JP5974621B2

JP5974621B2 - 圧力センサ

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Publication number: JP5974621B2
Application number: JP2012108806A
Authority: JP
Inventors: 道孝林
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-05-10
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2016-08-23
Anticipated expiration: 2032-05-10
Also published as: JP2013234959A

Description

本発明は、差圧を検出する圧力センサに関し、特に圧力媒体に含まれる汚染物質からゲージ抵抗を保護できる圧力センサに関する。

従来、例えば特許文献１に記載のように、差圧を検出するとともに、圧力媒体に含まれる汚染物質（例えば排気ガス中の酸成分）からゲージ抵抗を保護できる圧力センサが知られている。

この圧力センサでは、２個の感圧ダイアフラムチップ（センサチップ）が、それぞれに対応する２個の貫通孔を有した１個の台座に気密に装着されている。各感圧ダイアフラムチップにおいて、歪みゲージ（ゲージ抵抗）は、台座と反対の面側に形成されている。また、２個の貫通孔に対応した２本の導圧管を有する気密容器内に、２個の感圧ダイアフラムチップ及び台座が収容されている。そして、気密容器が２個の感圧ダイアフラムチップとの間に共通の圧力基準室を形成している。

特開平５−５２６９１号公報

上記したように、特許文献１によれば、各感圧ダイアフラムチップにおいて、歪みゲージの形成された面は、圧力基準室側となっているので、歪みゲージを汚染物質から保護することができる。

しかしながら、共通の台座に対し、２個の感圧ダイアフラムチップが横並びで配置されている。このため、感圧ダイアフラムチップの厚み方向に直交する方向において、圧力センサの体格を小型化することが困難である。

本発明は上記問題点に鑑み、ゲージ抵抗を保護することができ、センサチップの厚み方向に直交する方向の体格を小型化できる圧力センサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、一面（２１，３１）に開口する凹部（２２，３２）の底をなすダイアフラム（２３，３３）と、一面と反対の面（２０，３０）側に形成され、ダイアフラムに形成されたゲージ抵抗（２４，３４）を少なくとも含む圧力検出回路（２５，３５）と、をそれぞれ有し、ゲージ抵抗の形成面（２０，３０）が互いに対向するように配置された２つのセンサチップ（１１，１２）と、２つのセンサチップのゲージ抵抗形成面間に介在され、ダイアフラムに対応して形成された貫通孔（４０）を有するスペーサ（１３）と、一部が２つのセンサチップ及びスペーサの少なくとも１つに固定され、圧力検出回路と電気的に接続された外部接続端子（１４）と、圧力検出回路と外部接続端子との電気的な接続部を被覆するとともに、凹部に連通し、凹部に圧力媒体を導入するための導入路（６１，６２）を有するモールド樹脂（１５）と、を備え、２つのセンサチップとスペーサとは、貫通孔の周辺部分においてそれぞれ気密に接合され、２つのセンサチップのゲージ抵抗形成面と、スペーサにおける貫通孔の壁面とを有して、圧力基準室（５０）が形成されており、２つのセンサチップは、ダイアフラムとして、同一の貫通孔を挟んで対向配置された差圧用ダイアフラム（２３ａ，３３ａ）を有し、圧力基準室として、対向配置された一組の差圧用ダイアフラムに共通の差圧用圧力基準室（５０ａ）を有し、スペーサは、２つのセンサチップの少なくとも一方の圧力検出回路と電気的に接続された貫通電極（４１，４２）を有し、貫通電極と接続されたセンサチップとは別のセンサチップは、貫通電極における圧力検出回路との接続端と反対の端部が露出するように開口部（２６，３６）を有し、貫通電極と接続されたセンサチップの圧力検出回路は、貫通電極を介して、外部接続端子と電気的に接続されていることを特徴とする。

これによれば、ゲージ抵抗形成面が向きあうように、２つのセンサチップが配置され、ダイアフラムにおけるゲージ抵抗形成面と反対の面が圧力媒体に晒されるようになっている。したがって、圧力媒体中の汚染物質からゲージ抵抗（圧力検出回路）を保護することができる。

また、２つのセンサチップの間に、貫通孔を有するスペーサが介在され、各センサチップの差圧用ダイアフラムは、同一の貫通孔を挟んで対向配置されている。そして、この貫通孔の壁面と２つのセンサチップのゲージ抵抗形成面とを有して、対向配置された一組の差圧用ダイアフラムに共通の差圧用圧力基準室が形成されている。このように、センサチップの厚み方向において、２つのセンサチップとスペーサが積層配置されている。したがって、従来に較べて、センサチップの厚み方向に直交する方向の体格を小型化することができる。

また、上記目的を達成するために本発明は、一面（２１，３１）に開口する凹部（２２，３２）の底をなすダイアフラム（２３，３３）と、一面と反対の面（２０，３０）側に形成され、ダイアフラムに形成されたゲージ抵抗（２４，３４）を少なくとも含む圧力検出回路（２５，３５）と、をそれぞれ有し、ゲージ抵抗の形成面（２０，３０）が互いに対向するように配置された２つのセンサチップ（１１，１２）と、２つのセンサチップのゲージ抵抗形成面間に介在され、ダイアフラムに対応して形成された貫通孔（４０）を有するスペーサ（１３）と、一部が２つのセンサチップ及びスペーサの少なくとも１つに固定され、圧力検出回路と電気的に接続された外部接続端子（１４）と、圧力検出回路と外部接続端子との電気的な接続部を被覆するとともに、凹部に連通し、凹部に圧力媒体を導入するための導入路（６１，６２）を有するモールド樹脂（１５）と、を備え、２つのセンサチップとスペーサとは、貫通孔の周辺部分においてそれぞれ気密に接合され、２つのセンサチップのゲージ抵抗形成面と、スペーサにおける貫通孔の壁面とを有して、圧力基準室（５０）が形成されており、２つのセンサチップは、ダイアフラムとして、同一の貫通孔を挟んで対向配置された差圧用ダイアフラム（２３ａ，３３ａ）を有し、圧力基準室として、対向配置された一組の差圧用ダイアフラムに共通の差圧用圧力基準室（５０ａ）を有し、２つのセンサチップの一方は、ダイアフラムとして、差圧用ダイアフラムとは別に絶対圧用ダイアフラム（３３ｂ）を有するとともに、ゲージ抵抗形成面側に形成されたゲージ抵抗を少なくとも含む圧力検出回路を有し、圧力基準室として、絶対圧用ダイアフラムに対応し、真空とされた絶対圧用圧力基準室（５０ｂ）を有することを特徴とする。

