicinity part of the slit edge part of the plate-shaped part 71a protrudes outward (projection part 71h), the plate-shaped part 71a becomes still easier to deform | transform. As a result, the stress acting on the hermetic seal portion can be further reduced.

＜第６実施形態＞
本発明の第６実施形態における第一のシールド部材７１Ｅにおいても、図８に示すように、板状部７１ａの縁部のスリット端部近傍部分を外方に突出させている。すなわち、第４・第５実施形態と同様に、延出部７１ｄが設けられていない一対の縁部の中央部に、若干外方に突出した平面視半円形状の突出部７１ｈが設けられている。また、本実施形態における第一のシールド部材７１Ｄは、２本の長尺スリット（第一のスリット７１ｉ及び第二のスリット７１ｅ）と、これら長尺スリットに直行する方向に延在する短尺スリット（第三のスリット７１ｋ及び第四のスリット７１ｇ）と、から形成されたスリット部を有している。スリット部は、板状部７１ａを変形し易くする応力緩和部として機能するものである。第一及び第二のスリット７１ｉ・７１ｅは、第４・第５実施形態で説明したものと実質的に同一であるので説明を省略する。第三のスリット７１ｋは、第一のスリット７１ｉの最端部よりも内側（突出部７１ｈよりも内側）に配置されており、これにより第一のスリット７１ｉの端部付近では十字型が形成されている。一方、第四のスリット７１ｇは、第二のスリット７１ｅの最端部よりも内側（延出部７１ｄよりも内側）に配置されており、これにより第二のスリット７１ｅの端部付近においても十字型が形成されている。 <Sixth Embodiment>
Also in the first shield member 71E in the sixth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 8, the vicinity of the slit end portion of the edge of the plate-like portion 71a is projected outward. That is, as in the fourth and fifth embodiments, a projecting portion 71h having a semicircular shape in plan view that slightly protrudes outward is provided at the center of the pair of edge portions where the extending portion 71d is not provided. Yes. In addition, the first shield member 71D in the present embodiment includes two long slits (first slit 71i and second slit 71e) and short slits extending in a direction perpendicular to the long slits ( A third slit 71k and a fourth slit 71g). The slit portion functions as a stress relaxation portion that facilitates deformation of the plate-like portion 71a. Since the first and second slits 71i and 71e are substantially the same as those described in the fourth and fifth embodiments, description thereof is omitted. The third slit 71k is disposed on the inner side (the inner side of the protrusion 71h) of the first slit 71i, thereby forming a cross shape near the end of the first slit 71i. ing. On the other hand, the fourth slit 71g is arranged on the inner side (the inner side than the extending portion 71d) of the second slit 71e, and thus the cross is also formed near the end of the second slit 71e. A mold is formed.

以上説明した実施形態に係る圧力センサにおいても、電磁シールド部を構成する第一のシールド部材７１Ｅの板状部７１ａに応力緩和部としてのスリット部が設けられるので、板状部７１ａが変形し易くなる。このため、熱応力によってカバーの中央部が内側に撓み電極リードピンを互いに傾けるような応力が作用した場合においても、第一のシールド部材７１Ｄの板状部７１ａの変形による電極リードピンの他端の位置変更が可能となる。この結果、ハーメチックシール部に作用する応力を大幅に低減させることができる。また、本実施形態においては、板状部７１ａの各導入孔７１ｂを区分するように形成された第一及び第二のスリット７１ｉ・７１ｅと、これに直行する第三及び第四のスリット７１ｋ・７１ｇと、を応力緩和部として機能させることができるので、きわめて簡易な構成でハーメチックシール部に作用する応力を低減させることができる。また、本実施形態においては、板状部７１ａ縁部のスリット端部近傍部分が外方に突出している（突出部７１ｈ）ため、板状部７１ａがより一層変形し易くなる。この結果、ハーメチックシール部に作用する応力を一層低減させることができる。 Also in the pressure sensor according to the embodiment described above, since the slit portion as the stress relaxation portion is provided in the plate-like portion 71a of the first shield member 71E constituting the electromagnetic shield portion, the plate-like portion 71a is easily deformed. Become. For this reason, even when a stress such that the center portion of the cover is bent inward by the thermal stress and the electrode lead pins are inclined to each other acts, the position of the other end of the electrode lead pin due to the deformation of the plate-like portion 71a of the first shield member 71D. Changes can be made. As a result, the stress acting on the hermetic seal portion can be greatly reduced. Further, in the present embodiment, the first and second slits 71i and 71e formed so as to separate the respective introduction holes 71b of the plate-like portion 71a, and the third and fourth slits 71k and 71g can function as a stress relaxation portion, and therefore, the stress acting on the hermetic seal portion can be reduced with a very simple configuration. Moreover, in this embodiment, since the edge part vicinity part of the slit edge part of the plate-shaped part 71a protrudes outward (projection part 71h), the plate-shaped part 71a becomes still easier to deform | transform. As a result, the stress acting on the hermetic seal portion can be further reduced.

