(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基体と、
該絶縁基体の上面に形成された静止側電極パターンと、
前記絶縁基体上に前記静止側電極パターンを囲むように設けられた枠状部と、
前記絶縁基体および前記枠状部との間に密閉空間を形成するように前記枠状部上に設けられたダイヤフラムと、
該ダイヤフラムの下面に設けられた、前記静止側電極パターンとの間に静電容量を形成する可動側電極パターンとを備えた圧力検出装置用パッケージであって、
前記可動側電極パターンは温度の変化に応じて抵抗値が変化するものであり、前記可動側電極パターンに接続された、前記抵抗値を計測するための配線導体をさらに備えており、前記可動側電極パターンにおける電流の流れる方向に垂直な断面の断面積が、前記配線導体における電流の流れる方向に垂直な断面の断面積よりも小さいことを特徴とする圧力検出装置用パッケージ。
【請求項２】
絶縁基体と、
該絶縁基体の上面に形成された静止側電極パターンと、
前記絶縁基体上に前記静止側電極パターンを囲むように設けられた枠状部と、
前記絶縁基体および前記枠状部との間に密閉空間を形成するように前記枠状部上に設けられたダイヤフラムと、
該ダイヤフラムの下面に設けられた、前記静止側電極パターンとの間に静電容量を形成する可動側電極パターンとを備えた圧力検出装置用パッケージであって、
前記静止側電極パターンは温度の変化に応じて抵抗値が変化するものであり、前記静止側電極パターンに接続された、前記抵抗値を計測するための配線導体をさらに備えており、前記静止側電極パターンにおける電流の流れる方向に垂直な断面の断面積が、前記配線導体における電流の流れる方向に垂直な断面の断面積よりも小さいことを特徴とする圧力検出装置用パッケージ。
【請求項３】
前記配線導体が接続された、前記静止側電極パターンまたは前記可動側電極パターンは、折り返し部を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の圧力検出装置用パッケージ。
【請求項４】
前記配線導体が接続された、前記静止側電極パターンまたは前記可動側電極パターンは、前記折り返し部とともに直線部を備えており、前記折り返し部における電流の流れる方向に垂直な断面の断面積が、前記直線部における電流の流れる方向に垂直な断面の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項３記載の圧力検出装置用パッケージ。
【請求項５】
前記可動側電極パターンは、第１の領域と該第１の領域よりも前記ダイヤフラムの最大振幅部から離れて位置している第２の領域とを有しており、前記第１の領域における電流の流れる方向に垂直な断面の断面積が、前記第２の領域における電流の流れる方向に垂直な断面の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の圧力検出装置用パッケージ。
【請求項６】
前記配線導体が接続された、前記静止側電極パターンまたは前記可動側電極パターンは、電気抵抗率が前記配線導体の電気抵抗率よりも大きいことを特徴とする請求項１または２記載の圧力検出装置用パッケージ。
【請求項７】
前記配線導体が接続された、前記静止側電極パターンまたは前記可動側電極パターンは、抵抗温度係数が前記配線導体の抵抗温度係数よりも大きいことを特徴とする請求項１または２記載の圧力検出装置用パッケージ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の圧力検出装置用パッケージと、前記静止側電極パターンおよび前記可動側電極パターンに接続された圧力検出用素子と、前記配線導体に接続された抵抗測定用素子とを備えた圧力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力検出用パッケージパッケージおよびこれを用いた圧力検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧力を検出するための圧力検出用パッケージとして、静電容量型の圧力検出用パッケージが知られている。その中で、環境温度の変化に起因する誤差を低減するために、温度補正手段をさらに備えた圧力検出用パッケージが知られている。温度補正手段をさらに備えた圧力検出用パッケージとしては、例えば、特許文献１に記載の重量検出装置が挙げられる。
【０００３】
特許文献１に記載の重量検出装置は、共通電極基板とダイヤフラムとが間隔を保ちながら設けられており、ダイヤフラムのうち共通電極基板に対向する面に、たわみを検出するための検出電極と温度を検出するための電極とが設けられている。特許文献１に記載の重量検出装置では、ダイヤフラムのたわみによる静電容量の変化を測定することで、ダイヤフラムにかかる圧力の大きさを検知している。さらに、環境温度を測定することで、検知される圧力が環境温度によって受ける影響を補正することができる。これにより、測定精度を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１２５２９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、特許文献１に記載の圧力検出用パッケージは、ダイヤフラムに圧力を検出するための電極と温度を検出するための電極とが別々に設けられていることにより、小型化を行なうことが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様に基づく圧力検出装置用パッケージは、絶縁基体と、絶縁基体の上面に形成された静止側電極パターンと、絶縁基体上に静止側電極パターンを囲むように設けられた枠状部と、絶縁基体および枠状部との間に密閉空間を形成するように枠状部上に設けられたダイヤフラムと、ダイヤフラムの下面に設けられた、静止側電極パターンとの間に静電容量を形成する可動側電極パターンとを備えている。また、可動側電極パターンは温度の変化に応じて抵抗値が変化するものであり、可動側電極パターンに接続された、抵抗値を計測するための配線導体をさらに備えており、可動側電極パターンにおける電流の流れる方向に垂直な断面の断面積が、配線導体における電流の流れる方向に垂直な断面の断面積よりも小さい。
【０００７】
