(57)【要約】【課題】ひずみゲージが形成された半導体チップの小型化と高感度化を両立した圧力センサを提供する。【解決手段】本発明に係る圧力センサ（１０１）は、平面視円形状のダイアフラム（３）と、ひずみゲージが形成された半導体チップ（１）と、ダイアフラムに圧力が加わったときに変形するダイアフラムの第２主面（３Ｂ）に垂設されて、半導体チップを支持する複数の構造体（６ａ，６ｂ）とを有し、構造体の夫々の一端は、平面視でダイアフラムの中心（３０）から離れるダイアフラムの径方向に沿って互いに離間して第２主面に接合され、構造体の夫々の他端は互いに離間して半導体チップに接合され、ダイアフラムの中心に近い方の構造体（６ａ）は、平面視でダイアフラムと同心円状に設けられ第２主面から垂直方向に突出した台座（５ａ）と、一端が台座に接合され、他端が半導体チップに接合された絶縁材料から成る支持部材（２ａ）とを含む。【選択図】図１
2017120212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の流体の圧力を受ける第１主面と、前記第１主面の反対側の第２主面とを有する平面視円形状のダイアフラムと、
ひずみゲージを構成する複数の抵抗が形成された半導体チップと、
前記第２主面に加わる圧力よりも大きな圧力が前記第１主面に加わったときに前記ダイアフラムが変形する前記第２主面の領域に垂設されて、前記半導体チップを支持する少なくとも２つの構造体とを有し、
前記構造体の夫々の一端は、平面視で前記ダイアフラムの中心から離れる前記ダイアフラムの径方向に沿って互いに離間して前記第２主面に接合され、
前記構造体の夫々の他端は、互いに離間して前記半導体チップに接合され、
前記構造体のうち、少なくとも平面視で前記ダイアフラムの中心に近い方の前記構造体は、
平面視で、前記ダイアフラムと同心円状に設けられ、前記第２主面から垂直方向に突出した台座と、
一端が前記台座に接合され、他端が前記半導体チップに接合された絶縁材料から成る支持部材とを含む
ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記台座は、円周方向に沿って不連続に形成されている
ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の圧力センサにおいて、
前記台座は、前記ダイアフラムの径方向に前記第２主面と垂直な断面の形状が前記第１支持部材と接合される側から前記ダイアフラムに向かって細くなる
ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項４】
請求項１または２に記載の圧力センサにおいて、
前記台座は、前記ダイアフラムの径方向に前記第２主面と垂直な断面の形状がＴ型となる
ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の圧力センサにおいて、
前記構造体のうち前記ダイアフラムの前記中心から遠い方の前記構造体は、一端が前記第２主面に接合され、他端が前記半導体チップに接合された絶縁部材から構成されている  ことを特徴する圧力センサ。
【請求項６】
測定対象の流体の圧力を受ける第１主面と、前記第１主面の反対側の第２主面とを有する平面視円形状のダイアフラムと、
ひずみゲージを構成する複数の抵抗が形成された半導体チップと、
前記第２主面に加わる圧力よりも大きな圧力が前記第１主面に加わったときに前記ダイアフラムが変形する前記第２主面の領域に垂設されて、前記半導体チップを支持する第１構造体および第２構造体とを有し、
前記第１構造体は、一端において平面視で前記第２主面における前記ダイアフラムの中心に接合され、他端において前記半導体チップと接合され、
前記第２構造体は、一端において前記第２主面における前記ダイアフラムの中心以外の位置に接合され、他端において前記第１構造体の他端と離間して前記半導体チップに接合され、
前記第２構造体は、
平面視で、前記ダイアフラムと同心円状に設けられ、前記第２主面から垂直方向に突出した台座と、
一端が前記台座に接合され、他端が前記半導体チップに接合された絶縁材料から成る支持部材とを含む