図９は、本発明の第１〜第６実施形態に係る圧力センサ（図１〜図８）を３００℃で加熱した場合にハーメチックシール部に作用する熱応力と、従来の圧力センサ（図１０）を３００℃で加熱した場合にハーメチックシール部に作用する熱応力と、を示すグラフである。図９においては、圧力センサの電磁シールド部を構成する第一のシールド部材を「ＳＵＳ」で構成した場合の熱応力を右下がり斜線の棒グラフで示している。また、従来及び第４〜第６実施形態に係る圧力センサにおいては、電磁シールド部を構成する第一のシールド部材を「コバール」で構成した場合の熱応力を右上がり斜線の棒グラフで示している。第一のシールド部材を「ＳＵＳ」で構成した場合には、従来の圧力センサのハーメチックシール部に作用する熱応力よりも、本発明の各実施形態に係る圧力センサのハーメチックシール部に作用する熱応力が格段に小さくなり、特に第６実施形態に係る圧力センサを採用すると熱応力を約１／４に低減することができ、応力低減効果が顕著となることが図９から明らかである。また、第一のシールド部材を「コバール」で構成した場合においても同様に、ハーメチックシール部に作用する熱応力を低減することができる。 FIG. 9 shows the thermal stress acting on the hermetic seal when the pressure sensor (FIGS. 1 to 8) according to the first to sixth embodiments of the present invention is heated at 300 ° C. and the conventional pressure sensor (FIG. 10). ) Is a graph showing the thermal stress acting on the hermetic seal part when heated at 300 ° C. In FIG. 9, the thermal stress in the case where the first shield member constituting the electromagnetic shield part of the pressure sensor is made of “SUS” is shown by a bar graph with right-down diagonal lines. Further, in the pressure sensors according to the related art and the fourth to sixth embodiments, the thermal stress in the case where the first shield member constituting the electromagnetic shield part is configured by “Kovar” is indicated by a bar graph with a right-up diagonal line. . When the first shield member is made of “SUS”, the heat acting on the hermetic seal portion of the pressure sensor according to each embodiment of the present invention rather than the thermal stress acting on the hermetic seal portion of the conventional pressure sensor. It is clear from FIG. 9 that the stress is remarkably reduced. In particular, when the pressure sensor according to the sixth embodiment is employed, the thermal stress can be reduced to about ¼, and the stress reduction effect becomes remarkable. Similarly, when the first shield member is made of “Kovar”, the thermal stress acting on the hermetic seal portion can be reduced.

なお、以上の各実施形態においては、応力緩和部としてスリットを採用した例を示したが、スリットに代えて「溝」を応力緩和部として採用することもできる。また、スリットと溝の組み合わせにより応力緩和部を構成してもよい。 In each of the above-described embodiments, the example in which the slit is employed as the stress relaxation portion has been described. However, a “groove” may be employed as the stress relaxation portion instead of the slit. Moreover, you may comprise a stress relaxation part with the combination of a slit and a groove | channel.

また、以上の各実施形態においては、支持ダイアフラム５０はインコネルでできていたが、必ずしもこれに限定されず、ステンレスやコバールなどの耐食性金属でできていても良い。また、台座プレート２０やセンサチップ３０はサファイアできていたが、必ずしもこの材質に限定されず、シリコンやアルミナ、シリコンカーバイド、又は石英などでできていても良い。また、コンタクトパッド３５・３６と電極リード部４０との接続部はいわゆるコンタクトバネ４５・４６の形態で構成されていたが、十分な可撓性を有すれば必ずしもこれに限定されず、板バネのような形態であっても良い。さらには、電極リード部４０とコンタクトパッド３５・３６を十分に柔らかい導電ワイヤで繋いでいても良い。また、センサチップ３０、台座プレート２０、電極リード部４０、パッケージ１０の形状は上述の実施形態に限定されるものでないことは言うまでもない。 Further, in each of the above embodiments, the support diaphragm 50 is made of Inconel, but is not necessarily limited thereto, and may be made of a corrosion-resistant metal such as stainless steel or Kovar. The base plate 20 and the sensor chip 30 are made of sapphire, but are not necessarily limited to this material, and may be made of silicon, alumina, silicon carbide, quartz, or the like. Further, the connection part between the contact pads 35 and 36 and the electrode lead part 40 is configured in the form of so-called contact springs 45 and 46, but is not necessarily limited to this as long as it has sufficient flexibility. The form may be as follows. Furthermore, the electrode lead 40 and the contact pads 35 and 36 may be connected by a sufficiently soft conductive wire. Needless to say, the shapes of the sensor chip 30, the pedestal plate 20, the electrode lead portion 40, and the package 10 are not limited to the above-described embodiments.

