JPH1026596A - センサーチップ - Google Patents
センサーチップInfo
- Publication number
- JPH1026596A JPH1026596A JP18086696A JP18086696A JPH1026596A JP H1026596 A JPH1026596 A JP H1026596A JP 18086696 A JP18086696 A JP 18086696A JP 18086696 A JP18086696 A JP 18086696A JP H1026596 A JPH1026596 A JP H1026596A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor
- cavity
- chip
- substrate
- sensor chip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 同一規格のセンサー素子に出力特性の差が生
じることを防止し得る構造のセンサーチップの提供。 【解決手段】 複層基板１の表層に、該表層の厚み方向
へ貫通する空洞２を設け、該空洞２上に、該空洞２内へ
の通気を確保しつつセンサー素子３を架設してあること
を特徴とするセンサーチップと、複層基板１の表層に、
該表層の厚み方向へ貫通する複数の空洞２を同一形状で
設け、各空洞２上に同じ特性を有するセンサー素子３
を、該空洞２内への通気を確保しつつ同じ態様で架設し
たセンサーチップ。
じることを防止し得る構造のセンサーチップの提供。 【解決手段】 複層基板１の表層に、該表層の厚み方向
へ貫通する空洞２を設け、該空洞２上に、該空洞２内へ
の通気を確保しつつセンサー素子３を架設してあること
を特徴とするセンサーチップと、複層基板１の表層に、
該表層の厚み方向へ貫通する複数の空洞２を同一形状で
設け、各空洞２上に同じ特性を有するセンサー素子３
を、該空洞２内への通気を確保しつつ同じ態様で架設し
たセンサーチップ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、センサー素子の熱
容量が小さくなる様に構成されたセンサーチップに関す
る。
容量が小さくなる様に構成されたセンサーチップに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】今日多種のセンサーが存在するが、中で
も湿度センサー、流量センサー、輻射センサ−等は、セ
ンサー素子の熱容量を小さくすべく基板に設けた空洞上
にブリッジ形状や片持ち梁形状で架設されている。殊
に、湿度センサーは、例えば図６の如く同一基板上に検
出素子たるセンサー素子４と温度補償用素子たるセンサ
ー素子５を対にして設けたセンサーチップの一つであ
り、両センサー素子４，５は同一環境において同一の温
度に自己加熱するように設定されている。そして、この
様な湿度センサーは、特開平５−１４９９０１号公報に
開示されている様に、ブリッジ構造のキャップ６で封止
され、一方のセンサー素子は外部に対して気密状態に、
他方のセンサー素子は外部に対し通気孔７を介して連通
する環境に置かれている。
も湿度センサー、流量センサー、輻射センサ−等は、セ
ンサー素子の熱容量を小さくすべく基板に設けた空洞上
にブリッジ形状や片持ち梁形状で架設されている。殊
に、湿度センサーは、例えば図６の如く同一基板上に検
出素子たるセンサー素子４と温度補償用素子たるセンサ
ー素子５を対にして設けたセンサーチップの一つであ
り、両センサー素子４，５は同一環境において同一の温
度に自己加熱するように設定されている。そして、この
様な湿度センサーは、特開平５−１４９９０１号公報に
開示されている様に、ブリッジ構造のキャップ６で封止
され、一方のセンサー素子は外部に対して気密状態に、
他方のセンサー素子は外部に対し通気孔７を介して連通
する環境に置かれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この様な湿度センサー
にあっては、対を成す空洞１０，１１の形態、即ち、セ
ンサー素子４，５と空洞底壁８，９間の距離や空洞の容
積が各々異なれば、センサー素子４，５の放熱や、セン
サー素子４，５と空洞１０，１１部分を合わせたセンサ
ー部１２，１３としての熱容量が異なってしまう為に、
湿度センサーを構成する一対のセンサー素子４，５の間
に感度や応答速度の差が生じる。しかしながら、空洞の
加工精度にも限界があり、例えば、図７の如くシリコン
基板１４に対して異方性エッチングを施してセンサー素
子１５の下方に空洞を形成する場合も、センサー素子１
５と空洞１６底壁１７間の距離の偏差や空洞１６底壁１
７の凹凸１８の発生は避けられない実情にある。又、図
２の様に基板上にセンサー部を一つ搭載したセンサーチ
ップにあっても、空洞の形態の差異が原因で、チップ毎
の出力特性にバラツキが生じ、該チップによる同一セン
サーを複数併用し、その差を利用して機器を制御する回
