(57)【要約】  【課題】  外部の圧力を精度良く検出することができる圧力検出装置用基体および圧力検出装置を提供することにある。  【解決手段】  内部空間１ａを有する焼結体から成る絶縁基体１と、内部空間１ａの上面および下面に設けられた上側電極３および下側電極４とを備え、上面および下面の少なくとも一方に可撓領域１ｅを有し、可撓領域１ｅの外表面に、平面視で上側電極３または下側電極４を覆うように形成されたシールド層５と、内部空間１ａならびに上側電極３および下側電極４を囲むように配置され、シールド層５とは電気的に独立し、電極用導体層２の少なくとも１つに電気的に接続されたシールド導体６と、絶縁基体１の表面に形成されたシールド層５と電極用導体層２とを電気的に接続するための接続部７とを備えている圧力検出装置用基体。シールド層の表面へめっき層が被着されず、ノイズを遮蔽することが可能な圧力検出精度の高い圧力検出装置となる。【選択図】  図１
2010197057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する上面および下面がある内部空間を有し、表面に複数の電極用導体層を有する焼結体から成る絶縁基体と、前記内部空間を介して互いに対向する上側電極および下側電極とを備え、前記上面および前記下面の少なくとも一方に、外部から圧力が加わることにより撓む可撓領域を有する圧力検出装置用基体であって、
前記可撓領域の外表面に、平面視で前記上側電極または前記下側電極を覆うように配置され、前記上側電極および前記下側電極と電気的に独立したシールド層と、
前記内部空間ならびに前記上側電極および前記下側電極を囲むように配置され、前記上側電極および前記下側電極ならびに前記シールド層とは電気的に独立し、前記電極用導体層の少なくとも１つに電気的に接続されたシールド導体と、
前記絶縁基体の表面の前記可撓領域以外の領域に配置された前記シールド層と前記電極用導体層とを電気的に接続するための接続部と
を備えていることを特徴とする圧力検出装置用基体。
【請求項２】
互いに対向する上面および下面がある内部空間を有し、表面に複数の電極用導体層を有する焼結体から成る絶縁基体と、前記内部空間を介して互いに対向する上側電極および下側電極とを備え、前記上面および前記下面の少なくとも一方に、外部から圧力が加わることにより撓む可撓領域を有する圧力検出装置用基体であって、
前記可撓領域の外表面に、平面視で前記上側電極または前記下側電極を覆うように配置され、前記上側電極および前記下側電極と電気的に独立したシールド層と、
前記内部空間ならびに前記上側電極および前記下側電極を囲むように配置され、前記上側電極および前記下側電極とは電気的に独立し、前記シールド層に電気的に接続されたシールド導体と、
前記絶縁基体の表面の前記可撓領域以外の領域に配置された前記シールド層と前記電極用導体層とを電気的に接続するための接続部と
を備えていることを特徴とする圧力検出装置用基体。
【請求項３】
前記接続部は、前記電極用導体層に電気的に接続された接続導体が前記シールド層に近接して配置されてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧力検出装置用基体。
【請求項４】
前記接続部において導電性接続部材を介して前記シールド層と前記電極用導体層とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の圧力検出装置用基体。
【請求項５】
請求項４に記載の圧力検出装置用基体の前記電極用導体層に電子部品が電気的に接続されていることを特徴とする圧力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力を検出するための静電容量型の圧力検出用基体および圧力検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧力を検出するための圧力検出装置として静電容量型の圧力検出装置がある。この静電容量型の圧力検出装置に用いられる圧力検出装置用基体として、表面に静電容量形成用の第１の電極が形成されたセラミックスから成る絶縁基板と、絶縁基板との間に所定の空間を設けて絶縁基板の表面に可撓な状態で接合され、第１の電極に対向するように静電容量形成用の第２の電極が形成されたセラミックスから成るダイアフラムとを備えているものが知られている。絶縁基板とダイアフラムおよびその間のスペーサとが一体的に形成されて、これらにより絶縁基体に密閉された内部空間が形成されたものとなっている。外部の圧力変動に伴ってダイアフラムが撓むと、第１の電極と第２の電極との間隔が変化してその間の静電容量が変化するので、その静電容量の変化により圧力変動を検知することができるというものである（特許文献１を参照。）。このような圧力検出装置用基体の第１の電極および第２の電極が、圧力検出装置用基体に搭載された、あるいは圧力検出装置用基体とともに外部回路基板に搭載された電子部品に接続され、この電子部品で演算処理することによって静電容量の変化が圧力値の変化に変換される圧力検出装置となる。そのため、圧力検出装置用基体には電子部品や外部回路基板に接続するための配線層が形成されており、そのうちの外表面に形成された電極用導体層の表面には、腐食防止や電子部品や外部回路基板に接続するためのはんだ等の濡れ性のためにニッケルや金等のめっき層を被着している。
【０００３】