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、圧力センサに関し、例えばサニタリー用圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、流体の圧力を検出する圧力センサが衛生的な配慮が必要な食品や医薬品等の製造現場等で用いられるサニタリー用圧力センサとして認められるためには、耐食性、清浄性、信頼性、および汎用性等に関する厳しい要件を満足しなければならない。
【０００３】
例えば、耐食性として、サニタリー用圧力センサは、圧力の測定対象の流体（例えば液体）が接触する接液部分にステンレス鋼（ＳＵＳ）、セラミックス、およびチタン等の耐食性の高い材料を用いなければならない。また、清浄性として、サニタリー用圧力センサは、洗浄しやすいフラッシュダイアフラム構造を有し、且つ蒸気洗浄に対する高い耐熱衝撃性を有していなければならない。また、信頼性として、サニタリー用圧力センサは、封入剤を使用しない構造（オイルフリー構造）、およびダイアフラムが破れ難い構造（バリア高剛性）を有していなければならない。更に、汎用性として、サニタリー用圧力センサは、測定対象の流体が流れる配管との接続部分が継手形状でなければならない。
【０００４】
このように、サニタリー用圧力センサは、使用する材料や構造が他の圧力センサに比べて制限されるため、高感度化が容易ではない。例えば、ダイアフラムが破れ難い構造を実現するためには、ダイアフラムの膜厚を大きくする（ダイアフラムの厚みに対する径のアスペクト比を小さくする）必要があるが、一般に、ダイアフラムの膜厚を大きくするとダイアフラムの変形量が微小となり、センサ感度が低下するという問題がある。そのため、サニタリー用圧力センサでは、ダイアフラムの微小な変形を精度良く検出する技術が求められている。
【０００５】
例えば、特許文献１，２には、拡散抵抗から成るひずみゲージが形成されたＳｉ等の半導体チップ（ビーム部材）に、ダイアフラムの中心部分の変位のみを伝達し、上記半導体チップの歪に基づくピエゾ抵抗効果による拡散抵抗の抵抗値の変化を検出することでセンサの高感度化を狙った荷重変換型の圧力センサが開示されている。
【０００６】
具体的に、特許文献１、２に開示された従来の荷重変換型の圧力センサでは、半導体チップの中心部分をダイアフラムの中心部分において支持するとともに、上記半導体チップの両端を実質的に変動しない位置に固定している。例えば、特許文献１では、短冊状の半導体チップの中心をピボットと呼ばれる棒状部材によってダイアフラムの中心において支持するとともに、半導体チップの両端を、絶縁架台を介してダイアフラムの外周縁に形成された厚肉部分に固定している。また、特許文献２では、矩形状の半導体チップの中心をダイアフラムの中心に固定するとともに、半導体チップの両端を変動しない台座上に固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−４５１４０号公報
【特許文献２】特開昭６３−２１７６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１，２に開示された圧力センサのように、半導体チップの中心部分をダイアフラムの中心において支持するとともに、半導体チップの両端を実質的に変動しない位置に固定することにより、ダイアフラムが撓んだときのダイアフラムの中心部分の大きな変位を半導体チップに効率よく伝達することができるので、センサの高感度化が可能になる。
【０００９】
しかしながら、上記の圧力センサでは、半導体チップのサイズが大きくなるという課題がある。例えば、特許文献１に開示された圧力センサの場合、円形のダイアフラムの外周縁に厚肉部を形成し、その上に短冊状の半導体チップの両端を固定している。そのため、例えば配管と接続される圧力センサの継手の径を大きくした場合、ダイアフラムの径も大きくなるので、それに応じて半導体チップを長くしなければならず、チップサイズが大きくなるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ひずみゲージが形成された半導体チップの小型化と高感度化を両立した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】