また、上記目的を達成するために本発明は、一面（２１，３１）に開口する凹部（２２，３２）の底をなすダイアフラム（２３，３３）と、一面と反対の面（２０，３０）側に形成され、ダイアフラムに形成されたゲージ抵抗（２４，３４）を少なくとも含む圧力検出回路（２５，３５）と、をそれぞれ有し、ゲージ抵抗の形成面（２０，３０）が互いに対向するように配置された２つのセンサチップ（１１，１２）と、２つのセンサチップのゲージ抵抗形成面間に介在され、ダイアフラムに対応して形成された貫通孔（４０）を有するスペーサ（１３）と、一部が２つのセンサチップ及びスペーサの少なくとも１つに固定され、圧力検出回路と電気的に接続された外部接続端子（１４）と、圧力検出回路と外部接続端子との電気的な接続部を被覆するとともに、凹部に連通し、凹部に圧力媒体を導入するための導入路（６１，６２）を有するモールド樹脂（１５）と、を備え、２つのセンサチップとスペーサとは、貫通孔の周辺部分においてそれぞれ気密に接合され、２つのセンサチップのゲージ抵抗形成面と、スペーサにおける貫通孔の壁面とを有して、圧力基準室（５０）が形成されており、２つのセンサチップは、ダイアフラムとして、同一の貫通孔を挟んで対向配置された差圧用ダイアフラム（２３ａ，３３ａ）を有し、圧力基準室として、対向配置された一組の差圧用ダイアフラムに共通の差圧用圧力基準室（５０ａ）を有し、差圧用ダイアフラムを複数組有し、差圧用圧力基準室を、差圧用ダイアフラムの組数と同数有することを特徴とする。

第１実施形態に係る圧力センサの概略構成を示す断面図である。厚み方向において、第１センサチップ側から見た圧力センサの平面図であり、便宜上モールド樹脂を省略して図示している。厚み方向において、第２センサチップ側から見た圧力センサの平面図であり、便宜上モールド樹脂を省略して図示している。図１に示す圧力センサの製造方法を示す工程別の断面図である。第２実施形態に係る圧力センサの概略構成を示す断面図である。第３実施形態に係る圧力センサの概略構成を示す断面図である。第４実施形態に係る圧力センサの概略構成を示す断面図である。変形例を示す断面図である。第５実施形態に係る圧力センサの概略構成を示す断面図である。第６実施形態に係る圧力センサの概略構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の各図相互において互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。なお、図２，３では、便宜上、モールド樹脂を省略して図示している。また、センサチップ、スペーサの厚み方向、換言すれば、センサチップとスペーサの積層方向を、単に厚み方向と示す。

（第１実施形態）
本実施形態に係る圧力センサは、例えば腐食性を有する圧力媒体（液体、ガスなど）の圧力測定に用いられる。具体的には、ディーゼルエンジン車両の排気管内に設けられた排気清浄フィルタ（ＤＰＦ）の前後の差圧の検出に用いられる。

先ず、図１〜図３を用いて、圧力センサ１０の概略構成について説明する。

図１に示すように、圧力センサ１０は、要部として、２つのセンサチップ１１，１２と、２つのセンサチップ１１，１２の間に介在されるスペーサ１３と、外部接続端子１４と、モールド樹脂１５を備えている。

第１センサチップ１１は、半導体基板などからなるものであり、表面２０及び裏面２１のうち、裏面２１に開口する凹部２２を有している。なお、裏面２１が、特許請求の範囲に記載の一面に相当する。この凹部２２は、半導体基板を裏面２１側からエッチングすることで形成されている。そして、凹部２２の底をなす部分、すなわち凹部２２に対応する表面２０側の薄肉部分がダイアフラム２３となっている。本実施形態では、半導体基板としてシリコン基板を採用しており、結晶面によるエッチング速度の差を利用して、凹部２２が形成されている。また、凹部２２を１つのみ有しており、ダイアフラム２３として、差圧用ダイアフラム２３ａを有している。

また、第１センサチップ１１の表面２０側には、ゲージ抵抗２４を少なくとも含む圧力検出回路２５が形成されている。ゲージ抵抗２４は、ダイアフラム２３の部分に例えば不純物を拡散して形成されている。本実施形態では、感度を大きくするために、ダイアフラム２３における歪みの大きい部分、例えばダイアフラム２３の周辺部に、ゲージ抵抗２４が形成されている。このゲージ抵抗２４は、少なくとも４個設けられており、図示しないブリッジ回路を構成している。そして、ゲージ抵抗２４によるブリッジ回路を少なくとも有して圧力検出回路２５が構成されている。本実施形態では、ゲージ抵抗２４によるブリッジ回路とともに、図示しない増幅回路などによって、周知構成の圧力検出回路２５となっている。

