JP2019060810A - Pressure sensor - Google Patents

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Abstract

To compensate for temperature accurately and detect a pressure change with high accuracy.SOLUTION: Provided is a pressure sensor 1 comprising: a sensor body 3 having a communication opening 6 formed therein that communicates the inside of a cavity with the outside; a cantilever 4 that is flexurally deformed in according with a pressure difference between the inside of the cavity and the outside; a frame part 27 formed so as to enclose the periphery of the cantilever with a gap 20 provided and arranged so as to follow the opening edge of the communication opening; and a displacement detection unit, including a displacement detection resistor 46 whose resistance value changes in accordance with the flexural deformation of the cantilever, for detecting the displacement of the cantilever on the basis of a first output signal that corresponds to a resistance value change of the displacement detection resistor. The displacement detection resistor is formed in at least a lever support part 26, the frame part has formed therein a temperature detection resistor 47 having a temperature coefficient that corresponds to the temperature coefficient of the displacement detection resistor, and the displacement detection unit compensates the first output signal for temperature on the basis of the resistance value detected by the temperature detection resistor.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、圧力センサに関する。   The present invention relates to a pressure sensor.

従来、圧力差によって生じる薄膜の歪を、ピエゾ抵抗効果を利用して検出することで、圧力変化を検出する圧力センサが知られている。
例えば、センサ基板によって周囲が固定されたダイヤフラム(薄膜)と、センサ基板上に接合部を介して接合されたセンサチップと、センサチップに設けられた4つの歪ゲージと、を備えた圧力センサが知られている(特許文献1参照)。
Conventionally, a pressure sensor is known which detects a pressure change by detecting distortion of a thin film caused by a pressure difference using a piezoresistive effect.
For example, a pressure sensor comprising a diaphragm (thin film) whose periphery is fixed by a sensor substrate, a sensor chip joined via a joint on the sensor substrate, and four strain gauges provided on the sensor chip It is known (refer patent document 1).

ダイヤフラムは、平面視でX軸方向よりもY軸方向に長く形成され、ダイヤフラムを挟んだ上下の圧力差に応じて変形する。センサチップは、半導体材料により形成され、ダイヤフラムにおける中央部分の上方に配置されている。4つの歪ゲージは、ダイヤフラムの変形に伴って抵抗値が変化するピエゾ抵抗ゲージであって、ホイートストンブリッジ回路を構成するように電気接続されている。4つの歪ゲージのうちの2つの歪ゲージは、ダイヤフラムのX軸方向に沿うように配置され、残りの2つの歪ゲージは、ダイヤフラムのY軸方向に沿うように配置されている。   The diaphragm is formed longer in the Y-axis direction than the X-axis direction in plan view, and is deformed in accordance with the pressure difference between the upper and lower sides of the diaphragm. The sensor chip is formed of a semiconductor material and is disposed above the central portion of the diaphragm. The four strain gauges are piezoresistive gauges whose resistance values change with deformation of the diaphragm, and are electrically connected to form a Wheatstone bridge circuit. Two of the four strain gauges are disposed along the X-axis direction of the diaphragm, and the remaining two strain gauges are disposed along the Y-axis direction of the diaphragm.

上記従来の圧力センサによれば、圧力差に応じてダイヤフラムが変形すると、ダイヤフラムの変形に伴って4つの歪ゲージの抵抗が変化するので、ホイートストンブリッジ回路から圧力差に対応した電圧出力を得ることができる。これにより、電圧出力に基づいて圧力変化を検出することが可能となる。また、4つの歪ゲージを利用してホイートストンブリッジ回路を構成しているので、電圧出力の温度補償も行っている。   According to the above conventional pressure sensor, when the diaphragm is deformed according to the pressure difference, the resistances of the four strain gauges are changed according to the deformation of the diaphragm, so that a voltage output corresponding to the pressure difference is obtained from the Wheatstone bridge circuit. Can. This makes it possible to detect a pressure change based on the voltage output. In addition, since the Wheatstone bridge circuit is configured using four strain gauges, temperature compensation of voltage output is also performed.

特開2016−33460号公報JP, 2016-33460, A

しかしながら上記従来の圧力センサでは、ダイヤフラムの変形に伴う歪(変位)を、4つの歪ゲージのそれぞれの位置において別個に検出する必要があるので、4つの歪ゲージを適度に離間して配置することが必要とされている。
特に、ダイヤフラムのX軸方向に沿うように2つの歪ゲージを配置し、且つダイヤフラムのY軸方向に沿うように残り2つの歪ゲージを配置する必要があるので、少なくとも歪ゲージを2つずつ、ダイヤフラムのX軸方向とY軸方向とに分けて配置せざるを得ない。従って、間隔をあけて歪ゲージを配置する必要があり、例えば4つの歪ゲージを互いに近い位置に配置することができない。
However, in the above-mentioned conventional pressure sensor, it is necessary to separately detect the strain (displacement) due to the deformation of the diaphragm at the respective positions of the four strain gauges. Is required.
In particular, it is necessary to arrange two strain gauges along the X axis direction of the diaphragm and to arrange the remaining two strain gauges along the Y axis direction of the diaphragm, so at least two strain gauges each There is no choice but to divide the diaphragm into the X-axis direction and the Y-axis direction. Therefore, it is necessary to arrange the strain gauges at intervals, for example, four strain gauges can not be arranged close to each other.

そのため、各歪ゲージが位置するそれぞれの場所において温度環境(熱移動の観点から見たときの温度環境、例えば熱の移動速度や移動量等)が異なってしまう。従って、例えばダイヤフラムのX軸方向に沿うように配置された歪ゲージよりも、ダイヤフラムのY軸方向に沿うように配置された歪ゲージにセンサ外部からの熱が伝わってしまい、温度環境に差が生じてしまうといった不都合が生じ易かった。その結果、正確な温度補償を行うことができない場合があり、改善の余地があった。   Therefore, the temperature environment (the temperature environment when viewed from the viewpoint of heat transfer, for example, the heat transfer rate, the amount of transfer, etc.) differs in each place where each strain gauge is located. Therefore, for example, heat from the outside of the sensor is transmitted to the strain gauge arranged along the Y-axis direction of the diaphragm rather than the strain gauge arranged along the X-axis direction of the diaphragm, which causes a difference in temperature environment. It was easy for the inconvenience to occur. As a result, accurate temperature compensation may not be performed, and there is room for improvement.

本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、正確な温度補償を行うことができ、圧力変化の検出を精度良く行うことができる圧力センサを提供することである。   The present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object thereof is to provide a pressure sensor capable of performing accurate temperature compensation and detecting pressure change with high accuracy. .

(1)本発明に係る圧力センサは、キャビティと、前記キャビティの内部と外部とを連通する連通開口とが形成されたセンサ本体と、レバー本体と、前記レバー本体と前記センサ本体とを接続すると共に前記レバー本体を片持ち状態で支持するレバー支持部と、を有し、前記連通開口を覆うように配置され、且つ前記キャビティの内部と外部との圧力差に応じて撓み変形するカンチレバーと、前記カンチレバーとの間にギャップをあけた状態で前記カンチレバーの周囲を囲むように形成され、前記連通開口の開口周縁部に沿うように配置された枠部と、前記カンチレバーの撓み変形に応じて抵抗値が変化する変位検出抵抗を含む第1ホイートストンブリッジ回路を有し、前記変位検出抵抗の抵抗値変化に対応した前記第1ホイートストンブリッジ回路からの第1出力信号に基づいて前記カンチレバーの変位を検出する変位検出部と、を備え、前記変位検出抵抗は、少なくとも前記レバー支持部に形成され、前記枠部には、前記変位検出抵抗の温度係数に対応した温度係数を有する温度検出抵抗が形成され、前記変位検出部は、前記温度検出抵抗で検出された抵抗値に基づいて前記第1出力信号の温度補償を行う。 (1) A pressure sensor according to the present invention connects a sensor body in which a cavity and a communication opening communicating the inside and the outside of the cavity are formed, a lever body, the lever body, and the sensor body A cantilever supporting the lever main body in a cantilevered state, a cantilever disposed so as to cover the communication opening, and bending and deforming according to a pressure difference between the inside and the outside of the cavity; A frame formed so as to surround the periphery of the cantilever with a gap between the cantilever and the frame, and a frame portion disposed along the peripheral edge of the communication opening, and resistance according to the bending deformation of the cantilever A first Wheatstone bridge circuit including a displacement detection resistance whose value changes, and the first Wheatstone brit corresponding to a change in resistance value of the displacement detection resistance A displacement detection unit for detecting the displacement of the cantilever based on a first output signal from the circuit; the displacement detection resistor is formed at least in the lever support unit; A temperature detection resistor having a temperature coefficient corresponding to a temperature coefficient of the resistor is formed, and the displacement detection unit performs temperature compensation of the first output signal based on the resistance value detected by the temperature detection resistor.

本発明に係る圧力センサによれば、センサ外部の圧力が変化すると、キャビティの内部と外部との間に圧力差が生じ、この圧力差に応じてカンチレバーが撓み変形する。その後、時間の経過と共にカンチレバーと枠部との間のギャップを通じて、圧力伝達媒体がキャビティの外部から内部に流入するので、キャビティの内部と外部との圧力が徐々に均衡した状態となる。これにより、圧力変化に起因してカンチレバーに作用していた外力が徐々に低下するので、カンチレバーの撓みが徐々に小さくなる。従って、変位検出部により、カンチレバーの撓み量(変位量)を検出することで、圧力変化を検出することができる。   According to the pressure sensor according to the present invention, when the pressure outside the sensor changes, a pressure difference occurs between the inside and the outside of the cavity, and the cantilever is bent and deformed according to the pressure difference. Thereafter, as time passes, the pressure transfer medium flows from the outside of the cavity to the inside through the gap between the cantilever and the frame, so that the pressure between the inside and the outside of the cavity gradually becomes balanced. As a result, the external force acting on the cantilever due to the pressure change is gradually reduced, so the deflection of the cantilever is gradually reduced. Therefore, a pressure change can be detected by detecting the deflection amount (displacement amount) of the cantilever by the displacement detection unit.

特にカンチレバーは、レバー本体を片持ち状態で支持するレバー支持部を中心に撓み変形する。そのため、少なくともレバー支持部に形成された変位検出抵抗は、感度への寄与度(貢献度)が大きい応力検知部位とされ、カンチレバーの撓み量に正確に対応して抵抗値が変化する。そのため、変位検出部は第1ホイートストンブリッジ回路から出力された第1出力信号に基づいて圧力変化の検出を感度良く且つ精度良く行うことができる。   In particular, the cantilever bends and deforms around a lever support portion that supports the lever body in a cantilever state. Therefore, at least the displacement detection resistance formed on the lever support portion is a stress detection portion having a large contribution (contribution) to the sensitivity, and the resistance value changes corresponding to the deflection amount of the cantilever accurately. Therefore, the displacement detection unit can detect the pressure change with high sensitivity and accuracy based on the first output signal output from the first Wheatstone bridge circuit.

ところで上述した圧力変化の検出時、枠部に形成された温度検出抵抗は、周囲の温度環境に応じて抵抗値が変化する。例えば、センサ外部からの光によって温度検出抵抗に対して直接的に伝わった熱、或いはセンサ本体及び枠部等を通じて温度検出抵抗に間接的に伝わった熱等の影響を受けて、温度検出抵抗は抵抗値が変化する。この温度検出抵抗は、カンチレバーの周囲を囲み、且つ連通開口の開口周縁部に沿うように配置された枠部に形成されているので、温度検出抵抗を変位検出抵抗に対して近接した位置に配置することができる。そのため、温度検出抵抗の温度環境と、変位検出抵抗の温度環境と、を同一の温度環境に近い状態(類似した温度環境)にすることができる。しかも、温度検出抵抗は、変位検出抵抗の温度係数に対応した温度係数を有しており、温度変化に対する抵抗値の変化量を、温度変化に対する変位検出抵抗の抵抗値の変化量に対応させることができる。従って、温度検出抵抗の抵抗値を、変位検出抵抗の温度環境に起因する抵抗値として利用することができる。   By the way, at the time of the pressure change detection mentioned above, the temperature detection resistance formed in the frame changes the resistance value in accordance with the ambient temperature environment. For example, the temperature detection resistance is affected by the heat transmitted directly to the temperature detection resistance by light from the outside of the sensor, or the heat transmitted indirectly to the temperature detection resistance through the sensor main body and the frame etc. Resistance value changes. The temperature detection resistor is formed in a frame surrounding the periphery of the cantilever and disposed along the peripheral edge of the communication opening, so the temperature detection resistor is disposed at a position close to the displacement detection resistor. can do. Therefore, it is possible to make the temperature environment of the temperature detection resistor and the temperature environment of the displacement detection resistor close to the same temperature environment (similar temperature environment). Moreover, the temperature detection resistor has a temperature coefficient corresponding to the temperature coefficient of the displacement detection resistor, and the change amount of the resistance value with respect to the temperature change corresponds to the change amount of the resistance value of the displacement detection resistance with respect to the temperature change. Can. Therefore, the resistance value of the temperature detection resistor can be used as the resistance value resulting from the temperature environment of the displacement detection resistor.