本発明の第２の態様に基づく圧力検出装置用パッケージは、絶縁基体と、絶縁基体の上面に形成された静止側電極パターンと、絶縁基体上に静止側電極パターンを囲むように設けられた枠状部と、絶縁基体および枠状部との間に密閉空間を形成するように枠状部上に設けられたダイヤフラムと、ダイヤフラムの下面に設けられた、静止側電極パターンとの間に静電容量を形成する可動側電極パターンとを備えている。また、静止側電極パターンは温度の変化に応じて抵抗値が変化するものであり、静止側電極パターンに接続された、抵抗値を計測するための配線導体をさらに備えており、静止側電極パターンにおける電流
の流れる方向に垂直な断面の断面積が、配線導体における電流の流れる方向に垂直な断面の断面積よりも小さい。
【発明の効果】
【０００８】
上記の態様に基づく圧力検出用パッケージによれば、静電容量形成用の静止側電極パターンまたは可動側電極パターンに抵抗値を計測するための配線導体を備えていることにより、配線導体が接続された、可動側電極パターンまたは静止側電極パターンによってダイヤフラムが外部から受ける圧力および圧力検出用パッケージの密閉空間の温度の変化の両方を測定することができる。したがって、温度を検出するための電極を密閉空間内に別途設ける必要がなくなるため、圧力検出用パッケージを小型化することができる。
【０００９】
さらに、配線導体が接続された、可動側電極パターンまたは静止側電極パターンにおける電流の流れる方向に垂直な断面の断面積が、配線導体における電流の流れる方向に垂直な断面の断面積よりも小さいことにより、温度が変化したときの電極パターンの抵抗の変化の大きさを精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージおよびこれを用いた圧力検出装置を示す断面図である。
【図２】図１に示す圧力検出用パッケージにおける絶縁基体の上面図である。
【図３】図１に示す圧力検出用パッケージにおけるダイヤフラムの下面図である。
【図４】図１に示す圧力検出用パッケージの変形例における絶縁基体の上面図である。
【図５】図１に示す圧力検出用パッケージの変形例におけるダイヤフラムの下面図である。
【図６】図１に示す圧力検出用パッケージの変形例におけるダイヤフラムの下面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の例の圧力検出用パッケージおよびこれを用いた圧力検出装置を示す断面図である。
【図８】図７に示す圧力検出用パッケージにおける絶縁基体の上面図である。
【図９】図７に示す圧力検出用パッケージにおけるダイヤフラムの下面図である。
【図１０】図３に示すダイヤフラムをＢ−Ｂ’線で切った断面図である。
【図１１】図１に示す圧力検出用パッケージの枠状部をＡ−Ａ’線で切った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明のいくつかの実施形態の例について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１〜３に示すように、本発明の第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０は、絶縁基体１と、絶縁基体１の上面に設けられた枠状部２と、絶縁基体１および枠状部２との間に密閉空間を形成するように枠状部２の上に設けられたダイヤフラム３と、絶縁基体１の上に設けられた、静電容量形成用の静止側電極パターン１１と、ダイヤフラム３の下面に設けられた可動側電極パターン３１とを備えている。静止側電極パターン１１と可動側電極パターン３１との間には静電容量が形成される。
【００１３】
ダイヤフラム３が外部から圧力を受けたときに、その圧力に応じてダイヤフラム３が撓んで、静止側電極パターン１１と可動側電極パターン３１との間隔が変化する。これにより、静止側電極パターン１１と可動側電極パターン３１との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を測定し、演算を行なうことによって外部の圧力の大きさを求めることができる。なお、圧力の大きさを求めるための演算は、絶縁基体１の下面の凹部１２に圧
力検出用素子６１を設け、この圧力検出用素子６１を用いて行なうことができる。また、圧力検出用パッケージ１０の外部に別途装置を設け、この装置を用いて演算を行なうこともできる。
【００１４】
本発明の第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０は、可動側電極パターン３１が温度の変化に対して抵抗値が変化するものであって、可動側電極パターン３１に接続された、抵抗値を計測するための配線導体７がさらに設けられている。圧力検出用パッケージ１０の密閉空間の温度が変化したときに、その温度変化に応じて可動側電極パターン３１の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化を測定し、演算を行なうことによって圧力検出用パッケージ１０の密閉空間の温度の変化の大きさを求めることができる。なお、温度の変化の大きさを求めるための演算は、絶縁基体１の下面の凹部１２に抵抗測定用素子６２を設け、この抵抗測定用素子６２を用いて行なうことができる。また、圧力検出用パッケージ１０の外部に別途装置を設け、この装置を用いて演算を行なうこともできる。
【００１５】
このように、本発明の第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０は、可動側電極パターン３１によって、ダイヤフラム３が外部から受ける圧力および圧力検出用パッケージ１０の密閉空間の温度の変化の両方を測定することができる。したがって、温度を検出するための電極をダイヤフラム３の下面に別途設ける必要がなくなるため、ダイヤフラム３を小型化することができる。その結果、圧力検出用パッケージ１０を小型化することができる。
【００１６】
また、本発明の第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０は、可動側電極パターン３１における電流の流れる方向に垂直な断面の断面積が、配線導体７における電流の流れる方向に垂直な断面の断面積よりも小さい。これにより、温度が変化したときの可動側電極パターン３１の抵抗の変化の大きさを精度よく測定することができる。
【００１７】