このように、第１センサチップ１１は、半導体式のセンサチップとして構成され、ゲージ抵抗効果によって、印加された圧力に応じた信号が出力されるようになっている。具体的には、圧力媒体の圧力Ｐ１が、凹部２２を通じてダイアフラム２３に伝達される。すると、ダイアフラム２３は、その圧力によって歪み（変形し）、ピエゾ抵抗効果によりゲージ抵抗２４の抵抗値が変化する。そして、ゲージ抵抗２４からなるブリッジ回路によって、ダイアフラム２３の歪に応じた信号、すなわち、印加された圧力値に応じたレベルの信号が出力されるようになっている。

また、第１センサチップ１１は、スペーサ１３に形成された後述する貫通電極４２の一端を露出させるための開口部２６を有している。本実施形態では、図２に示すように、開口部２６として、３つの貫通電極４２を内包するように、平面矩形状の貫通孔が形成されている。なお、符号２１ａは、ダイアフラム２３を除く部分において、他の部分よりも裏面２１がスペーサ１３に近い位置とされ、厚さが薄くされた薄肉部である。これにより、貫通電極４２と外部接続端子１４とを、後述するボンディングワイヤ４４によって接続しやすくなっている。

一方、第２センサチップ１２も、第１センサチップ１１同様の構成となっている。この第２センサチップ１２も、半導体基板などからなるものであり、表面３０及び裏面３１のうち、裏面３１に開口する凹部３２を有している。なお、裏面３１が、特許請求の範囲に記載の一面に相当する。この凹部３２は、半導体基板を裏面３１側からエッチングすることで形成されている。そして、凹部３２の底をなす部分、すなわち凹部３２に対応する表面３０側の薄肉部分がダイアフラム３３となっている。本実施形態では、半導体基板としてシリコン基板を採用しており、結晶面によるエッチング速度の差を利用して、凹部３２が形成されている。また、凹部３２を１つのみ有しており、ダイアフラム３３として、差圧用ダイアフラム３３ａを有している。

また、第２センサチップ１２の表面３０側には、ゲージ抵抗３４を少なくとも含む圧力検出回路３５が形成されている。ゲージ抵抗３４は、ダイアフラム３３の部分に例えば不純物を拡散して形成されている。本実施形態では、感度を大きくするために、ダイアフラム３３における歪みの大きい部分、例えばダイアフラム３３の周辺部に、ゲージ抵抗３４が形成されている。このゲージ抵抗３４は、少なくとも４個設けられており、図示しないブリッジ回路を構成している。そして、ゲージ抵抗３４によるブリッジ回路を少なくとも有して圧力検出回路３５が構成されている。本実施形態では、ゲージ抵抗３４によるブリッジ回路とともに、図示しない増幅回路などによって、周知構成の圧力検出回路３５となっている。

このように、第２センサチップ１２も、半導体式のセンサチップとして構成され、ゲージ抵抗効果によって、印加された圧力に応じた信号が出力されるようになっている。具体的には、圧力媒体の圧力Ｐ２が、凹部３２を通じてダイアフラム３３に伝達される。すると、ダイアフラム３３は、その圧力によって歪み（変形し）、ピエゾ抵抗効果によりゲージ抵抗３４の抵抗値が変化する。そして、ゲージ抵抗３４からなるブリッジ回路によって、ダイアフラム３３の歪に応じた信号、すなわち、印加された圧力値に応じたレベルの信号が出力されるようになっている。

また、第２センサチップ１２は、スペーサ１３に形成された後述する貫通電極４１の一端を露出させるための開口部３６を有している。本実施形態では、図３に示すように、開口部３６として、３つの貫通電極４１を内包するように、平面矩形状の貫通孔が形成されている。なお、符号３１ａは、ダイアフラム３３を除く部分において、他の部分よりも裏面３１がスペーサ１３に近い位置とされ、厚さが薄くされた薄肉部である。これにより、貫通電極４１と外部接続端子１４とを、後述するボンディングワイヤ４３によって接続しやすくなっている。

これらセンサチップ１１，１２は、図１に示すように、表面２０，３０、すなわちゲージ抵抗２４，３４の形成面が互いに対向するように配置されている。また、差圧用ダイアフラム２３ａ，３３ａが互いに対向するように配置されている。本実施形態では、差圧用ダイアフラム２３ａ，３３ａの形状及び厚み方向に直交する大きさが互いにほぼ等しくされ、差圧用ダイアフラム２３ａ，３３ａは、ほぼ全域で互いに対向している。そして、２つのセンサチップ１１，１２の間にはスペーサ１３が介在され、２つのセンサチップ１１，１２は、共通のスペーサ１３に固定されている。

このスペーサ１３は、ノンドープ（真性）や低濃度のシリコン、又は、ガラスを用いて平板状に形成されている。また、スペーサ１３は、各センサチップのダイアフラム２３，３３に対応して形成された貫通孔４０を有している。この貫通孔４０は、厚み方向において、スペーサ１３を貫通している。本実施形態では、貫通孔４０が、対向配置された一対の差圧用ダイアフラム２３ａ，３３ａに対応し、厚み方向に直交する面内において、差圧用ダイアフラム２３ａ，３３ａの各ゲージ抵抗２４，３４が内包されるように形成された差圧用貫通孔４０ａを有している。

上記した第１センサチップ１１の表面２０と、スペーサ１３における第１センサチップ１１との対向面とは、気密に接合されている。また、第２センサチップ１２の表面３０と、スペーサ１３における第２センサチップ１２との対向面も、気密に接合されている。すなわち、２つのセンサチップ１１，１２とスペーサ１３とは、貫通孔４０の周辺部分においてそれぞれ気密に接合されている。そして、２つのセンサチップ１１，１２の表面２０，３０と、スペーサ１３における少なくとも貫通孔４０の壁面とを有して、圧力基準室５０が形成されている。