このような静電容量型の圧力検出装置では、圧力検出装置の周囲に搭載される電子部品、電子機器等に起因するノイズの影響により、外部の圧力を良好に検出することができなくなるということが懸念される。そこで、第１の電極および第２の電極が形成された内部空間の周囲にシールド電極を形成することにより、外部から浸入しようとするノイズを遮断するということが考えられる。このようなシールド電極は、より良好にノイズを遮断するために、接地電位の配線層に電気的に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2006−47327号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような圧力検出装置用基体は、電極用導体層の表面に電解めっき法によりめっき層を被着した際、電極用導体層に配線層を介して電気的に接続されたシールド電極の露出する表面にもめっき層が被着されたものとなる。シールド電極はダイアフラムの外表面にも形成されるが、外部の圧力変動によりダイアフラムが繰り返して撓むことにより、ダイアフラム上のシールド電極の上に被着されためっき層が加工硬化し、圧力変動に対するダイアフラムの撓み量が変化して静電容量の変化率も変化してしまい、外部の圧力を精度良く検出することができなくなる可能性を有していた。
【０００６】
これに対して、ダイアフラムの上面に形成されたシールド電極をマスキングテープで覆って電解めっき法あるいは無電解めっき法によりめっき層を被着させるという方法が考えられる。しかしながら、この方法では、マスキングテープの貼り付けや剥離の手間がかかるだけでなく、ダイアフラムの厚みが薄い高感度の圧力検出装置用基体の場合は、マスキングテープをダイアフラムから剥離する際に、ダイアフラムにクラックが発生しやすく、外部の圧力を精度良く検出することができない圧力検出装置となる可能性を有していた。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点を鑑み案出されたもので、その目的は、外部の圧力を精度良く検出することができる圧力検出装置用基体および圧力検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の圧力検出装置用基体は、互いに対向する上面および下面がある内部空間を有し、表面に複数の電極用導体層を有する焼結体から成る絶縁基体と、前記内部空間を介して互いに対向する上側電極および下側電極とを備え、前記上面および前記下面の少なくとも一方に、外部から圧力が加わることにより撓む可撓領域を有する圧力検出装置用基体であって、前記可撓領域の外表面に、平面視で前記上側電極または前記下側電極を覆うように配置され、前記上側電極および前記下側電極と電気的に独立したシールド層と、前記内部空間ならびに前記上側電極および前記下側電極を囲むように配置され、前記上側電極および前記下側電極ならびに前記シールド層とは電気的に独立し、前記電極用導体層の少なくとも１つに電気的に接続されたシールド導体と、前記絶縁基体の表面の前記可撓領域以外の領域に配置された、前記シールド層と前記電極用導体層とを電気的に接続するための接続部とを備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の圧力検出装置用基体は、互いに対向する上面および下面がある内部空間を有し、表面に複数の電極用導体層を有する焼結体から成る絶縁基体と、前記内部空間を介して互いに対向する上側電極および下側電極とを備え、前記上面および前記下面の少なくとも一方に、外部から圧力が加わることにより撓む可撓領域を有する圧力検出装置用基体であって、前記可撓領域の外表面に、平面視で前記上側電極または前記下側電極を覆うように配置され、前記上側電極および前記下側電極と電気的に独立したシールド層と、前記内部空間ならびに前記上側電極および前記下側電極を囲むように配置され、前記上側電極および前記下側電極とは電気的に独立し、前記シールド層に電気的に接続されたシールド導体と、前記絶縁基体の表面の前記可撓領域以外の領域に配置された前記シールド層と前記電極用導体層とを電気的に接続するための接続部とを備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の圧力検出装置用基体は、上記各構成において、前記接続部は、前記電極用導体層に電気的に接続された接続導体が前記シールド層に近接して配置されてなることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の圧力検出装置用基体は、上記各構成において、前記接続部において導電性接続部材を介して前記シールド層と前記電極用導体層とが電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の圧力検出装置は、上記構成の本発明の圧力検出装置用基体の前記電極用導体層に電子部品が電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の圧力検出装置用基体によれば、可撓領域の外表面に、平面視で上側電極または下側電極を覆うように配置され、上側電極および下側電極と電気的に独立したシールド層と、内部空間ならびに上側電極および下側電極を囲むように配置され、上側電極および下側電極ならびにシールド層とは電気的に独立し、電極用導体層の少なくとも１つに電気的に接続されたシールド導体と、絶縁基体の表面の可撓領域以外の領域に配置された、シールド層と電極用導体層とを電気的に接続するための接続部とを備えていることから、ダイアフラムである可撓領域の外表面に形成されたシールド層と電極用導体層とは電気的に接続されていないので、電極用導体層の露出する表面に電解めっき法によりめっき層を被着させた際に、シールド層の露出する表面へのめっき層の被着を抑制することができる。また、電極用導体層にめっき層を被着させた後に接続部においてシールド層と電極用導体層とを電気的に接続することができる。これにより、外部の圧力変動によりダイアフラムが繰り返して撓んだ際に、圧力変動に対する静電容量値の変化率が変化してしまうことを抑制することができ、シールド層およびシールド導体により圧力検出装置の周囲に搭載される電子部品、電子機器等に起因するノイズの影響を良好に抑制することができるので、外部の圧力を精度良く検出することができる圧力検出装用基体とすることができる。
【００１４】
