(57)【要約】【課題】  圧力検出素子に発生する非線形な外乱歪を軽減させることにより、より高精度で安価な圧力センサを実現する。【解決手段】  センサチップに設けられこのセンサチップに起歪部たるダイアフラムを構成する凹部と、前記センサチップの起歪部に設けられた圧力検出素子と、前記センサチップの一面に一面が接続され前記凹部と圧力導入室を構成するチップ支持基板とを具備する圧力センサにおいて、  前記センサチップの他面に一面が接続され前記チップ支持基板と相対する位置に配置され略同一な形状を有する補償支持基板を具備したことを特徴とする圧力センサである。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサチップに設けられこのセンサチップに起歪部たるダイアフラムを構成する凹部と、
前記センサチップの起歪部に設けられた圧力検出素子と、
前記センサチップの一面に一面が接続され前記凹部と圧力導入室を構成するチップ支持基板とを具備する圧力センサにおいて、
前記センサチップの他面に一面が接続され前記チップ支持基板と相対する位置に配置され略同一な形状を有する補償支持基板
を具備したことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記補償支持基板は、前記チップ支持基板と異なるヤング率を有し前記チップ支持基板が前記圧力検出素子に作用する歪を打ち消すこと
を特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記補償支持基板は、前記チップ支持基板と異なる熱膨張係数を有し前記チップ支持基板が前記圧力検出素子に作用する歪を打ち消すこと
を特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記補償支持基板は、前記センサチップとの接合面積が調整されて前記チップ支持基板が前記圧力検出素子に作用する歪を打ち消すこと
を特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記補償支持基板は、厚さが調整されて前記チップ支持基板が前記圧力検出素子に作用する歪を打ち消すこと
を特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力検出素子に発生する非線形な外乱歪を軽減させることにより、より高精度で安価な圧力センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧力センサに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【特許文献１】実開昭６３−６３７３７号公報
【０００３】
図３は従来より一般に使用されている従来例の構成説明図、図４は図３の動作説明図で、例えば、実開昭６３ー６３７３７号公報に示されている。
【０００４】
図において、１は半導体チップである。
この場合は、シリコンが使用されている。
２は半導体チップ１に設けられ半導体チップ１に起歪部たるダイアフラム３を構成する凹部である。
【０００５】
４は、半導体チップ１の起歪部３に設けられた半導体圧力検出素子である。
この場合は、振動子が使用されている。
５は半導体チップ１の一面に一面が接続され、凹部２と圧力導入室６を構成する絶縁材からなるチップ支持基板である。
【０００６】
この場合は、パイレックス（登録商標）ガラスが使用され、直接全面接合されている。
また、この場合は、半導体チップ１とチップ支持基板５とは、陽極接合により接合されている。
７はガラス支持基板５に設けられ、圧力導入室６に連通する連通孔である。
【０００７】
以上の構成において、圧力導入室６に低圧側圧力ＰLが導入され、ダイアフラム３の外側から高圧側圧力ＰＨが加わると、ダイアフラム３は、高圧側圧力ＰＨ―低圧側圧力ＰＬの差圧により変位する。
この変位を半導体圧力検出素子４により電気的に検出すれば、差圧に対応した電気信号出力が得られる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような装置においては、以下の間題点がある。
半導体チップ１とチップ支持基板５とは、陽極接合により接合され、非対称構造となっている。
周囲温度や静圧が変化すると、この非対称構造が原因となって、半導体チップ１とチップ支持基板５の熱膨張係数やヤング率の差によりダイアフラム３には非線形な外乱歪Ｆ１，Ｆ２が発生し、ダイアフラム３上に配置された半導体圧力検出素子４に印加されることになる。
【０００９】
この非線形歪により、高精度な圧力センサを実現する場合は、次数の高い複雑な補正項が静圧補正、温度補正の両工程で必要となり、校正点外での特性悪化や多数の校正点が必要となり、製造コスト高の要因にもなっている。
【００１０】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、圧力検出素子に発生する非線形な外乱歪を軽減させることにより、より高精度で安価な圧力センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような課題を達成するために、本発明では、請求項１の圧力センサにおいては、
センサチップに設けられこのセンサチップに起歪部たるダイアフラムを構成する凹部と、前記センサチップの起歪部に設けられた圧力検出素子と、前記センサチップの一面に一面が接続され前記凹部と圧力導入室を構成するチップ支持基板とを具備する圧力センサにおいて、