本発明に係る圧力センサ（１０１〜１０６）は、測定対象の流体の圧力（Ｐ）を受ける第１主面（３Ａ）と、第１主面の反対側の第２主面（３Ｂ）とを有する平面視円形状のダイアフラム（３）と、ひずみゲージを構成する複数の抵抗が形成された半導体チップ（１）と、第２主面に加わる圧力よりも大きな圧力が第１主面に加わったときにダイアフラムが変形する第２主面の領域に垂設されて、半導体チップを支持する少なくとも２つの構造体（６ａ，６ｂ／１６ａ，１６ｂ／２６ａ，２６ｂ）とを有し、構造体の夫々の一端は、平面視でダイアフラムの中心（３０）から離れるダイアフラムの径方向に沿って互いに離間して第２主面に接合され、構造体の夫々の他端は、互いに離間して半導体チップに接合され、構造体のうち、少なくとも平面視でダイアフラムの中心に近い方の構造体（６ａ）は、平面視でダイアフラムと同心円状に設けられ、第２主面から垂直方向に突出した台座（５ａ）と、一端が台座に接合され、他端が半導体チップに接合された絶縁材料から成る支持部材（２ａ）とを含むことを特徴とする。
【００１２】
上記圧力センサ（１０５，１０６）において、台座（３５ａ，３５ｂ）は、円周方向に沿って不連続に形成されていてもよい。
【００１３】
上記圧力センサ（１０３）において、台座（１５ａ，１５ｂ）は、ダイアフラムの径方向に第２主面と垂直な断面の形状が第１支持部材と接合される側から前記ダイアフラムに向かって細くなるように形成されていてもよい。
【００１４】
上記圧力センサ（１０４）において、台座（２５ａ，２５ｂ）は、ダイアフラムの径方向に第２主面と垂直な断面の形状がＴ型となるように形成されていてもよい。
【００１５】
上記圧力センサ（１０２）において、構造体のうちダイアフラムの中心から遠い方の構造体（６ｂ）は、一端が第２主面に接合され、他端が半導体チップに接合された絶縁部材（２ｂ）から構成されていてもよい。
【００１６】
本発明に係る別の圧力センサ（１０３）は、測定対象の流体の圧力を受ける第１主面（３Ａ）と、第１主面の反対側の第２主面（３Ｂ）とを有する平面視円形状のダイアフラム（３）と、ひずみゲージを構成する複数の抵抗が形成された半導体チップ（１）と、第２主面に加わる圧力よりも大きな圧力が第１主面に加わったときにダイアフラムが変形する第２主面の領域に垂設されて半導体チップを支持する第１構造体（６ｃ）および第２構造体（６ａ）とを有し、第１構造体は、一端において平面視で第２主面におけるダイアフラムの中心（３０）に接合され、他端において半導体チップと接合され、第２構造体は、一端において第２主面におけるダイアフラムの中心以外の位置に接合され、他端において第１構造体の他端と離間して半導体チップに接合され、第２構造体は、平面視でダイアフラムと同心円状に設けられ、第２主面から垂直方向に突出した台座（５ａ）と、一端が台座に接合され、他端が半導体チップに接合された絶縁材料から成る支持部材（２ａ）とを含むことを特徴とする。
【００１７】
なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を括弧を付して記載している。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したことにより、本発明によれば、ひずみゲージが形成された半導体チップの小型化と高感度化を両立した圧力センサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、実施の形態１に係る圧力センサの構成を示す斜視断面図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る圧力センサの構成を示す平面図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係る圧力センサの構成を示す断面図である。
【図４】図４は、図１におけるダイアフラムと半導体チップとの間の接合部分を拡大した図である。
【図５】図５は、実施の形態１に係る圧力センサにおいて、ダイアフラムが変形したときの支持部材および半導体チップの変位を模式的に示す図である。
【図６】図６は、実施の形態１に係る圧力センサの比較例としての圧力センサにおいて、ダイアフラムが変形したときの支持部材および半導体チップの変位を模式的に示す図である。