また、本発明の圧力検出装置用基体によれば、可撓領域の外表面に、平面視で上側電極または下側電極を覆うように配置され、上側電極および下側電極と電気的に独立したシールド層と、内部空間ならびに上側電極および下側電極を囲むように配置され、上側電極および下側電極とは電気的に独立し、シールド層に電気的に接続されたシールド導体と、絶縁基体の表面の可撓領域以外の領域に配置されたシールド層と電極用導体層とを電気的に接続するための接続部とを備えていることから、ダイアフラムである可撓領域の外表面に形成されたシールド層と電極用導体層とは電気的に接続されていないので、電極用導体層の露出する表面に電解めっき法によりめっき層を被着させた際に、シールド層の露出する表面へのめっき層の被着を抑制することができる。また、電極用導体層にめっき層を被着させた後に接続部においてシールド層およびシールド導体と電極用導体層とを電気的に接続することができる。これにより、外部の圧力変動によりダイアフラムが繰り返して撓んだ際に、圧力変動に対する静電容量値の変化率が変化してしまうことを抑制することができ、シールド層およびシールド導体により圧力検出装置の周囲に搭載される電子部品、電子機器等に起因するノイズの影響を良好に抑制することができるので、外部の圧力を精度良く検出することができる圧力検出装用基体とすることができる。
【００１５】
また、本発明の圧力検出装置用基体によれば、上記各構成において、接続部が電極用導体層に電気的に接続された接続導体がシールド層に近接して配置されてなるときには、電極用導体層にめっき層を被着した後に、導電性接着剤等の導電性接続部材により接続導体とシールド層とを接続することで、容易にシールド層と電極用導体層とを電気的に接続することができる。
【００１６】
また、本発明の圧力検出装置用基体によれば、上記各構成において、接続部において導電性接続部材を介してシールド層と電極用導体層とが電気的に接続されているときには、シールド層およびシールド導体により圧力検出装置の周囲に搭載される電子部品、電子機器等に起因するノイズの影響を良好に抑制することができるので、外部の圧力を精度良く検出することができる圧力検出装用基体となる。
【００１７】
本発明の圧力検出装置によれば、上記構成の本発明の圧力検出装置用基体の電極用導体層に電子部品が電気的に接続されていることから、電子部品により演算処理をすることで静電容量の変化を外部の圧力値の変化に換算して外部の圧力を精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は本発明の圧力検出装置用基体の実施の形態の一例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図２】（ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面の他の例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の内部を透視して示す上面図である。
【図３】（ａ）は本発明の圧力検出装置用基体の実施の形態の他の例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の圧力検出装置用基体の実施の形態の他の例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図５】本発明の圧力検出装置用基体の実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図６】本発明の圧力検出装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の圧力検出装置用基体および圧力検出装置について、添付の図面を参照しつつ説明する。図１（ａ）は本発明の圧力検出装置用基体の実施の形態の一例を示す上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。図２（ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面の他の例を示す断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の内部を透視して示す上面図である。図３および図４は、それぞれ（ａ）は本発明の圧力検出装置用基体の実施の形態の他の一例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。図５は、本発明の圧力検出装置用基体の実施の形態の他の例を示す断面図である。図６は本発明の圧力検出装置の実施の形態の一例を示す断面図である。これらの図において、１は絶縁基体、１ａは内部空間、１ｂは絶縁基板、１ｃはスペーサ、１ｄはダイアフラム、１ｅは可撓領域、１ｆは内部配線、１ｇは枠体、１ｈは穴部、２は電極用導体層、３は上側電極、４は下側電極、５はシールド層、６はシールド導体、６ａはシールド補助導体、７は接続部、７ａは接続導体、７ｂはダム、８は導電性接続部材、９は電子部品、10は導電性接合材、11は封止樹脂である。
【００２０】
本発明の圧力検出装置用基体は、図１〜図３および図５に示す例のように、互いに対向する上面および下面がある内部空間１ａを有し、表面に複数の電極用導体層２を有する焼結体から成る絶縁基体１と、内部空間１ａの上面および下面のそれぞれに設けられた互いに対向する上側電極３および下側電極４とを備え、上面および下面の少なくとも一方に、外部から圧力が加わることにより撓む可撓領域１ｅを有する圧力検出装置用基体であって、可撓領域１ｅの外表面に、平面視で上側電極３または下側電極４を覆うように配置され、上側電極３および下側電極４と電気的に独立したシールド層５と、内部空間１ａならびに上側電極３および下側電極４を囲むように配置され、上側電極３および下側電極４ならびにシールド層５とは電気的に独立し、電極用導体層２の少なくとも１つに電気的に接続されたシールド導体６と、絶縁基体１の表面の可撓領域１ｅ以外の領域に形成された、シールド層５と電極用導体層２とを電気的に接続するための接続部７とを備えている。
