(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のハウジング（３０）と、
このハウジング内に収納され、圧力検出用のダイヤフラム（１１）を有する金属ステム（１０）と、
この金属ステムにおける前記ダイヤフラムの表面に絶縁膜（５０）を介して固定された半導体よりなるセンサ基板（４０）と、
このセンサ基板に形成され前記ダイヤフラムの歪みを電気信号に変換するための歪みゲージ（４１）とを備える圧力センサにおいて、
前記センサ基板における前記歪みゲージと前記絶縁膜との間の部位に、前記金属ステムと前記歪みゲージとを電気的に遮断するシールド層（４４）が設けられており、
前記歪みゲージ（４１）は、前記ダイヤフラム（１１）の歪みに応じた抵抗値変化を前記電気信号に変換するためのブリッジ回路（４８）を構成する複数個のものよりなり、
前記センサ基板（４０）には、前記シールド層（４４）を接地するためのシールド層接地用パッド（４６）と前記ブリッジ回路を接地するためのブリッジ回路接地用パッド（４２ｂ）とが別々に設けられており、
これらシールド層接地用パッドとブリッジ回路接地用パッドとは、前記ハウジング（３０）に設けられた接地用のターミナル（７２）に対して別々の配線により接続されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記センサ基板（４０）はシリコン半導体チップよりなり、
前記絶縁膜（５０）側の面から反対側の面に向かって、第１の導電型層（４０ａ）、第２の導電型層（４０ｂ）が順次積層されたものであり、
前記シールド層（４４）は前記第１の導電型層により構成され、前記歪みゲージ（４１）は、前記第１の導電型層とは分離して前記第２の導電型層内に形成された第１の導電型領域（４０ｃ）により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記シールド層（４４）は接地されていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属製のハウジング内に収納され圧力検出用のダイヤフラムを有する金属ステムと、該ダイヤフラムの表面に絶縁膜を介して固定された半導体よりなるセンサ基板と、該センサ基板に形成され該ダイヤフラムの歪みを電気信号に変換するための歪みゲージとを備える圧力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の圧力センサの一般的な全体構成を図１１に概略断面として示す。このものは、例えば、自動車の燃料噴射系（例えばコモンレ−ル）における燃料パイプ内の高い圧力（燃料圧）を検出する高圧検出用のセンサに適用可能なものである。
【０００３】
金属製のハウジング１０内に、圧力検出用のダイヤフラム１１を有する金属ステム１０が収納されている。この金属ステム１０は、ネジ部材２０等によりハウジング３０に固定され、ダイヤフラム１１はハウジング３０の圧力導入通路３２から導入された圧力により歪むようになっている。
【０００４】
ここで、図１２は、図１１に示す圧力センサにおけるダイヤフラム１１近傍の構成を拡大して示す模式的断面図であり、金属ステム１０のダイヤフラム１１の表面には、ダイヤフラム１１の歪みを電気信号に変換するための半導体よりなるセンサ基板Ｊ４０が、低融点ガラス（シリコン酸化物等）等よりなる絶縁膜５０を介して固定されている。
【０００５】
センサ基板チップＪ４０は、ダイヤフラム１１の歪みを電気信号に変換するための歪みゲージＪ４１を有する（図１２参照）。図１２に示すセンサ基板Ｊ４０では、Ｎ型シリコン基板の表面に形成されたＰ型領域が歪みゲージＪ４１として形成されている。
【０００６】
また、センサ基板Ｊ４０の周囲には、回路基板６０が配設され、センサ基板Ｊ４０と回路基板６０とは、ボンディングワイヤ６４により結線され、電気的に接続されている。また、回路基板６０はピン６６を介してターミナル７２に電気的に接続されている。
【０００７】