第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０における絶縁基体１は、平面視したときの形状が円形状である。このように、平面視したときに絶縁基体１の形状が円形状であることから、ダイヤフラム３に外部の圧力が加わった際に枠状部２を経由して絶縁基体１に伝わる力が偏ることを抑制することができる。その結果、絶縁基体１に部分的に大きな変形が生じる可能性を低減することができるので、圧力検出用パッケージ１０の信頼性を向上させることができる。なお、本例においては、絶縁基体１は平面視したときの形状が円形状であるが、特にこれに限られるものではなく、四角形状、楕円形状、または多角形状であってもよい。
【００１８】
また、第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０における絶縁基体１の下面側には、圧力検出用素子６１および抵抗測定用素子６２を収納するための凹部１２が形成されている。
【００１９】
第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０における絶縁基体１としては、酸化アルミニウム質焼結体（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム質焼結体（ＡｌＮ）、ムライト質焼結体（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、炭化珪素質焼結体（ＳｉＣ）、窒化珪素質焼結体（Ｓｉ３Ｎ４）およびガラスセラミックスのような絶縁材料を用いることができる。
【００２０】
また、絶縁基体１の上面の外周部であって枠状部２が設けられる領域には、第１の金属層９１が設けられている。第１の金属層９１が設けられることによって、絶縁基体１と絶縁基体１の上面に設けられる枠状部２とをろう付けする場合に、相互の接合性を向上させることができる。第１の金属層９１としては、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）を用いることができる。
【００２１】
第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０における静止側電極パターン１１は、絶縁基体１０の上面に設けられている。静止側電極パターン１１と後述する可動側電極パターン３１との間には静電容量が形成される。ダイヤフラム３が外部から圧力を受けたときに、その圧力に応じてダイヤフラム３が撓んで、静止側電極パターン１１と可動側電極パターン３１との間隔が変化する。これにより、静止側電極パターン１１と可動側電極パターン３１との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を測定し、演算を行なうことによって外部の圧力の大きさを求めることができる。なお、圧力の大きさを求めるための演算は、絶縁基体１の下面の凹部１２に圧力検出用素子６１を設け、この圧力検出用素子６１を用いて行なうことができる。図１に示す例では、凹部１２に設けた圧力検出用素子６１を凹部１２に充填した樹脂で気密封止した状態を示している。また、圧力検出用パッケージ１０の外部に別途装置を設け、この装置を用いて同様の演算を行なうこともできる。
【００２２】
静止側電極パターン１１は、平面透視したときの形状が円形状である。静止側電極パターン１１の外周の形状が、後述する枠状部２の内周の形状と相似であることにより、広い領域に形成することができる。そのため、可動側電極パターン３１との間に形成される静電容量を大きくすることができ、圧力検出用パッケージ１０の外部からの圧力に対する感度を向上させることができる。なお、本例においては、絶縁基体１は平面視したときの形状が円形状であるが、特にこれに限られるものではない。例えば、静止側電極パターン１１の外周の形状が、図４に示すように可動側電極パターン３１と部分的に同じ形状であって、静止側電極パターン４１１と可動側電極パターン３１とが対向するように設けられていても良い。具体的には、複数の折り返し部３１４と複数の直線部３１３とを有する形状であっても良い。これにより、静止側電極パターン４１１と可動側電極パターン３１との間の静電容量を確保しながら、平面透視したときの静止側電極パターン４１１の面積を減らすことができる。これにより、圧力検出用パッケージ１０の生産コストを低減することができる。
【００２３】
静止側電極パターン１１は後述する第１の接続導体５１と電気的に接続されている。なお、静止側電極パターン１１が短絡することを防止するために、第１の金属層９１に対して静止側電極パターン１１が離間するように設けられている。
【００２４】
静止側電極パターン１１としては、導電性の良好な材料を用いることが望ましい。具体的には、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）を用いることができる。
【００２５】
第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０における枠状部２は、絶縁基体１の上面において、静止側電極パターン１１を囲むように設けられている。このように、枠状部２が設けられていることによって、絶縁基体１とダイヤフラム３との間に所定の間隔を確保することができる。これにより、ダイヤフラム３に外部の圧力が加わったときに、ダイヤフラム３を撓ませることができる。
【００２６】
第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０における枠状部２は、枠状部２の内周が円形状である。このように、平面視したときに枠状部２の内周が円形状であることから、ダイヤフラム３に外部の圧力が加わった際に枠状部２に伝わる力を分散させて絶縁基体１に伝えることができる。その結果、絶縁基体１に部分的に大きな変形が生じる可能性を低減することができるので、圧力検出用パッケージ１０の信頼性を向上させることができる。なお、第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０においては、枠状部２の内周が円形状であるが、特にこれに限られるものではなく、四角形状、楕円形状、または多角形状であってもよい。
【００２７】
