JPH109982A - 圧力センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属製基板を用いて、生産効率が高く、低コ
スト化が可能であり、かつ、特性のばらつきが小さい圧
力センサの製造方法を提供する。 【解決手段】 ステンレス製基板１の両面にフォトレジ
スト７を塗布した後、露光，現像を行うことによりフォ
トレジスト７を所定形状にパターニングし、パターニン
グされたフォトレジスト７をマスクとしてエッチングを
行うことによりステンレス製基板１の一方の面に溝部８
を形成し、フォトレジスト７を除去する。続いて、ステ
ンレス製基板１の溝部８が形成された面と異なる面に絶
縁膜３を形成し、絶縁膜３上に複数の歪みゲージ４と、
その端末部に電極５を形成する。そして、溝部８に沿っ
て、レーザカットによりステンレス製基板１を分離し、
最後に、圧力導入孔６ａを有する台座６を、ステンレス
製基板１における歪みゲージ４が形成された面と異なる
面に接着または溶接することにより圧力センサを製造す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力センサの製造
方法に関し、特に金属製のダイヤフラムを用いた圧力セ
ンサの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属製のダイヤフラム上に歪みゲ
ージを形成した圧力センサの製造方法としては、図４に
示すように、ステンレス製基板１の切削加工を行うこと
によりダイヤフラム２を形成するとともに、個々の素子
に分離した（図４（ａ））後、ステンレス製基板１上に
酸化シリコン膜や窒化シリコン膜等の絶縁膜３を形成
し、絶縁膜３上に歪みゲージ４及びその端末部に電極５
を形成する（図４（ｂ））方法がある。

【０００３】また、図５に示すように、ステンレス製基
板１上に絶縁膜３を形成し、絶縁膜３上に歪みゲージ４
及びその端末部に電極５を形成した（図５（ａ））後、
機械加工やレーザカット等により個々の素子に分離し
（図５（ｂ））、最後に中央に圧力導入孔６ａを有する
台座６を、ステンレス製基板１における歪みゲージ４を
形成した面と異なる面に溶接または接着により取り付け
る（図５（ｃ））方法がある。

【０００４】更に、図６に示すように、ステンレス製基
板１上に絶縁膜３を形成し、絶縁膜３上に歪みゲージ４
及びその端末部に電極５を形成した（図６（ａ））後、
ステンレス製基板１の両面からエッチングを行うことに
より個々の素子に分離し（図６（ｂ））、最後に中央に
圧力導入孔６ａを有する台座６を、ステンレス製基板１
における歪みゲージ４を形成した面と異なる面に溶接ま
たは接着により取り付ける（図６（ｃ））方法がある。

【０００５】上記の圧力センサは、圧力が印加される
と、圧力の大きさに応じてステンレス製基板１が撓み、
このステンレス製基板１の撓みにより歪みゲージ４の抵
抗値が変化する。そして、この歪みゲージ４の抵抗値の
変化量を電気的変化量に変換することにより印加された
圧力の大きさを測定する。

【０００６】また、上記の圧力センサは、ダイヤフラム
として金属材料を用いているので、シリコンから成るダ
イヤフラムと比較して、１５０℃以上の高温での使用，
腐食性の気体や液体の圧力測定，高圧力の測定等が可能
である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図４に示す
圧力センサの製造工程においては、圧力センサを１つず
つ製造するため、生産性が悪くコストが高くなるという
問題があった。

【０００８】また、図５に示す圧力センサの製造工程に
おいては、ステンレス製基板１の厚さが厚い場合、個々
の素子に分離するのに非常に長い時間を要するという問
題があった。

【０００９】また、図６に示す圧力センサの製造工程に
おいては、ステンレス製基板１の両面にフォトレジスト
を塗布した後、フォトレジストのパターニングを行わな
ければならず、そのためのパターンの位置合わせが困難
であり、更に、ステンレス製基板１の厚さが厚い場合、
エッチングに時間を要するため、エッチング中に歪みゲ
ージ４や電極５がエッチャントによって腐食されるとい
う問題があった。

【００１０】更に、図５，図６に示す圧力センサの製造
工程においては、台座６を個々の素子に溶接または接着
する際に、接着剤や溶接部のはみ出しにより、ダイヤフ
ラムの面積にばらつきが生じ、その結果、センサ特性の
ばらつきが大きくなるという問題があった。