かかる圧力センサにおいては、圧力導入通路３２から導入された圧力によってダイヤフラム１１が歪み、その歪みをセンサ基板チップＪ４０の歪みゲージＪ４１を介して電気信号に変換し、この信号をワイヤ６４、回路基板６０、ピン６６、さらにターミナル７２を介して、外部回路（自動車のＥＣＵ等）へ出力し、圧力検出を行うようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の圧力センサにおいては、上記図１２に示す様に、金属ステム１０のダイヤフラム１１の表面に、センサ基板Ｊ４０が絶縁膜５０を介して固定された構成となっているため、金属ステム１０とセンサ基板Ｊ４０との間には、金属ステム１０とセンサ基板Ｊ４０とを電極とし、絶縁膜５０を誘電体とするコンデンサ（寄生容量）Ｃｐが形成されている。
【０００９】
よって、圧力センサがノイズの多い環境下で使われた場合、次のような問題が生じる。ノイズの多い環境とは、例えば、無線等の電磁波が発生している環境である。このような電磁波等によるノイズ電流（例えば１ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚ、数１０〜２００Ｖ）は、ハウジング３０から順に、金属ステム１０、寄生容量Ｃｐ、センサ基板Ｊ４０、歪みゲージＪ４１の経路にて伝播する。
【００１０】
すると、歪みゲージＪ４１を介して出力される電気信号に、ノイズ電流が加わり、これが、その後の処理回路にて増幅されることで、センサ出力におけるＳ／Ｎ比の低下や誤動作の発生につながるという問題が発生する。
【００１１】
本発明は上記問題に鑑み、圧力検出用のダイヤフラムを有する金属ステムを金属製のハウジング内に収納し、歪みゲージが形成された半導体よりなるセンサ基板を該ダイヤフラムの表面に絶縁膜を介して固定してなる圧力センサにおいて、センサ出力への外来ノイズの影響を抑制することを目的とする。
【００１２】
【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に記載の発明においては、センサ基板（４０）における歪みゲージ（４１）と絶縁膜（５０）との間の部位に、金属ステム（１０）と歪みゲージとを電気的に遮断するシールド層（４４）を設け、歪みゲージ（４１）を、ダイヤフラム（１１）の歪みに応じた抵抗値変化を電気信号に変換するためのブリッジ回路（４８）を構成する複数個のものよりなるものとし、センサ基板（４０）に、シールド層（４４）を接地するためのシールド層接地用パッド（４６）とブリッジ回路を接地するためのブリッジ回路接地用パッド（４２ｂ）とを別々に設け、これらシールド層接地用パッドとブリッジ回路接地用パッドとを、ハウジング（３０）に設けられた接地用のターミナル（７２）に対して別々の配線により接続したことを特徴としている。
【００１３】
本発明によれば、シールド層（４４）によって、ハウジング（３０）を介して金属ステム（１０）から歪みゲージ（４１）に加わる外来ノイズを電気的に遮断することができるため、センサ出力への外来ノイズの影響を抑制することができる。また、本発明よれば、ブリッジ回路接地用パッド（４２ｂ）とは別系統で接地されたシールド層接地用パッド（４６）を介して、外来のノイズ電流が逃されるため、より確実にセンサ出力への外来ノイズの影響を抑制することができる。
【００１４】
ここで、請求項２に記載の発明は、センサ基板の具体的構成を提供するものである。すなわち、センサ基板（４０）はシリコン半導体チップよりなり、絶縁膜（５０）側の面から反対側の面に向かって、第１の導電型層（４０ａ）、第２の導電型層（４０ｂ）が順次積層されたものであり、シールド層（４４）は第１の導電型層により構成され、歪みゲージ（４１）は、第１の導電型層とは分離して第２の導電型層内に形成された第１の導電型領域（４０ｃ）により構成されたものにすることができる。
【００１５】
また、シールド層（４４）としては、請求項３に記載の発明のように、接地されているものとすることができる。
【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に本発明の実施形態に係る圧力センサＳ１の全体断面構成を示す。また、図２は、図１中の丸で囲んだＡ部の概略（センサチップと金属ステムの断面）を拡大して示す斜視図である。
