(57)【要約】【課題】容量検出部と回路チップとを一体化してなる容量式圧力センサにおいて、より小型化に適したセンサ構成を提供する。【解決手段】パッケージ１０とこのパッケージ１０に収納された回路チップ２０とを備え、回路チップ２０およびパッケージ１０は、これら両者が互いに離間して対向する対向面１１、２１を有しており、回路チップ２０における対向面２１に固定電極３０が設けられ、パッケージ１０における対向面１１は、圧力Ｐの印加に応じて歪むダイアフラムとして構成されるとともに当該対向面１１には可動電極４０が設けられており、圧力Ｐが印加されたときにパッケージ１０における対向面１１が歪んで両対向面１１、２１の距離が変化し、この距離変化に基づく固定電極３０と可動電極４０との間の容量変化を検出するようにしている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージ（１０）とこのパッケージ（１０）に収納された回路チップ（２０）とを備え、
前記回路チップ（２０）および前記パッケージ（１０）は、これら両者が互いに離間して対向する対向面（１１、２１）を有しており、
前記回路チップ（２０）における前記対向面（２１）に固定電極（３０）が設けられ、前記パッケージ（１０）における前記対向面（１１）は、圧力の印加に応じて歪むダイアフラムとして構成されるとともに当該対向面（１１）には可動電極（４０）が設けられており、
圧力が印加されたときに前記パッケージ（１０）における前記対向面（１１）が歪んで前記両対向面（１１、２１）の距離が変化し、この距離変化に基づく前記固定電極（３０）と前記可動電極（４０）との間の容量変化を検出するようにしたことを特徴とする容量式圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容量検出部と回路チップとを一体化してなる容量式圧力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の容量式圧力センサとしては、一般に、ダイアフラムを有するシリコン基板とガラス基板とを陽極接合によって一体化するとともに、ダイアフラムに可動電極を形成し、この可動電極に対向するガラス基板の部位に固定電極を形成したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、上記の一般的な構成において、ガラス基板の代わりに別のシリコン基板を用い、当該別のシリコン基板に固定電極を形成しているものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
いずれにせよ、このような容量式圧力センサにおいては、ダイアフラムとこれに対向する基板の対向面との間に、可動電極と固定電極とによる容量検出部が形成されており、静電容量型圧力センサとして構成されている。
【０００５】
それによって、圧力が印加されたときにダイアフラムが歪んでダイアフラムとこれに対向する基板の対向面との距離が変化し、この距離変化に基づく固定電極と可動電極との間の容量変化（静電容量変化）が電気信号として検出されるようになっている。
【０００６】
そして、通常、検出された信号は、外部に設けられた回路チップによって増幅や調整等の処理がなされ、圧力検出信号として出力される。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−１９８５１６号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平１０−２２５１２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、信号処理を行う上記回路チップは、例えばシリコン基板に集積化回路が形成されたチップとして圧力センサに設けられるが、圧力センサの小型化という点を考慮すれば、回路チップを圧力センサに積層して一体化した構成を採用することが好ましい。例えば、図２に示すような積層構成を採ることが考えられる。
【００１０】
図２に示す容量式圧力センサでは、一般的なセンサ構成を採用しており、圧力Ｐによって変形するダイアフラム１１０を有するシリコン基板１００とガラス基板２００とを陽極接合によって一体化し、これら両基板１００、２００間に真空室１５０を形成している。
【００１１】
そして、シリコン基板１００およびガラス基板２００における真空室１５０に面した部分に、それぞれ、可動電極３００、固定電極４００を設けている。こうして、シリコン基板１００およびガラス基板２００によって容量検出部が形成されている。
【００１２】
ここで、回路チップ５００は、ガラス基板２００上に積層され接着等により固定されている。また、回路チップ５００と容量検出部とはボンディングワイヤ６００等を用いて電気的に接続することができる。
【００１３】
つまり、回路チップ５００、ガラス基板２００、シリコン基板１００の３層が積層され一体化された３層構成の容量式圧力センサが構成されており、このような回路チップ５００を含めた３層構成を採用することにより、圧力センサの小型化を図ることができる。しかしながら、さらなる小型化が望まれる。