本実施形態では、シリコンからなるセンサチップ１１，１２と、シリコンからなるスペーサ１３とが、直接接合されている。また、圧力基準室５０として、差圧用貫通孔４０ａの壁面により形成され、一対の差圧用ダイアフラム２３ａ，３３ａに共通の差圧用圧力基準室５０ａを有している。この差圧用圧力基準室５０ａは真空となっている。

また、スペーサ１３には、貫通電極４１，４２が形成されている。これら貫通電極４１，４２は、スペーサ１３に形成された貫通孔内に、アルミニウム系材料、ドープされたポリシリコンなどの導電材料が埋め込まれてなる。貫通電極４１は、第１センサチップ１１の圧力検出回路２５と電気的に接続されている。一方、貫通電極４２は、第２センサチップ１２の圧力検出回路３５と電気的に接続されている。

外部接続端子１４は、一部が２つのセンサチップ１１，１２及びスペーサ１３の少なくとも１つに固定されており、圧力検出回路２５，３５と電気的に接続されている。この外部接続端子１４は、所謂リードであり、圧力検出回路２５，３５と外部機器とを電気的に接続する中継機能を果たすものである。

貫通電極４１における圧力検出回路２５との接続端と反対の端部は、上記したように、第２センサチップ１２に設けられた開口部３６により、外部に露出されている。そして、ボンディングワイヤ４３を介して、対応する外部接続端子１４と電気的に接続されている。詳しくは、図３に示すように、電源（Ｖｃｃ）、グランド（ＧＮＤ）、出力（Ｖｏｕｔ１）の３つの外部接続端子１４に接続されている。一方、貫通電極４２における圧力検出回路３５との接続端と反対の端部は、上記したように、第１センサチップ１１に設けられた開口部２６により、外部に露出されている。そして、ボンディングワイヤ４４を介して、対応する外部接続端子１４と電気的に接続されている。詳しくは、図２に示すように、電源（Ｖｃｃ）、グランド（ＧＮＤ）、出力（Ｖｏｕｔ２）の３つの外部接続端子１４に接続されている。したがって、出力（Ｖｏｕｔ１）と出力（Ｖｏｕｔ２）の差分により差圧が検出される。なお、圧力検出回路２５，３５において、電源とグランドの外部接続端子１４は共通となっている。すなわち、本実施形態の圧力センサ１０は、４本の外部接続端子１４を有している。

モールド樹脂１５は、２つのセンサチップ１１，１２の凹部２２，３２、換言すればダイアフラム２３，３３を露出させつつ、圧力検出回路２５，３５と外部接続端子１４との電気的な接続部を被覆するものである。このモールド樹脂１５は、例えばエポキシ系樹脂を用いてトランスファー成形により形成されている。本実施形態では、モールド樹脂１５が、上記接続部を被覆する被覆部６０と、各センサチップ１１，１２の凹部２２，３２に圧力媒体を導入するために、凹部２２，３２ごとに設けられた導入路６１，６２を有している。この導入路６１，６２はそれぞれ筒状をなしており、対応する凹部２２，３２にそれぞれ連通している。これにより、導入路６１及び凹部２２を介して、第１センサチップ１１の差圧用ダイアフラム２３ａに、圧力媒体の圧力Ｐ１が伝達されるようになっている。また、導入路６２及び凹部３２を介して、第２センサチップ１２の差圧用ダイアフラム３３ａに、圧力媒体の圧力Ｐ２が伝達されるようになっている。

次に、図４（ａ）〜（ｅ）を用いて、上記した圧力センサ１０の製造方法を説明する。

先ず、図４（ａ）に示すように、凹部２２、ダイアフラム２３（差圧用ダイアフラム２３ａ）、ゲージ抵抗２４を含む圧力検出回路２５、開口部２６、及び薄肉部２１ａを有するウェハ１１ｗを準備する。このウェハ１１ｗは、ダイシングによりチップ化されて第１センサチップ１１となる。また、凹部３２、ダイアフラム３３（差圧用ダイアフラム３３ａ）、ゲージ抵抗３４を含む圧力検出回路３５、開口部３６、及び薄肉部３１ａを有するウェハ１２ｗを準備する。このウェハ１２ｗは、ダイシングによりチップ化されて第２センサチップ１２となる。また、貫通孔４０（差圧用貫通孔４０ａ）を有するウェハ１３ｗを準備する。このウェハ１３ｗは、ダイシングによりチップ化されてスペーサ１３となる。本実施形態では、ウェハ１１ｗ，１２ｗ，１３ｗがいずれもシリコンからなる。例えば凹部２２，３２は、アルカリ系溶液を用いたウェットエッチングによって形成する。また、開口部２６，３６、薄肉部２１ａ，３１ａ、及び貫通孔４０は、異方性のドライエッチングにより形成する。

次に、準備したウェハ１１ｗ，１２ｗ，１３ｗを積層する。このとき、ウェハ１１ｗとウェハ１２ｗとの間に、後にスペーサ１３となるウェハ１３ｗを配置する。また、ウェハ１１ｗ，１２ｗは、ゲージ抵抗２４，３４の形成面である表面２０，３０が、互いに対向するように配置する。さらには、差圧用ダイアフラム２３ａ，３３ａが互いに対向するとともに、厚み方向に直交する面内において、差圧用ダイアフラム２３ａ，３３ａの各ゲージ抵抗２４，３４が内包されるように差圧用貫通孔４０ａを位置決めする。そして、図４（ｂ）に示すように、ウェハ１２ｗとウェハ１３ｗとを直接接合する。また、ウェハ１３ｗとウェハ１１ｗとを直接接合する。ウェハ１１ｗ，１２ｗ，１３ｗの接合手順は特に限定されない。例えば、ウェハ１２ｗとウェハ１３ｗとを直接接合した後、ウェハ１３ｗにウェハ１１ｗを直接接合すれば良い。これにより、圧力基準室５０（差圧用圧力基準室５０ａ）が形成される。本実施形態では、この工程を真空中で行うため、圧力基準室５０（差圧用圧力基準室５０ａ）が真空となる。