【００２０】
本実施形態では、限定するものではないが、圧力センサＳ１は、自動車の燃料噴射系（例えばコモンレ−ル）における燃料パイプ（図示せず）に取り付けられ、この燃料パイプ内の圧力媒体としての液体または気液混合気の圧力を検出するものとして説明する。
【００２１】
１０は中空円筒形状を成す金属ステムであり、ネジ部材２０により、ハウジング３０にネジ結合され固定されている。金属ステム１０は、一端側に閉塞部としての薄肉状のダイヤフラム１１を有し、他端側に開口部１２を有する。また、金属ステム１０の他端側（開口部１２側）には、一端側（ダイヤフラム１１側）に比べて外周径が大きい段付部１３が形成されている。
【００２２】
金属ステム１０のダイヤフラム１１の表面には、図２に示す様に、半導体からなるセンサチップ４０（本発明でいうセンサ基板）が、低融点ガラス等よりなる絶縁膜５０により接合固定されている。
【００２３】
このセンサチップ４０は、開口部１２から金属ステム１０内部に導入された圧力媒体の圧力によってダイヤフラム１１が変形したときに発生する歪みを検出するものであり、ダイヤフラム１１の歪みを電気信号に変換するための歪みゲージ４１（図３参照）を備えている。
【００２４】
金属ステム１０の材料には、超高圧を受けることから高強度であること、及び、Ｓｉからなるセンサチップ４０をガラス等の絶縁膜５０により接合するため低熱膨張係数であることが求められ、具体的には、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｏまたはＦｅ、Ｎｉを主体とし、析出強化材料としてＴｉ、Ｎｂ、Ａｌまたは、Ｔｉ、Ｎｂが加えられた材料を選定し、プレス、切削や冷間鍛造等により形成できる。
【００２５】
ハウジング３０は、被取付体としての上記燃料パイプに直接取り付けられるもので、外周面に該取付用のネジ３１が形成されている。また、ハウジング３０の内部には、金属ステム１０の開口部１２と連通する圧力導入通路３２が形成されている。この圧力導入通路３２は、ハウジング３０が上記燃料パイプに取り付けられた状態で上記燃料パイプ内と連通し、金属ステム１０内へ圧力媒体を導入するようになっている。
【００２６】
ネジ部材（スクリュウ）２０は、金属ステム１０の外周を覆う円筒形状を有し、その外周面に雄ネジ部２１が形成され、一方、ハウジング３０における雄ネジ部２１と対応する部位には、雄ネジ部２１に対応した形状の雌ネジ部３３が形成されている。
【００２７】
そして、これら両ネジ部２１、３３のネジ結合により、金属ステム１０において、ネジ部材２０からの押圧力が段付部１３に印加されるため、金属ステム１０はハウジング３０に押圧固定され、さらに、この押圧力によって、開口部１２と圧力導入通路３２との連通部、即ち、金属ステム１０の開口部１２側とハウジング３０の圧力導入通路３２側との境界部Ｋがシールされている。
【００２８】
このように、ハウジング３０は、上記燃料パイプへの固定（超高圧シール及び機械的保持）、及び、金属ステム１０のネジ部材２０を利用しての固定（超高圧シール及び機械的保持）という機能、更には、後述のコネクタケース８０の固定（シール及び機械的保持）という機能を有する。そのため、ハウジング３０の要求品質としては、圧力媒体及び実車環境からの耐食性、また上記境界部Ｋにて高いシール面圧を発生させる軸力を維持するためのネジ強度、が挙げられる。
【００２９】
そして、これらの要求品質から、ハウジング３０の材質としては、耐食性と高強度を合わせもつ炭素鋼（例えばＳ１５Ｃ等）に耐食性を上げるＺｎめっきを施したものや、耐食性を有するＸＭ７、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ６３０等を採用することができる。
【００３０】
また、ネジ部材２０は、金属ステム１０をハウジング３０に固定し、高いシール面圧を発生させる軸力を維持するために高強度が求められるが、ハウジング３０とコネクタケース８０により構成されるパッケージの内部に収納されることから、ハウジング３０と違い耐食性は必要なく、炭素鋼等を採用できる。