【図７】図７は、実施の形態２に係る圧力センサの構成を示す平面図である。
【図８】図８は、実施の形態２に係る圧力センサの構成を示す断面図である。
【図９】図９は、実施の形態３に係る圧力センサの構成を示す平面図である。
【図１０】図１０は、実施の形態３に係る圧力センサの構成を示す断面図である。
【図１１】図１１は、実施の形態４に係る圧力センサの構成を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態５に係る圧力センサの構成を示す図である。
【図１３】図１３は、円周方向に切れ目を有する台座の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、円周方向に切れ目を有する台座の別の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には、同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。
【００２１】
≪実施の形態１≫
図１〜３は、実施の形態１に係る圧力センサの構成を示す図である。
図１には、実施の形態１に係る圧力センサ１００の斜視断面構造が示され、図２には、図１のＺ方向から見たときの圧力センサ１００の平面構造が示され、図３には、図２のＡ−Ａ断面における圧力センサ１００の断面構造が示されている。
【００２２】
図１〜３に示される圧力センサ１００は、測定対象の流体の圧力によってダイアフラムが撓んだときのダイアフラムの変位を、ひずみゲージが形成された半導体チップに伝達することにより、上記流体の圧力を検知する装置である。圧力センサ１００は、ダイアフラムの変位が生じる位置に配置された２つのリング状の台座に夫々固定された支持部材によって上記半導体チップを支持する構造を有している。
【００２３】
具体的に、圧力センサ１００は、半導体チップ１、構造体６ａ，６ｂ、ダイアフラム３、およびハウジング４から構成されている。なお、図１〜３には、圧力センサ１００におけるダイアフラム３の撓みを半導体チップ１に伝達する機構が図示されており、半導体チップ１から出力される信号を処理する回路等のその他の機能部については図示を省略している。また、圧力センサ１００は、検知した圧力の値等の各種情報をユーザに提示するための表示部（例えば液晶ディスプレイ）等を更に有していてもよい。
【００２４】
半導体チップ１、ダイアフラム３、および構造体６ａ，６ｂは、耐食性の高い金属材料から成るハウジング４に収容されている。ハウジング４は、図１〜３に示されるように、筒状に形成され、一方の端部４Ａが測定対象の流体が流れる配管と接続するための継手形状を有している。ハウジング４の内部は、例えば空気で満たされており、内壁４Ｂ側の圧力は例えば大気圧である。
【００２５】
半導体チップ１は、平面視矩形状に形成され、Ｓｉ等の半導体基板から構成されている。半導体チップ１には、半導体チップ１の応力によって発生するひずみを抵抗値の変化として検知するひずみゲージが形成されている。上記ひずみゲージは、例えば、半導体チップ１に形成された４つの抵抗（例えば拡散抵抗）から成るブリッジ回路によって構成されている。圧力センサ１００では、上記ブリッジ回路に一定の電流を流した状態において、半導体チップ１の内部に発生した応力による上記抵抗の抵抗値の変化を電圧の変化として検出することにより、測定対象の流体の圧力を測定することができる。
【００２６】
ダイアフラム３は、測定対象の流体の圧力を受けるとともに、半導体チップ１および構造体６ａ，６ｂを支持する膜である。ダイアフラム３は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、セラミックス、およびチタン等の耐食性の高い材料によって構成され、例えば平面視円形状に形成されている。
【００２７】
ダイアフラム３は、ハウジング４の端部４Ａ側に固定され、ハウジング４の端部４Ａの開口部分を塞いでいる。例えば、ダイアフラム３は、その外周縁がハウジング４の端部４Ａ側の内壁４Ｂと隙間なく接合されている。
【００２８】
ダイアフラム３は、測定対象の流体と接する受圧面（接液面）３Ａと、受圧面３Ａの反対側の面であって半導体チップ１および構造体６ａ，６ｂを支持する支持面３Ｂとを有している。ダイアフラム３は、測定対象の流体から、支持面３Ｂに加わる圧力（例えば大気圧）よりも大きな圧力が受圧面３Ａに加わることにより、撓む。