次に、図４（ｃ）に示すように、ウェハ１３ｗに貫通電極４１，４２を形成する。これら貫通電極４１，４２は、ウェハ１３ｗに貫通孔を形成し、アルミニウム系材料やドープされたポリシリコンを埋め込んで形成される。例えば、開口部３６において、ウェハ１３ｗにおけるウェハ１２ｗ側の表面から、ウェハ１１ｗを底部としてウェハ１３ｗに貫通電極４１を形成する。次いで、開口部２６において、ウェハ１３ｗにおけるウェハ１１ｗ側の表面から、ウェハ１２ｗを底部としてウェハ１３ｗに貫通電極４２を形成する。これにより、ウェハ１１ｗに形成された圧力検出回路２５が貫通電極４１と電気的に接続され、ウェハ１２ｗに形成された圧力検出回路３５が貫通電極４２と電気的に接続される。

次に、ウェハ１１ｗ，１２ｗ，１３ｗの接合体をダイシングして、図４（ｄ）に示すようにチップ化する。また、外部接続端子１４を所定の位置、例えば第１センサチップ１１における薄肉部２１ａの裏面２１に、銀ペーストやはんだで固定する。そして、開口部３６に露出する貫通電極４１の一端と、対応する外部接続端子１４とを、ボンディングワイヤ４３により電気的に接続する。同じく、開口部２６に露出する貫通電極４２の一端と、対応する外部接続端子１４とを、ボンディングワイヤ４４により電気的に接続する。

次に、２つのセンサチップ１１，１２の凹部２２，３２、換言すればダイアフラム２３，３３を露出させつつ、圧力検出回路２５，３５と外部接続端子１４との電気的な接続部を被覆するように、モールド樹脂１５を成形する。以上により、図１〜３に示した圧力センサ１０を得ることができる。

次に、本実施形態に係る圧力センサ１０の特徴部分の効果について説明する。

本実施形態では、ゲージ抵抗２４，３４が形成された表面２０，３０が向きあうように、２つのセンサチップ１１，１２が配置され、ダイアフラム２３，３３における表面２０，３０と反対の裏面２１，３１が圧力媒体に晒されるようになっている。したがって、圧力媒体中の汚染物質からゲージ抵抗２４，３４（圧力検出回路２５，３５）を保護することができる。

また、２つのセンサチップ１１，１２の間に、貫通孔４０を有するスペーサ１３が介在され、各センサチップ１１，１２の差圧用ダイアフラム２３ａ，３３ａは、共通の差圧用貫通孔４０ａを挟んで対向配置されている。そして、この差圧用貫通孔４０ａの壁面と２つのセンサチップ１１，１２の表面２０，３０とを有して、対向配置された一組の差圧用ダイアフラム２３ａ，３３ａに共通の差圧用圧力基準室５０ａが形成されている。このように、厚み方向において、２つのセンサチップ１１，１２とスペーサ１３が積層配置されているため、従来に較べて、厚み方向に直交する方向における圧力センサ１０の体格を小型化することができる。

また、差圧用圧力基準室５０ａが真空とされ、ゲージ抵抗２４，３４を含む圧力検出回路２５，３５が外部に対して完全に遮断された状態となっているため、ゲージ抵抗２４，３４（圧力検出回路２５，３５）を確実に保護することができる。換言すれば、センサ特性の変動を効果的に抑制することができる。

また、各センサチップ１１，１２の圧力検出回路２５，３５が、スペーサ１３に形成された対応する貫通電極４１，４２と接続されているため、スペーサ１３に配置された配線と圧力検出回路２５，３５とが接触導通される構成に較べて、圧力検出回路２５，３５と外部接続端子１４との電気的な接続信頼性を向上することができる。

（第２実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した圧力センサ１０と共通する部分についての説明は割愛する。

本実施形態の特徴は、２つのセンサチップ１１，１２の少なくとも一方とスペーサ１３とにより形成された連結路５１と、モールド樹脂１５に形成された貫通孔６３とにより、差圧用圧力基準室５０ａと外部雰囲気とが連通されていることにある。すなわち、差圧用圧力基準室５０ａは、大気圧とされていることにある。それ以外の構成は、第１実施形態に示した圧力センサ１０と同じとなっている。

一例として図５に示す圧力センサ１０において、連結路５１は、第２センサチップ１２の表面３０と、スペーサ１３に形成された溝とにより構成されている。この溝は、スペーサ１３における第２センサチップ１２との対向面に対して形成されており、一端が貫通孔４０（差圧用貫通孔４０ａ）に連結され、他端がスペーサ１３の端面に開口している。また、貫通孔６３は、厚み方向に直交する一方向に沿って延びており、一端がスペーサ１３の端面に開口する連結路５１に接続され、他端がモールド樹脂１５の外面に開口している。詳しくは、導入路６１，６２とは異なる位置に開口している。

このように構成される圧力センサ１０は、第１実施形態に示した圧力センサ１０の効果のうち、差圧用圧力基準室５０ａが真空とされた効果を除く効果を奏することができる。

また、上記したように、差圧用圧力基準室５０ａが大気圧とされるため、真空とされる構成に較べて製造工程を簡素化することができる。

（第３実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した圧力センサ１０と共通する部分についての説明は割愛する。