【００２１】
また、本発明の圧力検出装置用基体の他の例は、図４に示す例のように、互いに対向する上面および下面がある内部空間１ａを有し、表面に複数の電極用導体層２を有する焼結体から成る絶縁基体１と、内部空間１ａの上面および下面のそれぞれに設けられた互いに対向する上側電極３および下側電極４とを備え、上面および下面の少なくとも一方に、外部から圧力が加わることにより撓む可撓領域１ｅを有する圧力検出装置用基体であって、可撓領域１ｅの外表面に、平面視で上側電極３または下側電極４を覆うように配置され、上側電極３および下側電極４と電気的に独立したシールド層５と、内部空間１ａならびに上側電極３および下側電極４を囲むように配置され、上側電極３および下側電極４とは電気的に独立し、シールド層５に電気的に接続されたシールド導体６と、絶縁基体１の表面の可撓領域１ｅ以外の領域に配置されたシールド層５と電極用導体層２とを電気的に接続するための接続部７とを備えている。
【００２２】
このような、本発明の圧力検出装置用基体によれば、ダイアフラム１ｄである可撓領域１ｅの外表面に形成されたシールド層５と電極用導体層２とは電気的に接続されていないので、電極用導体層２の露出する表面に電解めっき法によりめっき層を被着させた際に、シールド層５の露出する表面へのめっき層の被着を抑制することができる。また、電極用導体層２にめっき層を被着させた後に接続部７においてシールド層５と電極用導体層２とを電気的に接続することができる。これにより、外部の圧力変動によりダイアフラム１ｆが繰り返して撓んだ際に、圧力変動に対する静電容量値の変化率が変化してしまうことを抑制することができ、シールド層５およびシールド導体６により圧力検出装置の周囲に搭載される電子部品、電子機器等に起因するノイズの影響を良好に抑制することができるので、外部の圧力を精度良く検出することができる圧力検出装用基体とすることができる。
【００２３】
絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，炭化珪素質焼結体，窒化珪素質焼結体，ガラスセラミックス等の電気絶縁性の焼結体から成り、例えば、図１に示す例のように、絶縁基板１ｂと枠状のスペーサ１ｃと中央部が可撓領域１ｅとなるダイアフラム１ｄとから構成され、これらが順に積層されることにより内部空間１ａが形成されている。
【００２４】
絶縁基体１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、次のようにして製作される。まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウム，酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に、適当な有機バインダ，溶剤，可塑剤，分散剤を添加混合して泥漿状となすとともに、これをドクターブレード法によりシート状に成形して複数枚のセラミックグリーンシートを得る。これらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工，切断加工を施すことにより、絶縁基体１用（絶縁基板１ｂ用、スペーサ１ｃ用、およびダイアフラム１ｄ用）のセラミックグリーンシートを得る。このとき、スペーサ１ｃ用のセラミックグリーンシートには、金型やパンチングによる打ち抜き方法またはレーザ加工等の孔加工方法により、内部空間１ａとなる貫通孔を形成しておく。これらのセラミックグリーンシートを積層することにより、内部空間１ａを有する絶縁基体１用のセラミックグリーンシート積層体を形成する。そして、このセラミックグリーンシート積層体を約1600℃の温度で焼成することにより、内部空間１ａを有する絶縁基体１が製作される。
【００２５】
絶縁基体１には、図５に示す例のように、例えば、電子部品９を収容する凹部が形成されていても構わない。この場合、絶縁基体１は、電子部品９を収容するとともに電子部品９を保護するための容器としても機能する。
【００２６】
また、絶縁基体１は、図４および図５に示す例のように、ダイアフラム１ｄの外周部の上に枠体１ｇを備えていても構わない。枠体１ｇは、ダイアフラム１ｄの上面の可撓領域１ｅより外周の領域に積層された、スペーサ１ｃと同様の形状のものである。これにより、絶縁基体１用のセラミックグリーンシート積層体を形成する際に、ダイアフラム１ｄ用のセラミックグリーンシートはスペーサ１ｃ用のセラミックグリーンシートと枠体１ｇ用のセラミックグリーンシートとにより上下方向から挟まれて形成されるので、焼成時の反りを抑制することができる。また、枠体１ｇは可撓領域１ｅの外表面より突出しているので、焼成前の絶縁基体１用のセラミックグリーンシート積層体、焼成後の圧力検出装置用基体および圧力検出装置の可撓領域１ｅに外部のものが当たることが抑えられ、厚みの薄い可撓領域１ｅが損傷してしまう可能性を低減することができる。
【００２７】
絶縁基体１の表面の電極用導体層２は、この上側電極３と下側電極４との間の静電容量の変化を外部回路基板へ伝えるためのものであり、電極用導体層２と上側電極３および下側電極４それぞれとの間は、絶縁基体１の内部に形成された内部配線１ｆにより接続されている。また、図５に示す例のように、圧力検出装置に電子部品９を実装する場合は、電子部品９の端子が接続される電極として機能する電極用導体層２も設けられる。このような電極用導体層２は、可撓領域１ｅ以外の絶縁基体１の表面に設けられる。図１〜図４に示す例では絶縁基体１の下面に設けているが、絶縁基体１の側面に設けてもよい。あるいは、図５に示す例のように、絶縁基体１の側面に凹部を形成し、この凹部の内面に設けて、いわゆるキャスタレーション導体としてもよい。
【００２８】