従って、変位検出部が温度検出抵抗で検出された抵抗値に基づいて第1出力信号の温度補償を行うことで、変位検出抵抗が周囲の温度環境から受けた影響分をキャンセルすることができ、圧力変化に起因したカンチレバーの変位を検出することができる。その結果、正確な温度補償を行うことができ、圧力変化を高精度に検出することができる。   Therefore, by performing temperature compensation of the first output signal based on the resistance value detected by the temperature detection resistor, the displacement detection resistor can cancel the influence received from the ambient temperature environment, The displacement of the cantilever caused by the pressure change can be detected. As a result, accurate temperature compensation can be performed, and pressure changes can be detected with high accuracy.

(2)前記カンチレバー及び前記枠部は、同一の半導体層から形成され、前記枠部は、その一部が前記開口周縁部よりも前記連通開口の内側に向けて張り出した張出部とされ、前記温度検出抵抗は、前記枠部のうち前記張出部に形成されても良い。 (2) The cantilever and the frame portion are formed of the same semiconductor layer, and the frame portion is a projecting portion in which a portion thereof protrudes toward the inside of the communication opening than the opening peripheral portion. The temperature detection resistor may be formed on the overhang portion of the frame portion.

この場合には、カンチレバー及び枠部が同一の半導体層から形成されているので、例えばカンチレバーを通じて変位検出抵抗に外部から熱が伝わる場合の熱伝導状況(例えば熱の移動速度や熱の移動量等)と、枠部を通じて温度検出抵抗に外部から熱が伝わる場合の熱伝導状況と、を同じ状況にし易い。さらに、温度検出抵抗は枠部における張出部に形成されているので、カンチレバーと同様に、張出部のうち温度検出抵抗が形成されている面とは反対側の面を、キャビティ側に向けて露出させることができる。
従って、変位検出抵抗の温度環境と温度検出抵抗の温度環境とを、さらに類似した温度環境にすることができ、温度補償をより高精度に行うことができる。
In this case, since the cantilever and the frame portion are formed of the same semiconductor layer, the heat conduction state (for example, the heat transfer rate, the heat transfer amount, etc.) when heat is externally transferred to the displacement detection resistor through the cantilever, for example And the heat conduction state in the case where heat is transferred from the outside to the temperature detection resistor through the frame, it is easy to make the same situation. Furthermore, since the temperature detection resistance is formed on the overhanging portion of the frame portion, the surface of the overhanging portion opposite to the surface on which the temperature detection resistance is formed is directed to the cavity side, like the cantilever. Can be exposed.
Therefore, the temperature environment of the displacement detection resistor and the temperature environment of the temperature detection resistor can be made more similar to the temperature environment, and the temperature compensation can be performed with higher accuracy.

(3)前記第1ホイートストンブリッジ回路は前記温度検出抵抗をさらに含んだ回路とされ、前記変位検出部は、前記変位検出抵抗の抵抗値と、前記温度検出抵抗の抵抗値との差分に基づいて前記第1ホイートストンブリッジ回路から前記第1出力信号を出力しても良い。 (3) The first Wheatstone bridge circuit is a circuit further including the temperature detection resistor, and the displacement detection unit is based on the difference between the resistance value of the displacement detection resistor and the resistance value of the temperature detection resistor. The first output signal may be output from the first Wheatstone bridge circuit.

この場合には、変位検出抵抗の抵抗値と、温度検出抵抗の抵抗値との差分に基づいて第1出力信号を出力するので、圧力変化の検出中に温度環境の変化があったとしても、その温度環境の変化分をキャンセルした状態で第1出力信号を出力することができる。従って、温度環境の変化に影響されることなく圧力変化を精度良く検出することができ、より高精度な温度補償を行える。   In this case, since the first output signal is output based on the difference between the resistance value of the displacement detection resistance and the resistance value of the temperature detection resistance, even if there is a change in the temperature environment while detecting the pressure change, The first output signal can be output while canceling the change in the temperature environment. Therefore, the pressure change can be accurately detected without being affected by the change in the temperature environment, and more accurate temperature compensation can be performed.

(4)前記温度検出抵抗を含む第2ホイートストンブリッジ回路を有し、前記温度検出抵抗の抵抗値に対応した第2出力信号を出力する温度検出回路を備え、前記変位検出部は、前記第2出力信号と、予め設定された前記変位検出抵抗の温度依存性に関する温度特性情報と、に基づいて前記第1出力信号を補正しても良い。 (4) A temperature detection circuit including a second Wheatstone bridge circuit including the temperature detection resistor and outputting a second output signal corresponding to the resistance value of the temperature detection resistor, the displacement detection unit including the second detection signal The first output signal may be corrected on the basis of an output signal and temperature characteristic information on temperature dependency of the displacement detection resistor set in advance.

この場合には、変位検出抵抗の実際の温度を把握したうえで、任意の温度で圧力変化の検出を行ったかのように第1出力信号を補正することができる。従って、見かけ上、常に同一の温度環境で圧力変化の検出を行うことができ、温度環境の変化に影響されることなく、圧力変化を精度良く検出することができる。例えば、実際の温度環境が10℃或いは30℃であったとしても、見かけ上、常に一定の25℃(室温に近い温度環境)で圧力変化の検出を行うことができる。従って、さらに高精度な温度補償を行える。   In this case, the first output signal can be corrected as if pressure change detection was performed at an arbitrary temperature after grasping the actual temperature of the displacement detection resistor. Therefore, apparently, pressure change can be detected always in the same temperature environment, and pressure change can be detected accurately without being affected by the change in temperature environment. For example, even if the actual temperature environment is 10 ° C. or 30 ° C., the pressure change can be detected at a seemingly always constant 25 ° C. (temperature environment close to room temperature). Therefore, more accurate temperature compensation can be performed.

(5)前記温度検出抵抗は、互いに電気的に切り離された第1抵抗及び第2抵抗を有し、前記第1ホイートストンブリッジ回路は、前記第1抵抗をさらに含んだ回路とされ、前記第2抵抗を含む第2ホイートストンブリッジ回路を有し、前記第2抵抗の抵抗値に対応した第2出力信号を出力する温度検出回路を備え、前記変位検出部は、前記変位検出抵抗の抵抗値と、前記第1抵抗の抵抗値との差分に基づいて前記第1ホイートストンブリッジ回路から前記第1出力信号を出力すると共に、前記第2出力信号と、予め設定された前記変位検出抵抗の温度依存性に関する温度特性情報と、に基づいて前記第1出力信号を補正しても良い。 (5) The temperature detection resistor has a first resistor and a second resistor electrically separated from each other, and the first Wheatstone bridge circuit is a circuit further including the first resistor, and the second A temperature detection circuit having a second Wheatstone bridge circuit including a resistor and outputting a second output signal corresponding to the resistance value of the second resistor, wherein the displacement detection unit includes a resistance value of the displacement detection resistor; The first output signal is output from the first Wheatstone bridge circuit based on the difference from the resistance value of the first resistor, and the temperature dependency of the second output signal and the displacement detection resistor set in advance is related. The first output signal may be corrected based on the temperature characteristic information.

この場合には、変位検出抵抗の抵抗値と、第1抵抗の抵抗値との差分に基づいて第1出力信号を出力するので、圧力変化の検出中に温度環境の変化があったとしても、その温度環境の変化分をキャンセルした状態で第1出力信号を出力することができる。それに加え、変位検出抵抗の実際の温度を把握したうえで、任意の温度で圧力変化の検出を行ったかのように第1出力信号を補正することができる。従って、見かけ上、常に同一の温度環境で圧力変化の検出を行うことができ、温度環境の変化に影響されることなく、圧力変化を精度良く検出することができる。これらのことから、非常に高精度な温度補償を行える。   In this case, since the first output signal is output based on the difference between the resistance value of the displacement detection resistor and the resistance value of the first resistor, even if there is a change in the temperature environment while detecting the pressure change, The first output signal can be output while canceling the change in the temperature environment. In addition, the first output signal can be corrected as if pressure change detection was performed at an arbitrary temperature after grasping the actual temperature of the displacement detection resistance. Therefore, apparently, pressure change can be detected always in the same temperature environment, and pressure change can be detected accurately without being affected by the change in temperature environment. From these things, very accurate temperature compensation can be performed.

本発明によれば、正確な温度補償を行うことができ、圧力変化の検出を感度良く且つ高精度に行うことができる高性能な圧力センサとすることができる。   According to the present invention, accurate temperature compensation can be performed, and a high-performance pressure sensor that can detect pressure changes with high sensitivity and high sensitivity can be provided.

本発明に係る第1実施形態を示す図であって、圧力センサの平面図である。It is a figure showing a 1st embodiment concerning the present invention, and is a top view of a pressure sensor. 図1に示すA−A線に沿った圧力センサの断面図である。It is sectional drawing of the pressure sensor along the AA shown in FIG. 図1に示すB−B線に沿った圧力センサの断面図である。It is sectional drawing of the pressure sensor along the BB line shown in FIG. 検出抵抗及び参照抵抗を説明するための圧力センサの平面図である。It is a top view of a pressure sensor for explaining detection resistance and reference resistance. 図1に示す検出回路の構成図である。It is a block diagram of the detection circuit shown in FIG. 図1に示す圧力センサの第1出力信号の一例を示す図であり、外気圧と内気圧との関係、及びその関係に対応したセンサ出力を示す図である。It is a figure which shows an example of the 1st output signal of the pressure sensor shown in FIG. 1, and is a figure which shows the sensor output corresponding to the relationship between external pressure and internal pressure, and the relationship. 図1に示す圧力センサの動作の一例を示す図であり、(A)は外気圧と内気圧とが同じ状態における圧力センサの状態を示し、(B)は外気圧が内気圧よりも上昇したときの圧力センサの状態を示し、(C)は外気圧と内気圧とが平衡状態になったときの圧力センサの状態を示す図である。It is a figure which shows an example of operation | movement of the pressure sensor shown in FIG. 1, (A) shows the state of the pressure sensor in the state where external pressure and internal pressure are the same, (B) is external pressure higher than internal pressure. (C) is a figure which shows the state of a pressure sensor when external pressure and internal pressure are in the equilibrium state. 本発明に係る第2実施形態を示す図であって、圧力センサの平面図である。It is a figure showing a 2nd embodiment concerning the present invention, and is a top view of a pressure sensor. 本発明に係る第3実施形態を示す図であって、圧力センサの平面図である。It is a figure showing a 3rd embodiment concerning the present invention, and is a top view of a pressure sensor. 図8に示す検出回路及び温度検出回路の構成図である。It is a block diagram of the detection circuit and temperature detection circuit which are shown in FIG. 第2出力信号と参照抵抗の温度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a 2nd output signal and the temperature of reference resistance. 本発明に係る第4実施形態を示す図であって、圧力センサの平面図である。It is a figure showing a 4th embodiment concerning the present invention, and is a top view of a pressure sensor. 検出抵抗、第1参照抵抗及び第2参照抵抗を説明するための圧力センサの平面図である。It is a top view of a pressure sensor for explaining detection resistance, the 1st reference resistance, and the 2nd reference resistance. 図12に示す検出回路及び温度検出回路の構成図である。It is a block diagram of the detection circuit and temperature detection circuit which are shown in FIG. 本発明に係る圧力センサの変形例を示す図であって、圧力センサの縦断面図である。It is a figure which shows the modification of the pressure sensor which concerns on this invention, Comprising: It is a longitudinal cross-sectional view of a pressure sensor. 本発明に係る圧力センサの別の変形例を示す図であって、圧力センサの平面図である。It is a figure which shows another modification of the pressure sensor which concerns on this invention, Comprising: It is a top view of a pressure sensor.

(第1実施形態)
以下、本発明に係る圧力センサの第1実施形態について図面を参照して説明する。
図1〜図3に示すように、本実施形態の圧力センサ1は、所定の周波数帯域の圧力変化を検出するセンサであり、圧力伝達媒体(例えば空気等の気体)が存在する空間等に配置されて使用される。
First Embodiment
Hereinafter, a first embodiment of a pressure sensor according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 to 3, the pressure sensor 1 of the present embodiment is a sensor that detects pressure changes in a predetermined frequency band, and is disposed in a space where a pressure transmission medium (for example, a gas such as air) exists Being used.