本実施形態の特徴は、図６に例示するように、第１センサチップ１１が、圧力検出回路２５と電気的に接続された貫通電極２７を有し、第２センサチップ１２が、圧力検出回路３５と電気的に接続された貫通電極３７を有する。そして、２つのセンサチップ１１，１２の圧力検出回路２５，３５は、第１実施形態に示したスペーサ１３の貫通電極４１，４２に代えて、貫通電極２７，３７により外部接続端子１４とそれぞれ電気的に接続されていることにある。それ以外の構成は、第１実施形態に示した圧力センサ１０と同じとなっている。なお、符号４５は、圧力検出回路２５に接続された貫通電極２７と外部接続端子１４とを接続するボンディングワイヤ、符号４６は、圧力検出回路３５に接続された貫通電極３７と外部接続端子１４とを接続するボンディングワイヤである。

このように構成される圧力センサ１０は、第１実施形態に示した圧力センサ１０の効果を奏することができる。なお、各圧力検出回路２５，３５は、センサチップ１１，１２に形成された貫通電極２７，３７と接続されているため、スペーサ１３に貫通電極４１，４２を形成する場合同様、圧力検出回路２５，３５と外部接続端子１４との電気的な接続信頼性を向上することができる。

また、スペーサ１３に形成された貫通電極４１，４２ではなく、センサチップ１１，１２に形成された貫通電極２７，３７を用いる。貫通電極２７，３７は、厚み方向に並ぶこととなるが、元来あるセンサチップ１１，１２の部分に貫通電極２７，３７を形成するため、貫通電極２７，３７の形成により厚み方向の体格は増大しない。一方、スペーサ１３の貫通電極４１，４２の場合、貫通電極４１，４２の個数等によっては、貫通電極４１，４２を、厚み方向に直交する方向（直交方向）に並んで配置しなければならない。これに対し、貫通電極２７，３７の場合、図６に示すように、直交方向において互いに重なる位置に形成することもできる。したがって、直交方向の体格を、より小型化することができる。

（第４実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した圧力センサ１０と共通する部分についての説明は割愛する。

本実施形態の特徴は、図７、図８に例示するように、圧力検出回路２５，３５が、同一面側で外部接続端子１４に電気的に接続されていることにある。それ以外の構成は、第１実施形態に示した圧力センサ１０とほぼ同じとなっている。

図７に示す圧力センサ１０は、第１実施形態に示した圧力センサ１０と第３実施形態に示した圧力センサ１０を組み合わせた構成となっている。具体的には、圧力検出回路２５は、第１センサチップ１１に形成された貫通電極２７及びボンディングワイヤ４５を介して、外部接続端子１４と電気的に接続されている。一方、圧力検出回路３５は、スペーサ１３に形成された貫通電極４２及びボンディングワイヤ４４を介して、外部接続端子１４と電気的に接続されている。このように、外部接続端子１４の上面のみに、ボンディングワイヤ４４、４５が接続されている。このような構成を採用すると、圧力検出回路２５，３５と外部接続端子１４との接続工程を簡素化することができる。

なお、貫通電極２７と貫通電極４２、ボンディングワイヤ４５とボンディングワイヤ４４は、同一断面に存在しない（図７の紙面に直交する方向にずれて設けられている）が、説明の便宜上、貫通電極４２及びボンディングワイヤ４４を破線で図示している。

図８に示す圧力センサ１０において、外部接続端子１４は、第２センサチップ１２の表面３０に固定されている。圧力検出回路２５は、第１センサチップ１１に形成された貫通電極２７及びボンディングワイヤ４５を介して、外部接続端子１４と電気的に接続されている。一方、圧力検出回路３５には、ボンディングワイヤ４６の一端が接続され、他端が外部接続端子１４と電気的に接続されている。このように外部接続端子１４の上面のみに、ボンディングワイヤ４４、４５が接続されている。このような構成を採用すると、圧力検出回路２５，３５と外部接続端子１４との接続工程を簡素化することができる。

なお、ボンディングワイヤ４５とボンディングワイヤ４６は、同一断面に存在しない（図７の紙面に直交する方向にずれて設けられている）が、説明の便宜上、ボンディングワイヤ４４を破線で図示している。

（第５実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した圧力センサ１０と共通する部分についての説明は割愛する。

本実施形態の特徴は、図９に例示するように、第２センサチップ１２が、ダイアフラム３３として、差圧用ダイアフラム３３ａとは別に絶対圧用ダイアフラム３３ｂを有し、この絶対圧用ダイアフラム３３ｂの表面３０にもゲージ抵抗３４が形成されている。また、スペーサ１３には、差圧用貫通孔４０ａとは別に、絶対圧用ダイアフラム３３ｂに対応して絶対圧用貫通孔４０ｂが形成されている。そして、圧力基準室５０として、絶対圧用ダイアフラム３３ｂに対応し、真空とされた絶対圧用圧力基準室５０ｂを有することにある。それ以外の構成は、第１実施形態に示した圧力センサ１０とほぼ同じとなっている。なお、符号６４は、絶対圧用ダイアフラム３３ｂが底をなす凹部３２に連通する導入路であり、この導入路６４及び凹部３２を通じて、圧力媒体の圧力Ｐ３が、絶対圧用ダイアフラム３３ｂに作用するようになっている。

このように構成される圧力センサ１０は、第１実施形態に示した圧力センサ１０の効果を奏することができる。さらに、絶対圧用ダイアフラム３３ｂに形成されたゲージ抵抗２４により、絶対圧も検出することができる。

（第６実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した圧力センサ１０と共通する部分についての説明は割愛する。

