(57)【要約】【課題】低コスト、低サイズで、隔離流体の漏出を低減するセンサチップを提供する。【解決手段】ダイヤフラム２１を有し、ダイヤフラム２１に印加される圧力を検出するセンサチップ２であって、センサチップ２の表面に形成され、磁化された磁性体を含む流体保持部２２と、流体保持部２２との間の磁力により、流体保持部２２に保持された磁性流体４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤフラムを有し、前記ダイヤフラムに印加される圧力を検出するセンサチップであって、
前記センサチップの表面に形成され、磁化された磁性体を含む流体保持部と、
前記流体保持部との間の磁力により、前記流体保持部に保持された磁性流体と
を備えることを特徴とするセンサチップ。
【請求項２】
前記流体保持部は、前記センサチップの表面に、薄膜状に形成されること特徴とする請求項１に記載のセンサチップ。
【請求項３】
前記流体保持部は、表面に、前記磁性体を保護するパッシベーション膜を備えることを特徴とする請求項２に記載のセンサチップ。
【請求項４】
前記流体保持部は、前記センサチップの表面に、凸型形状に形成されること特徴とする請求項１に記載のセンサチップ。
【請求項５】
ハウジングと、
前記ハウジングに圧力を導入する圧力導入管と、
表面に形成され、磁化された磁性体を含む流体保持部、前記流体保持部との間の磁力により、前記流体保持部に保持された磁性流体を備え、前記ハウジングの、前記圧力導入管と通じる箇所に設置され、印加される圧力を検出するセンサチップと
を備えることを特徴とする圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、隔離流体を介して圧力を検出するセンサチップ及び圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
単結晶シリコン基板の表面に形成された４つのゲージ抵抗からホイートストンブリッジを構成し、ゲージ抵抗のピエゾ効果を用いて圧力を検出する圧力センサチップが知られている。ゲージ抵抗を用いるセンサチップは、ゲージ抵抗が形成された面と反対の面をエッチングされることによって、ダイヤフラムが形成されている。ダイヤフラムが圧力を受けることで変形して、ゲージ抵抗が変形することで、ブリッジ回路の出力信号が変動し、圧力変動を検知する。
【０００３】
このようなセンサチップは、圧力導入管を備えるケースに収容され、圧力導入管を介して、ダイヤフラムに圧力が印加される。ケースには、圧力導入管からの異物の侵入による影響を防ぐために、ダイヤフラムから圧力導入管にかけて、ダイヤフラムと外部とを隔離する隔離流体が封入される。隔離流体は、圧力センサが長期間使用されることで、漏出する場合がある。隔離流体の漏出により、センサチップの汚染、破損等を誘発し、圧力センサの信頼性が低下する虞がある。これに対して、圧力導入管に設けられた永久磁石及び磁性流体により、隔離流体を保持する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２５０９６４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に記載の技術は、圧力センサのサイズ増大、部品数及び組み立て工程数の増加によるコストの増加が生じる虞がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点を鑑み、低コスト、低サイズで、隔離流体の漏出を低減するセンサチップ及び圧力センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、ダイヤフラムを有し、前記ダイヤフラムに印加される圧力を検出するセンサチップであって、前記センサチップの表面に形成され、磁化された磁性体を含む流体保持部と、前記流体保持部との間の磁力により、前記流体保持部に保持された磁性流体とを備えるセンサチップであることを要旨とする。
【０００８】
また、本発明の第１の態様に係るセンサチップにおいては、前記流体保持部は、前記センサチップの表面に、薄膜状に形成されることができる。
【０００９】
また、本発明の第１の態様に係るセンサチップにおいては、前記流体保持部は、表面に、前記磁性体を保護するパッシベーション膜を備えることができる。
【００１０】
また、本発明の第１の態様に係るセンサチップにおいては、前記流体保持部は、前記センサチップの表面に、凸型形状に形成されることができる。
【００１１】
本発明の第２の態様は、  ハウジングと、前記ハウジングに圧力を導入する圧力導入管と、前記ハウジングの、表面に形成され、磁化された磁性体を含む流体保持部、前記流体保持部との間の磁力により、前記流体保持部に保持された磁性流体を備え、前記圧力導入管と通じる箇所に設置され、印加される圧力を検出するセンサチップとを備える圧力センサであることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、低コスト、低サイズで、隔離流体の漏出を低減するセンサチップ及び圧力センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る圧力センサの基本的な構成を説明する模式的な断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る圧力センサのセンサチップの製造方法を説明する模式的な断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る圧力センサのセンサチップを説明する模式的な断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る圧力センサのセンサチップを説明する模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、各層の厚みの比率等は、現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。