圧力センサ1は、キャビティ2が形成されたセンサ本体3と、キャビティ2の内部と外部との圧力差に応じて撓み変形可能なカンチレバー4と、カンチレバー4の変位を検出する変位検出部5と、を備えている。
なお、本実施形態では、センサ本体3の厚み方向に沿ったカンチレバー4側を上方、その反対側を下方という。また、センサ本体3の平面視で、互いに直交する2方向のうちの一方の方向を前後方向L1といい、他方向を左右方向L2という。
The pressure sensor 1 includes a sensor main body 3 in which a cavity 2 is formed, a cantilever 4 that can be flexibly deformed according to a pressure difference between the inside and the outside of the cavity 2, and a displacement detection unit 5 that detects displacement of the cantilever 4; Is equipped.
In the present embodiment, the side of the cantilever 4 along the thickness direction of the sensor body 3 is referred to as the upper side, and the opposite side is referred to as the lower side. Further, in plan view of the sensor main body 3, one of two directions orthogonal to each other is referred to as the front-rear direction L1, and the other direction is referred to as the left-right direction L2.

センサ本体3は、底壁部3a及び周壁部3bを有し、上方に開口する中空の有底筒状に形成されている。センサ本体3の内部空間は、上述したキャビティ(空気室)2として機能し、上方に開口した部分がキャビティ2の内部と外部とを連通する連通開口6として機能する。   The sensor main body 3 has a bottom wall 3a and a peripheral wall 3b, and is formed in a hollow bottomed cylindrical shape that opens upward. The internal space of the sensor main body 3 functions as the above-described cavity (air chamber) 2, and the portion opened upward functions as the communication opening 6 for communicating the inside and the outside of the cavity 2.

センサ本体3は、前後方向L1に沿った長さが左右方向L2に沿った長さよりも長い平面視長方形状に形成されている。ただし、この場合に限定されるものではなく、センサ本体3は例えば左右方向L2に沿った長さが前後方向L1に沿った長さよりも長い平面視長方形状に形成されていても構わないし、前後方向L1に沿った長さと左右方向L2に沿った長さとが同等とされた平面視正方形状に形成されていても良い。   The sensor main body 3 is formed in a rectangular shape in plan view in which the length along the front-rear direction L1 is longer than the length along the left-right direction L2. However, the present invention is not limited to this case, and the sensor main body 3 may be formed in, for example, a rectangular shape in plan view having a length along the lateral direction L2 longer than a length along the longitudinal direction L1. It may be formed in a square shape in plan view in which the length along the direction L1 is equal to the length along the left-right direction L2.

センサ本体3は、第1基板10と第2基板11とが一体に組み合わされることで形成されている。
第1基板10は、例えばシリコン支持層12、シリコン酸化膜等の絶縁層13及びシリコン活性層14を、下方からこの順番で熱的に張り合わせたSOI基板とされている。第2基板11は、シリコン支持層12に対して下方から接合されている。第2基板11としては、例えばシリコン等の半導体基板が挙げられるが、特に限定されるものではない。
なお、第1基板10及び第2基板11の接合方法としては、例えば拡散接合、常温接合や陽極接合等の直接接合方法や、接着層を介した間接接合方法等が挙げられるが、特定の方法に限定されるものではない。
The sensor main body 3 is formed by integrally combining the first substrate 10 and the second substrate 11.
The first substrate 10 is, for example, an SOI substrate in which a silicon support layer 12, an insulating layer 13 such as a silicon oxide film, and a silicon active layer 14 are thermally bonded in this order from the lower side. The second substrate 11 is bonded to the silicon support layer 12 from below. Examples of the second substrate 11 include, for example, a semiconductor substrate such as silicon, but there is no particular limitation.
Examples of the method of bonding the first substrate 10 and the second substrate 11 include direct bonding methods such as diffusion bonding, normal temperature bonding and anodic bonding, and indirect bonding methods via an adhesive layer. It is not limited to

センサ本体3の底壁部3aは、第2基板11で形成されている。センサ本体3の周壁部3bは、第1基板10及び第2基板11で形成されている。また、カンチレバー4は、第1基板10におけるシリコン活性層14で形成されている。   The bottom wall 3 a of the sensor body 3 is formed of the second substrate 11. The peripheral wall 3 b of the sensor main body 3 is formed by the first substrate 10 and the second substrate 11. Further, the cantilever 4 is formed of the silicon active layer 14 in the first substrate 10.

詳しく説明する。
第2基板11の中央部分には、上方に向けて開口し、且つ下方に向けて凹む凹部11aが形成されている。これにより、第2基板11は環状の周壁11bを有する有底筒状に形成されている。
第1基板10のシリコン支持層12は、第2基板11の周壁11bに対応した環状に形成され、周壁11b上に重なるように配置されている。第1基板10の絶縁層13は、シリコン支持層12に対応した環状に形成され、シリコン支持層12上に重なるように配置されている。そして、凹部11a、シリコン支持層12及び絶縁層13によって形成される空間部分がキャビティ2とされ、絶縁層13で囲まれる内側部分が連通開口6とされている。
explain in detail.
The central portion of the second substrate 11 is formed with a recess 11 a that opens upward and is recessed downward. Thus, the second substrate 11 is formed in a bottomed cylindrical shape having an annular peripheral wall 11b.
The silicon support layer 12 of the first substrate 10 is formed in an annular shape corresponding to the peripheral wall 11b of the second substrate 11, and is disposed to overlap the peripheral wall 11b. The insulating layer 13 of the first substrate 10 is formed in an annular shape corresponding to the silicon support layer 12, and is disposed to overlap the silicon support layer 12. A space formed by the recess 11 a, the silicon support layer 12, and the insulating layer 13 is a cavity 2, and an inner portion surrounded by the insulating layer 13 is a communication opening 6.

第1基板10のシリコン活性層14は、連通開口6を上方から覆うように絶縁層13上に配置されている。シリコン活性層14には、平面視で連通開口6の内側に位置する部分に、該シリコン活性層14を厚さ方向に貫通する平面視C形状のギャップ20が形成されている。シリコン活性層14のうちギャップ20の内側に位置する部分が、上記カンチレバー4とされている。
なお、キャビティ2は、ギャップ20を通じて外部に連通する。従って、ギャップ20を通じて、圧力伝達媒体をキャビティ2の内外に流動させることが可能とされている。
The silicon active layer 14 of the first substrate 10 is disposed on the insulating layer 13 so as to cover the communication opening 6 from above. In the silicon active layer 14, a gap 20 having a C shape in plan view, which penetrates the silicon active layer 14 in the thickness direction, is formed in a portion located inside the communication opening 6 in plan view. A portion of the silicon active layer 14 located inside the gap 20 is the cantilever 4.
The cavity 2 communicates with the outside through the gap 20. Therefore, it is possible to cause the pressure transfer medium to flow in and out of the cavity 2 through the gap 20.

カンチレバー4は、その先端部が自由端とされたレバー本体25と、センサ本体3における周壁部3bに一体的に接続されると共にレバー本体25を片持ち状態で支持するレバー支持部26と、を備え、連通開口6を上方から覆うように配置されている。
これにより、カンチレバー4はレバー本体25の先端部側が自由端とされた片持ち梁構造とされ、レバー支持部26を中心としてキャビティ2の内部と外部との圧力差(すなわち、ギャップ20を介してキャビティ2の内部と外部との間を流通可能な圧力伝達媒体による圧力の差)に応じて撓み変形する。
The cantilever 4 has a lever main body 25 whose free end is a free end, and a lever support 26 which is integrally connected to the peripheral wall 3 b of the sensor main body 3 and supports the lever main body 25 in a cantilever state. It is arranged to cover the communication opening 6 from above.
Thus, the cantilever 4 has a cantilever structure in which the tip end side of the lever main body 25 is a free end, and the pressure difference between the inside and the outside of the cavity 2 with the lever support 26 as a center (that is, via the gap 20). It bends and deforms according to the difference in pressure due to the pressure transfer medium that can flow between the inside and the outside of the cavity 2.

なお、レバー支持部26は、左右方向L2に沿った長さ(支持幅)がレバー本体25の左右方向L2に沿った長さ(支持幅)よりも短くなるように形成されている。図示の例では、レバー支持部26の支持幅は、レバー本体25の支持幅に対して1/4程度とされている。これにより、カンチレバー4は、レバー支持部26を中心として撓み変形し易い構造とされている。
なお、本実施形態では、前後方向L1に沿ってレバー本体25からレバー支持部26に向かう方向を前方といい、その反対方向を後方という。
The lever support portion 26 is formed such that a length (support width) along the left-right direction L2 is shorter than a length (support width) along the left-right direction L2 of the lever main body 25. In the illustrated example, the support width of the lever support portion 26 is about 1⁄4 of the support width of the lever main body 25. Thus, the cantilever 4 is configured to be easily bent and deformed about the lever support portion 26.
In the present embodiment, the direction from the lever main body 25 toward the lever support 26 along the longitudinal direction L1 is referred to as the front, and the opposite direction is referred to as the rear.

上記ギャップ20は、例えば数百nm〜数十μmの微小のギャップ幅を有し、カンチレバー4の外形に沿うように形成されている。
シリコン活性層14のうち、ギャップ20の外側に位置する部分には、カンチレバー4との間に上記ギャップ20をあけた状態でカンチレバー4の周囲を囲むように形成され、且つ連通開口6の開口周縁部に沿うように配置された枠部27が形成されている。
The gap 20 has a minute gap width of, for example, several hundred nm to several tens of μm, and is formed along the outer shape of the cantilever 4.
The portion of the silicon active layer 14 located outside the gap 20 is formed so as to surround the periphery of the cantilever 4 with the gap 20 between the cantilever 4 and the opening 4, and the periphery of the communication opening 6 A frame portion 27 disposed along the portion is formed.

枠部27は、ギャップ20の形状に対応して平面視C形状に形成されていると共に、内周縁部が連通開口6の開口周縁部よりも連通開口6の内側に向けて突出するように形成されている。これにより、枠部27における内周縁部(枠部27の一部)は、連通開口6の内側に向けて庇のように張り出した張出部28とされ、カンチレバー4と同様に連通開口6を部分的に覆っている。   The frame portion 27 is formed to have a C shape in plan view corresponding to the shape of the gap 20 and is formed so that the inner peripheral edge portion protrudes toward the inside of the communication opening 6 more than the opening peripheral edge of the communication opening 6 It is done. As a result, the inner peripheral edge portion (a part of the frame portion 27) in the frame portion 27 is a projecting portion 28 projecting like a ridge toward the inside of the communication opening 6, and the communication opening 6 Partially covered.

図1に示すように、シリコン活性層14には、該シリコン活性層14を複数の領域に区画する溝部が形成されている。本実施形態では、第1溝部30、第2溝部31、第3溝部32及び第4溝部33の4つの溝部が、シリコン活性層14の上面から絶縁層13に達する深さで形成されている。
これにより、シリコン活性層14のうちカンチレバー4及び枠部27を除いた部分は、レバー支持部26に一体的に接続された連結部35と、連結部35に一体的に接続された第1ベース部36及び第2ベース部37と、枠部27に一体的に接続された第3ベース部38及び第4ベース部39と、に区画されている。
As shown in FIG. 1, the silicon active layer 14 is formed with a groove that divides the silicon active layer 14 into a plurality of regions. In the present embodiment, four grooves, ie, the first groove 30, the second groove 31, the third groove 32, and the fourth groove 33, are formed at a depth from the upper surface of the silicon active layer 14 to the insulating layer 13.
Thus, the portion of the silicon active layer 14 excluding the cantilever 4 and the frame 27 is the connecting portion 35 integrally connected to the lever supporting portion 26 and the first base integrally connected to the connecting portion 35. It is divided into a section 36 and a second base section 37, and a third base section 38 and a fourth base section 39 integrally connected to the frame section 27.

第1溝部30は、連結部35を左右方向L2に分断するように前後方向L1に沿って直線状に延びるように形成されている。図示の例では、第1溝部30は前端部がセンサ本体3の前方側の側面に達し、且つ後端部がレバー支持部26に達するように形成されている。そのため連結部35は、第1溝部30によって左右方向L2に分断され、第1連結部35aと第2連結部35bとに分かれている。   The first groove portion 30 is formed to extend linearly along the front-rear direction L1 so as to divide the connecting portion 35 in the left-right direction L2. In the illustrated example, the first groove 30 is formed such that the front end reaches the front side of the sensor body 3 and the rear end reaches the lever support 26. Therefore, the connecting portion 35 is divided in the left-right direction L2 by the first groove portion 30, and is divided into a first connecting portion 35a and a second connecting portion 35b.