本実施形態の特徴は、図１０に例示するように、差圧用ダイアフラム２３ａ，３３ａを複数組有し、差圧用圧力基準室５０ａを、差圧用ダイアフラム２３ａ，３３ａの組数と同数有することにある。図１０では、差圧用ダイアフラム２３ａ，３３ａを２組有し、差圧用圧力基準室５０ａを、差圧用ダイアフラム２３ａ，３３ａの組数と同数の２つ有している。なお、図１０に示す符号６５は、紙面右側の差圧用ダイアフラム２３ａが底をなす凹部２２に連通する導入路であり、この導入路６５及び凹部２２を通じて、圧力媒体の圧力Ｐ４が、差圧用ダイアフラム２３ａに作用するようになっている。また、符号６６は、紙面右側の差圧用ダイアフラム３３ａが底をなす凹部２２に連通する導入路であり、この導入路６６及び凹部３２を通じて、圧力媒体の圧力Ｐ５が、差圧用ダイアフラム３３ａに作用するようになっている。

このように構成される圧力センサ１０は、第１実施形態に示した圧力センサ１０の効果を奏することができる。さらに、複数の差圧を検出することができる。図１０に示す例では、（Ｐ１−Ｐ２）と（Ｐ４−Ｐ５）をそれぞれ検出することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

本実施形態では、圧力検出回路２５，３５が、スペーサ１３に形成された対応する貫通電極４１，４２、センサチップ１１，１２に形成された対応する貫通電極２７，３７と電気的に接続される例を示した。また、圧力検出回路３５にボンディングワイヤ４６を直接接続する例を示した。しかしながら、ウェハ１１ｗ，１２ｗ，１３ｗを直接接合するのにともなって、圧力検出回路２５，３５が、スペーサ１３の表面に形成された図示しない配線に接触導通されるようにしても良い。

外部接続端子１４の固定位置は、上記実施形態に示す例に限定されるものではない。一部が２つのセンサチップ１１，１２及びスペーサ１３の少なくとも１つに固定されれば良い。

また、外部接続端子１４と圧力検出回路２５，３５との接続方法は、ワイヤボンディングに限定されるものではない。例えば銀ペースト等、モールド樹脂１５の成形時に溶融しない導電性接着剤による接続も可能である。

１０・・・圧力センサ、１１・・・第１センサチップ、１１ｗ・・・ウェハ、１２・・・第２センサチップ、１２ｗ・・・ウェハ、１３・・・スペーサ、１３ｗ・・・ウェハ、１４・・・外部接続端子、１５・・・モールド樹脂、２０，３０・・・表面（ゲージ抵抗形成面）、２１，３１・・・裏面（一面）、２１ａ，３１ａ・・・薄肉部、２２，３２・・・凹部、２３，３３・・・ダイアフラム、２３ａ，３３ａ・・・差圧用ダイアフラム、３３ｂ・・・絶対圧用ダイアフラム、２４，３４・・・ゲージ抵抗、２５，３５・・・圧力検出回路、２６，３６・・・開口部、２７，３７・・・貫通電極、４０・・・貫通孔、４０ａ・・・差圧用貫通孔、４０ｂ・・・絶対圧用貫通孔、４１，４２・・・貫通電極、４３，４４，４５，４６・・・ボンディングワイヤ、５０・・・圧力基準室、５０ａ・・・差圧用圧力基準室、５０ｂ・・・絶対圧用圧力基準室、５１・・・連結路、６０・・・被覆部、６１，６２・・・導入路、６３・・・貫通孔

