JP5064658B2 - 鋼ダイヤフラム上にシリコンチップを備えた圧力センサ - Google Patents
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- 圧力値を検出するためのマイクロマシニング型の装置であって、当該装置が、2つの構成素子(200,201,301,401,510)から成っており、
第1の構成素子(200)が、基台と第1の材料から成る第1のダイヤフラム(210)とを備えており、該第1の構成素子(200)に中空室(260)が形成されており、
第2の材料から成る第2の構成素子(201,301,401,510)が、第1の領域(250,350,400)と第2の領域(240,340,410)とを備えており、該第1の領域(250,350,400)が、該第2の領域(240,340,410)よりも薄く形成されており、前記第1の領域(250,350,400)に少なくとも1つの圧電抵抗性の抵抗(6,430,600)が設けられており、前記第2の領域(240,340,410)が、前記第1のダイヤフラム(210)の周りで前記基台と結合されており、
前記第1のダイヤフラム(210)と前記第1の領域(250,350,400)の少なくとも一部とが、互いに堅固に結合されており、圧力を特定しようとする媒体が前記中空室(260)に進入すると、前記第1のダイヤフラム(210)および前記第1の領域(250,350,400)が変形し、該変形を前記抵抗(6,430,600)が電気的に検出するようになっており、
前記第1の材料が、前記第2の材料よりも大きな熱膨張係数を有している形式のものにおいて、
前記第1の材料から成る前記第1のダイヤフラム(210)が、温度に関する横膨脹を、前記第2の構成素子(201,301,401,510)の前記第1の領域(250,350,400)に伝達するようになっており、横膨脹の伝達が、前記第1のダイヤフラム(210)と前記第1の領域(250,350,400)の少なくとも一部との間に設けられた第1の結合材料(220)を介して行われるようになっていることを特徴とする、圧力値を検出するためのマイクロマシニング型の装置。 - 前記第1のダイヤフラム(210)と、前記第2の構成素子(201,301,401,510)の前記第1の領域(250,350,400)とが、前記第1の結合材料(220)によって結合されており、該第1の結合材料(220)が、接着剤、はんだまたはシールガラスを備えている、請求項1記載の装置。
- 前記第2の構成素子(201,301,401,510)の前記第2の領域(240,340,410)と、前記基台とが、第2の結合材料(230)によって結合されており、第2の結合材料(230)は、圧力下では硬質である、請求項1または2記載の装置。
- 前記第2の構成素子(201,301,401,510)の前記第1の領域(250,350,400)および前記第2の領域(240,340,410)が、第3の領域(360)によって部分的に分離されており、該第3の領域(360)が、分離溝(300,420,440,530)を備えており、該分離溝(300,420,440,530)が、前記第1の領域(250,350,400)の横膨脹を前記第2の領域(240,340,410)から分離している、請求項1記載の装置。
- 前記第1の構成素子(200)が、前記第1の材料として、
鋼、
セラミック、
インバー、
コバール、もしくは、
鉄−ニッケル−合金を有している、請求項1から4までのいずれか1項記載の装置。 - 前記第2の構成素子(201,301,401,510)が、前記第2の材料としてシリコンを備えている、請求項1から5までのいずれか1項記載の装置。
- 前記第2の構成素子(201,301,401,510)が、前記第1の領域(250,350)に第2のダイヤフラム(370,400)を備えている、請求項1から6までのいずれか1項記載の装置。
- 少なくとも部分的に前記分離溝(300,420,440,530)とは別の分離溝(470)によって前記第2の領域(410)から第4の領域が分離されている、請求項4記載の装置。
- 前記第2の構成素子(201,301,401,510)が、前記第4の領域に、電子回路(7,460)の少なくとも一部を備えている、請求項8記載の装置。
- 前記抵抗(6,430,600)の抵抗変化を評価するための回路が、圧力値を検出する際に作動するようになっている、請求項1から9までのいずれか1項記載の装置。
- 前記分離溝(300,420,440,530)が、前記第2の構成素子(201,301,401)上に設けられた、前記第1の領域(250,350,400)から前記第2の領域(240,340,410)に案内された導体路(450)の位置に応じて、部分的に中断されている、請求項4記載の装置。
- 前記第2の構成素子(201,301,401,510)の前記第1の領域(250,350)が、
切欠(620)を備えていて、かつ、所定の構造体(610,630,660)を介して前記第1のダイヤフラム(210)と結合されており、
該所定の構造体(610,630,660)が、前記第2の領域(240,340,410)に対する前記第1の領域(250,350,400)の横荷重を補償するようになっている、請求項1記載の装置。 - 請求項1から12までのいずれか1項記載のマイクロマシニング型の装置を製作する方法であって、製作のために、
前記第1の材料から成る、前記第1のダイヤフラム(210)を備えた前記第1の構成素子(200)と、
前記第2の材料から成る、比較的薄く形成された前記第1の領域(250,350,400)と前記第2の領域(240,340,410)とを備えた前記第2の構成素子(201,301,401,510)とを互いに結合して、前記第1のダイヤフラム(210)と前記第1の領域(250,350,400)の少なくとも一部とが互いに堅固に結合されるようにする方法において、
前記第1の材料が、前記第2の材料よりも大きな熱膨張係数を有しており、
前記第1のダイヤフラム(210)が、温度に関する横膨脹を、前記第2の構成素子(201,301,401,510)の前記第1の領域(250,350,400)に伝達するようにし、横膨脹の伝達を、前記第1のダイヤフラム(210)と前記第1の領域(250,350,400)の少なくとも一部との間に設けられた前記第1の結合材料(220)を介して行うようにすることを特徴とする、圧力センサを製作する方法。 - 前記第1のダイヤフラム(210)と、前記第2の構成素子(201,301,401,510)の前記第1の領域(250,350,400)とを、前記第1の結合材料を用いて互いに結合し、該第1の結合材料(220)として、接着剤、はんだまたはシールガラスを使用する、請求項13記載の方法。
- 第2の構成素子(201,301,401,510)の第2の領域(240,340,410)と、基台とを、第2の結合材料(230)を用いて結合し、
圧力作用下で硬くなる該第2の結合材料(230)を用いる、請求項13記載の方法。 - 前記第1の構成素子(200)および前記第2の構成素子(201,301,401,510)を個別に製作してから、前記第1の構成素子(200)および前記第2の構成素子(201,301,401,510)を前記第1の結合材料(220)と結合する、請求項13から15までのいずれか1項記載の方法。
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