それに加え、第1溝部30はレバー支持部26に達するように形成されているので、レバー支持部26は第1溝部30によって左右方向L2に分断され、第1レバー支持部26aと第2レバー支持部26bとに分かれている。なお、第1レバー支持部26aと第1連結部35aとが一体に接続され、且つ第2レバー支持部26bと第2連結部35bとが一体に接続されている。
ただし、第1溝部30によってレバー支持部26を左右方向L2に分断する必要はなく、第1連結部35a及び第2連結部35bがレバー支持部26に対して一体に接続されていても構わない。
In addition, since the first groove 30 is formed to reach the lever support 26, the lever support 26 is divided in the left-right direction L2 by the first groove 30, and the first lever support 26a and the second lever support It is divided into parts 26b. The first lever support portion 26a and the first connection portion 35a are integrally connected, and the second lever support portion 26b and the second connection portion 35b are integrally connected.
However, it is not necessary to divide the lever support portion 26 in the left-right direction L2 by the first groove portion 30, and the first connecting portion 35a and the second connecting portion 35b may be integrally connected to the lever supporting portion 26. .

第2溝部31及び第3溝部32は、枠部27よりも前方側に位置し、且つレバー支持部26よりも左右方向L2の外側に位置する部分から、左右方向L2の外側に向けて延びた後、枠部27に沿って後方に向けて延び、さらに左右方向L2の外側に向けて延びることで、センサ本体3の左右方向L2側の側面に達している。
これにより、シリコン活性層14のうち第2溝部31よりも前方側に位置する部分が第1連結部35aに一体に接続された第1ベース部36とされ、シリコン活性層14のうち第3溝部32よりも前方側に位置する部分が第2連結部35bに一体に接続された第2ベース部37とされている。
The second groove portion 31 and the third groove portion 32 extend outward in the left-right direction L2 from a portion located forward of the frame 27 and located outside the lever support portion 26 in the left-right direction L2. After that, it extends backward along the frame portion 27 and further extends outward in the left-right direction L2, to reach the side surface on the left-right direction L2 side of the sensor main body 3.
Thus, the portion of the silicon active layer 14 located on the front side of the second groove 31 is made the first base 36 integrally connected to the first connecting portion 35 a, and the third groove of the silicon active layer 14 is formed. A portion located on the front side of 32 is a second base portion 37 integrally connected to the second connecting portion 35b.

なお、第1ベース部36と第2ベース部37とは、第1溝部30を介して左右方向L2に互いに離間して配置されている。また、枠部27と第1連結部35aとは第2溝部31を介して左右方向L2に互いに離間して配置され、枠部27と第2連結部35bとは第3溝部32を介して左右方向L2に互いに離間して配置されている。   The first base portion 36 and the second base portion 37 are disposed apart from each other in the left-right direction L2 via the first groove portion 30. Further, the frame portion 27 and the first connecting portion 35 a are disposed apart from each other in the left-right direction L 2 via the second groove portion 31, and the frame portion 27 and the second connecting portion 35 b are laterally They are disposed apart from each other in the direction L2.

第4溝部33は、枠部27よりも後方側に配置され、センサ本体3の後方側の側面に達するように形成されている。図示の例では、第4溝部33は、前後方向L1よりも左右方向L2に長い平面視長方形状に形成されている。
これにより、シリコン活性層14のうち第1ベース部36よりも後方側に位置する部分が、枠部27に一体に接続された第3ベース部38とされている。また、シリコン活性層14のうち第2ベース部37よりも後方側に位置する部分が、枠部27に一体に接続された第4ベース部39とされている。
なお、第3ベース部38及び第4ベース部39は、第1溝部30及び第2溝部31を介して、第1ベース部36及び第2ベース部37から離間してそれぞれ配置されている。また、第3ベース部38と第4ベース部39とは、第4溝部33を介して左右方向L2に互いに離間して配置されている。
The fourth groove 33 is disposed rearward of the frame 27 and is formed to reach the side surface on the rear side of the sensor main body 3. In the illustrated example, the fourth groove 33 is formed in a rectangular shape in plan view longer in the left-right direction L2 than in the front-rear direction L1.
Thus, the portion of the silicon active layer 14 located on the rear side of the first base portion 36 serves as the third base portion 38 integrally connected to the frame portion 27. Further, a portion of the silicon active layer 14 located on the rear side of the second base portion 37 is a fourth base portion 39 integrally connected to the frame portion 27.
The third base portion 38 and the fourth base portion 39 are disposed separately from the first base portion 36 and the second base portion 37 via the first groove portion 30 and the second groove portion 31, respectively. Further, the third base portion 38 and the fourth base portion 39 are disposed apart from each other in the left-right direction L2 via the fourth groove portion 33.

上述したカンチレバー4、枠部27、連結部35、第1ベース部36、第2ベース部37、第3ベース部38及び第4ベース部39は、同一の半導体層であるシリコン活性層14から形成されている。   The cantilever 4, the frame portion 27, the connection portion 35, the first base portion 36, the second base portion 37, the third base portion 38 and the fourth base portion 39 described above are formed from the silicon active layer 14 which is the same semiconductor layer It is done.

第1ベース部36、第2ベース部37、第3ベース部38及び第4ベース部39の上面には、後述するピエゾ抵抗層45よりも電気抵抗率が小さい導電性材料(例えばAU等)からなる外部電極が各ベース部の形状に対応してそれぞれ形成されている。
具体的には、第1ベース部36の上面には、全面に亘って第1外部電極40が形成されている。第2ベース部37の上面には、全面に亘って第2外部電極41が形成されている。第3ベース部38の上面には、全面に亘って第3外部電極42が形成されている。第4ベース部39の上面には、全面に亘って第4外部電極43が形成されている。
The upper surfaces of the first base portion 36, the second base portion 37, the third base portion 38, and the fourth base portion 39 are made of a conductive material (for example, AU or the like) having a smaller electrical resistivity than the piezoresistive layer 45 described later. An external electrode is formed corresponding to the shape of each base.
Specifically, the first external electrode 40 is formed on the entire top surface of the first base portion 36. A second external electrode 41 is formed on the entire top surface of the second base portion 37. A third external electrode 42 is formed on the entire top surface of the third base portion 38. A fourth external electrode 43 is formed on the entire top surface of the fourth base portion 39.

なお、第1外部電極40〜第4外部電極43の上面に図示しない絶縁膜を保護膜として被膜することで、外部との電気的な接触を防止することが好ましい。また、第1外部電極40〜第4外部電極43は、互いに電気的に絶縁されている。   In addition, it is preferable to prevent the electrical contact with the exterior by covering the upper surface of the 1st exterior electrode 40-the 4th exterior electrode 43 as a protective film not shown. The first to fourth external electrodes 40 to 43 are electrically insulated from one another.

シリコン活性層14のうちカンチレバー4、枠部27及び連結部35とされた部分には、これらの全面に亘ってピエゾ抵抗層45が形成されている。ピエゾ抵抗層45は、例えばリン等のドープ剤(不純物)がイオン注入法や拡散法等の各種の方法によりドーピングされることで形成されている。   A piezoresistive layer 45 is formed on the entire surface of the silicon active layer 14 as the cantilever 4, the frame portion 27 and the connecting portion 35. The piezoresistive layer 45 is formed, for example, by doping a doping agent (impurity) such as phosphorus by various methods such as an ion implantation method or a diffusion method.

図4に示すように、ピエゾ抵抗層45のうち、連結部35(第1連結部35a及び第2連結部35b)及びカンチレバー4が形成された部分(レバー支持部26及びレバー本体25が形成された部分)は、カンチレバー4の撓み変形に応じて抵抗値が変化する検出抵抗(変位検出抵抗)46として機能する。
検出抵抗46は、第1外部電極40及び第2外部電極41に対してそれぞれ電気接続されている。これにより、第1外部電極40及び第2外部電極41間に電圧が印加されると、この電圧印加に起因する電流は、第1外部電極40から検出抵抗46を経由して第2外部電極41に流れる。
As shown in FIG. 4, a portion (the lever support 26 and the lever main body 25 are formed in the piezoresistive layer 45 in which the connecting portion 35 (the first connecting portion 35 a and the second connecting portion 35 b) and the cantilever 4 are formed. Portion functions as a detection resistance (displacement detection resistance) 46 whose resistance value changes according to the bending deformation of the cantilever 4.
The detection resistor 46 is electrically connected to the first external electrode 40 and the second external electrode 41, respectively. Thereby, when a voltage is applied between the first external electrode 40 and the second external electrode 41, a current resulting from the voltage application is transmitted from the first external electrode 40 via the detection resistor 46 to the second external electrode 41. Flow to

ピエゾ抵抗層45のうち、張出部28を含む枠部27が形成された部分は、検出抵抗46の温度係数に対応した温度係数を有する参照抵抗(温度検出抵抗)47として機能する。なお、検出抵抗46の温度係数に対応した温度係数とは、例えば検出抵抗46の温度係数と同等の係数(同一或いは近似する係数)や、検出抵抗46の温度係数に対して予め決まった比率で関係付けられた係数等を含む。これにより、参照抵抗47は、検出抵抗46に対応した温度特性を具備している。
参照抵抗47は、第3外部電極42及び第4外部電極43に対してそれぞれ電気接続されている。これにより、第3外部電極42及び第4外部電極43間に電圧が印加されると、この電圧印加に起因する電流は、第3外部電極42から参照抵抗47を経由して第4外部電極43に流れる。
The portion of the piezoresistive layer 45 in which the frame portion 27 including the overhanging portion 28 is formed functions as a reference resistance (temperature detection resistance) 47 having a temperature coefficient corresponding to the temperature coefficient of the detection resistance 46. The temperature coefficient corresponding to the temperature coefficient of the detection resistor 46 is, for example, a coefficient equivalent to the temperature coefficient of the detection resistor 46 (coefficient identical or similar) or a ratio determined in advance to the temperature coefficient of the detection resistor 46 Includes related coefficients etc. Thus, the reference resistor 47 has a temperature characteristic corresponding to the detection resistor 46.
The reference resistor 47 is electrically connected to the third external electrode 42 and the fourth external electrode 43, respectively. Thereby, when a voltage is applied between the third external electrode 42 and the fourth external electrode 43, a current resulting from this voltage application is transmitted from the third external electrode 42 via the reference resistor 47 to the fourth external electrode 43. Flow to

変位検出部5は、図5に示す検出抵抗46を含むブリッジ回路(第1ホイートストンブリッジ回路)51を有する検出回路50を備え、検出抵抗46の抵抗値変化に対応したブリッジ回路51からの第1出力信号V1に基づいてカンチレバー4の変位を検出する。その際、変位検出部5は、参照抵抗47で検出された抵抗値に基づいて第1出力信号V1の温度補償を行う。
具体的には、ブリッジ回路51は検出抵抗46に加え、参照抵抗47をさらに含んだ回路とされ、変位検出部5は検出抵抗46の抵抗値と参照抵抗47の抵抗値との差分に基づいてブリッジ回路51から第1出力信号V1を出力することで温度補償を行う。
The displacement detection unit 5 includes a detection circuit 50 having a bridge circuit (first Wheatstone bridge circuit) 51 including the detection resistance 46 shown in FIG. 5, and the first detection from the bridge circuit 51 corresponding to the resistance value change of the detection resistance 46. The displacement of the cantilever 4 is detected based on the output signal V1. At this time, the displacement detection unit 5 performs temperature compensation of the first output signal V1 based on the resistance value detected by the reference resistor 47.
Specifically, the bridge circuit 51 is a circuit further including a reference resistor 47 in addition to the detection resistor 46, and the displacement detector 5 is based on the difference between the resistance value of the detection resistor 46 and the resistance value of the reference resistor 47. Temperature compensation is performed by outputting the first output signal V1 from the bridge circuit 51.

詳細に説明する。
図5に示すように検出回路50は、ブリッジ回路51と、ブリッジ回路51に対して所定の基準電圧Vccを印加する基準電圧発生回路52と、差動増幅回路53と、を備えている。ブリッジ回路51は、検出抵抗46及び参照抵抗47が直列接続された枝辺と、第1固定抵抗54及び第2固定抵抗55が直列接続された枝辺と、が基準電圧発生回路52に対して並列に接続されている。
It will be described in detail.
As shown in FIG. 5, the detection circuit 50 includes a bridge circuit 51, a reference voltage generation circuit 52 that applies a predetermined reference voltage Vcc to the bridge circuit 51, and a differential amplifier circuit 53. The bridge circuit 51 has a branch side in which the detection resistor 46 and the reference resistor 47 are connected in series, and a branch side in which the first fixed resistor 54 and the second fixed resistor 55 are connected in series. Connected in parallel.

検出抵抗46は、第1端が基準電圧Vccの供給線に接続され、第2端がノードN1に接続されている。参照抵抗47は、第1端がノードN1に接続され、第2端が電源線GNDに接続されている。第1固定抵抗54は、第1端が基準電圧Vccの供給線に接続され、第2端がノードN2に接続されている。第2固定抵抗55は、第1端がノードN2に接続され、第2端が電源線GNDに接続されている。なお、第1固定抵抗54及び第2固定抵抗55は、センサ本体3の外部に備え付けられた外付け抵抗とされている。   The detection resistor 46 has a first end connected to the supply line of the reference voltage Vcc and a second end connected to the node N1. The reference resistor 47 has a first end connected to the node N1, and a second end connected to the power supply line GND. The first fixed resistor 54 has a first end connected to the supply line of the reference voltage Vcc, and a second end connected to the node N2. The second fixed resistor 55 has a first end connected to the node N2, and a second end connected to the power supply line GND. The first fixed resistor 54 and the second fixed resistor 55 are external resistors provided outside the sensor body 3.

