JPH0465645A

JPH0465645A - 圧力センサアレイ

Info

Publication number: JPH0465645A
Application number: JP17782290A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Sekimura; 関村　雅之
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-07-05
Filing date: 1990-07-05
Publication date: 1992-03-02

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は圧力センサアレイの構造に関する。

（従来の技術）半導体基板の一生面（表面）にゲージ部分を、他主面（
裏面）にダイヤフラムとすべき薄肉領域を形設し、この
ダイヤフラム構成面をガラス基板側として真空基準圧室
を構成して成る圧力センサ、もしくはこのような圧力セ
ンサをマトリックス状に配設した圧力センサアレイは、
たとえば風圧分布測定用もしくは触覚センサとして分布
圧力測定用などへの実用が期待されている。

しかして、上記圧力センサアレイは、一般的に第９図に
その要部構成を斜視的に示すような構造を成している。

すなわち、個別の圧力センサ１が基板２面上に配設され
てアレイとなっている。また、各センサ１の電極からは
それぞれ接続配線が取出され、配線ケーブル３を介して
圧力検出器本体側に接続されている。

（発明が解決しようとする課題）しかし、上記圧力センサアレイの構造では、個別の圧力
センサ１を並べているため、アセンブリの点などからア
レイ数を多くしたり、個々のセンサ１のサイズを小さく
することも容易でなく、実装密度を高めることが難しい
という問題があった。また、各センサ１の電極からはそ
れぞれ接続配線が取出されるため、アレイ数が多くなる
と電極配線も難しくなるという問題もあった。

本発明は、アレイ数を多くしたり、個々のセンサのサイ
ズも小さくすることが容易で、電極配線も簡易化され、
目的用途に適応し得る圧力センサアレイの提供を目的と
する。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明に係る圧力センサアレイは、圧力センサがマトリ
ックス状に配列された圧力センサアレイにおいて、マトリックス状にダイヤフラムを形成する上部シリコン
基板と、前記ダイヤフラム形成領域に対応する凹部を形成して上
部シリコン基板に一体的に貼り合せられた下部ガラス基
板もしくはシリコン基板と、前記上部シリコン基板のダ
イヤフラム面上およびこ９ダイヤフラム面に対向する下
部ガラス基板面もしくはシリコン基板面にそれぞれ形設
された圧力検出用の容量電極板と、前記上部シリコン基板のダイアフラム面上に形設された
各圧力検出用の容量電極を互いに結線して共通電位とす
る配線とを具備して成ることを特徴とする。

（作用）本発明に係る圧力センサアレイにおいては、個別の圧力
センサが基板上に並べられるのではなく、圧力センサア
レイが一括して形設されている。

したがって、圧力センサの多素子化や小形化などが容易
であるばかりでなく、上部シリコン基板の各ダイアフラ
ムの空隙側に形成された電極は結線されて共通電位にな
るので電極配線数を約半分に低減し、構成の簡略化も図
り得る。

（実施例）以下第１図〜第３図を参照して本発明の詳細な説明する
。

第１図は上部シリコン基板４と下部ガラス基板５とを具
備して成る本発明の圧力センサアレイの構造例を示す斜
視図、第２図（ａ）は本発明の圧力センサアレイの構成
要素である上部シリコン基板４のガラス基板５面に対向
する面の構成を示す平面図、第２図（ｂ）は第２図（ａ
）のＡ−Ａ’線に沿った断面図、第２図（ｅ）は第２図
（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図、第３図は上部シリ
コン基板４と下部ガラス基板５を貼り合わせて構成した
圧力センサアレイの断面図（第２図（Ｃ）に相当）であ
る。

本発明に係る圧力センサアレイにおいて、一方の基板を
成す上部シリコン基板４は、異方性エツチングなどによ
り凹状加工が施されて、ダイヤフラム４ａと凹部（空隙
部）　４ｂを形設具備している。

ダイヤフラム４ａ面上（凹部４ｂの底面）には、蒸着な
どにより圧力検出用の容量電極（たとえばＡＡ）６がそ
れぞれ形成されている。そして、これらの各容量電極６
は蒸着などによって形成されたメタル配線（たとえばＡ
℃）７て結線されている。実際の製造プロセスでは、前
記容量電極６と配線７を同時に形成し得る。なお、図に
おいて４０は保護膜を示す。

本発明に係る圧力センサアレイにおいて、他方の基板を
成す下部ガラス基板５は、前記上部シリコン基板４のダ
イヤフラム４ａ而上（凹部４ｂの底面）の電極板６に相
対する位置に同様に圧力検出用の容量電極（たとえばＡ
℃）８が形成されている。

そして、これらの各容量電極８は外部に取出すために個
々に配線され、信号は配線ケーブル３て外部に取出され
る構成となっている。なお、下部ガラス基板５にスイッ
チング用のＴＦＴなど形設、配線しておけば外部への信
号線を減らすことができる。また、下部基板はガラスで
ある必要はなく、絶縁層を有し前記所要の配線を形成し
たシリコン基板でもよく、このようにシリコン基板を用
いると、同一基板上に周辺回路などを集積化できるとい
う利点がある。

上記のごとく構成された上部シリコン基板４と下部ガラ
ス基板（もしくはシリコン基板）５とを互いに対応する
容量電極６および８を対向させ（位置合せし）接着剤を
用いたり、静電接合法などによって貼り合わされ、本発
明に係る圧力センサアレイが構成されている。なお、前
記静電接合は、両基板４．５間に接着剤のような介在物
を必要としないので対向する電極間の距離を制御し易い
利点がある。