【００１１】本発明は、上記の点に鑑みて成されたもの
であり、その目的とするところは、金属製基板を用い
て、生産効率が高く、低コスト化が可能であり、かつ、
特性のばらつきが小さい圧力センサの製造方法を提供す
ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
金属製基板の一方の面に、エッチングを行うことにより
所望の位置に溝部を形成し、前記金属製基板の他方の面
に絶縁膜を形成し、前記金属製基板のダイヤフラムを構
成する部分の前記絶縁膜上に歪みゲージを形成して、該
歪みゲージと電気的に接続する電極を形成した後、レー
ザカットにより前記溝部に沿って前記金属製基板を分離
し、中央に圧力導入孔を有する台座を前記金属製基板に
おける前記歪みゲージが形成された面と異なる面に接合
したことを特徴とするものである。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の圧
力センサの製造方法において、前記エッチングにより前
記溝部を形成する際に、同時にダイヤフラムを形成する
ようにしたことを特徴とするものである。

【００１４】請求項３記載の発明は、金属製基板のそれ
ぞれの面に、エッチングを行うことにより、一方の面に
溝部を形成し、他方の面に凹部を形成してダイヤフラム
を構成し、前記金属製基板の前記溝部が形成された面側
に絶縁膜を形成し、前記金属製基板のダイヤフラムを構
成する部分の前記絶縁膜上に歪みゲージを形成して、該
歪みゲージと電気的に接続する電極を形成した後、レー
ザカットにより前記溝部に沿って前記金属製基板を分離
し、中央に圧力導入孔を有する台座を前記金属製基板に
おける前記歪みゲージが形成された面と異なる面に接合
したことを特徴とするものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面に基づき説明する。

【００１６】＝実施形態１＝ 図１は、本発明の一実施形態に係る圧力センサの製造工
程を示す略断面図である。なお、本実施形態において
は、説明の便宜上、図１におけるステンレス製基板１の
上側を表面、下側を裏面と呼ぶ。先ず、ステンレス製基
板１の両面にフォトレジスト７を塗布した後、露光，現
像を行うことによりフォトレジスト７を所定形状にパタ
ーニングし、パターニングされたフォトレジスト７をマ
スクとしてエッチングを行うことにより、ステンレス製
基板１の裏面にレーザカット用の溝部８を形成し（図１
（ａ））、プラズマアッシング等によりフォトレジスト
７を除去する。なお、ステンレス製基板１のエッチャン
トの一例としては、塩酸（ＨＣｌ）と硝酸（ＨＮＯ₃）
の混合液がある。

【００１７】続いて、ステンレス製基板１の表面にプラ
ズマＣＶＤ法等により酸化シリコン膜や窒化シリコン膜
等の絶縁膜３を形成し、絶縁膜３上に複数の歪みゲージ
４を形成して、その端末部に電極５を形成する（図１
（ｂ））。なお、歪みゲージ４の材料としては、クロム
（Ｃｒ）等の金属材料や多結晶シリコン，ゲルマニウム
（Ｇｅ）等の半導体材料が用いられ、電極５の材料とし
ては、クロム（Ｃｒ）やアルミニウム（Ａｌ）等が用い
られる。また、歪みゲージ４や電極５は、フォトリソグ
ラフィ技術及びエッチング技術により所定形状にパター
ニングされる。

【００１８】次に、レーザカットにより溝部８に沿っ
て、ステンレス製基板１を切断することにより、個々の
素子に分離する（図１（ｃ））。

【００１９】最後に、中央に圧力導入孔６ａを有する、
金属やガラス等から成る台座６を個々の素子に分離され
たステンレス製基板１の裏面に溶接または接着すること
により圧力センサを製造する（図１（ｄ））。

【００２０】従って、本実施形態においては、ステンレ
ス製基板１に溝部８，歪みゲージ４，電極５を形成した
後、レーザカットにより個々の素子に分離するようにし
ているため、予め個々の素子に分離した後、歪みゲージ
４及び電極５を形成する場合に比べて生産性が向上し、
コストを削減することができる。また、溝部８をレーザ
カットしているため、カットする際に発生する金属粉の
飛散を防止することができる。また、予めエッチングに
よりレーザカット用の溝部８を形成しているため、ステ
ンレス製基板１の厚さが厚い場合においても、レーザカ
ットに要する時間が短時間で済む。更に、歪みゲージ４
や電極５を形成する前にエッチングにより溝部８を形成
するようにしているため、エッチングにより歪みゲージ
４や電極５が腐食されるのを防止することができる。

【００２１】＝実施形態２＝ 図２は、本発明の他の実施形態に係る圧力センサの製造
工程を示す略断面図である。先ず、ステンレス製基板１
の両面にフォトレジスト７を塗布した後、露光，現像を
行うことによりフォトレジスト７を所定形状にパターニ
ングし、パターニングされたフォトレジスト７をマスク
としてエッチングを行うことにより、ステンレス製基板
１の裏面にレーザカット用の溝部８形成するとともに、
凹部を形成することによりダイヤフラム２を形成し（図
２（ａ））、プラズマアッシング等によりフォトレジス
ト７を除去する。

