JPH0431728A - 半導体圧力計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、分解能、測定精度が向上出来、外乱歪みの影
響が少ない半導体圧力計に関するものである。

〈従来の技術〉 第７図は従来より一般に使用されている従来例の要部構
成説明図で、例えば、本願出願人の出願した、特願昭６
２−１６６１７６号、発明の名称「振動形トランスデュ
サの製造方法」、昭和６２年７月２日出願に示されてい
る。

図において、 １は半導体単結晶からなるセンサチップで、２はセンサ
チップ１に設けられ測定圧Ｐｍを受圧する測定ダイアフ
ラムである。

３は測定ダイアフラム２に埋込み設けられた振動子３で
ある。

４は封止用の半導体エピタキシャル成長層からなるシェ
ルで、振動子３を測定ダイアフラム２に封止する。

振動子３と、測定ダイアフラム２とシェル４との間には
真空室５が設けられている。

振動子３は、永久磁石による磁場と、振動子３に接続さ
れた閉ループ自励発振回路とにより、振動子３の固有振
動で発振するように構成されている。

以上の構成において、測定ダイアフラム２に測定圧力Ｐ
ｍが加わると、振動子３の軸力が変化し、固有振動数が
変化するため、発振周波数の変化により測定圧力Ｐｍの
測定が出来る。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、この様な装置においては、第８図に示す
如く、測定ダイアフラム２のほぼ中央に振動子３が配置
されている。測定ダイアフラム２に圧力が印加された時
の測定ダイアフラム２の表面の半径方向の変位を図示す
ると第９図、第１０図に示す如くなる。変位の最大値は
Ａ点、Ｂ点となり、このＡ、Ｂ両点よりも内側に振動子
３の両端を設置してやれば、振動子３には最大の歪みを
与える事が出来る。この歪みをΔＣとすれば、Δｔ＝　
（ｄｘａ　＋ｃｔｘｂ　）／１１：振動子３の長さ となる。

しかしながら、測定圧力Ｐｍが大きくなると、ダイアフ
ラムの破壊を防止するために、測定ダイアフラム２を小
さくするか、板厚を厚くして、剛性を大きくする必要が
ある。

厚さには限界があるため、一定量上の圧力では測定ダイ
アフラム２を小さくする必要に迫られる。

振動子３の長さは、振動子３の作り方、および共振周波
数の制約から一定以上短くする事が出来ない。

したがって、測定ダイアフラム２を小さくすると、第１
１図に示す如く、Ａ、Ｂ両点の間に両端を設置出来なく
なる。この結果、振動子３の一端は測定ダイアフラム２
の外に接地せざるを得なくなり、振動子３の歪みはΔε
＝ｄｘａ／１と減少して終う、圧力印加による振動子３
の歪み変化が減少すると、周波数の変化量が減少し、感
度の低下、外乱歪みの影響が大きくなる等の悪影響が生
ずる。

本発明は、この問題点を解決するものである。

本発明の目的は、分解能、測定精度が向上出来、外乱歪
みの影響が少ない半導体圧力計を提供するにある。

く課題を解決するための手段〉 この目的を達成するために、本発明は、半導体基板と、 該半導体基板に設けられ測定圧を受圧する測定ダイアフ
ラムと、 該測定ダイアフラムに設けられた振動子式歪み検出セン
サと を具備する半導体圧力計において、 前記半導体基板に設けられた少なくとも二個の測定ダイ
アフラムと、 両端が興なるダイアフラム上に固定された振動子と を具備したことを特徴とする半導体圧力計を構成したも
のである。

く作用〉 以上の構成において、測定ダイアフラムに測定圧力が加
わると、測定圧力が振動子によって検出され、測定圧力
に対応した電気信号出力が得られる。

而して、振動子の両端が異なるダイアフラム上に固定さ
れているので、振動子に生ずる歪みを大きく出来る。

以下、実施例に基づき詳細に説明する。

〈実施例〉 第１図は本発明の一実施例の要部構成説明図、第２図は
第１図のＡ−Ａ断面図である。

図において、第７図と同一記号の構成は同一機能を表わ
す。

以下、第７図と相違部分のみ説明する。

１１．１２は、半導体基板１に設けられた２個の測定ダ
イアフラムである。測定ダイアフラム２は、この場合は
、四角形状を成している。

１３は、両端が興なるダイアプラム１１．１２上にそれ
ぞれ固定された振動子である。振動子１３端は、各ダイ
アフラム１１，１２の最大変位点のＡ点にあるように配
置されている。

