JPH0719979A - 圧力センサチップ及び圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄型化された圧力センサを提供する。 【構成】 シリコンウエハの両面よりエッチングを施
し、ダイヤフラム１２を弾性的に支持させたフレーム１
１を作製し、同時に、フレーム１１の接合面に溝状の圧
力導入路２１を形成してフレーム１１の側面１９に開口
２０を設ける。ダイヤフラム１２の内面には可動電極１
５を形成する。また、ガラス基板１３には固定電極１６
を形成し、可動電極１５と固定電極１６とを対向させて
フレーム１１に陽極接合して、圧力センサチップ１を作
製する。開口２０を設けた圧力センサチップ１の側面２
２をケーシング側壁６の内面２４に固定し、ケーシング
側壁６の外面２３には圧力センサチップ１に平行にして
導入パイプ７を突設して圧力センサＡを作製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧力センサチップ及び圧
力センサに関する。具体的には、空気等の流体の圧力を
測定する圧力センサチップ及びその圧力センサチップを
使用した圧力センサに関する。

【０００２】

【従来の技術及びその問題点】従来、圧力センサチップ
を搭載した圧力センサの薄型化を図るものとして、図
４，図５，図６に示す圧力センサなどが開示されてい
る。図４に示す圧力センサＢは、特開平１−１６５４３
７号公報に開示されたもので、圧力センサチップ４１
は、ＩＣチップ４２などからなる検知回路４３が実装さ
れた回路基板４４上に載置され、カバー４５により覆わ
れている。また、回路基板４４の裏面には、空気等を送
り込む導入パイプ４６が、その圧力導入経路４７を垂直
に曲げるようにして回路基板４４と平行に配設されてい
て、空気等の圧力Ｐは圧力導入経路４７を通り、回路基
板４４に開口された導入口４８を介して圧力センサチッ
プ４１の検知部４９に導入される。図５に示すものは、
特開昭５９−１６８１４２号公報に開示された別な圧力
センサＣであって、圧力センサチップ５１は固定基板５
２に設けた凹部５３内に納めるように実装されており、
ケーシング５４によってカバーが施されている。ケーシ
ング５４の側壁には導入パイプ５５が固定基板５２と平
行になるように配設され、空気等の圧力Ｐは導入パイプ
５５を通じてケーシング５４内の圧力室５６に加えら
れ、圧力室５６を介して圧力センサチップ５１の検知部
５９に導入される。また、図６に示すものは、特開昭５
５−１１６２５２号公報に開示されたさらに別な圧力セ
ンサＤであって、圧力センサチップ６１がＩＣチップ６
２などからなる検知回路が実装された回路基板６４に直
接実装され、回路基板６４に開口された導入口６５を介
して、空気等の圧力Ｐが回路基板６４の下方から圧力セ
ンサチップ６１の検知部６９に導入される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧力セ
ンサＢのような構造にあっては、圧力センサＢの厚さを
薄くするためには導入パイプ４６を細くする必要がある
が、圧力導入経路４７を垂直に曲げなければならないた
め、導入パイプ４６を細くして圧力センサＢを薄くする
にも限界があった。また、圧力センサＣのように、導入
パイプ５５を回路基板５２と水平に設け、圧力室５６を
介して圧力センサチップ５１に圧力Ｐを導入する場合に
は、導入パイプ５５のパイプ径を細くして圧力室５６を
薄くするにもやはり限界があり、また、導入パイプ５５
の軸中心と圧力センサチップ５１の検知部５９とは同一
平面上にあることが望ましいが、その構造上導入パイプ
５５の軸中心と圧力センサチップ５１の検知部５９とを
同一平面上に設けることが困難で、圧力センサＣを薄型
化するには困難であった。さらに、圧力センサＤのよう
に圧力センサチップ６１を回路基板６４に直接実装する
場合には、圧力センサチップ６１の底面全体を回路基板
６４に直接接合しなけばならず、圧力センサチップとケ
ーシングの熱膨張差による温度特性への影響が大きかっ
た。

【０００４】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、圧力センサ
の薄型化を図り、熱膨張差を小さくして温度特性の向上
を図ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の圧力センサにお
いては、検知部を弾性的に支持させた検知基板と前記検
知基板の少なくとも一方の面に固定基板を貼り合わせ、
前記検知部の変化を検知する圧力センサチップにおい
て、前記検知部に圧力を導入するための導入口を、前記
検知基板と前記固定基板とを貼り合わせた圧力センサチ
ップ本体の側面に開口させて設けたことを特徴としてい
る。