差動増幅回路53は、例えば計測アンプであって、ノードN1とノードN2との間の電位差を所定の増幅率で増幅して第1出力信号V1として出力する。差動増幅回路53は、反転入力端子(−端子)がノードN1に接続され、非反転入力端子(+端子)がノードN2に接続されている。ノードN1は、検出抵抗46の抵抗値と参照抵抗47の抵抗値との差分に応じた電圧となる。   The differential amplifier circuit 53 is, for example, a measurement amplifier, amplifies the potential difference between the node N1 and the node N2 at a predetermined amplification factor, and outputs the amplified signal as a first output signal V1. In the differential amplifier circuit 53, the inverting input terminal (-terminal) is connected to the node N1, and the non-inverting input terminal (+ terminal) is connected to the node N2. The node N1 has a voltage corresponding to the difference between the resistance value of the detection resistor 46 and the resistance value of the reference resistor 47.

なお、第1外部電極40は検出抵抗46の第1端として機能し、基準電圧Vccの供給線が接続される。第2外部電極41は検出抵抗46の第2端として機能し、ノードN1を介して差動増幅回路53の反転入力端子(−端子)が接続される。第3外部電極42は参照抵抗47の第1端として機能し、ノードN1を介して差動増幅回路53の反転入力端子(−端子)が接続される。第4外部電極43は参照抵抗47の第2端として機能し、電源線GNDが接続される。   The first external electrode 40 functions as the first end of the detection resistor 46, and the supply line of the reference voltage Vcc is connected. The second external electrode 41 functions as the second end of the detection resistor 46, and the inverting input terminal (-terminal) of the differential amplifier circuit 53 is connected via the node N1. The third external electrode 42 functions as a first end of the reference resistor 47, and the inverting input terminal (-terminal) of the differential amplifier circuit 53 is connected via the node N1. The fourth external electrode 43 functions as the second end of the reference resistor 47, and the power supply line GND is connected.

(圧力センサの作用)
次に、上述のように構成された圧力センサ1を利用して、圧力変化を検出する場合について説明する。
(Function of pressure sensor)
Next, the case where a pressure change is detected using the pressure sensor 1 configured as described above will be described.

図6(A)に示す期間Aのように、キャビティ2の外部の圧力(以下、外気圧Poutと称する)と、キャビティ2の内部の圧力(以下、内気圧Pinと称する)とが等しく、差圧(△P)がゼロである場合には、図7(A)に示すように、カンチレバー4は撓み変形しない。これにより、検出回路50から出力される第1出力信号V1は所定値(例えばゼロ)である。   As shown in period A shown in FIG. 6A, the pressure outside the cavity 2 (hereinafter referred to as the outside pressure Pout) and the pressure inside the cavity 2 (hereinafter referred to as the inside pressure Pin) are equal, and the difference When the pressure (ΔP) is zero, as shown in FIG. 7A, the cantilever 4 is not bent and deformed. Thereby, the first output signal V1 output from the detection circuit 50 is a predetermined value (for example, zero).

そして、図6(A)に示す時刻t1以降の期間Bのように、例えば外気圧Poutがステップ状に上昇すると、内気圧Pinは外気圧Poutの変化に追従するように急激に変化しないので、キャビティ2の外部と内部との間に差圧(△P)が生じる。これにより、図7(B)に示すようにカンチレバー4はキャビティ2の内部に向けて撓み変形する。すると、カンチレバー4の撓み変形に応じて検出抵抗46に応力が作用し、それによって検出抵抗46の抵抗値が変化するので、図6(B)に示すように第1出力信号V1がカンチレバー4の撓み量(変位量)に応じて増大する。   Then, as in period B after time t1 shown in FIG. 6A, for example, when the outside pressure Pout rises stepwise, the inside pressure Pin does not change rapidly so as to follow the change in the outside pressure Pout, A differential pressure (ΔP) is generated between the outside and the inside of the cavity 2. As a result, as shown in FIG. 7B, the cantilever 4 is bent and deformed toward the inside of the cavity 2. Then, a stress acts on the detection resistor 46 according to the bending deformation of the cantilever 4, thereby changing the resistance value of the detection resistor 46, so that the first output signal V1 is of the cantilever 4 as shown in FIG. It increases according to the amount of deflection (displacement).

外気圧Poutの上昇以降、ギャップ20を介してキャビティ2の外部から内部へと圧力伝達媒体が流動する。そのため、図6(A)に示す時刻t2以降の期間Cに示すように、内気圧Pinは時間の経過と共に外気圧Poutよりも遅れながら、且つ外気圧Poutの変動よりも緩やかな応答で上昇する。これにより、内気圧Pinが外気圧Poutに徐々に近づくので、キャビティ2の外部と内部との圧力が均衡状態になりはじめ、カンチレバー4の撓みが徐々に小さくなる。その結果、図6(B)に示す期間Cのように第1出力信号V1が徐々に低下する。   After the increase of the outside pressure Pout, the pressure transfer medium flows from the outside to the inside of the cavity 2 through the gap 20. Therefore, as shown in period C after time t2 shown in FIG. 6 (A), the internal pressure Pin rises with a response slower than the external pressure Pout and with a slower response than the fluctuation of the external pressure Pout as time passes. . As a result, since the internal pressure Pin gradually approaches the external pressure Pout, the pressure between the outside and the inside of the cavity 2 begins to be in equilibrium, and the deflection of the cantilever 4 gradually decreases. As a result, as in period C shown in FIG. 6B, the first output signal V1 gradually decreases.

そして、図6(A)に示す時刻t3以降の期間Dのように、内気圧Pinが外気圧Poutに等しくなると、図7(C)に示すようにカンチレバー4の撓み変形が解消されて元の状態に復帰する。これにより、図6(B)に示すように第1出力信号V1も期間Aの初期状態と同値に戻る。   Then, as in period D after time t3 shown in FIG. 6A, when the internal pressure Pin becomes equal to the external pressure Pout, the bending deformation of the cantilever 4 is eliminated as shown in FIG. Return to the state. As a result, as shown in FIG. 6B, the first output signal V1 also returns to the same value as the initial state of the period A.

上述のように、本実施形態の圧力センサ1によれば、変位検出部5によりカンチレバー4の撓み量(変位量)に基づいた第1出力信号V1の変化をモニタすることで、圧力変化を検出することができる。   As described above, according to the pressure sensor 1 of the present embodiment, the displacement detection unit 5 detects a pressure change by monitoring the change of the first output signal V1 based on the deflection amount (displacement amount) of the cantilever 4 can do.

特にカンチレバー4は、レバー本体25を片持ち状態で支持するレバー支持部26を中心に撓み変形する。そのため、主にレバー支持部26に形成された検出抵抗46は、感度への寄与度(貢献度)が大きい応力検知部位とされ、カンチレバー4の撓み量に正確に対応して抵抗値が変化する。そのため、ブリッジ回路51から出力された第1出力信号V1に基づいて、圧力変化の検出を精度良く且つ感度良く行うことができる。
しかも、SOI基板である第1基板10のシリコン活性層14を利用して半導体プロセス技術によりカンチレバー4を形成できるので、薄型化(例えば数十〜数百nm)し易い。従って、微小な圧力変化の検出を精度良く行うことができる。
In particular, the cantilever 4 is bent and deformed about the lever supporting portion 26 which supports the lever main body 25 in a cantilever state. Therefore, the detection resistance 46 mainly formed on the lever support portion 26 is a stress detection portion where the degree of contribution (the degree of contribution) to the sensitivity is large, and the resistance value changes corresponding to the deflection amount of the cantilever 4 exactly. . Therefore, based on the first output signal V1 output from the bridge circuit 51, the pressure change can be detected with high accuracy and sensitivity.
In addition, since the cantilever 4 can be formed by the semiconductor process technology using the silicon active layer 14 of the first substrate 10 which is the SOI substrate, it is easy to reduce the thickness (for example, several tens to several hundreds of nm). Therefore, a minute pressure change can be detected with high accuracy.

ところで、上述した圧力変化の検出時、枠部27に形成された参照抵抗47は、周囲の温度環境に応じて抵抗値が変化する。例えばセンサ外部からの光(可視光、赤外線等)によって参照抵抗47に対して直接的に伝わった熱、或いはセンサ本体3及び枠部27等を通じて参照抵抗47に間接的に伝わった熱等の影響を受けて、参照抵抗47は抵抗値が変化する。参照抵抗47は、カンチレバー4を囲み、且つ連通開口6の開口周縁部に沿うように配置された枠部27(張出部28を含む)に形成されているので、参照抵抗47を検出抵抗46に対して近接した位置に配置することができる。   By the way, at the time of the detection of the pressure change mentioned above, the resistance value of the reference resistor 47 formed in the frame 27 changes in accordance with the ambient temperature environment. For example, heat directly transmitted to the reference resistor 47 by light (visible light, infrared light, etc.) from the outside of the sensor, or influence of heat indirectly transmitted to the reference resistor 47 through the sensor body 3 and the frame 27 etc. In response, the reference resistance 47 changes its resistance value. The reference resistor 47 is formed in the frame 27 (including the overhang 28) disposed so as to surround the cantilever 4 and along the opening peripheral edge of the communication opening 6. It can be placed in close proximity to the

そのため、参照抵抗47の温度環境と、検出抵抗46の温度環境と、を同一の温度環境に近い状態(類似した温度環境)にすることができる。しかも、参照抵抗47は、検出抵抗46の温度係数に対応した温度係数を有しており、温度変化に対する抵抗値の変化量を、温度変化に対する検出抵抗46の抵抗値の変化量に対応させることができる。従って、参照抵抗47の抵抗値を、検出抵抗46の温度環境に起因する抵抗値として利用することができる。   Therefore, the temperature environment of the reference resistor 47 and the temperature environment of the detection resistor 46 can be brought close to the same temperature environment (similar temperature environment). Moreover, the reference resistor 47 has a temperature coefficient corresponding to the temperature coefficient of the detection resistor 46, and the amount of change in resistance with respect to temperature change is made to correspond to the amount of change in resistance of the detection resistor 46 with temperature change. Can. Therefore, the resistance value of the reference resistor 47 can be used as the resistance value resulting from the temperature environment of the detection resistor 46.

従って、変位検出部5が参照抵抗47で検出された抵抗値に基づいて第1出力信号V1の温度補償を行うことで、検出抵抗46が周囲の温度環境から受けた影響分をキャンセルすることができる。
具体的には、図5に示すように、ブリッジ回路51が検出抵抗46及び参照抵抗47を含んだ回路とされ、該回路におけるノードN1が検出抵抗46の抵抗値、及び参照抵抗47の抵抗値の差分に応じた電圧とされている。そのため、ノードN1の変化分が、ノードN1とノードN2との間の電位差となって現れるので、差動増幅回路53から出力された第1出力信号V1に基づいて、温度環境の影響がキャンセルされた外気圧Poutの変化を精度良く検出することができる。
Therefore, the displacement detection unit 5 performs temperature compensation of the first output signal V1 based on the resistance value detected by the reference resistor 47, thereby canceling the influence of the detection resistor 46 from the ambient temperature environment. it can.
Specifically, as shown in FIG. 5, the bridge circuit 51 is a circuit including the detection resistor 46 and the reference resistor 47, and the node N1 in the circuit is the resistance value of the detection resistor 46 and the resistance value of the reference resistor 47. Voltage according to the difference between Therefore, since the change in node N1 appears as a potential difference between nodes N1 and N2, the influence of the temperature environment is canceled based on the first output signal V1 output from differential amplifier circuit 53. The change of the outside air pressure Pout can be detected accurately.

つまり、ブリッジ回路51が検出抵抗46の抵抗値と参照抵抗47の抵抗値との差分に基づいて第1出力信号V1を出力するので、圧力変化の検出中に温度環境の変化があったとしても、その温度環境の変化分をキャンセルした状態で第1出力信号V1を出力することができる。従って、検出抵抗46の温度環境の変化に影響されることなく、圧力変化を精度良く検出することができる。   That is, since the bridge circuit 51 outputs the first output signal V1 based on the difference between the resistance value of the detection resistor 46 and the resistance value of the reference resistor 47, even if there is a change in the temperature environment while detecting the pressure change. The first output signal V1 can be output while canceling the change in the temperature environment. Therefore, the pressure change can be accurately detected without being affected by the change in the temperature environment of the detection resistor 46.