枠状部２は、絶縁材料によって形成される。具体的には、酸化アルミニウム質焼結体（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム質焼結体（ＡｌＮ）、ムライト質焼結体（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、炭化珪素質焼結体（ＳｉＣ）、窒化珪素質焼結体（Ｓｉ３Ｎ４）およびガラスセラミックスのような絶縁材料を用いることができる。さらに、枠状部２は、絶縁基体１と同じ材料を用いて形成されることが好ましい。これにより枠状部２と絶縁基体１との熱膨張率差を低減することができ、圧力検出用パッケージ１０の信頼性を向上させることができるからである。
【００２８】
また、枠状部２の下面には第２の金属層９２が、上面には第３の金属層９３が、それぞれ設けられている。これらの第２の金属層９２および第３の金属層９３が設けられることによって、枠状部２と絶縁基体１との接合性および枠状部２と枠状部２の上に設けられるダイヤフラム３との接合性をそれぞれ向上させることができる。第２の金属層９２および第３の金属層９３としては、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）を用いることができる。
【００２９】
枠状部２は第１の金属層９１および第２の金属層９２を介してろう材等によって絶縁基体１に接合されている。ろう材としては、例えば銀（Ａｇ）ろうまたは銀−すず（Ａｇ−Ｓｎ）ろうを用いることができる。
【００３０】
第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０におけるダイヤフラム３は、絶縁基体１および枠状部２との間に密閉空間を形成するように枠状部２の上に設けられている。
【００３１】
第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０におけるダイヤフラム３は、平面視したときの形状が円形状である。これにより、外部から圧力を受けたときにダイヤフラム３に生じる応力のばらつきを小さくすることができる。そのため、圧力検出用パッケージ１０の感度を向上させることができる。本例においては、ダイヤフラム３は平面視したときの形状が円形状であるが、特にこれに限られるものではなく、四角形状、楕円形状、または多角形状であってもよい。
【００３２】
ダイヤフラム３は、絶縁材料によって形成される。具体的には、酸化アルミニウム質焼結体（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム質焼結体（ＡｌＮ）、ムライト質焼結体（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、炭化珪素質焼結体（ＳｉＣ）、窒化珪素質焼結体（Ｓｉ３Ｎ４）およびガラスセラミックスのような絶縁材料を用いることができる。さらに、ダイヤフラム３は、枠状部２と同じ材料を用いて形成されることが好ましい。これによりダイヤフラム３と枠状部２との熱膨張率差を低減することができ、圧力検出用パッケージ１０の信頼性を向上させることができるからである。
【００３３】
また、ダイヤフラム３の下面の外周部には、第４の金属層９４が設けられている。このような第４の金属層９４が設けられることによって、ダイヤフラム３と枠状部２とをろう付けする場合に、相互の接合性が向上する。第４の金属層９４としては、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）等を用いることができる。
【００３４】
ダイヤフラム３は第４の金属層９４を介してろう材等によって枠状部２に接合されている。ろう材としては、例えば銀ろうを用いることができる。
【００３５】
このように、ダイヤフラム３、枠状部２および絶縁基体１による密閉空間の形成は、絶縁基体１と枠状部２および枠状部２とダイヤフラム３とを、それぞれろう材によって接合することにより行なうことができる。これにより、静止側電極パターン１１および可動側電極パターン３１が外気によって変質することを抑制できる。その結果、圧力検出用パッケージ１０の信頼性を向上させることができる。なお、密閉空間の内部には、不活性気体
を充填することができる。不活性気体としては、窒素（Ｎ２）またはアルゴン（Ａｒ）を用いることができる。これにより、静止側電極パターン１１および可動側電極パターン３１が変質することをさらに抑制できる。
【００３６】
第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０における配線導体７は、可動側電極パターン３１の抵抗値を測定するためのものであり、可動側電極パターン３１に接続されている。具体的には、配線導体７は、可動側電極パターン３１の一端および他端と絶縁基体１の凹部１２に設けられる抵抗測定用素子６２とをそれぞれ電気的に接続している。配線導体７は、枠状部２および絶縁基体１の内部に設けられており、枠状部２の上面および絶縁基体１の凹部１２にそれぞれ引き出されている。なお、配線導体７は、後述する第１の接続導体５１および第２の接続導体５２ならびに第１の金属層９１、第２の金属層９２および第３の金属層９３とはそれぞれ離間するように設けられている。これは、配線導体７と、これらの接続導体５１、５２および金属層９１、９２、９３との間の電気的な短絡を防止するためである。
【００３７】
配線導体７としては、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）を用いることができる。
【００３８】
第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０における可動側電極パターン３１は、ダイヤフラム３の下面に設けられている。可動側電極パターン３１と静止側電極パターン１１との間に静電容量が形成される。
【００３９】
可動側電極パターン３１は、温度の変化に応じて抵抗値が変化する材料によって形成されている。具体的には、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）を用いることができる。
【００４０】
また、枠状部２とダイヤフラム３とが接する領域において、可動側電極パターン３１は配線導体７および後述する第２の接続導体５２と電気的に接続されている。なお、可動側電極パターン３１が短絡することを防止するために、可動側電極パターン３１は第４の金属層９４に対して離間するように設けられている。
【００４１】