【０００６】また、本発明の圧力センサは、請求項１に
記載の圧力センサチップをケーシングに納めた圧力セン
サであって、前記導入口を設けた当該圧力センサチップ
の側面を前記ケーシングの内面に固定し、当該圧力セン
サチップと概平行にして導圧パイプを前記ケーシングの
側面に設け、前記導圧パイプと前記導入口とを接続した
ことを特徴としている。

【０００７】

【作用】本発明の圧力センサチップにおいては、検知部
に圧力を導入するための導入口を、検知基板と固定基板
を貼り合わせた圧力センサチップ本体の側面に開口させ
て設けているので、圧力センサチップの側方から導入口
を介して検知部に圧力を導入することができる。このよ
うな構造をした圧力センサチップにあっては、従来例の
圧力センサのように圧力導入路を曲げることなく、導圧
パイプを圧力センサチップに平行にして接続することが
できるので、導圧パイプをできる限り細くして、例えば
導圧パイプのパイプ径を圧力センサチップの厚さ以下に
して圧力センサチップに接続することができる。したが
って、この圧力センサチップを利用すれば、薄型化した
圧力センサを容易に作製することができる。

【０００８】また、当該圧力センサチップと概ね平行に
して導圧パイプをケーシングに設け、導圧パイプと導入
口とを接続した本発明の圧力センサにあっては、その厚
さを容易に薄くすることができる。

【０００９】さらに、本発明の圧力センサにおいて、圧
力センサチップは当該圧力センサチップの側面をケーシ
ングの内面に固定しているので、圧力センサチップの底
面をケーシング等に固定する場合に比べ、検知部に与え
る温度変化による歪みの影響を小さくすることができ、
圧力センサの温度特性を向上させることもできる。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明の一実施例である圧力センサ
Ａの断面図である。１は圧力センサチップ、２ａ，２ｂ
は圧力センサチップ１のセンサ信号を処理する信号処理
回路２を構成するＩＣチップであって、信号処理回路２
は回路基板３上に実装されている。回路基板３はケーシ
ング４とともに一体として形成されていて、ケーシング
４には蓋５が被せられている。また、ケーシング側壁６
の外面２３には、圧力センサチップ１に圧力を導入する
ための導入パイプ７が、回路基板３と平行に配設されて
いる。

【００１１】図２（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ圧力セ
ンサチップ１を示す平面図、断面図及び右側面図であ
る。圧力センサチップ１は、角枠状の枠内全面に薄膜状
のダイヤフラム１２を弾性的に支持させたフレーム１１
がガラス基板１３上に重ねられ、フレーム１１の周辺部
は陽極接合法によりガラス基板１３に接合されている。
フレーム１１及びダイヤフラム１２は、結晶シリコンウ
エハをその両面から半導体製造プロセスを用いて一体と
して形成され、ダイアフラム１２が所定の厚さに精度よ
く形成されるとともに、その結果窪み１４がフレーム１
１に形成される。ダイヤフラム１２の内面には、その表
面付近の不純物濃度を上げることによって可動電極１５
が形成されている。

【００１２】ガラス基板１３にはダイヤフラム１２の可
動電極１５と対向して、アルミニウム又は金などの金属
を蒸着させて固定電極１６を形成してある。フレーム１
１の内側には、別な窪み１７が形成され、可動電極１５
と固定電極１６とが微小なギャップを隔てて、両電極１
５，１６間にコンデンサが構成されている。また、可動
電極１５と固定電極１６はガラス基板１３上に露出して
設けられた電極パッド１８，１８にそれぞれ接続されて
いる。

【００１３】また、フレーム１１の側面１９には、開口
２０が設けられ開口２０から窪み１７内に圧力を導入す
るための溝状の圧力導入路２１が、ダイヤフラム１２の
可動電極１５面と同一平面上に位置するようにフレーム
１１の接合面にエッチングが施されて設けられている。

【００１４】圧力センサＡにあっては、この圧力センサ
チップ１が導入パイプ７の軸中心とダイヤフラム１２の
可動電極１５面と同一平面上に位置するように回路基板
３上に回路基板３と平行に載置され、導入された圧力が
漏れないように開口２０が設けられた圧力センサチップ
１の側面２２がケーシング側壁６の内面２４に密着して
固定されている。

【００１５】しかして、空気等の圧力Ｐが、導入パイプ
７より圧力センサチップ１に導入されると、導入された
圧力Ｐとダイヤフラム１２に加わっている外圧Ｐ´との
差圧ΔＰ（＝Ｐ−Ｐ´）の大きさに応じて、ダイヤフラ
ム１２が変位する。ダイヤフラム１２が変位すると、当
該圧力センサチップ１に構成されたコンデンサの静電容
量Ｃの大きさが変化し、この静電容量Ｃの変化は、電極
パッド１８，１８に接続された信号処理回路２によって
検知され、当該導入された圧力Ｐの大きさ（相対圧力）
を知ることができる。