以上のことから、本実施形態の圧力センサ1によれば、正確な温度補償を行うことができ、圧力変化の検出を感度良く且つ高精度に行うことができ、高性能なセンサとすることができる。   From the above, according to the pressure sensor 1 of the present embodiment, accurate temperature compensation can be performed, pressure change detection can be performed with high sensitivity and high accuracy, and a high performance sensor can be obtained. it can.

さらに、カンチレバー4及び枠部27を同一の半導体層、すなわちシリコン活性層14から形成しているので、例えばカンチレバー4を通じて検出抵抗46に外部から熱が伝わる場合の熱伝導状況(例えば熱の移動速度や熱の移動量等)と、枠部27を通じて参照抵抗47に外部から熱が伝わる場合の熱伝導状況と、を同じ状況にし易い。
それに加え、図4に示すように、参照抵抗47はその一部が張出部28とされた枠部27に形成されているので、カンチレバー4と同様に、張出部28のうち参照抵抗47が形成されている面(上面)とは反対側の面(下面)をキャビティ2側に向けて露出させることができる。従って、検出抵抗46の温度環境と参照抵抗47の温度環境とをさらに類似した温度環境にすることができる。従って、温度補償をより高精度に行うことができる。
Furthermore, since the cantilever 4 and the frame portion 27 are formed of the same semiconductor layer, ie, the silicon active layer 14, the heat conduction state (eg, heat transfer rate) when heat is externally transmitted to the detection resistor 46 through the cantilever 4, for example And the amount of heat transfer) and the heat conduction state in the case where the heat is transmitted from the outside to the reference resistor 47 through the frame portion 27 can easily be made the same state.
In addition to that, as shown in FIG. 4, the reference resistance 47 is formed in the frame portion 27 which is a part of the projecting portion 28. It is possible to expose the surface (lower surface) opposite to the surface (upper surface) on which the is formed toward the cavity 2 side. Therefore, the temperature environment of the detection resistor 46 and the temperature environment of the reference resistor 47 can be made more similar to each other. Therefore, temperature compensation can be performed with higher accuracy.

なお、本実施形態の圧力センサ1は、上述した各作用効果を奏功できるため、例えば以下の各種用途に適用することが可能である。特に、温度補償を行うことができるので、温度環境に影響を受け難い状態で、以下の各種用途に適用することができる。
例えば、自動車用ナビゲーション装置に適用することが可能である。この場合、例えば圧力センサ1を利用して高低差に基づく気圧差を検出できるので、高架道路と高架下道路とを正確に判別してナビゲーション結果に反映させることができる。
また、携帯用ナビゲーション装置に適用することも可能である。この場合、例えば圧力センサ1を利用して高低差に基づく気圧差を検出できるので、ユーザが建物内の何階に位置しているのかを正確に判別してナビゲーション結果に反映させることができる。
さらには、室内の気圧変化を検出することが可能であるので、例えば建物や自動車の防犯装置に適用することも可能である。特に、1Hz以下の周波数帯域の圧力変動であっても感度良く検出することができるので、ドアや引き戸の開閉等に基づく圧力変動であっても検出することが可能であり、防犯装置等の適用に好適である。
In addition, since the pressure sensor 1 of this embodiment can be successful in each effect mentioned above, it is possible to apply to the following various uses, for example. In particular, since temperature compensation can be performed, the present invention can be applied to the following various applications in a state insusceptible to the temperature environment.
For example, it is possible to apply to a navigation device for cars. In this case, since the pressure difference based on the height difference can be detected using, for example, the pressure sensor 1, the elevated road and the road under the elevated road can be accurately determined and reflected in the navigation result.
Moreover, it is also possible to apply to a portable navigation device. In this case, since the pressure difference based on the height difference can be detected using, for example, the pressure sensor 1, it can be accurately determined on which floor in the building the user is located and reflected in the navigation result.
Furthermore, since it is possible to detect an atmospheric pressure change in a room, it is also possible to apply to, for example, a security device for a building or an automobile. In particular, even pressure fluctuations in the frequency band of 1 Hz or less can be detected with high sensitivity. Therefore, even pressure fluctuations based on the opening and closing of doors and sliding doors can be detected. Preferred.

(第2実施形態)
次に、本発明に係る第2実施形態について図面を参照して説明する。なお、この第2実施形態においては、第1実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the second embodiment, the same parts as those in the first embodiment are indicated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

図8に示すように、本実施形態の圧力センサ60は、第3外部電極42及び第4外部電極43の一部が枠部27よりも前方側に回り込むと共に、枠部27のうち前方側に位置する部分に対して接続されるように、第2溝部31、第3溝部32及び第4溝部33が形成されている。
これにより、枠部27に形成されたピエゾ抵抗層45の全体を参照抵抗47として利用することができると共に、参照抵抗47の位置を、カンチレバー4の主にレバー支持部26に形成された検出抵抗46に対して、より近接させることができる。
As shown in FIG. 8, in the pressure sensor 60 of the present embodiment, a part of the third external electrode 42 and the fourth external electrode 43 wrap around to the front side than the frame portion 27, and to the front side of the frame portion 27. The second groove 31, the third groove 32, and the fourth groove 33 are formed to be connected to the positioned portion.
As a result, the entire piezoresistive layer 45 formed in the frame portion 27 can be used as the reference resistor 47, and the position of the reference resistor 47 is mainly detected in the lever support portion 26 of the cantilever 4. It can be made closer to 46.

従って、本実施形態の圧力センサ60によれば、検出抵抗46の温度環境と参照抵抗47の温度環境とをさらに類似した温度環境にすることができ、さらに高精度な温度補償を行うことができる。   Therefore, according to the pressure sensor 60 of the present embodiment, the temperature environment of the detection resistor 46 and the temperature environment of the reference resistor 47 can be made more similar to the temperature environment, and further highly accurate temperature compensation can be performed. .

(第3実施形態)
次に、本発明に係る第3実施形態について図面を参照して説明する。なお、この第3実施形態においては、第1実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第1実施形態では、ブリッジ回路51に検出抵抗46及び参照抵抗47を組み込んだ構成としたが、本実施形態では、検出抵抗46とは別のブリッジ回路に参照抵抗47を組み込み、参照抵抗47をいわゆる温度センサとして機能させている。
Third Embodiment
Next, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the third embodiment, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
In the first embodiment, the detection resistor 46 and the reference resistor 47 are incorporated in the bridge circuit 51. However, in the present embodiment, the reference resistor 47 is incorporated in the bridge circuit other than the detection resistor 46 and the reference resistor 47 is provided. It functions as a so-called temperature sensor.

図9及び図10に示すように、本実施形態の圧力センサ70は、参照抵抗47を含むブリッジ回路(第2ホイートストンブリッジ回路)72を有し、参照抵抗47の抵抗値に対応した第2出力信号V2を出力する温度検出回路71をさらに備えている。   As shown in FIGS. 9 and 10, the pressure sensor 70 of the present embodiment has a bridge circuit (second Wheatstone bridge circuit) 72 including a reference resistor 47, and a second output corresponding to the resistance value of the reference resistor 47. It further includes a temperature detection circuit 71 that outputs a signal V2.

本実施形態のブリッジ回路51は、参照抵抗47に代えて第3固定抵抗73を備えている。
すなわち、ブリッジ回路51は、検出抵抗46及び第3固定抵抗73が直列接続された枝辺と、第1固定抵抗54及び第2固定抵抗55が直列接続された枝辺と、が基準電圧発生回路52に対して並列に接続されている。なお、第3固定抵抗73は、第1固定抵抗54及び第2固定抵抗55と同様に、センサ本体3の外部に備え付けられた外付け抵抗とされ、第1端がノードN1に接続され、第2端が電源線GNDに接続されている。
The bridge circuit 51 of the present embodiment includes a third fixed resistor 73 in place of the reference resistor 47.
That is, in the bridge circuit 51, a reference voltage generating circuit is a branch side in which the detection resistor 46 and the third fixed resistor 73 are connected in series, and a branch side in which the first fixed resistor 54 and the second fixed resistor 55 are connected in series. It is connected in parallel to 52. The third fixed resistor 73 is an external resistor provided outside the sensor body 3 like the first fixed resistor 54 and the second fixed resistor 55, and the first end is connected to the node N1, Two ends are connected to the power supply line GND.

温度検出回路71は、ブリッジ回路72と、差動増幅回路74と、を備えている。ブリッジ回路72は、参照抵抗47及び第4固定抵抗75が直列接続された枝辺と、第5固定抵抗76及び第6固定抵抗77が直列接続された枝辺と、が並列に接続されている。   The temperature detection circuit 71 includes a bridge circuit 72 and a differential amplifier circuit 74. In the bridge circuit 72, a branch side in which the reference resistor 47 and the fourth fixed resistor 75 are connected in series and a branch side in which the fifth fixed resistor 76 and the sixth fixed resistor 77 are connected in series are connected in parallel. .

参照抵抗47は第1端が基準電圧Vccの供給線に接続され、第2端がノードN3に接続されている。第4固定抵抗75は第1端がノードN3に接続され、第2端が電源線GNDに接続されている。第5固定抵抗76は第1端が基準電圧Vccの供給線に接続され、第2端がノードN4に接続されている。第6固定抵抗77は第1端がノードN4に接続され、第2端が電源線GNDに接続されている。なお、第4固定抵抗75、第5固定抵抗76及び第6固定抵抗77は、センサ本体3の外部に備え付けられた外付け抵抗とされている。   The first end of the reference resistor 47 is connected to the supply line of the reference voltage Vcc, and the second end is connected to the node N3. The fourth fixed resistor 75 has a first end connected to the node N3 and a second end connected to the power supply line GND. The fifth fixed resistor 76 has a first end connected to the supply line of the reference voltage Vcc, and a second end connected to the node N4. The sixth fixed resistor 77 has a first end connected to the node N4, and a second end connected to the power supply line GND. The fourth fixed resistor 75, the fifth fixed resistor 76 and the sixth fixed resistor 77 are external resistors provided outside the sensor body 3.

差動増幅回路74は、検出回路50における差動増幅回路53と同様に、例えば計測アンプであって、ノードN3とノードN4との間の電位差を所定の増幅率で増幅して第2出力信号V2として出力する。差動増幅回路74は、反転入力端子(−端子)がノードN3に接続され、非反転入力端子(+端子)がノードN4に接続されている。   Similar to the differential amplifier circuit 53 in the detection circuit 50, the differential amplifier circuit 74 is, for example, a measurement amplifier, and amplifies the potential difference between the node N3 and the node N4 by a predetermined amplification factor to generate a second output signal. Output as V2. In the differential amplifier circuit 74, the inverting input terminal (-terminal) is connected to the node N3, and the non-inverting input terminal (+ terminal) is connected to the node N4.

なお本実施形態では、第1外部電極40は検出抵抗46の第1端として機能し、基準電圧Vccの供給線が接続される。第2外部電極41は、検出抵抗46の第2端として機能し、ノードN1を介して差動増幅回路53の反転入力端子(−端子)が接続される。第3外部電極42は、参照抵抗47の第1端として機能し、基準電圧Vccの供給線が接続される。第4外部電極43は、参照抵抗47の第2端として機能し、ノードN3を介して差動増幅回路74の反転入力端子(−端子)が接続される。   In the present embodiment, the first external electrode 40 functions as the first end of the detection resistor 46, and the supply line of the reference voltage Vcc is connected. The second external electrode 41 functions as the second end of the detection resistor 46, and the inverting input terminal (-terminal) of the differential amplifier circuit 53 is connected via the node N1. The third external electrode 42 functions as the first end of the reference resistor 47, and the supply line of the reference voltage Vcc is connected. The fourth external electrode 43 functions as the second end of the reference resistor 47, and the inverting input terminal (-terminal) of the differential amplifier circuit 74 is connected via the node N3.

変位検出部5は、参照抵抗47の温度依存性に関する温度特性情報を記憶する温度特性記憶部78を備えている。温度特性記憶部78には、図11に示すように、第2出力信号V2と参照抵抗47の温度Ttmpとの関係を示す上記温度特性情報が記憶されている。そして変位検出部5は、ブリッジ回路72から出力された第2出力信号V2と温度特性記憶部78に予め記憶(設定)された温度特性情報とに基づいて、ブリッジ回路51から出力された第1出力信号V1を補正する。   The displacement detection unit 5 includes a temperature characteristic storage unit 78 that stores temperature characteristic information on the temperature dependency of the reference resistor 47. As shown in FIG. 11, the temperature characteristic storage section 78 stores the above-mentioned temperature characteristic information indicating the relationship between the second output signal V2 and the temperature Ttmp of the reference resistor 47. The displacement detection unit 5 outputs the first output signal from the bridge circuit 51 based on the second output signal V2 output from the bridge circuit 72 and the temperature characteristic information stored (set) in advance in the temperature characteristic storage unit 78. The output signal V1 is corrected.