絶縁基体１の内部空間１ａの下面（絶縁基板１ｂの上面）には下側電極４が被着され、絶縁基体１の内部空間１ａの上面（ダイアフラム１ｄの下面）には、下側電極４と対向するようにして上側電極３が被着されている。下側電極４および上側電極３は静電容量形成用の電極であり、これらの間に、下側電極４と上側電極３とが対向する面積および下側電極４と上側電極３との間隔に応じた静電容量が形成される。絶縁基体１に外部から圧力が印加されると、その圧力に応じてダイアフラム１ｄの可撓領域１ｅが絶縁基板１ｂ側に撓んで下側電極４と上側電極３との間隔が変わり、下側電極４と上側電極３との間の静電容量が変化するので、外部の圧力の変化を静電容量の変化として感知する圧力検出装置として機能する。この静電容量の変化を電極用導体層２を介して外部回路基板に伝達させて、外部回路基板に搭載した電子部品で演算処理することによって外部の圧力の大きさを知ることができる。図６に示す例のように、絶縁基体１に凹部が形成され、この凹部内に電子部品９が搭載される場合は、静電容量の変化は外部回路基板を介さずに電子部品９に伝達される。
【００２９】
電極用導体層２，上側電極３，下側電極４，内部配線１ｆは、タングステン，モリブデン，銅，銀等の金属粉末メタライズから成り、例えば、絶縁基体１が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ，溶剤，可塑剤，分散剤等を添加混合して得たメタライズペーストをスクリーン印刷法により絶縁基体１用のセラミックグリーンシートに所定のパターンに印刷塗布し、これを絶縁基体１用のセラミックグリーンシート積層体とともに焼成することによって絶縁基体１の内部および表面に所定のパターンに形成される。絶縁基体１内で上下方向に延びる内部配線１ｆは、セラミックグリーンシートに貫通孔を形成しておき、この貫通孔にメタライズペーストを充填しておくことにより形成する。
【００３０】
スペーサ１ｃは、上面に下側電極４を備える絶縁基板１ｂと下面に上側電極３を備えるダイアフラム１ｄとの間に、所定の間隔を設けるものとして機能し、内部空間１ａを形成する貫通孔を有する板状（枠状）に形成されている。なお、スペーサ１ｃは、その厚みが0.01ｍｍ未満では、下側電極４と上側電極３との間隔が小さく、可撓領域１ｅの可撓範囲が小さいものとなるので、広範囲の圧力範囲にわたって圧力を検出することができなくなる。また、他方、５ｍｍを越えると、可撓領域１ｅの撓み量に対して下側電極４と上側電極３との間隔が大きいものとなるので、電極間距離の変化率が小さくなり静電容量の変化率が小さくなって感度が低いものとなってしまう。従って、スペーサ１ｃの厚みは0.01ｍｍ〜５ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００３１】
ダイアフラム１ｄは、外部の圧力に応じて絶縁基板１ｂ側に撓んで圧力検出用のダイアフラムとして機能する。図１に示す例では、ダイアフラム１ｄの内部空間１ａの上面にあたる部分、すなわちスペーサ１ｃの貫通孔と重なる領域が可撓領域１ｅとなり、この可撓領域１ｅが、外部から圧力が加わることにより撓むこととなる。なお、ダイアフラム１ｄは、厚みが0.01ｍｍ未満では、その機械的強度が小さいものとなり、また上述したセラミックグリーンシートを用いた作製が困難となる。他方、１ｍｍを超えると、小さな圧力では撓みにくくなり、圧力検出装置用のダイアフラムとしては不適となってしまう。したがって、ダイアフラム１ｄの厚みは0.01〜１ｍｍの範囲が好ましい。このような厚みのダイアフラム１ｄを有する圧力検出用基体を用いた圧力検出装置は、80ｋＰａ（低圧用圧力検出装置）〜2000ｋＰａ（高圧用圧力検出装置）の圧力のもとで使用することが可能である。
【００３２】
なお、内部空間１ａは、平面視で円形状の円筒形であることが好ましい。内部空間１ａが円形状、すなわちスペーサ１ｃの貫通孔およびダイアフラム１ｄの可撓領域１ｅが円形状であることにより、外部の圧力が加わった際に、ダイアフラム１ｄの可撓領域１ｅを均等に撓ませることができ、厚みの薄いダイアフラム１ｄの一部が大きく変形しないので、そこから壊れることがないとともに、外部の圧力を感度良く検出することができる。
【００３３】
また、ダイアフラム１ｄに形成される上側電極３および下側電極４は、平面視で円形状であることが好ましい。ダイアフラム１ｄの可撓領域１ｅを均等に撓ませることができる。
【００３４】
また、上側電極３および下側電極４の少なくとも一方は、内部空間１ａのそれが設けられた上面または下面よりも小さいのが好ましい。外部の圧力の変動による上側電極３と下側電極４との電極間距離の変化率は、内部空間１ａの平面方向の中央側において大きく、内部空間１ａの外周側においては小さい。従って、上側電極３および下側電極４の少なくとも一方の電極が、内部空間１ａのそれが設けられた上面または下面よりも小さいと、電極間距離の変化率の大きい内部空間１ａの中央部だけで上側電極３と下側電極４とを対向させることができるので、外部の圧力が加わることによる上側電極３と下側電極４とで形成される静電容量の変化率が大きくなり、圧力検出装置の感度を高めることができる。
【００３５】
上側電極３と下側電極４とは、一方を他方より大きいものとすると、絶縁基体１を作製する際の上側電極３と下側電極４との位置ずれがあっても、上側電極３と下側電極４とが対向する面積が変わらないので好ましい。さらにこの場合には、ダイアフラム１ｄに形成する電極、図１に示す例における上側電極３を、図１に示す例のように内部空間１ａの上面より大きくすると、外部の圧力が加わった際にダイアフラム１ｄを良好に撓ませることができるので好ましい。これは、例えば、ダイアフラム１ｄの可撓領域１ｅより小さい上側電極３が形成されていると、可撓領域１ｅ内において上側電極３が形成された領域とそうでない領域との間でたわみに差が生じるからであり、また、この差が大きいとこれらの領域の境界で割れてしまう場合があるからである。
【００３６】