【００１６】このような構造の圧力センサチップＡにあ
っては、導入パイプ７を圧力センサチップ１の側面２２
に設けることができ、しかも、導入パイプ７の径の中心
とダイヤフラム１２をほぼ同一平面上に容易に配置する
ことができる。したがって、導入パイプ７を圧力センサ
チップ１を実装したケーシング４に圧力センサチップ１
と平行に配設することができ、感度が低下することなく
圧力センサＡの薄型化を容易に図ることができる。

【００１７】また圧力を導入するための圧力導入路２１
は、半導体製造プロセスによってフレーム１１やダイヤ
フラム１２と同時に形成することができるので、圧力セ
ンサチップ１の製造プロセスを簡略化することができ
る。また、フレーム１１に接合する基板には圧力導入路
２１を設ける必要がないので、ガラス製の基板を用いる
ことができ、作製コストを軽減させることもできる。さ
らに、圧力センサチップ１は、その側面２２のみをケー
シング側壁６に接着して固定させているので、フレーム
１１とガラス基板１３とに生じる歪みの影響が少なくな
って、圧力センサチップ１の温度特性を向上させること
もできる。もちろんのこと、ガラス基板１３の代わりに
シリコン製の基板を用いることとしてもよい。

【００１８】次に、本発明の別な実施例である圧力セン
サチップ３１を図３に示す。図３（ａ）（ｂ）（ｃ）
は、それぞれ圧力センサチップ３１の平面図、断面図及
び右側面図であって、圧力センサチップ３１は、第１の
実施例である圧力センサチップ１とほぼ同様な構造をし
ている。フレーム１１の上面には、窪み１４を覆うよう
にガラス製の別なカバー３２が重ねられていて、カバー
３２は真空中でフレーム１１の周辺部に陽極接合されて
おり、窪み１４内は真空となっている。

【００１９】この圧力センサチップ３１にあっては、圧
力センサチップ３１に導入された空気等の圧力Ｐの絶対
圧力を容易に知ることができ、しかも、薄型の圧力セン
サを容易に作製できるのはいうまでもない。

【００２０】

【発明の効果】本発明の圧力センサにおいては、検知部
に圧力を導入するための導入口を、圧力センサチップ本
体の側面に開口させて設けているので、圧力センサ側方
から検知部に圧力を導入することができ、導圧パイプを
圧力センサに平行にして接続することができる。このた
め、導圧パイプをできる限り細くすることができ、例え
ば、導圧パイプのパイプ径を圧力センサの厚さ以下とす
ることもできる。したがって、薄型化した圧力センサを
容易に作製することができる。

【００２１】また、当該圧力センサチップと概ね平行に
して導圧パイプをケーシングに設け、導圧パイプと導入
口とを接続した本発明の圧力センサにあっては、その厚
さを容易に薄くすることができる。

【００２２】さらに、圧力センサチップは当該圧力セン
サチップの側面をケーシングの内面に固定しているの
で、検知部に与える温度変化による歪みの影響を小さく
することができ、圧力センサの温度特性を向上させるこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である圧力センサの断面図で
ある。

【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、同上の圧力セ
ンサに用いた圧力センサチップの平面図、断面図及び右
側面図である。

【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、本発明の別な
実施例である圧力センサチップの平面図、断面図及び右
側面図である。

【図４】従来例の圧力センサチップを示す断面図であ
る。

【図５】別な従来例の圧力センサチップを示す断面図で
ある。

【図６】さらに別な従来例の圧力センサチップを示す断
面図である。

【符号の説明】

２ 信号処理回路 ４ ケーシング ７ 導入パイプ １２ ダイヤフラム ２０ 開口 ２１ 圧力導入路 ２２ 圧力センサチップの側面 ２４ ケーシングの内面 ３２ カバー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検知部を弾性的に支持させた検知基板と
   前記検知基板の少なくとも一方の面に固定基板を貼り合
   わせ、前記検知部の変化を検知する圧力センサチップに
   おいて、 前記検知部に圧力を導入するための導入口を、前記検知
   基板と前記固定基板とを貼り合わせた圧力センサチップ
   本体の側面に開口させて設けたことを特徴とする圧力セ
   ンサチップ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の圧力センサチップをケ
   ーシングに納めた圧力センサであって、 前記導入口を設けた当該圧力センサチップの側面を前記
   ケーシングの内面に固定し、当該圧力センサチップと概
   平行にして導圧パイプを前記ケーシングの側面に設け、
   前記導圧パイプと前記導入口とを接続したことを特徴と
   する圧力センサ。