(圧力センサの作用)
上述のように構成された本実施形態の圧力センサ70によれば、温度検出回路71を具備しているので、第2出力信号V2に基づいて、検出抵抗46の実際の温度を把握することができる。そのうえで、変位検出部5が、第2出力信号V2と温度特性記憶部78に予め記憶された温度特性情報とに基づいて、ブリッジ回路51から出力された第1出力信号V1を補正するので、任意の温度で圧力変化の検出を行ったかのように第1出力信号V1を補正することができる。
(Function of pressure sensor)
According to the pressure sensor 70 of the present embodiment configured as described above, since the temperature detection circuit 71 is provided, it is possible to grasp the actual temperature of the detection resistor 46 based on the second output signal V2. it can. In addition, the displacement detection unit 5 corrects the first output signal V1 output from the bridge circuit 51 based on the second output signal V2 and the temperature characteristic information stored in advance in the temperature characteristic storage unit 78. The first output signal V1 can be corrected as if the pressure change was detected at the temperature of.

従って、見かけ上、常に同一の温度環境で圧力変化の検出を行うことができ、温度環境の変化に影響されることなく圧力変化を精度良く検出することができる。例えば、実際の検出抵抗46の温度環境が10℃或いは30℃であったとしても、見かけ上、常に一定の25℃(室温に使い温度環境)で圧力変化の検出を行うことができる。その結果、さらに高精度な温度補償を行うことができる。   Therefore, apparently, pressure change can be detected always in the same temperature environment, and pressure change can be detected accurately without being influenced by the change in temperature environment. For example, even if the actual temperature environment of the detection resistor 46 is 10 ° C. or 30 ° C., the pressure change can be detected at a seemingly constant 25 ° C. (temperature environment at room temperature). As a result, more accurate temperature compensation can be performed.

(第4実施形態)
次に、本発明に係る第4実施形態について図面を参照して説明する。なお、この第4実施形態においては、第1実施形態及び第3実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
Fourth Embodiment
Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the fourth embodiment, the same parts as those in the first embodiment and the third embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

第1実施形態では、ブリッジ回路51が検出抵抗46及び参照抵抗47を具備した構成としたが、本実施形態では、参照抵抗47を2つの抵抗(第1参照抵抗81、第2参照抵抗82)で構成し、ブリッジ回路51に検出抵抗46及び第1参照抵抗81を組み込み、さらに検出抵抗46とは別のブリッジ回路72に第2参照抵抗82を組み込み、第2参照抵抗82をいわゆる温度センサとして機能させている。   In the first embodiment, the bridge circuit 51 includes the detection resistor 46 and the reference resistor 47. However, in the present embodiment, the reference resistor 47 includes two resistors (a first reference resistor 81 and a second reference resistor 82). , The detection resistor 46 and the first reference resistor 81 are incorporated in the bridge circuit 51, the second reference resistor 82 is incorporated in the bridge circuit 72 different from the detection resistor 46, and the second reference resistor 82 is a so-called temperature sensor. It is functioning.

図12に示すように、本実施形態の圧力センサ80は、シリコン活性層14に、第1溝部30〜第4溝部33に加え、さらに第5溝部83、第6溝部84及び第7溝部89がシリコン活性層14の上面から絶縁層13に達する深さで形成されている。
第5溝部83及び第6溝部84によって、シリコン活性層14のうちカンチレバー4及び枠部27を除いた部分に、枠部27に一体的に接続された第5ベース部85及び第6ベース部86がさらに形成されている。
As shown in FIG. 12, in the pressure sensor 80 according to the present embodiment, in addition to the first groove 30 to the fourth groove 33, the fifth groove 83, the sixth groove 84 and the seventh groove 89 are added to the silicon active layer 14. It is formed to a depth reaching the insulating layer 13 from the upper surface of the silicon active layer 14.
The fifth base portion 85 and the sixth base portion 86 integrally connected to the frame portion 27 in the silicon active layer 14 excluding the cantilever 4 and the frame portion 27 by the fifth groove portion 83 and the sixth groove portion 84. Is further formed.

本実施形態の第2溝部31及び第3溝部32は、枠部27よりも前方側に位置し、且つレバー支持部26よりも左右方向L2の外側に位置する部分から、左右方向L2の外側に向けて直線状に延び、センサ本体3の左右方向L2側の側面に達している。
第5溝部83及び第6溝部84は、第3ベース部38及び第4ベース部39の前方側に配置され、枠部27よりも左右方向L2の外側に位置する部分から、左右方向L2の外側に向けて直線状に延び、センサ本体3の左右方向L2側の側面に達している。これにより、シリコン活性層14のうち第2溝部31と第5溝部83との間に位置する部分が枠部27に一体に接続された第5ベース部85とされ、シリコン活性層14のうち第3溝部32と第6溝部84との間に位置する部分が枠部27に一体に接続された第6ベース部86とされている。
The second groove portion 31 and the third groove portion 32 in the present embodiment are located forward of the frame 27 and outside the left-right direction L2 relative to the lever support 26 in the left-right direction L2. It extends linearly and reaches the side surface of the sensor main body 3 in the left-right direction L2.
The fifth groove portion 83 and the sixth groove portion 84 are disposed on the front side of the third base portion 38 and the fourth base portion 39, and from the portion located on the outer side in the left-right direction L2 than the frame 27, the outer side in the left-right direction L2. Extending straight to the side surface of the sensor body 3 in the left-right direction L2. As a result, the portion of the silicon active layer 14 located between the second groove 31 and the fifth groove 83 is made the fifth base 85 integrally connected to the frame 27, and the silicon active layer 14 has the fifth base 85. A portion located between the third groove portion 32 and the sixth groove portion 84 is a sixth base portion 86 integrally connected to the frame portion 27.

第5ベース部85及び第6ベース部86の上面には、全面に亘ってピエゾ抵抗層45よりも電気抵抗率が低い導電性材料(例えばAU等)からなる第5外部電極87及び第6外部電極88がそれぞれ形成されている。   On the top surfaces of the fifth base portion 85 and the sixth base portion 86, fifth external electrodes 87 and a sixth external made of a conductive material (for example, AU or the like) whose electric resistivity is lower than that of the piezoresistive layer 45 over the entire surface. Electrodes 88 are respectively formed.

第7溝部89は、枠部27のうち後方側に位置する部分を左右方向L2に分断するように、前後方向L1に沿って延びるように形成されている。これにより、参照抵抗47は第7溝部89によって左右方向L2に電気的に切り離された状態とされている。
すなわち、図13に示すように、参照抵抗47は、第3外部電極42及び第5外部電極87側に位置する第1参照抵抗(第1抵抗)81と、第4外部電極43及び第6外部電極88側に位置する第2参照抵抗(第2抵抗)82と、に分かれている。
The seventh groove 89 is formed to extend along the front-rear direction L1 so as to divide the portion of the frame 27 located on the rear side in the left-right direction L2. Thus, the reference resistor 47 is electrically separated in the left-right direction L2 by the seventh groove 89.
That is, as shown in FIG. 13, the reference resistor 47 is a first reference resistor (first resistor) 81 located on the third external electrode 42 and the fifth external electrode 87 side, a fourth external electrode 43 and a sixth external It divides into the 2nd reference resistance (2nd resistance) 82 located in the electrode 88 side.

第1参照抵抗81は、第3外部電極42及び第5外部電極87に対してそれぞれ電気接続されている。これにより、第3外部電極42及び第5外部電極87間に電圧が印加されると、この電圧印加に起因する電流は、第3外部電極42から第1参照抵抗81を経由して第5外部電極87に流れる。
第2参照抵抗82は、第4外部電極43及び第6外部電極88に対してそれぞれ電気接続されている。これにより、第4外部電極43及び第6外部電極88間に電圧が印加されると、この電圧印加に起因する電流は、第4外部電極43から第2参照抵抗82を経由して第6外部電極88に流れる。
The first reference resistor 81 is electrically connected to the third external electrode 42 and the fifth external electrode 87, respectively. Thus, when a voltage is applied between the third external electrode 42 and the fifth external electrode 87, the current resulting from this voltage application is transmitted from the third external electrode 42 to the fifth external via the first reference resistor 81. It flows to the electrode 87.
The second reference resistor 82 is electrically connected to the fourth external electrode 43 and the sixth external electrode 88, respectively. Thus, when a voltage is applied between the fourth external electrode 43 and the sixth external electrode 88, the current resulting from this voltage application is transmitted from the fourth external electrode 43 to the sixth external via the second reference resistor 82. It flows to the electrode 88.

図14に示すように、本実施形態のブリッジ回路51は、検出抵抗46及び第1参照抵抗81を含む回路とされ、変位検出部5は検出抵抗46の抵抗値と第1参照抵抗81の抵抗値との差分に基づいてブリッジ回路51から第1出力信号V1を出力する。
ブリッジ回路51は、検出抵抗46及び第1参照抵抗81が直列接続された枝辺と、第1固定抵抗54及び第2固定抵抗55が直列接続された枝辺と、が基準電圧発生回路52に対して並列に接続されている。
なお、第1参照抵抗81は、第1端がノードN1に接続され、第2端が電源線GNDに接続されている。
As shown in FIG. 14, the bridge circuit 51 of the present embodiment is a circuit including a detection resistor 46 and a first reference resistor 81, and the displacement detection unit 5 has a resistance value of the detection resistor 46 and a resistance of the first reference resistor 81. The first output signal V1 is output from the bridge circuit 51 based on the difference from the value.
In the bridge circuit 51, the reference voltage generation circuit 52 includes a branch side in which the detection resistor 46 and the first reference resistor 81 are connected in series, and a branch side in which the first fixed resistor 54 and the second fixed resistor 55 are connected in series. They are connected in parallel to each other.
A first end of the first reference resistor 81 is connected to the node N1, and a second end is connected to the power supply line GND.

さらに本実施形態のブリッジ回路72は、第2参照抵抗82及び第4固定抵抗75が直列接続された枝辺と、第5固定抵抗76及び第6固定抵抗77が直列接続された枝辺と、が並列に接続されている。なお、第2参照抵抗82は、第1端が基準電圧Vccの供給線に接続され、第2端がノードN3に接続されている。   Furthermore, in the bridge circuit 72 of the present embodiment, a branch side in which the second reference resistor 82 and the fourth fixed resistor 75 are connected in series, and a branch side in which the fifth fixed resistor 76 and the sixth fixed resistor 77 are connected in series; Are connected in parallel. The second reference resistor 82 has a first end connected to the supply line of the reference voltage Vcc, and a second end connected to the node N3.

本実施形態では、第1外部電極40は検出抵抗46の第1端として機能し、基準電圧Vccの供給線が接続される。第2外部電極41は、検出抵抗46の第2端として機能し、ノードN1を介して差動増幅回路53の反転入力端子(−端子)が接続される。第3外部電極42は、第1参照抵抗81の第1端として機能し、ノードN1を介して差動増幅回路53の反転入力端子(−端子)が接続される。第5外部電極87は、第1参照抵抗81の第2端として機能し、電源線GNDが接続される。第4外部電極43は、第2参照抵抗82の第1端として機能し、基準電圧Vccの供給線が接続される。第6外部電極88は、第2参照抵抗82の第2端として機能し、ノードN3を介して差動増幅回路74の反転入力端子(−端子)が接続される。   In the present embodiment, the first external electrode 40 functions as the first end of the detection resistor 46, and the supply line of the reference voltage Vcc is connected. The second external electrode 41 functions as the second end of the detection resistor 46, and the inverting input terminal (-terminal) of the differential amplifier circuit 53 is connected via the node N1. The third external electrode 42 functions as the first end of the first reference resistor 81, and the inverting input terminal (-terminal) of the differential amplifier circuit 53 is connected via the node N1. The fifth external electrode 87 functions as the second end of the first reference resistor 81 and is connected to the power supply line GND. The fourth external electrode 43 functions as the first end of the second reference resistor 82, and the supply line of the reference voltage Vcc is connected. The sixth external electrode 88 functions as the second end of the second reference resistor 82, and the inverting input terminal (-terminal) of the differential amplifier circuit 74 is connected via the node N3.

変位検出部5は、第3実施形態と同様に温度特性記憶部78を備え、ブリッジ回路72から出力された第2出力信号V2と温度特性記憶部78に予め記憶された温度特性情報とに基づいて、ブリッジ回路51から出力された第1出力信号V1を補正する。   The displacement detection unit 5 includes the temperature characteristic storage unit 78 as in the third embodiment, and is based on the second output signal V2 output from the bridge circuit 72 and the temperature characteristic information stored in advance in the temperature characteristic storage unit 78. Thus, the first output signal V1 output from the bridge circuit 51 is corrected.