【００２２】続いて、ステンレス製基板１の表面にプラ
ズマＣＶＤ法等により酸化シリコン膜や窒化シリコン膜
等の絶縁膜３を形成し、絶縁膜３上に複数の歪みゲージ
４を形成して、その端末部に電極５を形成する（図２
（ｂ））。

【００２３】次に、レーザカットにより溝部８に沿っ
て、ステンレス製基板１を切断することにより、個々の
素子に分離する（図２（ｃ））。

【００２４】最後に、中央に圧力導入孔６ａを有する、
金属やガラス等から成る台座６を個々の素子に分離され
たステンレス製基板１の裏面に溶接または接着すること
により圧力センサを製造する（図２（ｄ））。

【００２５】従って、本実施形態においても、実施形態
１の効果と同様の効果を得ることができる。また、溝部
８を形成する際に、同時にステンレス製基板１を薄肉化
することによりダイヤフラム２を形成するようにしてい
るので、圧力センサの感度を向上させることができる。
更に、ステンレス製基板１に凹部を形成することにより
ダイヤフラム２を形成するようにしたので、台座６を溶
接または接着する際に接着剤や溶接部がはみ出しても、
ダイヤフラム２の面積に影響を与えることがなく、セン
サ特性のばらつきを抑制することができる。

【００２６】＝実施形態３＝ 図３は、本発明の他の実施形態に係る圧力センサの製造
工程を示す略断面図である。先ず、ステンレス製基板１
の両面にフォトレジスト７を塗布した後、露光，現像を
行うことによりフォトレジスト７を所定形状にパターニ
ングし、パターニングされたフォトレジスト７をマスク
としてエッチングを行うことにより、ステンレス製基板
１の表面にレーザカット用の溝部８形成するとともに、
裏面に凹部を形成することによりダイヤフラム２を形成
し（図３（ａ））、プラズマアッシング等によりフォト
レジスト７を除去する。

【００２７】続いて、ステンレス製基板１の表面にプラ
ズマＣＶＤ法等により酸化シリコン膜や窒化シリコン膜
等の絶縁膜３を形成し、絶縁膜３上に複数の歪みゲージ
４を形成して、その端末部に電極５を形成する（図３
（ｂ））。

【００２８】次に、レーザカットにより溝部８に沿っ
て、ステンレス製基板１を切断することにより、個々の
素子に分離する（図３（ｃ））。

【００２９】最後に、中央に圧力導入孔６ａを有する、
金属やガラス等から成る台座６を個々の素子に分離され
たステンレス製基板１の裏面に溶接または接着すること
により圧力センサを製造する（図３（ｄ））。

【００３０】従って、本実施形態においても、実施形態
２の効果と同様の効果を得ることができる。また、レー
ザカット用の溝部８をステンレス製基板１における歪み
ゲージ４や電極５が形成された面に形成されているた
め、レーザカットする際にステンレス製基板１における
歪みゲージ４や電極５が形成された面を上側にして加工
することができ、歪みゲージ４や電極５がステンレス製
基板１の固定台と擦れ合って損傷を受けるのを防止する
ことができる。

【００３１】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、金属製基板の一
方の面に、エッチングを行うことにより所望の位置に溝
部を形成し、金属製基板の他方の面に絶縁膜を形成し、
金属製基板のダイヤフラムを構成する部分の絶縁膜上に
歪みゲージを形成して、歪みゲージと電気的に接続する
電極を形成した後、レーザカットにより溝部に沿って金
属製基板を分離し、中央に圧力導入孔を有する台座を金
属製基板における歪みゲージが形成された面と異なる面
に接合したので、予め個々の素子に分離した後、歪みゲ
ージ及び電極を形成する場合に比べて生産性が向上し、
コストを削減することができ、また、溝部をレーザカッ
トしているため、カットする際に発生する金属粉の飛散
を防止することができ、また、予めエッチングによりレ
ーザカット用の溝部を形成しているため、金属製基板の
厚さが厚い場合においても、レーザカットに要する時間
が短時間で済み、更に、歪みゲージや電極を形成する前
にエッチングにより溝部を形成するようにしているた
め、エッチングにより歪みゲージや電極が腐食されるの
を防止することができ、金属製基板を用いて、生産効率
が高く、低コスト化が可能であり、かつ、特性のばらつ
きが小さい圧力センサの製造方法を提供することができ
た。