【００１５】
本発明の実施の形態に係る圧力センサは、図１に示すように、センサチップ２と、センサチップ２を収容するハウジング１とを備える。センサチップ２は、ダイヤフラム２１を有し、ダイヤフラム２１に印加される圧力を検出する。
【００１６】
センサチップ２は、半導体基板からなり、半導体基板が選択的にエッチングされることにより、薄膜部であるダイヤフラム２１が形成される。ダイヤフラム２１のエッチングされた側の面と反対側の面には、不純物拡散により４つのゲージ抵抗が形成される。４つのゲージ抵抗は、ホイートストンブリッジを構成し、ピエゾ効果による抵抗値の変化から、ダイヤフラム２１に印加される圧力を検出できる。
【００１７】
センサチップ２は、センサチップ２の表面に形成され、磁化された磁性体を含む流体保持部２２と、流体保持部２２との間の磁力により、流体保持部２２の表面に保持された磁性流体４とを備える。磁性流体４は、センサチップ２と外部とを隔離する隔離流体であり、磁性を有する。磁性流体４は、圧力導入管１１から導入された圧力Ｐをセンサチップ２のダイヤフラム２１に伝達する媒体である。
【００１８】
磁性流体４は、図２（ａ）に示すように、センサチップ２のエッチングされた表面に形成された流体保持部２２に向けて注入される。注入された磁性流体４は、図２（ｂ）に示すように、流体保持部２２は、ダイヤフラム２１のゲージ抵抗が形成されていない面、及びエッチングにより形成された側面に、磁力により薄膜状に形成される。流体保持部２２は、磁化された磁性体なので、磁力により磁性流体４を保持し、磁性流体４の漏出を低減することができる。
【００１９】
ハウジング１は、内部に圧力Ｐを導入する圧力導入管１１を備える。圧力導入管１１は、ハウジング１の外部から内部に通じる管である。センサチップ２は、ハウジング１の内部の、圧力導入管１１と通じる箇所に、ダイヤフラム２１が圧力導入管１１を塞ぐように設置されている。センサチップ２は、半導体基板のエッチングされた側の面と、ハウジング１の内壁とがダイボンド材３１により接合されることにより、ハウジング１の内部に設置されている。
【００２０】
ハウジング１の内部に設置されたセンサチップ２は、ポッティング材３２により、ポッティング加工を施されている。ポッティング材３２は、センサチップ２を外部環境から保護する。センサチップ２は、入出力用のワイヤ３３がポッティング材３２を介して接続される。ワイヤ３３の他端は、リードフレーム３４を介して、外部回路に接続される。
【００２１】
ハウジング１は、貫通孔を有するリッド３５により蓋がされる。ハウジング１は、リッド３５の貫通孔により、内部に、圧力導入管１１に導入される圧力Ｐに対する参照圧ＰＲが導入される。
【００２２】
本発明の実施の形態に係る圧力センサによれば、センサチップ２の表面に形成された流体保持部２２と磁性流体４との間の磁力により、磁性流体４を保持して、隔離流体の漏出を低減できるので、低コスト、低サイズで製造可能であり、信頼性を向上できる。
【００２３】
また、本発明の実施の形態に係る圧力センサによれば、圧力導入管１１まで隔離流体を充填される場合に比べて、隔離流体を保持する機構が小さく、隔離流体である磁性流体４の量が少量なので、製造コストを低減できる。
【００２４】
上記のように、本発明を上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００２５】
既に述べた実施の形態においては、流体保持部２２は、図３に示すように、磁化された磁性体を含む磁性薄膜２２ａの表面に形成され、磁性薄膜２２ａを保護するパッシベーション膜２３を備える流体保持部（２２ａ，２３）としてもよい。
【００２６】
また、流体保持部２２は、図４（ａ）に示すように、ダイヤフラム２１のエッチングされた表面に形成された凸型形状の流体保持部２２ｂであってもよい。或いは、流体保持部は、図４（ａ）に示すように、エッチングにより形成された側面に形成された凸型形状の流体保持部２２ｃであってもよい。
【００２７】
また、流体保持部２２は、センサチップ２の、エッチングされていない側の表面に形成されるようにしてもよい。
【００２８】
また、流体保持部２２は、磁化された磁性体を含む樹脂材料等を用いてもよい。
【００２９】
本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００３０】
１…ハウジング
２…センサチップ
４…磁性流体
１１…圧力導入管
２１…ダイヤフラム
２２，２２ｂ，２２ｃ，（２２ａ，２３）…流体保持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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