(57)【要約】      （修正有）【課題】注型加工の特長を生かすと同時に、センサー感度向上と温度特性安定化が可能であるＭＥＭＳ圧力センサーを提供する【解決手段】ＭＥＭＳ圧力センサーにおいて、梁部の下方向近傍の基板に開口部（例えば、孔など）を設け、硬化前の流動性のある状態の弾性樹脂が通過しやすいようにすることで、硬化前の弾性樹脂が梁部の下側付近で滞留しないため、気泡も留まらず、結果として隙間無く弾性樹脂で満たされる。また、このように基板に開口部を設けた上で弾性樹脂に気泡無く満たされた圧力センサーは、開口部が無い場合と比較して感度が向上する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサー基板上に梁状の変位部を有し、該変位部にピエゾ抵抗を配しているＭＥＭＳ圧力センサーにおいて、
前記センサーを搭載する搭載基板の前記センサーを配置する近傍に開口部を設け、
前記開口部の近傍に前記センサーを配置して弾性樹脂を溶解被覆する際に空洞部を生成しない
ことを特徴とするＭＥＭＳ圧力センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ圧力センサーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧力センサーの高感度化が求められているが、その一手段として、センサーチップ上に弾性体を貼付し、更にそれを覆う硬質材料外装体からなる構造が先行技術で開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１７８０４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
先行技術では、以下の点を実現することが不可能であった。
・小型化
・複数センサー近接配置
・防塵や防水等の耐環境性の実現
【０００５】
一般的なピエゾ抵抗型ＭＥＭＳ圧力センサーは、シリコン基板上に梁状の変位部を有し、更にその部位にピエゾ抵抗を配することにより圧力検知を実現している。
構造として、その梁状変位部を残しその梁の下のシリコンが掘り取られているため、センサーチップをチップ搭載用基板へ実装した場合、開口部が狭小な半密閉状態の空洞部が生じる。
【０００６】
従来技術では達成不可能であった前記の不可能だった点の解決策として、シリコーンゴムやウレタンなどの樹脂で被覆して接触子を形成する注型加工が有用である。しかし、単純な加工のみでは半密閉状態の空洞部に対して樹脂が完全充填されず気泡などが残有してしまい、センサーの感度にバラツキや発生し、温度特性の悪化していた。
【０００７】
発明者は、注型加工の特長を生かすと同時に、センサー感度向上と温度特性安定化と前記の課題の解決が可能である構造を見出し、本発明に至った。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の問題を解決すべく本発明が成された。
本発明の作動装置は、
「センサー基板上に梁状の変位部を有し、変位部にピエゾ抵抗を配しているＭＥＭＳ圧力センサーにおいて、
センサーを搭載する搭載基板のセンサーを配置する近傍に開口部を設け、
開口部の近傍にセンサーを配置して弾性樹脂を溶解被覆する際に空洞部を生成しない」
ことを特徴としている。
【０００９】
この特徴により、圧力センサーを樹脂で溶解被覆する際に、樹脂が圧力センサー内部にまで十分に入り込む。
【００１０】
結果として、圧力センサー内に気泡などの空洞部を生じず、センサー感度のバラツキを低減し、温度特性を改善することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により前述の問題が解決できる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来のＭＥＭＳ圧力センサーの構造を示す断面図である。
【図２】従来のＭＥＭＳ圧力センサーの問題を示す拡大断面図である。
【図３】本発明のＭＥＭＳ圧力センサーの構造を示す断面図である。
【００１４】
まず、従来技術を、図１を参照しながら説明する。
圧力センサーは上方向からの圧力を受け、梁部に対する応力という形で圧力を検出する。橋に例えると、橋脚と橋桁のうちの橋桁が梁部に相当する。
梁部の上にはピエゾ抵抗などの圧力を電気要素に変換する素子が配置される。
【００１５】
しかしながら、ピエゾ抵抗などの電気素子をそのまま圧力センサーとして使用することはできないので、何かしらの絶縁が必要である。また、梁部やそれを支持する構造物を直接的に外部環境に曝すことは耐久性の面で望ましくないため、弾性のある樹脂などで素子全体をカバーする。
本発明のＭＥＭＳ圧力センサーの場合、このカバーは接触子も兼ねている。
【００１６】
前述の弾性樹脂カバーは、微細なＭＥＭＳ圧力センサーを組み立てた上で、硬化前の流動性のある状態の弾性樹脂をセンサーへ載せるよう成形する。
この際に、梁部の下側などへ硬化前の弾性樹脂がうまく入り込まないことがある。
【００１７】
図２は図１の梁部の下側付近を拡大したものである。
このように、梁部を支持する脚部のようなところに気泡などが発生しやすい。
このような圧力センサー毎に大きさや位置の異なる気泡が存在すると、梁部への応力と歪みの関係が狂い、圧力センサーとしての精度の個体差が非常に大きくなり、量産品として安定的な品質確保が不可能となる。
【００１８】
また、弾性樹脂と気泡（空気など気体）とでは熱膨張率がことなり、外部温度のセンサーに対する影響およびセンサーの電力消費に伴う自己発熱などの熱に関する特性が一定でなくなり、やはり量産品としては使用できないものとなる。
【実施例１】
【００１９】
図３に本発明の基本原理を示す。
従来のものとの相違点は、梁部の下方向近傍の基板に開口部（例えば、孔など）を設け、硬化前の流動性のある状態の弾性樹脂が通過しやすいようにしてあることである。
このようにすることで、硬化前の弾性樹脂が梁部の下側付近で滞留しないため、気泡も留まらず、結果として隙間無く弾性樹脂で満たされる。
【００２０】
また、このように基板に開口部を設けた上で弾性樹脂に気泡無く満たされた圧力センサーは、開口部が無い場合と比較して感度が向上する。圧力センサーに入力される圧力がセンサー素子および梁部を通って満たされた弾性樹脂に伝わり基板の開口部内へ逃げるためである。結果として梁部の変位性が向上するため感度が向上することになる。
【００２１】
また、このように弾性樹脂で満たされた圧力センサーは、気泡を内包する場合と比較して温度特性が改善する。温度変化時の膨張収縮の影響が均質化されるためである。
【００２２】
さらに、この構造を採用することで、圧力センサーと基板との機械的な結合が強化され、接触子に印加される押圧力に対する耐性が向上する（アンカー効果）。このアンカー効果により弾性樹脂の被覆（兼接触子）と圧力センサー素子を搭載する基板との接着性が向上する。
【００２３】
以上までに、本発明の原理と効果を説明してきた。
このような簡便な加工（基板に開口部を設ける）を施したＭＥＭＳ圧力センサーに弾性樹脂カバーを設けることでセンサーの対環境性が向上し、諸問題を解決することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
量産可能なＭＥＭＳ圧力センサーとそれを搭載する基板の簡便な加工によって対環境性の高いセンサーを実現でき、高い経済性と実用性、広い応用可能性を得られるなどの効果を有している。
【符号の説明】
【００２５】
無し
【図１】
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【図２】
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【図３】
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