第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０において、可動側電極パターン３１は、密閉空間の温度の変化に対応して抵抗値が変化する。そして、可動側電極パターン３１に接続された、抵抗値を計測するための配線導体７がさらに設けられている。これにより、温度を検出するための電極を密閉空間内に別途設けることなく、可動側電極パターン３１の抵抗値の変化に基づき圧力検出用パッケージ１０の密閉空間の温度の変化を測定することができる。このため、圧力検出用パッケージ１０を小型化することができる。なお、温度の変化の大きさを求めるための演算は、絶縁基体１の下面の凹部１２に抵抗測定用素子６２を設け、この抵抗測定用素子６２を用いて行なうことができる。なお、図１においては、抵抗測定用素子６２を圧力検出用素子６１の向こう側に配置して、圧力検出用素子６１とともに凹部１２内に樹脂で気密封止した状態を示している。また、圧力検出用パッケージ１０の外部に別途装置を設け、この装置を用いて同様の演算を行なうこともできる。
【００４２】
なお、可動側電極パターン３１が銅（Ｃｕ）によって形成されている場合は、可動側電極パターン３１の温度が２０℃から１００℃に変化したときに、可動側電極パターン３１の抵抗率は１．５９×１０−８（Ω・ｍ）から２．２３×１０−８（Ω・ｍ）に変化する。このように、温度が変化したときにこれに合わせて抵抗率も十分に変化するため、可動側電極パターン３１の抵抗の大きさの変化から温度の変化を求めることができる。
【００４３】
さらに、第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０における可動側電極パターン３１は、電流の流れる方向に垂直な断面の断面積が、配線導体７における電流の流れる方向に垂直な断面の断面積よりも小さい。このため、可動側電極パターン３１の抵抗の変化の大きさをより精度よく測定することができる。その結果、圧力検出用パッケージ１０の密閉空間の温度の変化をより精度よく測定することができる。
【００４４】
なお、可動側電極パターン３１はダイヤフラム３の下面に設けられていることにより、ダイヤフラム３と密閉空間との間に位置している。これにより、圧力検出用パッケージの外部において温度の変化があった場合に、密閉空間の温度の変化とともに可動側電極パターン３１の温度も変化することができる。その結果、密閉空間の温度の変化を速やかに反映することができる。
【００４５】
なお、ここでいう可動側電極パターン３１の断面積と配線導体７の断面積との比較は、以下の方法で行なうことができる。可動側電極パターン３１における電流の流れる方向に垂直な断面の断面積は、図１０に示すように、ダイヤフラム３を可動側電極パターン３１における電流の流れる方向と直交する面で切った断面のうち可動側電極パターン３１が露出している部分をＳ１と定義する。配線導体７における電流の流れる方向に垂直な断面の断面積は、図１１に示すように、枠状部２を平面方向に切った断面のうち配線導体７が露出している部分をＳ２と定義する。このＳ１の面積とＳ２の面積とを比較することで、可動側電極パターン３１の断面積と配線導体７の断面積との比較を行なうことができる。なお、断面積の比較方法は、上記の方法に限られるものではなく、例えば、配線導体７の断面積を求める場合においては、絶縁基体１を切った断面から配線導体７の断面積を求めてもよい。
【００４６】
また、図３に示すように、第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０における可動側電極パターン３１は、折り返し部３１４を備えている。圧力検出用パッケージ１０は、可動側電極パターン３１が折り返し部３１４を備えていることにより、可動側電極パターン３１の電流の流れる方向に垂直な断面の断面積を大きくすることなく、平面透視したときの可動側電極パターン３１の面積を大きくすることができる。これにより、可動側電極パターン３１の抵抗値を低下させることなく、可動側電極パターン３１と静止側電極パターン１１との間に形成される静電容量を大きくすることができる。その結果、密閉空間の温度の変化の測定精度を向上させるとともに、圧力検出用パッケージ１０の外部からの圧力に対する感度を向上させることができる。
【００４７】
また、図５に示すように、第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０における可動側電極パターン５３１は、折り返し部５３１４と直線部５３１３とを備えており、折り返し部５３１４における電流の流れる方向に垂直な断面の断面積が、直線部５３１３における電流の流れる方向に垂直な断面の断面積よりも大きくなるように設けられてもよい。このように、折り返し部５３１４における断面積が大きくされていることにより、折り返し部５３１４の抵抗値が直線部５３１３の抵抗値と比べて大きくなることを低減することができる。これにより、可動側電極パターン５３１に電流が流れることによって生じる熱のばらつきを低減することができる。その結果、ダイヤフラム３に熱応力が生じる可能性を低減することができ、圧力検出用パッケージ１０の信頼性を向上させることができる。
【００４８】
なお、ここでいう「折り返し部における電流の流れる方向に垂直な断面」とは、平面透視したときに折り返し部５３１４の外周と内周とを最短距離で結ぶ仮想直線で切った断面と言い換えることができる。
【００４９】
なお、可動側電極パターン３１は、電気抵抗率が配線導体７の電気抵抗率よりも大きくされてもよい。これにより、可動側電極パターン３１の抵抗の変化の大きさをより精度よ
く測定することができる。その結果、圧力検出用パッケージ１０の密閉空間の温度の変化をより精度よく測定することができる。可動側電極パターン３１の電気抵抗率を配線導体７の電気抵抗率よりも大きくする方法としては、可動側電極パターン３１の主材料を配線導体７の主材料と比べて電気抵抗率の大きな材料を用いる方法が挙げられる。具体的には、例えば配線導体７が銅（Ｃｕ）を主材料として形成されている場合であれば、可動側電極パターン３１の主材料にタングステン（Ｗ）を用いることができる。また、可動側電極パターン３１と配線導体７との主材料が同じである場合は、副材料の量や種類を変えることによって、可動側電極パターン３１の電気抵抗率を配線導体７の電気抵抗率よりも大きくすることができる。
【００５０】
可動側電極パターン３１と配線導体７との電気抵抗率の比較には、以下の方法を用いることができる。可動側電極パターン３１および配線導体７を別々に溶融し、これを可動側電極パターン３１および配線導体７ごとに集めて同形状の試験片を形成する。これに一定の電圧をかけて流れた電流の大きさを比較し、流れた電流値が少ない側を電気抵抗率の大きい側と判断する。