本発明によれば、前記のようにセンサアレイが、一方の
基板４に一括して形設されているため、従来技術のよう
な１個１個のアセンブリする必要がないのでセンサアレ
、イの組立てが非常に簡単になった。また、１個１個の
アセンブリでは、ハンドリングの点から各センサの小型
化を行い難かったが、−括形成のため小型化も容易に進
められるようになった。さらに、従来技術ではセンサア
レイの数と同じ数の配線が各センサの上部電極から取出
されているが、゛本発明に係る圧力センサアレイの場合
は、上部シリコン基板４側の容量電極６は共通電位であ
るので、上部シリコン基板４の容量電極６から取出され
る電極数は１つて済む。したがって、全体の配線数は約
半分に減り配線に必要なスペースも大幅に減らせるので
、各センサをより高密度に実装できるようになった。

このように、本発明によればより高密度に実装した圧力
センサアレイが、簡単な工程で製造できる。センサアレ
イの高密度化はセンサの高性能化、工程の簡単化は低コ
スト化であり、本発明は高性能の圧力センサアレイを低
コストで製造できるようになるという波及効果も持つ。

しかして、本発明に係る圧力センサアレイは、たとえば
風圧測定用や触覚センサのような分布圧力の測定用など
に適するといえる。特に、前記小型化ないし高密度化が
可能なことに伴い、高い空間分解能を要求される指紋検
出用センサなどに好適する。

次に、第４図〜第８図を参照して本発明の他の実施例を
説明する。

前記構成例では、上部シリコン基板４側の容量電極６は
メタル配線７で結線し、共通電位となるようにしたが、
第４図（第２図（ｂ）に相当）に断面的に示すように、
シリコン基板４内に低抵抗層９を形成して各容量電極６
間を結線する構成としもよく、また各容量電極６を同じ
ように低抵抗層で置換えることができる。

さらに、上記実施例では容量電極６間の配線７を網目状
（第２図（ａ）参照）配設したが、共通電位となるので
あれば任意の配線形状、たとえば第５図に平面的に示す
ように配設・結線しもよい。

また、□上記構成例では、上部シリコン基板４の表側を
平滑面としていたが、第６図に断面的に示すように、各
センサ１を外観状互いに分離するようにｘＳｙ方向に溝
１０を形設ししたり、あるいは第７図に断面的に示すご
とくはダイヤフラム４ａに対応する領域面上に突起１１
を形設した構成としもよい。

さらにまた、上記構成例ではダイヤフラム形成領域に対
応する凹部４ｂをシリコン基板４側に形設したが、第８
図に断面的に示すように下部ガラス基板５側に凹部（空
隙部）　４ｂを形設・具備させ、上部シリコン基板４−
を所要のダイヤフラム４ａ機能を呈する程度の厚さの平
板とすることも可能である。

［発明の効果゛］上記説明したように本発明によれば、センサの多素子化
、個々のセンサの小型化、電極配線が容易になり構成な
いし製造の簡略化を図り得るばかりでなく、高性能ない
し信頼性の高い機能を呈する圧力センサアレイの提供が
可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る圧力センサアレイの構造例を示す
斜視図、第２図（ａ）は圧力センサアレイの構成要素で
ある上部シリコン基板の真空基準室形成面の平面図、第
２図（ｂ）は第２図（ａ）　　Ａ−Ａに沿う断面図、第
２図（ｃ）は第２図（ａ）　　Ｂ−Ｂ’に沿う断面図、
第３図は本発明に係る圧力センサアレイの構成例を示す
断面図、第４図は本発明に係る圧力センサアレイの他の
構成例を示す断面図、第５図は本発明に係る圧力センサ
アレイの電極間の他の配線形状を示す平面図、第６図、
第７因および第８図は本発明に係る圧力センサアレイの
さらに他の異なる構成例を示す断面図、第９図は従来の
圧力センサアレイの構造を示す斜視図である。１・・・・・・圧力センサ２・・・・・・圧力センサを配列した基板３・・・・・
・配線ケーブル４・・・・・・上部シリコン基板４ａ・・・・・・ダイヤフラム４ｂ・・・・・・凹部（空隙部）４Ｃ・・・・・・保護膜５・・・・・・下部ガラス基板６．８・・・・・・容量型・極７・・・・・・配線９・・・・・・低抵抗層１０・・；・・・溝１１・・・・・・・・・突起出願人　　　　　株式会社　東芝

Claims

【特許請求の範囲】　圧力センサがマトリックス状に配列された圧力センサ
アレイにおいて、マトリックス状にダイヤフラムを形成する上部シリコン
基板と、前記ダイヤフラム形成領域に対応する凹部を形成して上
部シリコン基板に一体的に貼り合せられた下部ガラス基
板もしくはシリコン基板と、前記上部シリコン基板のダ
イヤフラム面上およびこのダイヤフラム面に対向する下
部ガラス基板面もしくはシリコン基板面にそれぞれ形設
された圧力検出用の容量電極板と、前記上部シリコン基板のダイヤフラム面上に形設された
各圧力検出用の容量電極を互いに結線して共通電位とす
る配線とを具備して成ることを特徴とする圧力センサア
レイ。