(圧力センサの作用)
上述のように構成された本実施形態の圧力センサ80によれば、第1実施形態と同様に、ブリッジ回路51が検出抵抗46の抵抗値と第1参照抵抗81の抵抗値との差分に基づいて第1出力信号V1を出力するので、圧力変化の検出中に温度環境の変化があったとしても、その温度環境の変化分をキャンセルした状態で第1出力信号V1を出力することができる。
(Function of pressure sensor)
According to the pressure sensor 80 of this embodiment configured as described above, as in the first embodiment, the bridge circuit 51 is based on the difference between the resistance value of the detection resistor 46 and the resistance value of the first reference resistor 81. Since the first output signal V1 is output, even if there is a change in the temperature environment during the pressure change detection, the first output signal V1 can be output in a state in which the change in the temperature environment is canceled.

それに加え、第3実施形態と同様に、変位検出部5が、第2出力信号V2と温度特性記憶部78に予め記憶された温度特性情報とに基づいて、ブリッジ回路51から出力された第1出力信号V1を補正するので、任意の温度で圧力変化の検出を行ったかのように第1出力信号V1を補正することができる。従って、見かけ上、常に同一の温度環境で圧力変化の検出を行うことができ、温度環境の変化に影響されることなく圧力変化を精度良く検出することができる。
これらのことから、本実施形態の圧力センサ80によれば、非常に高精度な温度補償を行うことができる。
In addition to that, as in the third embodiment, the displacement detection unit 5 outputs the first output from the bridge circuit 51 based on the second output signal V2 and the temperature characteristic information stored in advance in the temperature characteristic storage unit 78. Since the output signal V1 is corrected, it is possible to correct the first output signal V1 as if the pressure change was detected at an arbitrary temperature. Therefore, apparently, pressure change can be detected always in the same temperature environment, and pressure change can be detected accurately without being influenced by the change in temperature environment.
From these things, according to the pressure sensor 80 of the present embodiment, it is possible to perform temperature compensation with high accuracy.

以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。実施形態は、その他様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形例には、例えば当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、均等の範囲のものなどが含まれる。   While the embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. The embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. The embodiments and the modifications thereof include, for example, those which can be easily conceived by those skilled in the art, substantially the same ones, and equivalent ranges.

例えば、上記各実施形態では、第1基板10と第2基板11とを一体に組み合わせることでセンサ本体3を構成したが、この場合に限定されるものではない。   For example, in each of the above embodiments, the sensor main body 3 is configured by combining the first substrate 10 and the second substrate 11 integrally, but the present invention is not limited to this case.

例えば、図15に示すように、SOI基板である第1基板10と、回路基板91と、断熱素材等から形成された有頂筒状の蓋部材92と、でセンサ本体3を構成した圧力センサ90として構わない。
第1基板10は回路基板91上に接合されている。回路基板91には、該回路基板91を厚み方向に貫通すると共に、第1基板10の連通開口6に連通する貫通孔91aが形成されている。蓋部材92は、第1基板10を上方から覆うように、例えば回路基板91上に密に接合されている。これにより、蓋部材92の内部がキャビティ2として機能する。
このように構成された圧力センサ90の場合であっても、キャビティ2の内部と外部との圧力差に応じてカンチレバー4を撓み変形させることができるので、上述した各実施形態と同様の作用効果を奏効することができる。
For example, as shown in FIG. 15, a pressure sensor in which the sensor main body 3 is constituted by the first substrate 10 which is an SOI substrate, a circuit substrate 91, and a top cylindrical lid member 92 formed of a heat insulating material or the like. It does not matter as 90.
The first substrate 10 is bonded onto the circuit board 91. The circuit board 91 is formed with a through hole 91 a penetrating the circuit board 91 in the thickness direction and communicating with the communication opening 6 of the first board 10. The lid member 92 is closely bonded, for example, on the circuit board 91 so as to cover the first substrate 10 from above. Thereby, the inside of the lid member 92 functions as the cavity 2.
Even in the case of the pressure sensor 90 configured in this way, the cantilever 4 can be bent and deformed in accordance with the pressure difference between the inside and the outside of the cavity 2. Therefore, the same effects as those of the above-described embodiments Can be effective.

さらに、上記各実施形態では、張出部28を具備するように枠部27を形成したが、例えば図16に示すように、連通開口6の開口周縁部に沿い、且つ連通開口6の内側に突出しない(張り出さない)ように枠部27を形成した圧力センサ100としても構わない。
この場合であっても、ピエゾ抵抗層45のうち枠部27に形成された部分を参照抵抗47として利用することができるので、各実施形態と同様に温度補償を行うことができる。
ただし、上述した各実施形態に示すように張出部28を有するように枠部27を形成した場合には、張出部28の下面をキャビティ2側に向けて露出させることができるので、参照抵抗47の温度環境を、下面側がキャビティ2側に向けて露出したカンチレバー4に形成された検出抵抗46の温度環境に対して、より類似した環境にすることができる。従って、より高精度な温度補償を行い易く、好ましい。
Furthermore, in each of the above embodiments, the frame portion 27 is formed to include the projecting portion 28. For example, as shown in FIG. 16, along the opening peripheral edge of the communication opening 6 and inside the communication opening 6 as shown in FIG. The pressure sensor 100 may have the frame portion 27 so as not to protrude (do not protrude).
Even in this case, since the portion of the piezoresistive layer 45 formed in the frame portion 27 can be used as the reference resistor 47, temperature compensation can be performed as in the embodiments.
However, in the case where the frame portion 27 is formed to have the overhanging portion 28 as described in each of the above-described embodiments, the lower surface of the overhanging portion 28 can be exposed toward the cavity 2 side. The temperature environment of the resistor 47 can be made more similar to the temperature environment of the detection resistor 46 formed on the cantilever 4 exposed on the lower surface side toward the cavity 2 side. Therefore, it is easy to perform temperature compensation with higher accuracy, which is preferable.

1、60、70、80、90、100…圧力センサ
2…キャビティ
3…センサ本体
4…カンチレバー
5…変位検出部
6…連通開口
14…シリコン活性層(半導体層)
20…ギャップ
25…レバー本体
26…レバー支持部
27…枠部
28…張出部
46…検出抵抗(変位検出抵抗)
47…参照抵抗(温度検出抵抗)
51…ブリッジ回路(第1ホイートストンブリッジ回路)
71…温度検出回路
72…ブリッジ回路(第2ホイートストンブリッジ回路)
81…第1参照抵抗(第1抵抗)
82…第2参照抵抗(第2抵抗)
1, 60, 70, 80, 90, 100 ... pressure sensor 2 ... cavity 3 ... sensor main body 4 ... cantilever 5 ... displacement detection unit 6 ... communication opening 14 ... silicon active layer (semiconductor layer)
20 ... gap 25 ... lever main body 26 ... lever support part 27 ... frame part 28 ... overhang part 46 ... detection resistance (displacement detection resistance)
47 ... Reference resistance (temperature detection resistance)
51 ... bridge circuit (first Wheatstone bridge circuit)
71 ... temperature detection circuit 72 ... bridge circuit (second Wheatstone bridge circuit)
81 ... 1st reference resistance (1st resistance)
82 ... 2nd reference resistance (2nd resistance)

Claims (5)

キャビティと、前記キャビティの内部と外部とを連通する連通開口とが形成されたセンサ本体と、
レバー本体と、前記レバー本体と前記センサ本体とを接続すると共に前記レバー本体を片持ち状態で支持するレバー支持部と、を有し、前記連通開口を覆うように配置され、且つ前記キャビティの内部と外部との圧力差に応じて撓み変形するカンチレバーと、
前記カンチレバーとの間にギャップをあけた状態で前記カンチレバーの周囲を囲むように形成され、前記連通開口の開口周縁部に沿うように配置された枠部と、
前記カンチレバーの撓み変形に応じて抵抗値が変化する変位検出抵抗を含む第1ホイートストンブリッジ回路を有し、前記変位検出抵抗の抵抗値変化に対応した前記第1ホイートストンブリッジ回路からの第1出力信号に基づいて前記カンチレバーの変位を検出する変位検出部と、を備え、
前記変位検出抵抗は、少なくとも前記レバー支持部に形成され、
前記枠部には、前記変位検出抵抗の温度係数に対応した温度係数を有する温度検出抵抗が形成され、
前記変位検出部は、前記温度検出抵抗で検出された抵抗値に基づいて前記第1出力信号の温度補償を行う、圧力センサ。
A sensor body in which a cavity and a communication opening communicating the inside and the outside of the cavity are formed;
A lever main body, a lever supporting portion connecting the lever main body and the sensor main body and supporting the lever main body in a cantilever state, and arranged to cover the communication opening, and inside the cavity Cantilevers that deform in response to the pressure difference between the
A frame portion formed so as to surround the periphery of the cantilever in a state where a gap is opened between the cantilever and the frame portion, which is disposed along the peripheral edge of the communication opening;
A first output signal from the first Wheatstone bridge circuit having a first Wheatstone bridge circuit including a displacement detection resistor whose resistance value changes according to a bending deformation of the cantilever, and corresponding to a change in the resistance value of the displacement detection resistor A displacement detection unit that detects the displacement of the cantilever based on
The displacement detection resistance is formed at least on the lever support portion,
The frame portion is formed with a temperature detection resistor having a temperature coefficient corresponding to the temperature coefficient of the displacement detection resistor,
The displacement sensor performs temperature compensation of the first output signal based on a resistance value detected by the temperature detection resistor.
請求項1に記載の圧力センサにおいて、
前記カンチレバー及び前記枠部は、同一の半導体層から形成され、
前記枠部は、その一部が前記開口周縁部よりも前記連通開口の内側に向けて張り出した張出部とされ、
前記温度検出抵抗は、前記枠部のうち前記張出部に形成されている、圧力センサ。
In the pressure sensor according to claim 1,
The cantilever and the frame portion are formed of the same semiconductor layer,
The frame portion is a projecting portion in which a portion thereof protrudes toward the inside of the communication opening than the opening peripheral portion,
The pressure sensor, wherein the temperature detection resistor is formed on the overhang portion of the frame portion.
請求項1又は2に記載の圧力センサにおいて、
前記第1ホイートストンブリッジ回路は前記温度検出抵抗をさらに含んだ回路とされ、
前記変位検出部は、前記変位検出抵抗の抵抗値と、前記温度検出抵抗の抵抗値との差分に基づいて前記第1ホイートストンブリッジ回路から前記第1出力信号を出力する、圧力センサ。
In the pressure sensor according to claim 1 or 2,
The first Wheatstone bridge circuit is a circuit further including the temperature detection resistor,
The displacement sensor outputs the first output signal from the first Wheatstone bridge circuit based on the difference between the resistance value of the displacement detection resistor and the resistance value of the temperature detection resistor.
請求項1又は2に記載の圧力センサにおいて、
前記温度検出抵抗を含む第2ホイートストンブリッジ回路を有し、前記温度検出抵抗の抵抗値に対応した第2出力信号を出力する温度検出回路を備え、
前記変位検出部は、前記第2出力信号と、予め設定された前記変位検出抵抗の温度依存性に関する温度特性情報と、に基づいて前記第1出力信号を補正する、圧力センサ。
In the pressure sensor according to claim 1 or 2,
A temperature detection circuit having a second Wheatstone bridge circuit including the temperature detection resistor, and outputting a second output signal corresponding to the resistance value of the temperature detection resistor;
The displacement sensor corrects the first output signal on the basis of the second output signal and temperature characteristic information on temperature dependency of the displacement detection resistor set in advance.
請求項1又は2に記載の圧力センサにおいて、
前記温度検出抵抗は、互いに電気的に切り離された第1抵抗及び第2抵抗を有し、
前記第1ホイートストンブリッジ回路は、前記第1抵抗をさらに含んだ回路とされ、
前記第2抵抗を含む第2ホイートストンブリッジ回路を有し、前記第2抵抗の抵抗値に対応した第2出力信号を出力する温度検出回路を備え、
前記変位検出部は、前記変位検出抵抗の抵抗値と、前記第1抵抗の抵抗値との差分に基づいて前記第1ホイートストンブリッジ回路から前記第1出力信号を出力すると共に、前記第2出力信号と、予め設定された前記変位検出抵抗の温度依存性に関する温度特性情報と、に基づいて前記第1出力信号を補正する、圧力センサ。
In the pressure sensor according to claim 1 or 2,
The temperature detection resistor has a first resistor and a second resistor electrically separated from each other,
The first Wheatstone bridge circuit is a circuit further including the first resistor,
A temperature detection circuit having a second Wheatstone bridge circuit including the second resistor and outputting a second output signal corresponding to a resistance value of the second resistor;
The displacement detection unit outputs the first output signal from the first Wheatstone bridge circuit based on the difference between the resistance value of the displacement detection resistor and the resistance value of the first resistor, and the second output signal. And a pressure sensor that corrects the first output signal based on temperature characteristic information on temperature dependency of the displacement detection resistor set in advance.
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