路を構築する場合には、特性の近いセンサーの選別や、
回路における感度調整といった煩雑な作業が要求される
という問題があり、しかも、その様な誤差はセンサー素
子や空洞が小さく成る程顕著となる傾向も問題の一つで
あった。
にあっては、対を成す空洞１０，１１の形態、即ち、セ
ンサー素子４，５と空洞底壁８，９間の距離や空洞の容
積が各々異なれば、センサー素子４，５の放熱や、セン
サー素子４，５と空洞１０，１１部分を合わせたセンサ
ー部１２，１３としての熱容量が異なってしまう為に、
湿度センサーを構成する一対のセンサー素子４，５の間
に感度や応答速度の差が生じる。しかしながら、空洞の
加工精度にも限界があり、例えば、図７の如くシリコン
基板１４に対して異方性エッチングを施してセンサー素
子１５の下方に空洞を形成する場合も、センサー素子１
５と空洞１６底壁１７間の距離の偏差や空洞１６底壁１
７の凹凸１８の発生は避けられない実情にある。又、図
２の様に基板上にセンサー部を一つ搭載したセンサーチ
ップにあっても、空洞の形態の差異が原因で、チップ毎
の出力特性にバラツキが生じ、該チップによる同一セン
サーを複数併用し、その差を利用して機器を制御する回
路を構築する場合には、特性の近いセンサーの選別や、
回路における感度調整といった煩雑な作業が要求される
という問題があり、しかも、その様な誤差はセンサー素
子や空洞が小さく成る程顕著となる傾向も問題の一つで
あった。
【０００４】本発明は上記実情に鑑みて成されたもので
あって、同一規格のセンサー素子に出力特性の差が生じ
ることを防止し得る構造のセンサーチップの提供を目的
とする。
あって、同一規格のセンサー素子に出力特性の差が生じ
ることを防止し得る構造のセンサーチップの提供を目的
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明によるセンサーチップは、複層基板の
表層に、該表層の厚み方向へ貫通する空洞を設け、該空
洞上に、該空洞への通気を確保しつつセンサー素子を架
設してあることを特徴とする。複層基板の表層に、該表
層の厚み方向へ貫通する複数の空洞を同一形状で設け、
各空洞上に同じ特性を有するセンサー素子を、該空洞へ
の通気を確保しつつ同じ態様で架設したものであっても
良い。
に成された本発明によるセンサーチップは、複層基板の
表層に、該表層の厚み方向へ貫通する空洞を設け、該空
洞上に、該空洞への通気を確保しつつセンサー素子を架
設してあることを特徴とする。複層基板の表層に、該表
層の厚み方向へ貫通する複数の空洞を同一形状で設け、
各空洞上に同じ特性を有するセンサー素子を、該空洞へ
の通気を確保しつつ同じ態様で架設したものであっても
良い。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるセンサー素子
の一例を図面に基づき説明する。本発明によるセンサー
チップは、複層基板１の表層に、該表層の厚み方向へ貫
通する空洞２を設け、該空洞２上に、該空洞２内への通
気を確保しつつセンサー素子３を架設したものである。
図１乃至図５に示すセンサー素子３は、空洞２の開口部
を等分割する状態で架設され、その両側に開いた一対の
窓１９，１９を介して空洞２と外界が連通する。空洞２
は、縦断面図３及び図５の如く表層たる上位基板２０の
表裏に亘って貫通しており、上位基板２０の下に着接さ
れる下位基板２１の上面が該空洞４の底面として機能す
る。
の一例を図面に基づき説明する。本発明によるセンサー
チップは、複層基板１の表層に、該表層の厚み方向へ貫
通する空洞２を設け、該空洞２上に、該空洞２内への通
気を確保しつつセンサー素子３を架設したものである。
図１乃至図５に示すセンサー素子３は、空洞２の開口部
を等分割する状態で架設され、その両側に開いた一対の
窓１９，１９を介して空洞２と外界が連通する。空洞２
は、縦断面図３及び図５の如く表層たる上位基板２０の
表裏に亘って貫通しており、上位基板２０の下に着接さ
れる下位基板２１の上面が該空洞４の底面として機能す
る。
【０００７】これらセンサーチップのセンサー素子３
は、下からセンサー素子３と上位基板２０間の絶縁を確
保する絶縁膜２３、物理量の変化を検出する感応膜２
２、感応膜２２を保護する為の保護膜２４の順で３層構
造とされており、Ｉ字状の感応膜２２を除く絶縁膜２３
と保護膜２４は、前記窓１９を除いてセンサーチップの
ほぼ全面に被着されている。尚、これは、センサーチッ
プに関する一構成例を記したものであって、感応膜２２
と上位基板２０との絶縁が確保されていれば上記構造に
限定するものではない。
は、下からセンサー素子３と上位基板２０間の絶縁を確
保する絶縁膜２３、物理量の変化を検出する感応膜２
２、感応膜２２を保護する為の保護膜２４の順で３層構
造とされており、Ｉ字状の感応膜２２を除く絶縁膜２３
と保護膜２４は、前記窓１９を除いてセンサーチップの
ほぼ全面に被着されている。尚、これは、センサーチッ
プに関する一構成例を記したものであって、感応膜２２
と上位基板２０との絶縁が確保されていれば上記構造に