【００３１】
６０は回路基板としてのセラミック基板であり、ネジ部材２０に接着され固定されることにより、ハウジング３０内におけるセンサチップ４０の周囲に配設されている。該基板６０には、センサチップ４０の出力を増幅するアンプ（Ａｍｐ）ＩＣチップ６２及び特性調整ＩＣチップ６２が接着剤にて固定されている。また、図１では図示しないが、各ＩＣチップ６２とセラミック基板６０とはボンディングワイヤにより電気的に接続されている。
【００３２】
ここで、セラミック基板６０とセンサチップ４０とは、超音波ワイヤボンディングにより形成されたＡｌ（アルミニウム）等の細線であるボンディングワイヤ６４によって結線され、電気的に接続されている。また、コネクタターミナル７０へ電気的接続するためのピン６６が、銀ろうにてセラミック基板６０に接合されている。
【００３３】
コネクタターミナル７０は、ターミナル７２が樹脂７４にインサート成形により構成されたアッシー（ＡＳＳＹ）である。ターミナル７２とセラミック基板６０とはピン６６にレーザ溶接により接合されている。これによって、センサチップ４０からの出力は、ボンディングワイヤ６４からピン６６を介してターミナル７２へ伝達可能となっている。
【００３４】
また、コネクタターミナル７０は、接着剤７６により、コネクタケース８０に固定保持され、ターミナル７２は自動車のＥＣＵ等へ配線部材を介して電気的に接続可能となっている。
【００３５】
なお、ターミナル７２は、図１では２本示されているが、上記アンプＩＣチップ６２を介してセンサチップ４０へ電圧を入出力する入力用、出力用及び接地用の少なくとも３本が備えられている。
【００３６】
コネクタケース８０は、コネクタターミナル７０の外形を成すもので、Ｏリング９０を介して組付けられたハウジング３０と一体化してパッケージを構成し、該パッケージ内部のセンサチップ４０、各種ＩＣ、電気的接続部を湿気・機械的外力より保護するものである。コネクタケース８０の材質は、加水分解性の高いＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等を採用できる。
【００３７】
次に、センサチップ４０のより詳細な構成について図３及び図４を参照して述べる。図３はセンサチップ４０における絶縁膜５０側の面（以下、裏面という）とは反対側の面（以下、表面という）から見たときの平面構成を模式的に示す図、図４はセンサチップ４０の断面構成を模式的に示す図である。
【００３８】
なお、図３に示すハッチングは断面を示すものではなく、センサチップ４０の表面に現れている各導電型領域を識別するために便宜上、施したものであり、斜線ハッチングが施された領域はＰ型領域、斜線ハッチングが施されていない白地の領域はＮ型領域を示す。
【００３９】
本実施形態では、上記歪みゲージ４１が４個形成されており、これら４個の歪みゲージ４１は、図３に示す様に、配線４３によって互いに電気的に接続されることにより、ダイヤフラム１１の変形に応じた抵抗値変化を電気信号に変換するためのブリッジ回路４８を構成している。なお、ブリッジ回路４８は、図３中の点ａ、ｂ、ｃ、ｄで結線されたホイートストンブリッジ（後述の図６参照）である。
【００４０】
本実施形態のセンサチップ４０はシリコン半導体チップよりなり、図４に示す様に、裏面側（図中、下側）から表面（図中、上側）に向かって、Ｐ型層（第１の導電型層）４０ａ、Ｎ型層（第２の導電型層）４０ｂが順次積層されたものである。
【００４１】
ここで、歪みゲージ４１は、Ｐ型層４０ａとは分離してＮ型層４０ｂ内に形成されＰ型層４０ａとは不純物濃度の異なるＰ型領域（第１の導電型領域）４０ｃとして構成されている。また、センサチップ４０において、裏面（絶縁膜５０側の面）に位置するＰ型層４０ａは、本発明でいうシールド層４４を構成している。
【００４２】
つまり、センサチップ４０における歪みゲージ４１と絶縁膜５０との間の部位に、金属ステム１０と歪みゲージ４１とを電気的に遮断するシールド層４４が設けられている。