【００２９】
構造体６ａ，６ｂは、ダイアフラム３の支持面３Ｂにおいて半導体チップを支持する。構造体６ａ，６ｂは、支持面３Ｂに加わる圧力よりも大きな圧力が受圧面３Ａに加わったときにダイアフラムが変形する支持面３Ｂの領域に垂設される。
構造体６ａ，６ｂの夫々の一端は、平面視でダイアフラムの中心３０から離れるダイアフラムの径方向に沿って互いに離間して第２主面３Ｂに接合され、構造体６ａ，６ｂの夫々の他端は、互いに離間して半導体チップ１に接合されている。
【００３０】
具体的に、構造体６ａは、台座５ａと支持部材２ａとから構成され、構造体６ｂは、台座５ｂと支持部材２ｂとから構成されている。
【００３１】
台座５ａ，５ｂ（総称する場合には、「台座５」と表記する。）は、ダイアフラム３の支持面３Ｂにおいて支持部材２ａ，２ｂを支えるための部材（架台）である。台座５は、例えば、ダイアフラム３と一体形成されている。
【００３２】
図２に示されるように、台座５ａ，５ｂは、ダイアフラム３と同心円状に設けられ、支持面３Ｂから垂直方向に突出して形成されている。より具体的には、台座５ａは、ダイアフラム３の中心３０を中心点とするリング状に形成され、台座５ｂは、ダイアフラム３の中心３０を中心点とし、台座５ａよりも大きい半径を有するリング状に形成されている。台座５ａ，５ｂは、それらの軸が支持面３Ｂと垂直になるように、支持面３Ｂに固定されている。
【００３３】
支持部材２ａ，２ｂ（総称する場合には、「支持部材２」と表記する。）は、ダイアフラム３上で半導体チップ１を支持する柱として機能する。支持部材２は、例えば角柱状（例えば四角柱状）に形成されている。また、支持部材２は、電気的な絶縁性を有する材料によって構成されている。より好ましくは、支持部材２は、電気的な絶縁性を有し、且つ熱伝導率のより小さい材料によって構成されている。支持部材２の材料としては、ガラス（例えばホウケイ酸ガラス（パイレックス、登録商標））を例示することができる。
【００３４】
図４は、図１におけるダイアフラム３と半導体チップ１との間の接合部分を拡大した図である。
【００３５】
図４に示すように、支持部材２の一端は、台座５上に支持面３Ｂと略垂直に固定され、支持部材２の他端は、半導体チップ１の一方の主面に接合されている。具体的には、支持部材２ａの一方の端部は、支持部材２ａの中心軸２０がダイアフラム３の支持面３Ｂ（Ｘ−Ｙ平面）に対して垂直となるように台座５ａに固定されている。支持部材２ａの他方の端部は、半導体チップ１の一方の主面における一方の端部に接合されている。
【００３６】
また、支持部材２ｂの一方の端部は、支持部材２ｂの中心軸２０がダイアフラム３の支持面３Ｂに対して垂直となるように台座５ｂに固定されている。支持部材２ｂの他方の端部は、半導体チップ１の一方の主面における他方の端部に接合されている。
【００３７】
支持部材２ａ，２ｂと半導体チップ１および台座５ａ，５ｂとの間の接合には、例えば接着剤が用いられている。
【００３８】
なお、図４には、半導体チップ１における支持部材２ａ，２ｂとの接合部分が、半導体チップ１の他の部分に比べてＺ軸方向に厚肉状に形成されている場合が例示されているが、上記接合部分は上記他の部分と同じ厚さであってもよい。
【００３９】
次に、実施の形態１に係る圧力センサ１００の動作原理について説明する。
図５は、圧力センサ１００において、ダイアフラム３が変形したときの支持部材２および半導体チップ１の変位を模式的に示す図であり、図６は、圧力センサ１００の比較例としてリング状の台座５を設けていない構成の圧力センサにおいて、ダイアフラム３が変形したときの支持部材２および半導体チップ１の変位を模式的に示す図である。
【００４０】
先ず、図６に示すように、支持部材２ａ，２ｂを、ダイアフラム３の同心円の上にリング状の台座を設けずに直接固定した場合、流体からの圧力Ｐによってダイアフラム３が変形したとき、支持部材２ａ，２ｂは、ダイアフラム３に対して垂直な状態を保ったまま傾く。すなわち、支持部材２ａと支持部材２ｂは共に、ダイアフラム３の変形に応じて、Ｚ軸方向のみならず、Ｘ軸方向にも変位が生じる。これにより、ダイアフラム３の変位が半導体チップ１に適切に伝達されず、半導体チップ１には、ほとんどひずみが生じない。