【００５１】
また、可動側電極パターン３１は、抵抗温度係数が配線導体７の抵抗温度係数よりも大きくされてもよい。これにより、可動側電極パターン３１の抵抗の変化の大きさをより精度よく測定することができる。その結果、圧力検出用パッケージ１０の密閉空間の温度の変化をより精度よく測定することができる。可動側電極パターン３１の抵抗温度係数を配線導体７の抵抗温度係数よりも大きくする方法としては、可動側電極パターン３１の主材料を配線導体７の主材料と比べて抵抗温度係数の大きな材料を用いる方法が挙げられる。具体的には、例えば配線導体７が銅（Ｃｕ）を主材料として形成されている場合であれば可動側電極パターン３１の主材料にタングステン（Ｗ）を用いることができる。
【００５２】
可動側電極パターン３１と配線導体７との抵抗温度係数の比較には、以下の方法を用いることができる。可動側電極パターン３１および配線導体７を別々に溶融し、これらを可動側電極パターン３１および配線導体７ごとに集めて同形状の試験片を形成する。これらの試験片それぞれに対して異なる２点の温度で抵抗率の測定を行ない、同じ試験片で得られた２点の温度間の抵抗率の差を２点の温度の温度差で割った値を抵抗温度係数としてみなすことができる。このように得られた試験片ごとの抵抗温度係数を比較することで、可動側電極パターン３１と配線導体７との抵抗温度係数の比較を行なう。なお、抵抗率の測定には、ＪＩＳ規格（ＪＩＳＫ７１９４）に記載の４探針法を用いることができる。また、試験片の大きさがＪＩＳ規格で定められた大きさに満たない場合は、これに準ずる方法で測定を行なうことができる。
【００５３】
さらに、図６に示すように可動側電極パターン６３１は、第１の領域３１１と第１の領域３１１よりもダイヤフラム３の最大振幅部３０から離れて位置している第２の領域３１２とを有しており、第１の領域３１１における電流の流れる方向に垂直な断面の断面積が、第２の領域３１２における電流の流れる方向に垂直な断面の断面積よりも大きくなるように設けてもよい。このように、可動側電極パターン６３１のうち、ダイヤフラム３の最大振幅部３０に近い部分、つまりダイヤフラム３が外力によって撓んだ際に最も力がかかりやすい部分の断面積を大きくすることによって、可動側電極パターン６３１の外力に対する強度を向上させることができる。これにより、圧力検出用パッケージ１０の信頼性を向上させることができる。
【００５４】
なお、ここでいうダイヤフラム３の「最大振幅部」とは、枠状部２の上に設けられた状態のダイヤフラム３に圧力を加えた際に、ダイヤフラム３が最も大きく撓む部分を意味する。枠状部２の内周の平面視形状が円形状である場合は、ダイヤフラム３の下面のうち密閉空間に面している領域の中央部分を最大振幅部３０とする。また、枠状部２の内周の平
面視形状が四角形状または正多角形状である場合は、圧力検出用パッケージ１０を平面透視したときに、ダイヤフラム３のうち枠状部２の内周の対角線の交点と重なる部分を最大振幅部３０とする。
【００５５】
第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０は、さらに第１の接続導体５１および第２の接続導体５２を備えている。第１の接続導体５１は、静止側電極パターン１１および絶縁基体１の凹部１２に設けられる圧力検出用素子６１を電気的に接続するために設けられている。また、第２の接続導体５２は可動側電極パターン３１および圧力検出用素子６１を電気的に接続するために設けられている。第１の接続導体５１は、絶縁基体１の内部に設けられており、絶縁基体１の凹部１２に引き出されている。第２の接続導体５２は、枠状部２および絶縁基体１の内部に設けられており、枠状部２の上面および絶縁基体１の凹部１２に引き出されている。なお、第１の接続導体５１および第２の接続導体５２は、互いに離間し、さらに第１の金属層９１、第２の金属層９２および第３の金属層９３に対してそれぞれ離間するように設けられている。
【００５６】
第１の接続導体５１および第２の接続導体５２としては、導電性の良好な材料を用いることが望ましい。具体的には、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）を用いることができる。
【００５７】
第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０は、さらに複数の外部接続導体８を備えている。外部接続導体８は、絶縁基体１の凹部１２に設けられる圧力検出用素子６１および抵抗測定用素子６２と外部回路（図示せず）との間で電気信号を伝送するために設けられている。複数の外部接続導体８のそれぞれは、一方の端部が凹部１２に引き出されるように設けられ、他方の端部が絶縁基体１の下面のうち、凹部１２の外側の部位に引き出されるように設けられている。
【００５８】
外部接続導体８としては、導電性の良好な材料を用いることが望ましい。具体的には、例えば、導電性の良好な材料として、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）を用いることができる。
【００５９】
なお、第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０においては、絶縁基体１、枠状部２およびダイヤフラム３はそれぞれ別々に形成されているが、これに限られるものではない。例えば、絶縁基体１と枠状部２、または、枠状部２とダイヤフラム３が一体的に形成されていてもよい。これにより、圧力検出用パッケージ１０の部品点数を減らすことができる。さらに、一体的に形成した部位間においては、接合用の金属層を形成する必要がないため、圧力検出用パッケージ１０の構造を簡略化することができる点で好ましい。
【００６０】
次に、第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０の製造方法を説明する。圧力検出用パッケージ１０において、例えば、絶縁基体１、枠状部２またはダイヤフラム３が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウムおよび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、これをドクタブレード法を採用してシート状に成形してセラミックグリーンシートとなし、しかる後、このセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工や切断加工を施すとともに、これを約１６００℃の高温で焼成することで作製される。