【００４３】
また、センサチップ４０の表面には、電気絶縁性の酸化膜４５が形成されている（図４参照）。この酸化膜４５の上にはゲージ用パッド４２や配線４３が、Ａｌ（アルミニウム）等の蒸着により形成されている。また、歪みゲージ４１と配線４３とは、酸化膜４５の所望の部位に形成された開口部を介して電気的に接続されている。
【００４４】
そして、４個の歪みゲージ４１は、図３に示す様に、配線４３によって互いに電気的に接続されるとともに、各ゲージ用パッド４２と電気的に接続されている。なお、これらパッド４２はワイヤボンディングされる部位であるため、ボンディング時には、ゲージ用パッド４２の下の酸化膜４５にダメージが入り、パッド４２のアイソレーション（電気的な分離）が壊れる恐れがある。そのため、本例では、図４に示す様に、ゲージ用パッド４２の直下のＮ型層４０ｂをＰ型領域４０ｄで取り囲むことでアイソレーションを確保している。
【００４５】
また、図４に示す様に、Ｐ型領域４０ｄの上にはシールド層４４を接地するためのシールド層接地用パッド４６が形成されており、当該パッド４６とＰ型領域４０ｄとシールド層４４とは、酸化膜４５に形成された開口部を介して電気的に接続されている。
【００４６】
ここで、各パッド４２、４６とセラミック基板６０とは、ボンディングワイヤ６４を介して結線されており、それによって、各パッド４２、４６は、各々の用途に応じて、入力用、出力用及び接地用の各ターミナル７２に電気的に接続されている。
【００４７】
つまり、上記ブリッジ回路４８を構成する４個のゲージ用パッド４２は、電圧を入力するために入力用のターミナル７２と電気的に接続される入力用パッド、信号を出力するために出力用のターミナル７２と電気的に接続される出力用パッド、ブリッジ回路４８を接地するために接地用のターミナル７２と電気的に接続されるブリッジ回路接地用パッドとして、それぞれ用途が分担されている。
【００４８】
そして、ブリッジ回路接地用パッドとは別々に設けられたシールド層接地用パッド４６は、接地用のターミナル７２に対して別々の配線により接続されている。そのため、シールド層４４は、Ｐ型領域４０ｄとシールド層接地用パッド４６とを介し接地用のターミナル７２によって、接地できるようになっている。
【００４９】
なお、本実施形態のセンサチップ４０は、イオン注入法や熱拡散等にて、各導電型層及び各導電型領域４０ａ〜４０ｄを形成したり、蒸着法にて配線４３やパッド４２、４６を形成したりする等、周知の半導体製造技術を用いて製造することが可能である。
【００５０】
かかる構成を有する圧力センサＳ１の組付方法について述べる。まず、センサチップ４０が絶縁膜５０で接合された金属ステム１０を、ネジ部材２０を介してハウジング３０にネジ結合し、金属ステム１０をハウジング３０に固定する。次に、ネジ部材２０にセラミック基板６０を接着し、セラミック基板６０とセンサチップ４０とをワイヤボンディングにより結線、電気的に接続する。
【００５１】
次に、コネクタターミナル７０とピン６６とをレーザ溶接（ＹＡＧレーザ溶接等）にて接合する。次に、Ｏリング９０を介して、コネクタケース８０をハウジング３０の溝部に組み付け、該溝部をかしめることにより、コネクタケース８０とハウジング３０とを固定する。こうして、図１に示す圧力センサＳ１が完成する。
【００５２】
かかる圧力センサＳ１は、ハウジング３０のネジ３１を上記図示しない燃料パイプに形成されたネジ部に直接結合し取り付けることによって、該燃料パイプに接続固定される。
【００５３】
そして、燃料パイプ内の燃料圧が、圧力導入通路３２を通じて、金属ステム１０の開口部１２から金属ステム１０の内部へ導入されたときに、その圧力によってダイヤフラム１１が歪み変形し、この変形をセンサチップ４０により電気信号に変換し、この信号をセンサの処理回路部を構成するセラミック基板６０等にて処理し、圧力検出を行う。そして、検出された圧力（燃料圧）に基づいて、上記ＥＣＵ等により燃料噴射制御がなされるのである。
【００５４】