【００４１】
これに対し、実施の形態１に係る圧力センサ１００によれば、図５に示すように、流体からの圧力Ｐによってダイアフラム３が変形したとき、台座５ａ，５ｂとダイアフラム３との接合部分の剛性により、台座５ａ，５ｂがＺ軸に対してほとんど傾くことなく、Ｚ軸方向にのみ変位する。その結果、支持部材２ａ，２ｂには、主に、ダイアフラム３の中心からの距離に応じたダイアフラム３のＺ軸方向の変位が伝達され、Ｘ軸方向の変位はほとんど伝達されない。これにより、半導体チップ１にひずみが生じ、半導体チップ１の内部に引張応力が生じる。半導体チップ１における上記引張応力が生じる領域に、上述したひずみゲージ（ブリッジ回路）を構成する複数の抵抗を適切に形成しておくことにより、測定対象の流体の圧力を高精度に検知することが可能となる。
【００４２】
ここで、台座５ａ，５ｂにおけるダイアフラム３との接合面の幅（リングの径方向の長さ）が大きくなるほど、ダイアフラム３の変形が阻害されてセンサ感度が低下する。その一方で、上記の幅が狭くなるほど、台座５ａ，５ｂとダイアフラム３との接合部分の剛性が小さくなり、台座５ａ，５ｂがダイアフラム３の変形に対してＸ軸方向へ傾きやすくなるとともに、支持部材２ａ，２ｂとの間の接着強度が低下してしまう。したがって、上記幅は、要求されるセンサ感度や接着強度を考慮して適宜する必要がある。
【００４３】
以上、実施の形態１に係る圧力センサ１００によれば、ダイアフラム３の支持面３Ｂに設けたダイアフラム３と同心円状の台座５ａ，５ｂに支持部材２ａ，２ｂを夫々固定し、支持部材２ａ，２ｂによって半導体チップ１を支持することにより、支持部材２ａと支持部材２ｂとの間のＺ軸方向の変位差に応じた引張応力を半導体チップ１の内部に効率よく発生させることができる。これにより、センサ感度の高い圧力センサを実現することが可能となる。
【００４４】
また、圧力センサ１００によれば、半導体チップ１の両端部を支持する支持部材２ａ，２ｂをダイアフラム３が変形する領域に固定しているので、従来の荷重変換型の圧力センサのように、実質的に変動しない位置、すなわちダイアフラム３が変形する部分よりも外側の位置に支持部材２ａ，２ｂを固定する場合に比べて、半導体チップ１のチップサイズを小さくすることができる。
【００４５】
以上のように、実施の形態１に係る圧力センサ１００によれば、半導体チップの小型化と高感度化を両立することが可能となる。
≪実施の形態２≫
図７，８は、実施の形態２に係る圧力センサの構成を示す図である。
図７には、実施の形態２に係る圧力センサ１０１の平面構造が示され、図８には、図７のＡ−Ａ断面における圧力センサ１００の断面構造が示されている。なお、図８では、ハウジング４の図示を省略している。
【００４６】
実施の形態２に係る圧力センサ１０１は、２つの構造体のうち一方の構造体のみが台座上に固定されている点において、実施の形態１に係る圧力センサ１００と相違し、その他の点においては、実施の形態１に係る圧力センサ１００と同様である。
【００４７】
具体的に、図７，８に示されるように、圧力センサ１０１は、ダイアフラム３と同心円状の台座５ａと台座５ａに固定された支持部材２ａとから成る構造体６ａと、支持面３Ｂ上のダイアフラム３が変形する領域における台座５ａよりも外側（ハウジング４側）の領域に配置された支持部材２ｂから成る構造体６ｂとを有している。
【００４８】
これによれば、流体からの圧力によってダイアフラム３が変形したとき、実施の形態１の圧力センサ１００と同様に、支持部材２ａは、Ｘ軸方向にはほとんど変位せず、主にＺ軸方向にのみ変位する。一方、支持部材２ｂは、台座を介さずに支持面３Ｂに直接固定されているため、支持面３Ｂに垂直な状態を保ったまま傾く。すなわち、支持部材２ｂは、Ｚ軸方向のみならず、Ｘ軸方向にも変位が生じる。
【００４９】
このように、支持部材２ａがダイアフラム３の中心からの距離に応じてＺ軸方向に変位する一方、支持部材２ｂがダイアフラム３の中心からの距離に応じてＸ軸方向およびＺ軸方向に変位するので、支持部材２ａと支持部材２ｂとの間のＸ軸方向およびＺ軸方向の夫々の変位差に応じた引張応力を半導体チップ１の内部に発生させることができる。
【００５０】