【００１４】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、容量検出部と回路チップとを一体化してなる容量式圧力センサにおいて、より小型化に適したセンサ構成を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、パッケージ（１０）とこのパッケージ（１０）に収納された回路チップ（２０）とを備え、前記回路チップ（２０）および前記パッケージ（１０）は、これら両者が互いに離間して対向する対向面（１１、２１）を有しており、前記回路チップ（２０）における前記対向面（２１）に固定電極（３０）が設けられ、前記パッケージ（１０）における前記対向面（１１）は、圧力の印加に応じて歪むダイアフラムとして構成されるとともに当該対向面（１１）には可動電極（４０）が設けられており、圧力が印加されたときに前記パッケージ（１０）における前記対向面（１１）が歪んで前記両対向面（１１、２１）の距離が変化し、この距離変化に基づく前記固定電極（３０）と前記可動電極（４０）との間の容量変化を検出するようにしたことを特徴とする。
【００１６】
それによれば、パッケージ（１０）と回路チップ（２０）との２部品によって容量検出部を構成することができる。つまり、回路チップ（２０）を容量検出部の構成部品として兼用することができる。
【００１７】
そのため、従来のガラス基板を用いた３層構成の容量式圧力センサに比べて、構成の簡素化が図れ、その結果、本発明によれば、容量検出部と回路チップとを一体化してなる容量式圧力センサにおいて、より小型化に適したセンサ構成を提供することができる。
【００１８】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る容量式圧力センサＳ１の概略断面図である。
【００２０】
この容量式圧力センサＳ１は、パッケージ１０とこのパッケージ１０に収納された回路チップ２０とを備えている。パッケージ１０は、箱形の容器（ケース）であり、セラミック材料や樹脂材料等の電気絶縁性材料からなるものである。
【００２１】
本例では、パッケージ１０はアルミナ等からなる４層のセラミック層１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが積層されたものであり、これらセラミック層１０ａ〜１０ｄがパッケージ１０の底面１１および側壁を構成している。なお、パッケージ１０を構成するセラミック層は４層に限定されるものではない。
【００２２】
具体的には、最下層のセラミック層１０ａがパッケージ１０における底面１１を構成し、その上のセラミック層１０ｂは回路チップ２０を支持するものであり、その上の２層のセラミック層１０ｃ、１０ｄはパッケージ１０における側壁を構成している。
【００２３】
さらに言うならば、パッケージ１０の底部においては、当該底部の周辺部は、最下層のセラミック層１０ａおよびその上のセラミック層１０ｂの２層構成であり、当該底部の中央部は最下層のセラミック層１０ａの１層構成とすることにより、パッケージ１０の底部の中央部に凹部１２を形成している。
【００２４】
そして、このパッケージ１０において上記凹部１２を構成している底面１１は、圧力Ｐの印加に応じて歪むダイアフラムとして構成されている。
【００２５】
回路チップ２０は、通常のＩＣチップ、すなわちシリコン基板等の半導体基板にトランジスタ等の素子を半導体製造技術を用いて形成することにより集積化回路を形成した半導体チップを用いることができる。
【００２６】
この回路チップ２０は、回路チップ２０の下面側の周辺部をセラミック層１０ｂに接着材等を介して固定することにより、当該セラミック層１０ｂに支持されている。つまり、上述したパッケージ１０の底部の中央部に形成された凹部１２を覆うように、回路チップ２０が設けられている。
【００２７】
こうして、回路チップ２０の下面のうちセラミック層１０ｂに接していない領域２１すなわち回路チップ２０の下面のうちパッケージ１０の底部の凹部１２に面した領域２１は、最下層のセラミック層１０ａの上面すなわちパッケージ１０の底面１１と離間して対向した形となっている。
【００２８】
つまり、回路チップ２０の下面における上記領域２１およびパッケージ１０における底面１１は、これら両者１０、２０が互いに離間して対向する対向面１１、２１として構成されている。以下、回路チップ２０の下面における上記領域２１およびパッケージ１０における底面１１を、それぞれの対向面１１、２１ということにする。
【００２９】
ここにおいて、回路チップ２０における対向面２１には固定電極３０が設けられている。一方、パッケージ１０においてダイアフラムとして構成される対向面１１には、可動電極４０が設けられている。
【００３０】
これら固定電極３０および可動電極４０は、それぞれの対向面１１、２１においてスパッタリング法や蒸着法等により成膜されたアルミニウム（Ａｌ）等の導電性の膜からなる。これら両電極３０、４０は互いの間に容量部（コンデンサ）を形成すべく正対するように配置されており、その平面形状は例えば櫛歯形状、円形状、四角形状等任意のものにできる。
【００３１】
そして、回路チップ２０においては、下面に位置する固定電極３０は、上面にまで引き回され、回路チップ２０の上面に形成された回路部と電気的に接続された構成となっている。
【００３２】
例えば、図示しないが、Ａｌ膜等からなる配線パターンを、回路チップ２０の下面から端面を介して回路チップ２０の上面側にわたって連続して形成することにより、当該配線パターンを介して固定電極３０を回路チップ２０の上面へ引き回すことが可能となっている。
【００３３】
ここで、回路チップ２０の上面とパッケージ１０との間が、ボンディングワイヤ５０を介して結線され電気的に接続されている。このボンディングワイヤ５０は、金（Ａｕ）やＡｌ等の線材を用いたワイヤボンディングにより形成される一般的なものにできる。
【００３４】