このセンサチップ４０によるダイヤフラム変形の電気信号への変換は、詳しくは、次のようにして行うことができる。例えば、図４において、シールド層接地用パッド４６に最近接位置にあるゲージ用パッド４２をブリッジ回路接地用パッド４２ｂとすると、ブリッジ回路接地用パッド４２ｂの対角位置にあるゲージ用パッド４２が入力用パッド４２ａ、残りの２つのゲージ用パッド４２が出力用パッド４２ｃ、４２ｄとなる。
【００５５】
このように各ゲージ用パッド４２ａ〜４２ｄの用途分担がなされている場合、入力用のターミナル７２、アンプＩＣチップ６２、セラミック基板６０上の配線（図６参照）、ボンディングワイヤ６４から、パッド４２ａを介して、ブリッジ回路４８におけるａ−ｂ間に電圧（入力電圧）を印加する。
【００５６】
また、接地用のターミナル７２、セラミック基板６０上の配線（図６参照）、ボンディングワイヤ６４から、パッド４２ｂを介してブリッジ回路４８は接地されている。また、シールド層４４も、上述のように、Ｐ型領域４０ｄ、シールド層接地用パッド４６、ボンディングワイヤ６４、セラミック基板６０上の配線を介し、接地用のターミナル７２によって接地されている。
【００５７】
この状態でダイヤフラム１１が歪むと、その歪み応力を受けて歪みゲージ４１の抵抗値が変化する。この抵抗値変化はブリッジ回路４８におけるｃ−ｄ間の電圧（出力電圧）として出力され、この出力電圧は、パッド４２ｃ、４２ｄを介して、ボンディングワイヤ６４、セラミック基板６０上の配線からアンプＩＣチップ６２へ送られ、そこで増幅、差動等の処理を行い、センサ出力として出力用のターミナル７２から外部へ出力する。
【００５８】
ところで、本実施形態においては、上記図４に示した様に、センサチップ４０における歪みゲージ４１と絶縁膜５０との間の部位に、金属ステム１０と歪みゲージ４１とを電気的に遮断するシールド層４４を設けたことを主たる特徴としている。
【００５９】
それによれば、本圧力センサＳ１がノイズの多い環境下で使われた場合でも、シールド層４４によって、ハウジング３０を介して金属ステム１０から歪みゲージ４１に加わる外来ノイズを電気的に遮断することができるため、センサ出力への外来ノイズの影響を抑制することができる。
【００６０】
つまり、本実施形態では、図５に示す様に、センサチップ４０と金属ステム１０との間に形成される寄生容量Ｃｐは、接地されたシールド層４４と金属ステム１０との間に形成される。
【００６１】
そのため、従来、ハウジング３０、金属ステム１０、寄生容量Ｃｐ、センサ基板Ｊ４０、歪みゲージＪ４１の順に流れていたノイズ電流の経路（上記図１２参照）は、本実施形態では、ハウジング３０、金属ステム１０、寄生容量Ｃｐ、センサチップ４０のシールド層４４、Ｐ型領域４０ｄ、シールド層接地用パッド４６、ＧＮＤ（接地）の順に流れるようになり（図５参照）、歪みゲージ４１へは流れなくなる。
【００６２】
従って、本実施形態によれば、シールド層４４によって、ハウジング３０、金属ステムから上記寄生容量を介して歪みゲージ４１に加わるノイズ電流を、歪みゲージ４１の手前で電気的に遮断することができるため、センサ出力への外来ノイズの影響を抑制することができる。
【００６３】
また、本実施形態では、センサチップ４０に、シールド層接地用パッド４６とブリッジ回路接地用パッド（例えば図４中の４２ｂ）とが別々に設けられており、これら両接地用パッド４２ｂ、４６が、コネクタケース８０を介してハウジング３０に設けられた接地用のターミナル７２に対して、別々の配線により接続されていることも特徴点である。
【００６４】
ここで、シールド層接地用パッドとブリッジ回路接地用パッドとを同一の１個のパッドとする、例えば、ブリッジ回路接地用パッド４２ｂをシールド層接地用パッドとして兼用しても良いが、両接地用パッド４２ｂ、４６を別体に設け、互いに別配線系統で接地すれば、より確実にセンサ出力への外来ノイズの影響を抑制することができる。
【００６５】
この両接地用パッド４２ｂ、４６を別体に設け互いに別配線系統で接地する構成の有効性について、図６及び図７を参照して具体的に説明する。図６は、両接地用パッドを別体とし別配線系統で接地した場合、図７は、両接地用パッドを同一の１個のパッドとした場合、のそれぞれ検出方法をブロック図的に示した説明図である。