【００６１】
また、第１の接続導体５１、第２の接続導体５２、外部接続導体８、第１の金属層９１、第２の金属層９２、第３の金属層９３、第４の金属層９４、静止側電極パターン１１および可動側電極パターン３１は、タングステン（Ｗ）等の金属粉末に適当な有機バインダ、溶剤、可塑剤および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
法を採用して絶縁基体１用、枠状部２用またはダイヤフラム３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、枠状部２またはダイヤフラム３用のセラミックグリーンシートとともに焼成することによって所定のパターンに形成される。
【００６２】
なお、枠状部２とダイヤフラム３との接合には、ガラスを用いることもできる。例えば、枠状部２およびダイヤフラム３をガラス成分を含有する絶縁材料で形成し、これらを加熱することで接合することができる。また、枠状部２とダイヤフラム３との間にガラスペーストを接合材として設けることもできる。このように、枠状部２とダイヤフラム３とをガラスを用いて接合することによって、ろう材を用いて接合する場合と比べてダイヤフラム３にかかる熱を低減することができる。これにより、ダイヤフラム３が熱膨張および熱収縮によって変形する可能性を低減することができる。その結果、圧力検出用パッケージ１０の信頼性を向上させることができる。
【００６３】
次に、本発明の第２の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０について説明する。なお、本例の各構成において、第１の実施形態と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。
【００６４】
図７〜９に示すように、第２の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０は、第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０と比較して、可動側電極パターン７３１、配線導体７７および静止側電極パターン７１１の構成が異なる。
【００６５】
第２の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０における可動側電極パターン７３１は、ダイヤフラム３の下面に設けられており、静止側電極パターン７１１との間には静電容量が形成される。可動側電極パターン７３１は、平面透視したときの形状が円形状である。このように、可動側電極パターン７３１の形状が円形状であることから、ダイヤフラム３に外部の圧力が加わった際に可動側電極パターン７３１に伝わる力を分散させることができる。その結果、可動側電極パターン７３１に部分的に大きな変形が生じる可能性を低減することができるので、圧力検出用パッケージ１０の信頼性を向上させることができる。
【００６６】
可動側電極パターン７３１としては、導電性の良好な材料を用いることが望ましい。具体的には、導電性の良好な材料として、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）を用いることができる。
【００６７】
第２の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０における配線導体７７は、静止側電極パターン７１１の抵抗値を測定するためのものであり、静止側電極パターン７１１に接続されている。具体的には、配線導体７７は、静止側電極パターン７１１の一端および他端のそれぞれと絶縁基体７１の凹部１２に設けられる抵抗測定用素子６２とを電気的に接続している。配線導体７７は、絶縁基体１の内部に設けられており、絶縁基体１の凹部１２に引き出されている。なお、短絡を防止するために、配線導体７７は、第１の接続導体５１および第２の接続導体５２ならびに第１の金属層９１とは離間するように設けられている。
【００６８】
配線導体７７としては、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）を用いることができる。
【００６９】
第２の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０における静止側電極パターン７１１は、絶縁基体１の上面に設けられており、温度の変化に応じて抵抗値が変化する材料によって形成されている。具体的には、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅
（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）を用いることができる。
【００７０】
第２の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０は、静止側電極パターン７１１が温度の変化に対して抵抗値が変化するものであって、静止側電極パターン７１１に接続された、抵抗値を計測するための配線導体７７がさらに設けられていることにより、温度を検出するための電極を密閉空間内に別途設けることなく、圧力検出用パッケージ１０の密閉空間の温度の変化を測定することができる。このため、圧力検出用パッケージ１０を小型化することができる。
【００７１】
さらに、第２の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０における静止側電極パターン７１１は、電流の流れる方向に垂直な断面の断面積が、配線導体７７における電流の流れる方向に垂直な断面の断面積よりも小さい。このため、静止側電極パターン７１１の抵抗の変化の大きさをより精度よく測定することができる。その結果、圧力検出用パッケージ１０の密閉空間の温度の変化をより精度よく測定することができる。
【００７２】