そして、図示しないが、パッケージ１０には内層配線や表層配線が形成されており、ボンディングワイヤ５０は、パッケージ１０側においてこれらの配線に対して電気的に接続されている。
【００３５】
また、可動電極４０は、このパッケージ１０に形成されている内層配線や表層配線に接続されている。こうして、固定電極３０を含む回路チップ２０および可動電極４０の間の適切な電気的接続が図られている。なお、回路チップ２０とパッケージ１０との間の電気的接続はボンディングワイヤ５０に限定されるものではない。
【００３６】
これら内層配線や表層配線を有するパッケージ１０は、例えばアルミナ等のグリーンシートを積層し、加圧して焼成するという一般的なセラミック積層配線板の製造方法を用いて容易に形成することができる。
【００３７】
すなわち、これら内層配線や表層配線を有するパッケージ１０は、複数のセラミック層１０ａ〜１０ｄの各々を作製する際に、各セラミック層１０ａ〜１０ｄに対して、穴あけ加工や導体ペースト等の印刷を行うことで配線パターンを形成し、この配線パターンが形成されたセラミック層１０ａ〜１０ｄを積層して焼成することで形成することができる。
【００３８】
また、パッケージ１０の上部すなわち開口部には、ふた６０が接着等により取り付けられている。このふた６０は、特に材料は限定されないが、パッケージ１０と熱膨張係数が近い材料が好ましく、例えばコバール等の金属材料あるいはパッケージ１０と同じくセラミック材料や樹脂材料等からなるものにできる。
【００３９】
そして、このふた６０によってパッケージ１０の開口部が遮蔽されてパッケージ１０の内部が気密に封止されている。それにより、パッケージ１０の内部は真空に保たれている。
【００４０】
このような容量式圧力センサＳ１は、例えば、上述のようにして作製されたパッケージ１０に対して回路チップ２０を接着固定し、その後ワイヤボンディングを行って回路チップ２０とパッケージ１０とのボンディングワイヤ５０による結線を行い、続いて、真空雰囲気中でふた６０をパッケージ１０に対して接着固定することによって製造することができる。
【００４１】
そして、この容量式圧力センサＳ１においては、パッケージ１０の内部を真空とすることでパッケージ１０の内部が一定の圧力を持った室いわゆる基準圧力室となっている。そして、本容量式圧力センサＳ１は絶対圧を測定する静電容量型圧力センサとして機能する。
【００４２】
つまり、本センサＳ１では、パッケージ１０における対向面１１すなわちパッケージ１０の底面１１に圧力Ｐが印加されたときに、パッケージ１０におけるダイアフラムとしての対向面１１が歪み、パッケージ１０における対向面１１と回路チップ２０における対向面２１との距離が変化する。
【００４３】
すると、この両対向面１１、２１の距離変化に基づいて、固定電極３０と可動電極４０との間の容量（静電容量）が変化する。そして、この容量変化を電気信号として検出し、この電気信号を回路チップ２０において信号処理を行うことにより、検出信号が出力される。こうして圧力検出が可能となっている。
【００４４】
ところで、本実施形態によれば、回路チップ２０およびこれを収納するパッケージ１０の両者が互いに離間して対向する対向面１１、２１を有しており、回路チップ２０における対向面２１は固定電極３０を有し、パッケージ１０における対向面１１は、圧力印加に応じて変形するダイアフラムとして構成されるとともに可動電極４０を有したものであり、圧力印加の際に両対向面１１、２１の距離変化に基づく両電極３０、４０間の容量変化を検出するようにしたことを特徴とする容量式圧力センサＳ１が提供される。
【００４５】
このように、パッケージ１０における対向面１１と回路チップ２０における対向面２１とにそれぞれ、電極３０、４０を形成することにより、これら両対向面１１、２１の間にコンデンサが形成される。また、パッケージ１０における対向面１１はダイアフラムとして機能するようにしている。
【００４６】
そのため、パッケージ１０と回路チップ２０との２部品によって容量検出部を構成することができる。つまり、回路チップ２０を容量検出部の構成部品として兼用することができる。
【００４７】
よって、従来のガラス基板を用いた３層構成の容量式圧力センサ（図２参照）に比べて、構成の簡素化が図れる。その結果、本実施形態によれば、容量検出部と回路チップ２０とを一体化してなる容量式圧力センサＳ１において、より小型化に適したセンサ構成を提供することができる。
【００４８】
なお、回路チップ２０としては、上記した半導体チップ以外にも、可能であるならば、樹脂製の回路チップ、セラミック製の回路チップ等を採用してもよい。
【００４９】
また、上記例では、パッケージ１０の対向面１１は１層のセラミック層１０ａにより構成することでダイアフラム機能を持たせていたが、例えば、パッケージ１０の底面において、エッチング等の各種加工を行うことによってダイアフラム機能を持たせたい部分のみを他の部分にくらべて薄肉部とした構成を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る容量式圧力センサの概略断面図である。
【図２】従来の容量式圧力センサに回路チップを積層した構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１０…パッケージ、１１…パッケージにおける対向面、２０…回路チップ、
２１…回路チップにおける対向面、３０…固定電極、４０…可動電極。
【図１】
2004309282.tif 000003
【図２】
2004309282.tif 000004