１４は、センサチップ１に接合されたペースチップであ
る。

１５は、ペースチップ１４にみ設けられた導圧孔で、ダ
イアフラム１１，１２の一面側に連通されている。

以上の構成において、測定ダイアフラム１１゜１２に測
定圧力Ｐｍが加わると、振動子１３の軸力が変化し、固
有振動数が変化するため、発振周波数の変化により測定
圧力Ｐｍの測定をする事が出来る。

而して、振動子１３の両端が異なるダイアフラム１１，
１２上に固定されているので、振動子１３に生ずる歪み
を大きく出来る。

振動子１３の歪み変化はΔε＝２　（ｄｘａ　）／１と
なり、従来例の２＠の歪み変化が得られる。

この結果、 （１）振動子１３の共振周波数変化を大きくする事がで
き、分解能、精度を向上する事が出来る。

（２）外乱歪み例えば、接合部から生ずる歪み等の影響
を小さくして、安定なセンサが供給出来る。

第３図は本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

本実施例においては、測定ダイアフラム２１゜２２を三
角形状とし、−辺が互いに平行になるようにしたもので
ある。

２個のダイアフラム２１．２２が近ずけて配！でき、振
動子１３の両端を最大変位点に置くことが容易となる。

第１図実施例の場合は、ダイアフラムの対角線上の配置
のため、両方のダイアプラムのＡ点が離れてしまい振動
子１３の両端をＡ点におけない場合が生じる。

第４図は本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

本実施例においては、測定ダイアフラム３１゜３２を四
角形とし、振動子１３を測定ダイアプラム３１．３２の
辺に平行に配置したものである。

２個のダイアフラム２１，２２が近ずけて配置でき、振
動子１３の両端を最大変位点に置くことが容易となる。

なお、前述の実施例においては、測定ダイアフラムの形
状は四角形、三角形のものについて説明したが、これに
限ることはなく、例えば、五角形、六角形あるいは円形
でもよく、要するに、どのような形でもよい。

第２図実施例の図の上方から測定圧印加される場合に、
振動子端が、第５図に示す如く、各測定ダイアフラムの
中心より内側の０点同志に配置された場合には引張り歪
み、第６図に示す如く、各測定ダイアフラムの中心より
外側のＤ点同志に配！された場合には圧縮歪みとなる。

振動子の一端を一方のダイアフラムの０点に、他端をＤ
点に設けると、ダイアプラムを同一形状とすれば、圧力
による歪み変化の影響を無くす事が出来る。

また、これらの条件をずらす事により任意に歪み変化を
調整する事が出来る。

また、ダイアフラムの数は２個とは限らない。

例えば、４個のダイアフラムを設けて、２本の振動子を
設けて、差動により測定圧を測定する、あるいは、一方
の振動子を温度補償等の補償用振動子として使用するよ
うにしてもよい。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明は、半導体基板と、該半導
体基板に設けられ測定圧を受圧する測定ダイアフラムと
、 該測定ダイアフラムに設けられた振動子式歪み検出セン
サと を具備する半導体圧力計において、 前記半導体基板に設けられた少なくとも二個の測定ダイ
アフラムと、 両端が異なるダイアフラム上に固定された振動子と を具備したことを特徴とする半導体圧力計を構成した。

この結果、 （１）振動子工３の共振周波数変化を大きくする事がで
き、分解能、精度を向上する事が出来る。

（２）外乱歪み例えば、接合部から生ずる歪み等の影響
を小さくして、安定なセンサが供給出来る。

従って、本発明によれば、分解能、測定精度が向上出来
、外乱歪みの影響が少ない半導体圧力計を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部構成説明図、第２図は
第１図のＡ−Ａ断面図、第３図、第４図第５図、第６図
は本発明の他の実施例の要部構成説明図、第７図は従来
より一般に使用されている従来例の構成説明図、第８図
、第９図、第１０図。 第１１図は第７図の動作説明図である。 １・・・センサチップ、４・・・シェル、５・・・真空
室、１１．１２，２１．２２．３１．３２・・・測定ダ
イアフラム、１３・・・振動子、１４・・・ペースチッ
プ。 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体基板と、 該半導体基板に設けられ測定圧を受圧する測定ダイアフ
   ラムと、 該測定ダイアフラムに設けられた振動子式歪み検出セン
   サと を具備する半導体圧力計において、 前記半導体基板に設けられた少なくとも２個の測定ダイ
   アフラムと、 両端が異なるダイアフラム上に固定された振動子と を具備したことを特徴とする半導体圧力計。