また、上側電極３または下側電極４は、互いに対向する表面の少なくとも一方が焼結体からなる絶縁層により被覆されていても構わない。例えば、図５に示す例では、下側電極４が絶縁層により被覆されて絶縁基体１の内部に埋設されている。これにより、大きな圧力によりダイアフラム１ｄが撓んで上側電極３と下側電極４とが接触して短絡してしまうことを抑制することができる。
【００３７】
絶縁層は、下側電極４が内部空間１ａの下面よりも小さい場合であれば、下側電極４の表面のみを被覆していてもよいし、図４に示す例のように、下側電極４とその周囲の内部空間１ａの下面全面を被覆していてもよい。
【００３８】
このような絶縁層は、絶縁基体１と同じものを用いると同時焼成で形成することができるので好ましい。
【００３９】
このような絶縁層は、絶縁基板１ｂ用のセラミックグリーンシート上に印刷された下側電極４用のメタライズペーストの上に、スクリーン印刷法等の印刷手段により、絶縁層用のセラミックペーストを印刷塗布し、絶縁基体１用のセラミックグリーンシート積層体と同時焼成することによって形成することができる。絶縁層用のセラミックペーストは、主成分のセラミック粉末に有機バインダ、有機溶剤、必要に応じて分散剤等を加えてボールミル、三本ロールミル、プラネタリーミキサー等の混練手段により混合および混練して製作される。あるいは、下側電極４用のメタライズペーストが印刷されたセラミックグリーンシート上に、絶縁層用のセラミックグリーンシートを積層しておくことにより形成することができる。なお、絶縁層をセラミックグリーンシートにより形成する場合は、セラミックペーストを印刷して形成する場合と比較して、絶縁層の厚みばらつきを低減できるので、上側電極３と下側電極４との間の比誘電率のばらつきの小さい圧力検出装置用基体とすることができる。
【００４０】
シールド層５は、図１〜図５に示す例のように、可撓領域１ｅの外表面に、平面視で上側電極３または下側電極４を覆うように配置され、上側電極３および下側電極４とは電気的に独立している。また、シールド層５と電極用導体層２とは電気的に接続されていないので、電極用導体層２の露出する表面に電解めっき法によりめっき層を被着させた際に、シールド層５の露出する表面へのめっき層の被着を抑制することができる。そして、電極用導体層２にめっき層を被着形成した後に、接地電位となる電極用導体層２と電気的に接続される。
【００４１】
シールド導体６は、内部空間１ａならびに上側電極３および下側電極４を囲むように配置され、上側電極３および下側電極４とは電気的に独立しているものである。図１〜図３および図５に示す例では、シールド層５とは電気的に独立し、接地電位となる電極用導体層２に電気的に接続されており、図４に示す例はシールド層５に電気的に接続されており、電極用導体層２にめっき層を被着形成した後に接地電位となる電極用導体層２と電気的に接続される。このようなシールド導体６は、図１，図２，図４および図５に示す例のように、内部空間１ａの周りの絶縁基体１を貫通する複数の貫通導体で形成してもよいし、図３に示す例のように絶縁基体１の側面に側面導体で形成してもよい。より小型の圧力検出用基体とするには、絶縁基体１の内部に複数の貫通導体で形成する方がよく、側面に比べて形成も容易である。
【００４２】
シールド導体６を複数の貫通導体で形成する場合は、その貫通導体の間隔はできるだけ小さいほうがノイズの遮蔽性に優れるので好ましいが、製造工程等において貫通導体間にクラック等が発生しないように0.2ｍｍ程度の間隔を設けるのがよい。図１，図２，図４，および図５に示す例では、シールド導体６の貫通導体は内部空間を囲んで貫通導体を環状に配列しているが、この環状の配列を２重、３重にしてもよい。このとき、側面視で内側の配列の貫通導体の間に外側の配列の貫通導体を配置することにより、側面して貫通導体間の隙間を小さくすると、より効果的にノイズを遮蔽することができるので好ましい。図２，図４および図５に示す例のように、互いに等間隔で配列されていると、間隔が小さいことにより応力が集中して破壊しやすくなる部分がないので好ましい。
【００４３】
また、図２および図３の例に示すように、シールド導体６を複数の貫通導体で形成する場合は、内部空間１ａの外周縁と絶縁基体１の外周縁との間隔が最も小さい領域を回避して設けることが好ましい。これにより、圧力検出装置用基体を製作する際に、シールド導体６用の周囲にクラック等が発生し、内部空間１ａの気密性が低下することを抑制することができ、信頼性に優れた小型の圧力検出装置用基体を作製しやすくなる。図２に示す例では、シールド導体６の１つと接続部７の接続導体７ａと電極用導体層２とを接続する内部配線１ｆの貫通導体とが近い位置に形成されている。両者の距離が極めて近く、その間にクラック等が発生しやすいような場合は、図１に示す例のように、内部配線１ｆの貫通導体がシールド導体６を兼ねるようにしてもよい。同様のクラック等が発生しないように、図１，図２，図４に示す例のように、絶縁基体１内で上下に延びる内部配線１ｆも貫通導体で形成されたシールド導体６との距離が大きくなるように配置するのが好ましい。
【００４４】
また、シールド導体６は接地電位となる電極用導体層２に電気的に接続されるが、シールド導体６が貫通導体である場合は、図１に示す例のように、複数のシールド導体６のそれぞれに接続される内部配線１ｆを介して電極用導体層２に接続してもよいし、図２に示す例のように、上側電極３および下側電極４ならびに内部空間１ａを囲むように配置され、複数のシールド導体６を電気的に接続する補助シールド導体６ａを形成し、補助シールド導体６ａを、内部配線１ｆを介して電極用導体層２に接続しても構わない。補助シールド導体６ａを設けると、シールド導体６の面積が増えることとなり、ノイズの遮蔽性が向上するのでノイズによる影響をより小さくすることができる。なお、スペーサ１ｃ等の絶縁基体１が複数の絶縁層で形成される場合、複数の絶縁層間のそれぞれに補助シールド導体６ａを設けると、より効果的にノイズによる影響を抑えることができる。また、補助シールド導体６ａは、図２の例に示すように、全てのシールド導体６を接続して全周にわたって内部空間１ａ等を囲むような形状（環状）とすることがより好ましい。