また、以上の各実施形態は、静電容量式のセンサチップを用いた場合について説明したが、このセンサチップの代わりに例えばシリコンでできたピエゾ抵抗式センサチップを備えた圧力センサであっても、上述した構成を有することによって、発生した熱応力をハーメチックシール部に伝わるのを効果的に防止できる。 Moreover, although each above embodiment demonstrated the case where an electrostatic capacitance type sensor chip was used, even if it is a pressure sensor provided with the piezoresistive type sensor chip made from silicon instead of this sensor chip, for example. By having the above-described configuration, it is possible to effectively prevent the generated thermal stress from being transmitted to the hermetic seal portion.

１…圧力センサ
１０…パッケージ
１０Ａ…圧力導入部
１０Ｂ…基準真空室
１１…ロアハウジング
１２…アッパハウジング
１３・１３Ａ…カバー
１３ａ…挿通孔
１３ｂ…環状溝（凹部）
１３ｃ・１３ｃＡ…薄肉部
１３ｄ…凹部
３０…センサチップ
４１…電極リードピン
４３…ハーメチックシール部
６０…ハーメチックシール部
７０…電磁シールド部
７１・７１Ａ・７１Ｂ・７１Ｃ・７１Ｄ・７１Ｅ…第一のシールド部材
７１ａ…板状部
７１ｂ…導入孔
７１ｃ・７１ｅ・７１ｆ・７１ｇ・７１ｉ・７１ｊ・７１ｋ…スリット（応力緩和部）
７１ｈ…突出部
７２…第二のシールド部材
９０…シールドケーブル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pressure sensor 10 ... Package 10A ... Pressure introduction part 10B ... Reference | standard vacuum chamber 11 ... Lower housing 12 ... Upper housing 13, 13A ... Cover 13a ... Insertion hole 13b ... Annular groove (concave)
13c, 13cA ... Thin portion 13d ... Recess 30 ... Sensor chip 41 ... Electrode lead pin 43 ... Hermetic seal part 60 ... Hermetic seal part 70 ... Electromagnetic shield part 71 / 71A / 71B / 71C / 71D / 71E ... First shield member 71a ... Plate-like part 71b ... Introduction hole 71c, 71e, 71f, 71g, 71i, 71j, 71k ... Slit (stress relaxation part)
71h ... projecting portion 72 ... second shield member 90 ... shield cable

Claims

A package having a cylindrical housing and a plate-like cover joined to an end of the housing; a sensor chip for pressure detection that isolates a reference vacuum chamber formed in the package and a pressure introducing portion; A plurality of lead pins, one end of which is electrically connected to the sensor chip and the other end of which is exposed to the outside of the package through the insertion hole of the cover and connected to the shield cable, the insertion hole and the leads A pressure sensor comprising: a hermetic seal portion made of sealing glass that hermetically seals between the pins; and an electromagnetic shield portion that electromagnetically shields a connection portion between the other end of each lead pin and the shield cable. Because
The electromagnetic shield part has a plate-like part provided with a plurality of introduction holes for introducing the plurality of lead pins, and a stress relaxation part is provided in the plate-like part.
Pressure sensor.

The stress relieving part has a slit formed so as to separate the introduction holes of the plate-like part.
The pressure sensor according to claim 1.

The slit is formed so as to extend radially from the central portion of the plate-shaped portion toward the edge portion, and a portion in the vicinity of the slit end of the edge portion of the plate-shaped portion protrudes outward. ,
The pressure sensor according to claim 2.

The stress relaxation portion further has a groove formed in the plate-like portion.
The pressure sensor according to claim 2 or 3.

The stress relieving part has a groove formed so as to separate the introduction holes of the plate-like part.
The pressure sensor according to claim 1.

The electromagnetic shield part includes a first shield member having the plate-like part, and a connecting part between the other end of the lead pin and the shield cable by introducing the shield cable and combining with the first shield member. A second shield member for electromagnetically shielding,
The pressure sensor according to any one of claims 1 to 5.