限定するものではない。
【０００８】中でも、図１及び図３から図５のセンサー
チップは、出力特性の等しいセンサー素子３，３を各々
同一形状の空洞２，２上に同じ状態で架設した複数のセ
ンサー部２５，２５を一体化したものであって、例え
ば、湿度センサーなどは、複層基板１に一対のセンサー
部を形成して１単位とし、感応膜として金属薄膜より成
る感温抵抗体を用い、密閉された空洞と開放された空洞
を有するブリッジ構造のキャップで各センサー部の上方
を封じることによって構成することができる。
チップは、出力特性の等しいセンサー素子３，３を各々
同一形状の空洞２，２上に同じ状態で架設した複数のセ
ンサー部２５，２５を一体化したものであって、例え
ば、湿度センサーなどは、複層基板１に一対のセンサー
部を形成して１単位とし、感応膜として金属薄膜より成
る感温抵抗体を用い、密閉された空洞と開放された空洞
を有するブリッジ構造のキャップで各センサー部の上方
を封じることによって構成することができる。
【０００９】上記センサーチップを得るについては、複
数のセンサー部の上位基板となる、例えばシリコン原板
上へ絶縁膜を形成し、該絶縁膜上へ感応膜を形成し、該
感応膜を各センサー素子について均一に形作るべく、エ
ッチング等により所定のパターン、例えば図４の如く帯
状に成形し、続いて、後のシリコン異方性エッチングに
備えて、各センサー部の絶縁膜及び保護膜に対し意図す
る空洞の形状に合わせてシリコン原板の表面を露出させ
る窓あけと、前記感応膜の両端部を、図４の如く電極部
２６として露出させる窓あけを行い、該シリコン原板が
露出する部分に対し、シリコン基板の表裏が貫通するシ
リコン異方性エッチングを施す。
数のセンサー部の上位基板となる、例えばシリコン原板
上へ絶縁膜を形成し、該絶縁膜上へ感応膜を形成し、該
感応膜を各センサー素子について均一に形作るべく、エ
ッチング等により所定のパターン、例えば図４の如く帯
状に成形し、続いて、後のシリコン異方性エッチングに
備えて、各センサー部の絶縁膜及び保護膜に対し意図す
る空洞の形状に合わせてシリコン原板の表面を露出させ
る窓あけと、前記感応膜の両端部を、図４の如く電極部
２６として露出させる窓あけを行い、該シリコン原板が
露出する部分に対し、シリコン基板の表裏が貫通するシ
リコン異方性エッチングを施す。
【００１０】そして該エッチングにより前記窓からのシ
リコンの露出部分が浸蝕されて成る均一な空洞を複数得
た後に、センサーチップ単位（例えば１チップ：２素
子、或いは１チップ：１素子）でチップカットを行うと
いった工程を経て、最後に下位基板を上位基板の裏面か
ら直接接合法や陽極接合法により重合し空洞の裏面側を
密封する。下位基板の接着方法としては、低融点ガラス
等の接着剤を用いるなどの方法もあるが、前記手段と比
較して寸法精度に劣るきらいがある。エッチング法にあ
っては、等方性エッチングその他の公知手段を、シリコ
ンウエハ、ガラス、金属等、基板の素材に応じて選択し
て行えば良い。
リコンの露出部分が浸蝕されて成る均一な空洞を複数得
た後に、センサーチップ単位（例えば１チップ：２素
子、或いは１チップ：１素子）でチップカットを行うと
いった工程を経て、最後に下位基板を上位基板の裏面か
ら直接接合法や陽極接合法により重合し空洞の裏面側を
密封する。下位基板の接着方法としては、低融点ガラス
等の接着剤を用いるなどの方法もあるが、前記手段と比
較して寸法精度に劣るきらいがある。エッチング法にあ
っては、等方性エッチングその他の公知手段を、シリコ
ンウエハ、ガラス、金属等、基板の素材に応じて選択し
て行えば良い。
【００１１】上記工程中において下位基板の上面を鏡面
研磨することにより、各センサーチップの基板に形成さ
れた空洞の底壁は、凹凸の無い平滑面となり、更に上位
基板の厚みを全体的に均一にすることによって空洞容積
の不均一は軽減される。而して、この方法で製造される
センサーチップについては、少なくとも各センサー部に
おける底壁の凹凸及び空洞の奥行の差によるセンサー素
子の出力特性のバラツキは回避される。図５の如く前記
下位基板２１を多少厚肉に且つ広く成形して回路基板と
して用いることもできるし、逆に電子部品を実装した回
路基板の所定の領域を鏡面研磨して前記センサー部を構
成した上位基板２０を着接する下位基板２１として利用
しても良い。尚、前記回路基板は、単層基板であっても
良いし、多層基板であっても良い。
研磨することにより、各センサーチップの基板に形成さ
れた空洞の底壁は、凹凸の無い平滑面となり、更に上位
基板の厚みを全体的に均一にすることによって空洞容積
の不均一は軽減される。而して、この方法で製造される
センサーチップについては、少なくとも各センサー部に
おける底壁の凹凸及び空洞の奥行の差によるセンサー素
子の出力特性のバラツキは回避される。図５の如く前記
下位基板２１を多少厚肉に且つ広く成形して回路基板と
して用いることもできるし、逆に電子部品を実装した回
路基板の所定の領域を鏡面研磨して前記センサー部を構
成した上位基板２０を着接する下位基板２１として利用