【００４５】
シールド導体６が側面導体である場合は、図３（ａ）に示す例のように、側面の全周にわたって形成されて一体となった側面導体であってもよいし、複数の側面導体を配列したものであってもよい。全周にわたって一体型で形成されたものの場合は、シールド効果がより高く、電極用導体層２と接続するための内部配線１ｆも１つ設ければよい。複数の側面導体を配列する場合は、その形成が容易となる。
【００４６】
このようなシールド層５およびシールド導体６および補助シールド導体６ａは、上述の内部配線１ｆ，電極用導体層２，上側電極３，下側電極４を形成する場合と同様の材料および製造方法により形成することができる。シールド層５は、シールド層５用のメタライズペーストをスクリーン印刷法によりダイアフラム１ｄ用のセラミックグリーンシートの可撓領域１ｅの外主面となる領域に印刷塗布しておくことにより形成される。また、シールド導体６が貫通導体である場合は、絶縁基板１ｂ，スペーサ１ｃ，ダイアフラム１ｄ用のセラミックグリーンシートの、内部空間１ａ，上側電極３，下側電極４となる領域を囲むように貫通孔を形成しておき、この貫通孔にシールド導体６用のメタライズペーストを充填しておくことにより形成される。シールド導体６が側面導体である場合は、セラミックグリーンシート積層体の側面にシールド導体６用のメタライズペーストを塗布しておくことにより形成してもよいし、セラミックグリーンシートの絶縁基体１の外辺となる位置に、外辺に沿った形状の貫通孔あるいは外辺に沿って複数の貫通孔を形成し、シールド導体６用のメタライズペーストを貫通孔に充填するか貫通孔の内面に塗布するかして、貫通孔を分割してセラミックグリーンシート積層体を切断することにより形成してもよい。小型の圧力検出装用基体をいわゆる多数個取り基板の形態で作製する場合は特に、この方法により側面導体のシールド層６を形成すると効率よく形成することができるのでよい。焼成後の絶縁基体１の側面にシールド導体６用のメタライズペーストを塗布して焼成することによって形成しても構わない。補助シールド導体６ａは、補助シールド導体６ａ用のメタライズペーストをスクリーン印刷法により絶縁基板１ｂ，スペーサ１ｃ，ダイアフラム１ｄ用のセラミックグリーンシートの所定の位置に印刷塗布しておくことにより形成される。なお、セラミックグリーンシート同士が密着して積層される部分は剥がれが発生し難いので、内部空間１ａの気密性を良好なものとするために、例えば、補助シールド導体６ａを環状にする場合は、枠状のスペーサ１ｃの幅よりも幅の小さい環状として形成するのがよい。
【００４７】
また、図１〜図５の例に示すように、絶縁基体１の表面の可撓領域１ｅ以外の領域に、シールド層５と電極用導体層２とを電気的に接続するための接続部７が形成されている。接続部７は、電解めっき法により、電極用導体層２の露出する表面にめっき層を被着させた後、シールド層５と電極用導体層２とを電気的に接続するためのものである。絶縁基体１の表面に接続部７を配置することにより、めっき層を被着させた後のシールド層５と電極用導体層２との接続を容易に行なうことができる。また、接続部７を配置する位置は、絶縁基体１の表面の可撓領域１ｅ以外の領域であれば、圧力変動による可撓領域１ｅの撓みに影響することがないので、可撓領域１ｅの周囲以外の、絶縁基体１の側面や下面に、あるいは絶縁基体１が図５に示す例のように凹部を有する場合であれば凹部内に配置してもよい。
【００４８】
また、接続部７は、図１〜図５に示す例のように、電極用導体層２に電気的に接続された接続導体７ａがシールド層５に近接して配置されてなることが好ましい。接続導体７ａがシールド層５に近接して配置されていることから、導電性接着剤等の導電性接続部材８により接続導体７ａとシールド層５とを容易に接続することができるので、結果としてシールド層５と電極用導体層２との電気的な接続が容易となる。このとき、図３および図４に示す例のように、シールド層５を接続導体７ａに向かって突出した部分を有する形状としてもよい。このようにすることで接続導体７ａに接続する内部配線１ｆの貫通導体をシールド導体６や内部空間１ａから離すことができるので、作製時に内部配線１ｆの貫通導体とシールド導体６の貫通導体や内部空間１ａとの間にクラック等が発生し難くなる。接続導体７ａを、シールド層５から離れた、絶縁基体１の側面や下面あるいは下面の凹部内に配置すると、導電性接着剤等の導電性接続部材８による接続が容易でなくなる。あるいは、導電性接着剤等の導電性接続部材８による接続を容易にするために、シールド層５から接続導体７ａの近くまで配線を引き回すなどしなければならず、特に小型のものでは容易でない。なお、絶縁基体１の表面に図１〜図５に示す例のような接続導体７ａを形成せずに、内部配線１ｆが絶縁基体１の表面に露出した部分を接続導体７ａとしても構わない。
【００４９】
接続部７は、図２、図４の例に示すように、絶縁基体１が枠体１ｇを備えている場合であれば、枠体１ｇに形成された穴部１ｈ内に配置しても構わない。これにより、導電性接続部材８が不用意に拡がることがないので、接合部７で確実に接続することができるともに、導電性接続部材８が可撓領域１ｅ上に流出してダイアフラム１ｄの撓みに影響を与えることを抑制することができる。枠体１ｇを備えていない場合は、図３に示す例のように、接続部７に環状のダム７ｂを設けることで同様の効果を得ることができる。
【００５０】
接続部７の接続導体７ａは、上述の電極用導体層２，上側電極３，下側電極４，内部配線１ｆを形成する場合と同様な材料および製造方法により形成することができる。接続導体層７は、接続導体７ａ用のメタライズペーストをスクリーン印刷法によりダイアフラム１ｄ用のセラミックグリーンシートのシールド層５を形成する部位の外側に印刷塗布しておき、絶縁基体１用のセラミックグリーンシート積層体とともに焼成することによって可撓領域１ｅの外主面に形成される。シールド層５用のメタライズペーストを印刷塗布する際に、同じメタライズペーストを用いて同時に印刷塗布することにより形成すればよい。