【００６６】
まず、図６において、シールド層接地用パッド４６に最近接位置にあるゲージ用パッド４２をブリッジ回路接地用パッド４２ｂとした場合のセンサチップ４０が示されている。なお、図６中の太線は、センサチップ４０の各パッド４２ａ〜４２ｄ、４６及びアンプＩＣチップ６２の各パッド６２ａ〜６２ｄと、セラミック基板６０上の各パッド６０ａ〜６０ｄ、６０ｇ、６１ａ〜６１ｄとを結線するボンディングワイヤを示している。
【００６７】
センサチップ４０の入力用パッド４２ａは、ボンディングワイヤ６４、セラミック基板６０上のパッド６０ａ、配線Ｌａ、パッド６１ａ、ボンディングワイヤを介して、アンプＩＣチップ６２の入力用パッド６２ａに電気的に接続されている。このアンプＩＣチップ６２の入力用パッド６２ａは、セラミック基板６０に形成された図示しない配線等によって、入力用のターミナル７２の接続部Ｔ３に電気的に接続されている。
【００６８】
センサチップ４０のブリッジ回路接地用パッド４２ｂは、ボンディングワイヤ６４、セラミック基板６０上のパッド６０ｂ、配線Ｌｂ１、配線ＬＧ１を介して、接地用のターミナル７２の接続部Ｔ１に電気的に接続されている。
【００６９】
センサチップ４０の一方の出力用パッド４２ｃは、ボンディングワイヤ６４、セラミック基板６０上のパッド６０ｃ、配線Ｌｃ、パッド６１ｃ、ボンディングワイヤを介して、アンプＩＣチップ６２の一方の出力用パッド６２ｃに電気的に接続されている。
【００７０】
センサチップ４０の他方の出力用パッド４２ｄは、ボンディングワイヤ６４、セラミック基板６０上のパッド６０ｄ、配線Ｌｄ、パッド６１ｄ、ボンディングワイヤを介して、アンプＩＣチップ６２の他方の出力用パッド６２ｄに電気的に接続されている。
【００７１】
また、アンプＩＣチップ６２には、各出力用パッド６２ｃ、６２ｄに対応して電気的に接続された第１のオペアンプ６３ｃ、第２のオペアンプ６３ｄと、これらオペアンプ６３ｃ、６３ｄの信号を差動処理する差動アンプ６３とが設けられている。また、差動アンプ６３からの出力は、セラミック基板６０に形成された図示しない配線等によって、出力用のターミナル７２の接続部Ｔ２へ送られるようになっている。
【００７２】
また、アンプＩＣチップ６２の接地用パッド６２ｂは、ボンディングワイヤ、セラミック基板６０上のパッド６１ｂ、配線Ｌｂ２、配線ＬＧ１を介して、接地用のターミナル７２の接続部Ｔ１に電気的に接続されている。
【００７３】
また、センサチップ４０のシールド層接地用パッド４６は、ボンディングワイヤ６４、セラミック基板６０上のパッド６０ｇ、配線ＬＧ２を介して、接地用のターミナル７２の接続部Ｔ１に電気的に接続されている。
【００７４】
このように、シールド層接地用パッド４６は、ブリッジ回路接地用パッド４２ｂと接地用のターミナル７２の接続部Ｔ１とをつなぐ配線Ｌｂ１及び配線ＬＧ１とは、別の配線ＬＧ２を介して接地用のターミナル７２と接続されている。なお、配線ＬＧ２は、他の配線よりも太いものとなっている。
【００７５】
重複する部分もあるが、図６に基づいて、本実施形態の圧力検出方法を述べる。なお、ここでは、ブリッジ回路４８及びアンプＩＣチップ６２の動作における基準電位は、配線ＬＧ１、配線Ｌｂ１及び配線Ｌｂ２の配線接続部Ｌｂ３の電位Ｖｈである。これは、接地用のターミナル７２による接地が安定であり、接続部Ｔ１の電位Ｖｇと配線接続部Ｌｂ３の電位Ｖｈとが略等しいからである。
【００７６】
まず、外来ノイズが無い環境下での検出動作について述べる。アンプＩＣチップ６２を介して、ブリッジ回路４８のａ−ｂ間に電圧Ｖｃｃを印加する。このとき、セラミック基板６０のパッド６０ａの電位はＶｃｃ、パッド６０ｂの電位は、配線Ｌｂ１のインピーダンスをＺＳ、ブリッジ回路４８に流れる電流をｉＳとすると（Ｖｈ＋ＺＳ・ｉＳ）となる。
【００７７】