さらに、配線導体７が静止側電極パターン７１１に接続されていることによって、圧力検出用パッケージ１０の密閉空間の温度の変化をより精度よく測定することができる。詳しくは、ダイヤフラム３に外部から圧力がかかったときに、可動側電極パターン７３１に及ぼされる力よりも静止側電極パターン７１１に及ぼされる力の方が小さい。そのため、可動側電極パターン７３１に生じる変形よりも静止側電極パターン７１１に生じる変形の方が小さく、可動側電極パターン７３１の抵抗値の変化よりも静止側電極パターン７１１の抵抗値の変化の方が小さい。このため、静止側電極パターン７１１に配線導体７７を接続することにより、可動側電極パターン７３１に配線導体７７を接続する場合と比べて、ダイヤフラム３に外部から圧力がかかったときに測定される温度の変化のばらつきを低減することができる。
【００７３】
本発明の一実施形態の例の圧力検出装置１００は、上記の実施形態の例に代表される圧力検出用パッケージ１０と、この圧力検出用パッケージ１０における絶縁基体１の凹部１２に収納された圧力検出用素子６１および抵抗測定用素子６２とを備えている。なお、本例でも、圧力検出用素子６１および抵抗測定用素子６２は凹部１２に充填した樹脂によって気密封止されている状態を示している。このように、小型化されている圧力検出用パッケージ１０を備えていることから、圧力検出装置１００を小型化することができる。
【００７４】
本発明の実施形態の例の圧力検出装置１００における圧力検出用素子６１は、第１の接続導体５１、第２の接続導体５２および外部接続導体８に接続されている。圧力検出用素子６１は、第１の接続導体５１および第２の接続導体５２を介して伝達された静電容量の変化から、ダイヤフラム３に加えられた圧力を演算し、その結果を外部接続導体８に出力する機能を備えている。具体的には、圧力検出用素子６１に圧力の大きさと圧力をかけたときの静電容量の大きさとの関係のデータをあらかじめ記録させておき、このデータと検出された静電容量の大きさとを照合することによって、ダイヤフラム３に加えられた圧力の大きさを求めることができる。
【００７５】
圧力検出用素子６１は、絶縁基体１の下面の凹部１２に設けられており、樹脂によって気密封止されている。圧力検出用素子６１が絶縁基体１の下面に設けられていることにより、別部材に圧力検出用素子６１が設けられている場合と比較して、静止側電極パターン７１１および可動側電極パターン７３１と圧力検出用素子６１との間の配線長さを小さくすることができる。これにより、第１の接続導体５１および第２の接続導体５２間で生まれる不要な静電容量の形成を小さくすることができる。その結果、圧力検出装置１００は、ダイヤフラム３に加えられた外部からの圧力を精度よく検知することができる。また、圧力検出用素子６１は、樹脂によって気密封止されていることにより、耐久性が向上する
。
【００７６】
本発明の実施形態の例の圧力検出装置１００における抵抗測定用素子６２は、配線導体７７および外部接続導体８に接続されている。抵抗測定用素子６２は、配線導体７７を介して伝達された抵抗値の変化から、密閉空間の温度を演算し、その結果を外部接続導体８に出力する機能を備えている。抵抗測定用素子６２は、絶縁基体１の下面の凹部１２に設けられており、樹脂によって気密封止されている。
【００７７】
抵抗測定用素子６２が絶縁基体１の下面に設けられていることにより、別部材に抵抗測定用素子６２が設けられている場合と比較して、配線導体７７の配線長さを小さくすることができる。これにより、配線導体７７を電気が流れることによって生じる不要な電圧降下の発生を低減することができる。その結果、圧力検出装置１００は、密閉空間の温度の変化の大きさを精度よく検知することができる。このように、密閉空間の温度の変化の大きさを検知することができることにより、密閉空間中の気体がダイヤフラム３に及ぼす圧力の大きさの変化を求めることができる。具体的には例えば、抵抗測定用素子６２に密閉空間の温度の大きさとその温度における抵抗の大きさとの関係のデータおよび密閉空間の温度の大きさとその温度における密閉空間中の気体の圧力との関係のデータをあらかじめ記録させておき、これらのデータと検出された抵抗の大きさとを照合することによって、密閉空間中の気体がダイヤフラム３に及ぼす圧力の大きさを求めることができる。そのため、検知される圧力が密閉空間の温度によって受ける影響を補正することができる。また、抵抗測定用素子６２は、樹脂によって気密封止されていることにより、耐久性が向上する。
【００７８】
第１の接続導体５１、第２の接続導体５２、配線導体７７および外部接続導体８と圧力検出用素子６１または抵抗測定用素子６２との接続方法としては、例えば、はんだバンプ、金バンプ、導電性樹脂またはボンディングワイヤを用いることができる。
【００７９】
なお、本発明は上述の実施形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更や実施の形態の組合せを行なうことは何等差し支えない。
【００８０】
例えば、第１の実施形態の例の圧力検出用パッケージ１０における可動側電極パターン３１において、可動側電極パターン３１は、それぞれ抵抗率が異なる材料から形成される２つ以上の部位から構成されており、最大振幅部３０の近くに位置している部位が最大振幅部３０から遠くに位置している部位よりも抵抗率が大きい構成としてもよい。この場合には、最も圧力の影響を受けやすい最大振幅部３０の温度を重点的に検知することができるため、圧力検出用素子６１によって検知される圧力が密閉空間の温度によって受ける影響の補正の精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００８１】
１：絶縁基体
１１：静止側電極パターン
２：枠状部
３：ダイヤフラム
３０：最大振幅部
３１：可動側電極パターン
３１１：第１の領域
３１２：第２の領域
３１３：直線部
３１４：折り返し部
６１：圧力検出用素子
６２：抵抗測定用素子
７：配線導体
１０：圧力検出用パッケージ
１００：圧力検出装置
【図１】
0005542603.tif 000002
【図２】
0005542603.tif 000003
【図３】
0005542603.tif 000004
【図４】
0005542603.tif 000005
【図５】
0005542603.tif 000006
【図６】
0005542603.tif 000007
【図７】
0005542603.tif 000008
【図８】
0005542603.tif 000009
【図９】
0005542603.tif 000010
【図１０】
0005542603.tif 000011
【図１１】
0005542603.tif 000012