しても良い。尚、前記回路基板は、単層基板であっても
良いし、多層基板であっても良い。
【００１２】
【発明の効果】以上の如く本発明によるセンサーチップ
を使用すれば、製造時における工法が極めて簡単である
にもかかわらず、チップ毎、或いは同一チップに搭載さ
れたセンサー部毎にセンサー素子の出力特性のバラツキ
が生じる心配がなく、例えば、湿度センサーにおいては
歩留が向上することによって、センサーを製造する際に
おけるコストが削減でき、又、回路中に同一のセンサー
を複数併用する場合においては、出力特性の近いセンサ
ーの選別や回路レベルでの感度調整が不要となるので、
センサーの購入数量を大きく水増しする必要がなくなる
他、回路基板のレイアウトも簡素となって、最終製品レ
ベルでの製造コストをも下げることができる。
を使用すれば、製造時における工法が極めて簡単である
にもかかわらず、チップ毎、或いは同一チップに搭載さ
れたセンサー部毎にセンサー素子の出力特性のバラツキ
が生じる心配がなく、例えば、湿度センサーにおいては
歩留が向上することによって、センサーを製造する際に
おけるコストが削減でき、又、回路中に同一のセンサー
を複数併用する場合においては、出力特性の近いセンサ
ーの選別や回路レベルでの感度調整が不要となるので、
センサーの購入数量を大きく水増しする必要がなくなる
他、回路基板のレイアウトも簡素となって、最終製品レ
ベルでの製造コストをも下げることができる。
【図１】本発明によるセンサーチップの一例を示す斜視
図である。
図である。
【図２】本発明によるセンサーチップの一例を示す斜視
図である。
図である。
【図３】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】図１の平面図である。
【図５】本発明によるセンサーチップの類例を示す断面
図である。
図である。
【図６】従来の湿度センサーの一例を示す断面図であ
る。
る。
【図７】従来の湿度センサーの要部拡大断面図である。
１ 複層基板 ２ 空洞 ３ センサー素子
Claims (2)
- 【請求項１】 複層基板（１）の表層に、該表層の厚み
方向へ貫通する空洞（２）を設け、該空洞（２）上に、
該空洞（２）内への通気を確保しつつセンサー素子
（３）を架設してあることを特徴とするセンサーチッ
プ。 - 【請求項２】 複層基板（１）の表層に、該表層の厚み
方向へ貫通する複数の空洞（２）を同一形状で設け、各
空洞（２）上に同じ特性を有するセンサー素子（３）
を、該空洞（２）内への通気を確保しつつ同じ態様で架
設してあることを特徴とするセンサーチップ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18086696A JPH1026596A (ja) | 1996-07-10 | 1996-07-10 | センサーチップ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18086696A JPH1026596A (ja) | 1996-07-10 | 1996-07-10 | センサーチップ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1026596A true JPH1026596A (ja) | 1998-01-27 |
Family
ID=16090729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18086696A Pending JPH1026596A (ja) | 1996-07-10 | 1996-07-10 | センサーチップ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1026596A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010084916A1 (ja) * | 2009-01-21 | 2010-07-29 | 北陸電気工業株式会社 | ガスセンサ用基体及びその製造方法 |
| JP2011033444A (ja) * | 2009-07-31 | 2011-02-17 | Murata Mfg Co Ltd | 放熱型環境センサ |
-
1996
- 1996-07-10 JP JP18086696A patent/JPH1026596A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010084916A1 (ja) * | 2009-01-21 | 2010-07-29 | 北陸電気工業株式会社 | ガスセンサ用基体及びその製造方法 |
| JP2011033444A (ja) * | 2009-07-31 | 2011-02-17 | Murata Mfg Co Ltd | 放熱型環境センサ |
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