前記センサチップの他面に一面が接続され前記チップ支持基板と相対する位置に配置され略同一な形状を有する補償支持基板を具備したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項２の圧力センサにおいては、請求項１記載の圧力センサにおいて、
前記補償支持基板は、前記チップ支持基板と異なるヤング率を有し前記チップ支持基板が前記圧力検出素子に作用する歪を打ち消すことを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項３の圧力センサにおいては、請求項１記載の圧力センサにおいて、
前記補償支持基板は、前記チップ支持基板と異なる熱膨張係数を有し前記チップ支持基板が前記圧力検出素子に作用する歪を打ち消すことを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項４の圧力センサにおいては、請求項１記載の圧力センサにおいて、
前記補償支持基板は、前記センサチップとの接合面積が調整されて前記チップ支持基板が前記圧力検出素子に作用する歪を打ち消すことを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項５の圧力センサにおいては、請求項１記載の圧力センサにおいて、
前記補償支持基板は、厚さが調整されて前記チップ支持基板が前記圧力検出素子に作用する歪を打ち消すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、次のような効果がある。
センサチップの他面に一面が接続され、チップ支持基板と相対する位置に配置され略同一な形状を有する補償支持基板が設けられたので、対称構造により、圧力検出素子には静圧による圧縮歪、温度による圧縮歪と引張歪も線形に印加されることになり、外乱歪の線形性が保たれることになる。
静圧補正、温度補正の両工程での補正項の低次数化が可能となり、校正点以外の精度も改善できため、高精度化と製造コスト低減が出来る圧力センサが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、図２は図１の動作説明図である。
【００１８】
補償支持基板１１は、センサチップの他面に一面が接続され、チップ支持基板５と相対する位置に配置され略同一な形状を有し、チップ支持基板５が圧力検出素子４に作用する静圧歪や温度歪が減少される。
【００１９】
以上の構成において、補償支持基板１１をセンサチップ１の他面側に陽極接合により接合し、チップ支持基板５と対称な構造にする。
この構造により、チップ支持基板５と補償支持基板１１には、静圧による同じ量の圧縮歪Ｆ１、あるいは、温度変化による同じ量の圧縮歪と引張歪Ｆ１が印加されることになる。
【００２０】
以上により、センサチップ１には静圧による圧縮歪、温度による圧縮歪と引張歪も原理的には線形に印加されることになり、従来構造で発生する非線形性歪が大きく軽減されることになる。
【００２１】
この結果、
チップ支持基板５が圧力検出素子４に作用する静圧歪や温度歪を減少する材料からなる補償支持基板１１が設けられたので、対称構造により、圧力検出素子４には静圧による圧縮歪、温度による圧縮歪と引張歪も線形に印加されることになり、外乱歪の線形性が保たれることになる。
静圧補正、温度補正の両工程での補正項の低次数化が可能となり、校正点以外の精度も改善できため、高精度化と製造コスト低減が出来る圧力センサが得られる。
【００２２】
なお、前述の実施例においては、補償支持基板１１がチップ支持基板５と対称構造を有すると、説明したが、更に、例えば、補償支持基板１１は、チップ支持基板５と異なるヤング率を有し、チップ支持基板１１が圧力検出素子４に作用する静圧歪や温度歪が減少される、あるいは、補償支持基板１１は、チップ支持基板５と異なる熱膨張係数を有し、チップ支持基板１１が圧力検出素子４に作用する静圧歪や温度歪が減少されても良い、要するに、更に、チップ支持基板５が圧力検出素子４に作用する静圧歪や温度歪が減少されれば良い。
【００２３】
また、補償支持基板１１は、センサチップ１との接合面積が調整されて、チップ支持基板１１が圧力検出素子４に作用する静圧歪や温度歪が減少される、あるいは、補償支持基板１１は、厚さが調整されて、チップ支持基板５が圧力検出素子４に作用する静圧歪や温度歪が減少されるようにしても良く、要するに、チップ支持基板５が圧力検出素子４に作用する静圧歪や温度歪が減少されれば良い。
【００２４】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図２】図１の動作説明図である。
【図３】従来より一般に使用されている従来例の構成説明図である。
【図４】図３の動作説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１      半導体チップ
２      凹部
３      測定ダイヤフラム
４      半導体圧力検出素子
５      チップ支持基板
６      圧力導入室
７      連通孔
１１    補償支持基板
Ｆ１    歪
Ｆ２    歪
ＰＬ    低圧側圧力
ＰＨ    高圧側圧力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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