以上、実施の形態２に係る圧力センサ１０１によれば、実施の形態１に係る圧力センサ１００と同様に、半導体チップの小型化と高感度化を両立することが可能となる。
【００５１】
≪実施の形態３≫
図９，１０は、実施の形態３に係る圧力センサの構成を示す図である。
図９には、実施の形態３に係る圧力センサ１０２の平面構造が示され、図１０には、図９のＡ−Ａ断面における圧力センサ１０２の断面構造が示されている。なお、図１０では、ハウジング４の図示を省略している。
【００５２】
実施の形態３に係る圧力センサ１０２は、２つの構造体のうち一方の構造体がダイアフラムの中心に固定されている点において、実施の形態１に係る圧力センサ１００と相違し、その他の点においては、実施の形態１に係る圧力センサ１００と同様である。
【００５３】
具体的に、図９，１０に示されるように、圧力センサ１０２は、ダイアフラム３の中心３０に設けられた台座５ｃと台座５ｃに固定された支持部材２ｃとから成る構造体６ｃと、ダイアフラム３と同心円状の台座５ａと台座５ａに固定された支持部材２ａとから成る構造体６ａとを有する。
【００５４】
これによれば、流体からの圧力によってダイアフラム３が変形したとき、実施の形態１の圧力センサ１００と同様に、支持部材２ａ，２ｂがダイアフラム３の中心からの距離に応じてＺ軸方向に夫々変位するので、支持部材２ａと支持部材２ｂとの間のＺ軸方向の変位差に応じた引張応力を半導体チップ１の内部に発生させることができる。
【００５５】
以上、実施の形態３に係る圧力センサ１０２によれば、実施の形態１に係る圧力センサ１００と同様に、半導体チップの小型化と高感度化を両立することが可能となる。
【００５６】
なお、図９，１０には、支持部材２ａが台座５ａ上に配置される場合を例示したが、支持部材２ａがダイアフラム３の中心３０に配置されているのであれば、台座５ａはなくてもよい。すなわち、支持部材２ａを台座を介さずにダイアフラム３の中心３０に直接固定してもよい。この場合であっても、上記と同様の効果が得られる。
【００５７】
≪実施の形態４≫
図１１は、実施の形態４に係る圧力センサの構成を示す図である。
図１１には、実施の形態４に係る圧力センサ１０３における半導体チップ１とダイアフラム３との接合部分の斜視断面構造が示されている。
【００５８】
実施の形態４に係る圧力センサ１０３は、リング状の台座の円周方向の断面形状がテーパ状である点において、実施の形態１に係る圧力センサ１００と相違し、その他の点においては、実施の形態１に係る圧力センサ１００と同様である。
【００５９】
具体的に、図１１に示されるように、構造体１６ａ，１６ｂにおける台座１５ａ，１５ｂは、互いに半径の異なる平面視リング状に形成されるとともに、それらの円周方向において断面視テーパ状に形成されている。より具体的には、台座１５ａは、ダイアフラム３の径方向に支持面３Ｂと垂直な断面の形状が、支持部材２ａと接合される面１５ａＤからダイアフラム３と接合される面１５ａＣに向かって細くなっている。同様に、台座１５ｂは、ダイアフラム３の径方向に支持面３Ｂと垂直な断面の形状が、支持部材２ｂと接合される面１５ｂＤからダイアフラム３と接合される面１５ｂＣに向かって細くなっている。
【００６０】
これによれば、台座１５ａ，１５ｂと支持部材２ａ，２ｂとの間の接着強度を保ちつつ、ダイアフラム３の変形を阻害し難くすることが可能となり、センサ感度の更なる向上が期待できる。
【００６１】
なお、図１１では、台座１５ａと台座１５ｂの双方が断面視テーパ状に形成されている場合を例示したが、何れか一方が断面視テーパ状に形成されていてもよい。
【００６２】
≪実施の形態５≫
図１２は、実施の形態５に係る圧力センサの構成を示す図である。
図１２には、実施の形態５に係る圧力センサ１０４における半導体チップ１とダイアフラム３との接合部分の斜視断面構造が示されている。
【００６３】
実施の形態５に係る圧力センサ１０４は、リング状の台座の円周方向の断面形状がＴ型である点において、実施の形態１に係る圧力センサ１００と相違し、その他の点においては、実施の形態１に係る圧力センサ１００と同様である。
【００６４】