【００５１】
また、本発明の圧力検出装置用基体は、図５に示す例のように、接続部７において導電性接続部材８を介してシールド層５と電極用導体層２とが電気的に接続されていることを特徴とするものである。シールド層５およびシールド導体６により圧力検出装置の周囲に搭載される電子部品、電子機器等に起因するノイズの影響を良好に抑制することができるので、外部の圧力を精度良く検出することができる圧力検出装用基体となる。
【００５２】
なお、導電性接続部材８によりシールド層５と電極用導体層２とを電気的に接続する前に、電極用導体層２の露出表面には、電極用導体層２が酸化腐食することを防止するとともに、電極用導体層２とはんだ等の導電性接合材10との接合、外部回路基板の配線導体との接合を良好なものとするために、厚みが１〜10μｍ程度のニッケルめっき層と厚みが0.1〜３μｍ程度の金めっき層とが電解めっき法により順次被着される。
【００５３】
導電性接続部材８は、例えばエポキシ樹脂に銀粉末を分散させた導電性樹脂であれば、容易に接続することができる。また、金属板材等をシールド層５と接続部７とに接合させて、シールド層５と電極用導体層２とを電気的に接続しても構わない。
【００５４】
本発明の圧力検出装置は、図６に示す例のように、上記構成の本発明の圧力検出装置用基体の電極用導体層２に電子部品９が電気的に接続されていることを特徴とするものである。本発明の圧力検出装置によれば、下側電極４と上側電極３との間に形成される静電容量の変化を電子部品９に内部配線１ｆおよび電極用導体層２を介して伝達し、これを電子部品９で演算処理することによって外部の圧力値の変化を知ることができる。図６に示す例のように、電子部品９が導電性接合材10を介して電極用導体層２に直接接続される場合は、外部回路基板に搭載された電子部品９に接続される場合に対して、下側電極４および上側電極３と電子部品９との間の配線長を短くすることができるので、外部の圧力を精度良く検出することができるものとなる。また、電子部品９が内蔵された圧力検出装置とすることで、このような圧力検出装置および外部回路基板等を含めた圧力センサモジュールを小型化することができる。
【００５５】
電子部品９は、図６に示す例では、上述した演算処理を行なうための半導体素子であるが、これ以外に、チップコンデンサやチップ抵抗等の受動素子や、加速度センサ等の電子部品９を搭載しても構わない。
【００５６】
また、図６に示す例では、フリップチップ型の電子部品９が凹部内の電極用導体層２上に導電性接合材10を介して接合されている。これにより電子部品９の各電極と各電極用導体層２とが電気的に接続されるとともに電子部品９が絶縁基体１に固定される。この場合の導電性接合材10としては、はんだバンプや金バンプ、または導電性樹脂（異方性導電樹脂等）がある。また、電子部品９がワイヤボンディング型のものである場合には、ガラス、樹脂、ろう材等の接合材により固定した後、ボンディングワイヤを介して電子部品９の電極と電極用導体層２とを電気的に接続することにより行なわれる。
【００５７】
また、図６に示す例では、電子部品９は、例えばエポキシ樹脂等の封止樹脂11により覆われることにより封止されている。あるいは、実装された電子部品９を覆うように、図５に示す例のような絶縁基体１の場合であれば凹部を塞ぐように、金属やセラミックスから成る蓋体を絶縁基体１に接合することにより封止してもよい。
【００５８】
なお、本発明の圧力検出装置用基体は、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、絶縁基板１ｂの内部または下面にも、下側電極４を覆うようなシールド層を形成しておいても構わない。この場合、可撓領域１ｅの外表面ではないので、このシールド層は電極用導体層２に電気的に接続しておいても構わない。また、可撓領域１ｅは内部空間１ａの上面のみに設けられているが、内部空間１ａの下面に可撓領域１ｅを有するものであっても、あるいは、内部空間１ａの上面および下面の両方に可撓領域１ｅを有するものであっても構わない。いずれの場合も、可撓領域１ｅの外表面にはシールド層５を形成しておけばよい。また、上述の例を組み合わせたものであっても構わない。例えば、シールド導体６を複数の貫通導体で形成する場合であれば、シールド層５に電気的に接続されたシールド導体６と、これとは電気的に接続されず、電極用導体層２に電気的に接続されたシールド導体６とを有するものであっても構わない。この場合、シールド層５に電気的に接続したシールド導体６は、電極用導体層２の露出する表面にめっき層を被着させた後、接続部７において導電性接続部材８を介して電極用導体層２に電気的に接続される。あるいは、シールド導体６を複数の貫通導体と側面導体の両方で形成しても構わない。貫通導体および側面導体がそれぞれ間隔をあけて配列されていても、ノイズをより効果的に遮蔽することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・絶縁基体
１ａ・・・内部空間
１ｂ・・・絶縁基板
１ｃ・・・スペーサ
１ｄ・・・ダイアフラム
１ｅ・・・可撓領域
１ｆ・・・内部配線
１ｇ・・・枠体
１ｈ・・・穴部
２・・・電極用導体層
３・・・上側電極
４・・・下側電極
５・・・シールド層
６・・・シールド導体
６ａ・・・シールド補助導体
７・・・接続部
７ａ・・・接続導体
７ｂ・・・ダム
８・・・導電性接続部材
９・・・電子部品
１０・・・導電性接合材
１１・・封止樹脂
【図１】
2010197057.tif 000003
【図２】
2010197057.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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