Claims

一面（２１，３１）に開口する凹部（２２，３２）の底をなすダイアフラム（２３，３３）と、前記一面と反対の面（２０，３０）側に形成され、前記ダイアフラムに形成されたゲージ抵抗（２４，３４）を少なくとも含む圧力検出回路（２５，３５）と、をそれぞれ有し、前記ゲージ抵抗の形成面（２０，３０）が互いに対向するように配置された２つのセンサチップ（１１，１２）と、
２つの前記センサチップのゲージ抵抗形成面間に介在され、前記ダイアフラムに対応して形成された貫通孔（４０）を有するスペーサ（１３）と、
一部が２つの前記センサチップ及び前記スペーサの少なくとも１つに固定され、前記圧力検出回路と電気的に接続された外部接続端子（１４）と、
前記圧力検出回路と前記外部接続端子との電気的な接続部を被覆するとともに、前記凹部に連通し、前記凹部に圧力媒体を導入するための導入路（６１，６２）を有するモールド樹脂（１５）と、を備え、
２つの前記センサチップと前記スペーサとは、前記貫通孔の周辺部分においてそれぞれ気密に接合され、２つの前記センサチップのゲージ抵抗形成面と、前記スペーサにおける前記貫通孔の壁面とを有して、圧力基準室（５０）が形成されており、
２つの前記センサチップは、前記ダイアフラムとして、同一の前記貫通孔を挟んで対向配置された差圧用ダイアフラム（２３ａ，３３ａ）を有し、
前記圧力基準室として、対向配置された一組の前記差圧用ダイアフラムに共通の差圧用圧力基準室（５０ａ）を有し、
前記スペーサは、２つの前記センサチップの少なくとも一方の前記圧力検出回路と電気的に接続された貫通電極（４１，４２）を有し、
前記貫通電極と接続された前記センサチップとは別の前記センサチップは、前記貫通電極における前記圧力検出回路との接続端と反対の端部が露出するように開口部（２６，３６）を有し、
前記貫通電極と接続された前記センサチップの前記圧力検出回路は、前記貫通電極を介して、前記外部接続端子と電気的に接続されていることを特徴とする圧力センサ。
前記スペーサは、２つの前記センサチップの前記圧力検出回路それぞれに対応して形成され、対応する前記圧力検出回路と電気的に接続された貫通電極を有し、
２つの前記センサチップの前記圧力検出回路は、前記貫通電極を介して、前記外部接続端子とそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
２つの前記センサチップの一方は、前記ダイアフラムとして、前記差圧用ダイアフラムとは別に絶対圧用ダイアフラム（３３ｂ）を有するとともに、前記ゲージ抵抗形成面側に形成されたゲージ抵抗を少なくとも含む圧力検出回路を有し、
前記圧力基準室として、前記絶対圧用ダイアフラムに対応し、真空とされた絶対圧用圧力基準室（５０ｂ）を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧力センサ。
前記差圧用ダイアフラムを複数組有し、
前記差圧用圧力基準室を、前記差圧用ダイアフラムの組数と同数有することを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の圧力センサ。
一面（２１，３１）に開口する凹部（２２，３２）の底をなすダイアフラム（２３，３３）と、前記一面と反対の面（２０，３０）側に形成され、前記ダイアフラムに形成されたゲージ抵抗（２４，３４）を少なくとも含む圧力検出回路（２５，３５）と、をそれぞれ有し、前記ゲージ抵抗の形成面（２０，３０）が互いに対向するように配置された２つのセンサチップ（１１，１２）と、
２つの前記センサチップのゲージ抵抗形成面間に介在され、前記ダイアフラムに対応して形成された貫通孔（４０）を有するスペーサ（１３）と、
一部が２つの前記センサチップ及び前記スペーサの少なくとも１つに固定され、前記圧力検出回路と電気的に接続された外部接続端子（１４）と、
前記圧力検出回路と前記外部接続端子との電気的な接続部を被覆するとともに、前記凹部に連通し、前記凹部に圧力媒体を導入するための導入路（６１，６２）を有するモールド樹脂（１５）と、を備え、
２つの前記センサチップと前記スペーサとは、前記貫通孔の周辺部分においてそれぞれ気密に接合され、２つの前記センサチップのゲージ抵抗形成面と、前記スペーサにおける前記貫通孔の壁面とを有して、圧力基準室（５０）が形成されており、
２つの前記センサチップは、前記ダイアフラムとして、同一の前記貫通孔を挟んで対向配置された差圧用ダイアフラム（２３ａ，３３ａ）を有し、
前記圧力基準室として、対向配置された一組の前記差圧用ダイアフラムに共通の差圧用圧力基準室（５０ａ）を有し、
２つの前記センサチップの一方は、前記ダイアフラムとして、前記差圧用ダイアフラムとは別に絶対圧用ダイアフラム（３３ｂ）を有するとともに、前記ゲージ抵抗形成面側に形成されたゲージ抵抗を少なくとも含む圧力検出回路を有し、
前記圧力基準室として、前記絶対圧用ダイアフラムに対応し、真空とされた絶対圧用圧力基準室（５０ｂ）を有することを特徴とする圧力センサ。
前記差圧用ダイアフラムを複数組有し、
前記差圧用圧力基準室を、前記差圧用ダイアフラムの組数と同数有することを特徴とする請求項５に記載の圧力センサ。
一面（２１，３１）に開口する凹部（２２，３２）の底をなすダイアフラム（２３，３３）と、前記一面と反対の面（２０，３０）側に形成され、前記ダイアフラムに形成されたゲージ抵抗（２４，３４）を少なくとも含む圧力検出回路（２５，３５）と、をそれぞれ有し、前記ゲージ抵抗の形成面（２０，３０）が互いに対向するように配置された２つのセンサチップ（１１，１２）と、
２つの前記センサチップのゲージ抵抗形成面間に介在され、前記ダイアフラムに対応して形成された貫通孔（４０）を有するスペーサ（１３）と、
一部が２つの前記センサチップ及び前記スペーサの少なくとも１つに固定され、前記圧力検出回路と電気的に接続された外部接続端子（１４）と、
前記圧力検出回路と前記外部接続端子との電気的な接続部を被覆するとともに、前記凹部に連通し、前記凹部に圧力媒体を導入するための導入路（６１，６２）を有するモールド樹脂（１５）と、を備え、
２つの前記センサチップと前記スペーサとは、前記貫通孔の周辺部分においてそれぞれ気密に接合され、２つの前記センサチップのゲージ抵抗形成面と、前記スペーサにおける前記貫通孔の壁面とを有して、圧力基準室（５０）が形成されており、
２つの前記センサチップは、前記ダイアフラムとして、同一の前記貫通孔を挟んで対向配置された差圧用ダイアフラム（２３ａ，３３ａ）を有し、
前記圧力基準室として、対向配置された一組の前記差圧用ダイアフラムに共通の差圧用圧力基準室（５０ａ）を有し、
前記差圧用ダイアフラムを複数組有し、
前記差圧用圧力基準室を、前記差圧用ダイアフラムの組数と同数有することを特徴とする圧力センサ。
２つの前記センサチップの少なくとも一方は、前記圧力検出回路と電気的に接続された貫通電極（２７，３７）を有し、
前記貫通電極を有する前記センサチップの前記圧力検出回路は、前記貫通電極を介して、前記外部接続端子と電気的に接続されていることを特徴とする請求項５〜７いずれか１項に記載の圧力センサ。
２つの前記センサチップは、前記圧力検出回路と電気的に接続された貫通電極（２７，３７）をそれぞれ有し、
２つの前記センサチップの前記圧力検出回路は、前記貫通電極を介して、前記外部接続端子と電気的に接続されていることを特徴とする請求項８に記載の圧力センサ。
前記差圧用圧力基準室は、真空とされていることを特徴とする請求項１〜９いずれか１項に記載の圧力センサ。
２つの前記センサチップの少なくとも一方と前記スペーサとにより形成された連結路（５１）と、前記モールド樹脂に形成された貫通孔（６３）とにより、前記差圧用圧力基準室と外部雰囲気とが連通され、
前記差圧用圧力基準室は、大気圧とされていることを特徴とする請求項１〜９いずれか１項に記載の圧力センサ。
２つの前記センサチップと前記スペーサは、いずれもシリコン基板からなり、
各センサチップと前記スペーサとは、直接接合されていることを特徴とする請求項１〜１１いずれか１項に記載の圧力センサ。