【００３２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の圧
力センサの製造方法において、エッチングにより溝部を
形成する際に、同時にダイヤフラムを形成するようにし
たので、台座を金属製基板に溶接または接着する際に、
接着剤や溶接部がはみ出してもダイヤフラムの面積が影
響を受けることがなく、センサ特性のばらつきを抑制す
ることができ、また、金属製基板の所望の位置を薄肉化
することによりダイヤフラムを形成するようにしている
ので、圧力センサの感度を向上させることができる。

【００３３】請求項３記載の発明は、金属製基板のそれ
ぞれの面に、エッチングを行うことにより、一方の面に
溝部を形成し、他方の面に凹部を形成してダイヤフラム
を構成し、金属製基板の溝部が形成された面側に絶縁膜
を形成し、金属製基板のダイヤフラムを構成する部分の
絶縁膜上に歪みゲージを形成して、歪みゲージと電気的
に接続する電極を形成した後、レーザカットにより溝部
に沿って金属製基板を分離し、中央に圧力導入孔を有す
る台座を金属製基板における歪みゲージが形成された面
と異なる面に接合したので、予め個々の素子に分離した
後、歪みゲージ及び電極を形成する場合に比べて生産性
が向上し、コストを削減することができ、また、溝部を
レーザカットしているため、カットする際に発生する金
属粉の飛散を防止することができ、また、予めエッチン
グによりレーザカット用の溝部を形成しているため、金
属製基板の厚さが厚い場合においても、レーザカットに
要する時間が短時間で済み、また、歪みゲージや電極を
形成する前にエッチングにより溝部を形成するようにし
ているため、エッチングにより歪みゲージや電極が腐食
されるのを防止することができ、また、台座を金属製基
板に溶接または接着する際に、接着剤や溶接部がはみ出
してもダイヤフラムの面積が影響を受けることがなく、
センサ特性のばらつきを抑制することができ、また、金
属製基板の所望の位置を薄肉化することによりダイヤフ
ラムを形成するようにしているので、圧力センサの感度
を向上させることができ、更に、レーザカット用の溝部
を金属製基板における歪みゲージや電極が形成された面
に形成されているため、レーザカットする際に金属製基
板における歪みゲージや電極が形成された面を上側にし
て加工することができ、歪みゲージや電極が金属製基板
の固定台と擦れ合って損傷を受けるのを防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る圧力センサの製造工
程を示す略断面図である。

【図２】本発明の他の実施形態に係る圧力センサの製造
工程を示す略断面図である。

【図３】本発明の他の実施形態に係る圧力センサの製造
工程を示す略断面図である。

【図４】従来例に係る圧力センサの製造工程を示す略断
面図である。

【図５】従来例に係る圧力センサの製造工程を示す略断
面図である。

【図６】従来例に係る圧力センサの製造工程を示す略断
面図である。

【符号の説明】

１ ステンレス製基板 ２ ダイヤフラム ３ 絶縁膜 ４ 歪みゲージ ５ 電極 ６ 台座 ６ａ 圧力導入孔 ７ フォトレジスト ８ 溝部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製基板の一方の面に、エッチングを
   行うことにより所望の位置に溝部を形成し、前記金属製
   基板の他方の面に絶縁膜を形成し、前記金属製基板のダ
   イヤフラムを構成する部分の前記絶縁膜上に歪みゲージ
   を形成して、該歪みゲージと電気的に接続する電極を形
   成した後、レーザカットにより前記溝部に沿って前記金
   属製基板を分離し、中央に圧力導入孔を有する台座を前
   記金属製基板における前記歪みゲージが形成された面と
   異なる面に接合したことを特徴とする圧力センサの製造
   方法。
2. 【請求項２】 前記エッチングにより前記溝部を形成す
   る際に、同時にダイヤフラムを形成するようにしたこと
   を特徴とする請求項１記載の圧力センサの製造方法。
3. 【請求項３】 金属製基板のそれぞれの面に、エッチン
   グを行うことにより、一方の面に溝部を形成し、他方の
   面に凹部を形成してダイヤフラムを構成し、前記金属製
   基板の前記溝部が形成された面側に絶縁膜を形成し、前
   記金属製基板のダイヤフラムを構成する部分の前記絶縁
   膜上に歪みゲージを形成して、該歪みゲージと電気的に
   接続する電極を形成した後、レーザカットにより前記溝
   部に沿って前記金属製基板を分離し、中央に圧力導入孔
   を有する台座を前記金属製基板における前記歪みゲージ
   が形成された面と異なる面に接合したことを特徴とする
   圧力センサの製造方法。