具体的に、図１２に示されるように、構造体２６ａ，２６ｂにおける台座２５ａ，２５ｂは、互いに半径の異なる平面視リング状に形成されるとともに、それらの円周方向において断面視Ｔ型に形成されている。より具体的には、台座２５ａは、ダイアフラム３の径方向に支持面３Ｂと垂直な断面の形状が、ダイアフラム３と接合される面２５ａＣの幅が支持部材２ａと接合される面２５ａＤの径方向の幅よりも狭いＴ型となっている。同様に、台座２５ｂは、ダイアフラム３の径方向に支持面３Ｂと垂直な断面の形状が、ダイアフラム３と接合される面２５ｂＣの幅が支持部材２ｂと接合される面２５ｂＤの径方向の幅よりも狭いＴ型となっている。
【００６５】
これによれば、実施の形態４に係る圧力センサ１０３と同様に、台座２５ａ，２５ｂと支持部材２ａ，２ｂとの間の接着強度を保ちつつ、ダイアフラム３の変形を阻害し難くすることが可能となり、センサ感度の更なる向上が期待できる。
【００６６】
なお、図１２では、台座２５ａと台座２５ｂの双方が断面視Ｔ型に形成されている場合を例示したが、何れか一方が断面視テーパ状に形成されていてもよい。
【００６７】
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【００６８】
例えば、上記実施の形態において、支持部材２ａ，２ｂを支持する台座が連続したリング形状を有している場合を例示したが、これに限られず、２つの台座のうち少なくとも一方の台座は、円周方向に沿って不連続に形成されていてもよい。例えば、図１３に示されるように、台座３５ａ，３５ｂは、互いに半径の異なる平面視リング状に形成されるとともに、４等分に分割され、円周方向に４つの切れ目を有していてもよい。あるいは、図１４に示されるように、台座３５ａ，３５ｂを３等分して、３つの切れ目を設けてもよい。
【００６９】
このように、支持部材２ａ，２ｂを支持する台座５ａ，５ｂ，１５ａ，１５ｂ，２５ａ，２５ｂは、必ずしも、図１等に示した連続したリング状である必要はなく、図１３，１４に示すような円弧状であってもよい。
【００７０】
また、上記実施の形態において、台座５ａ，５ｂ，１５ａ，１５ｂ，２５ａ，２５ｂ，３５ａ，３５ｂがダイアフラム３と一体形成されている場合を例示したが、これらをダイアフラム３とは別個の部品として形成し、接着剤等によりダイアフラム３上に接着してもよい。この場合、台座５ａ，５ｂ，１５ａ，１５ｂ，２５ａ，２５ｂ，３５ａ，３５ｂは、ダイアフラム３と異なる材料によって構成されていてもよい。
【００７１】
また、上記実施の形態４，５において、実施の形態１に係る圧力センサ１００の台座５ａ，５ｂをテーパ形状またはＴ型に形成する場合を例示したが、実施の形態２，３に係る圧力センサ１０１，１０２の台座５ａ，５ｂについても同様に、テーパ形状またはＴ型に形成してもよい。
【００７２】
また、上記実施の形態において、支持部材２が角柱状である場合を例示したが、円柱状であってもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１００〜１０６…圧力センサ、１…半導体チップ、２，２ａ，２ｂ…支持部材、３…ダイアフラム、３Ａ…受圧面、３Ｂ…支持面、３０…ダイアフラムの中心、４…ハウジング、４Ａ…ハウジングの端部、４Ｂ…ハウジングの内壁、５，５ａ，５ｂ，１５ａ，１５ｂ，２５ａ，２５ｂ，３５ａ，３５ｂ…台座、６ａ，６ｂ，１６ａ，１６ｂ，２６ａ，２６ｂ…構造体、１５ａＣ，２５ａＣ…ダイアフラム３との接触面、１５ｂＤ，２５ｂＤ…支持部材２との接触面。
【図１】
2017120212.tif 000003
【図２】
2017120212.tif 000004
【図３】
2017120212.tif 000005
【図４】
2017120212.tif 000006
【図５】
2017120212.tif 000007
【図６】
2017120212.tif 000008
【図７】
2017120212.tif 000009
【図８】
2017120212.tif 000010
【図９】
2017120212.tif 000011
【図１０】
2017120212.tif 000012
【図１１】
2017120212.tif 000013
【図１２】
2017120212.tif 000014
【図１３】
2017120212.tif 000015
【図１４】
2017120212.tif 000016