また、セラミック基板６０のパッド６１ｂの電位は、配線Ｌｂ２のインピーダンスをＺＢ、ブリッジ回路４８に流れる電流をｉＢとすると（Ｖｈ＋ＺＢ・ｉＢ）となる。なお、上記電位Ｖｇ、Ｖｈ及びインピーダンスＺＳ、ＺＢは、図６中、対応する構成符号の後に括弧付きで示してある。
【００７８】
このように、ブリッジ回路４８のａ−ｂ間に電圧Ｖｃｃを印加した状態にて、圧力によるダイヤフラム１１の歪みに応じた抵抗値変化を、ブリッジ回路４８のｃ−ｄ間の電圧として出力する。
【００７９】
詳しくは、アンプＩＣチップ６２の一方の出力用パッド６２ｃへ送られた出力電圧（ＶＳ１＋Ｖｈ）を、第１のオペアンプ６３ｃにて増幅し、アンプＩＣチップ６２の他方方の出力用パッド６２ｄへ送られた出力電圧（ＶＳ２＋Ｖｈ）を、第２のオペアンプ６３ｄにて増幅し、それぞれの差を差動アンプ６３で取り、こてをセンサ出力として、出力用のターミナル７２へ出力する。
【００８０】
このような図６における検出動作において、外来ノイズが加わった場合について考える。ハウジング３０、金属ステム１０、寄生容量Ｃｐからセンサチップ４０へ伝わるノイズ電流は、センサチップ４０のシールド層４４、Ｐ型領域４０ｄ、シールド層接地用パッド４６、セラミック基板４０上のパッド６０ｇ、配線ＬＧ２、接地用のターミナル７２からＧＮＤへと逃され、ノイズ電流が流れる配線系統が、検出動作に関わる配線系統とは別々になっている。
【００８１】
また、このことに加えて、接地用のターミナル７２による接地が安定であり、検出動作の基準電位となる接続部Ｌｂ３の電位Ｖｈが安定なこともあるため、外来のノイズ電流が入り込んで来ても、上記したセラミック基板６０のパッド６０ａの電位Ｖｃｃ、パッド６０ｂの電位（Ｖｈ＋ＺＳ・ｉＳ）、パッド６１ｂの電位（Ｖｈ＋ＺＢ・ｉＢ）、アンプＩＣチップ６２の出力用パッド６２ｃ、６２ｄの電位（ＶＳ１＋Ｖｈ）、（ＶＳ２＋Ｖｈ）は変わらない。
【００８２】
よって、シールド層接地用パッド４６とブリッジ回路接地用パッド４２ｂとをを別体のものとし、互いに別配線系統で接地する構成とすれば、ほぼ完全にセンサ出力への外来ノイズの影響を抑制することができる。
【００８３】
これに比して、両接地用パッドを同一の１個のパッドとした場合について、図７に基づいて述べる。図７は、上記図６に比べて、シールド層接地用パッドが無くなり、ブリッジ回路接地用パッドがシールド層接地用パッドを兼用する回路−シールド層接地用パッド４７を設けたこと、及び、それに伴い、セラミック基板６０上のパッド６０ｇ、配線ＬＧ２を無くしたことが相違するものであり、他は同一である。
【００８４】
なお、センサチップ４０の回路−シールド層接地用パッド４７は、例えば、上記Ｐ型領域４０ｄを介してシールド層４４と電気的に接続したものである。そして、図７においては、この回路−シールド層接地用パッド４７は、ボンディングワイヤ６４、セラミック基板６０上のパッド６０ｂ、配線Ｌｂ１、配線ＬＧ１を介して、接地用のターミナル７２の接続部Ｔ１に電気的に接続されている。
【００８５】
この図７における外来ノイズが無い環境下での検出動作は、上記図６における検出動作と同様である。すなわち、外来ノイズが無い環境下では、上記したセラミック基板６０のパッド６０ａの電位はＶｃｃ、パッド６０ｂの電位は（Ｖｈ＋ＺＳ・ｉＳ）、パッド６１ｂの電位は（Ｖｈ＋ＺＢ・ｉＢ）、アンプＩＣチップ６２の出力用パッド６２ｃ、６２ｄの電位は（ＶＳ１＋Ｖｈ）、（ＶＳ２＋Ｖｈ）である。
【００８６】
ここで、外来ノイズが加わった場合、センサチップ４０へ伝わるノイズ電流は、センサチップ４０のシールド層４４、Ｐ型領域４０ｄ、回路−シールド層接地用パッド４７、セラミック基板６０上のパッド６０ｂ、配線Ｌｂ１、配線ＬＧ１、接地用のターミナル７２からＧＮＤへと逃されるため、歪みゲージ４１すなわちブリッジ回路４８へのノイズ電流の流入は遮断できる。
【００８７】
しかし、厳密には、次に述べるようなノイズ電流の影響が生じる。回路−シールド層接地用パッド４７から逃されるノイズ電流をｉＮとすると、上記したセラミック基板６０のパッド６０ａの電位はＶｃｃ、パッド６１ｂの電位は（Ｖｈ＋ＺＢ・ｉＢ）と変わらないが、ブリッジ回路４８の接地電位となるパッド６０ｂの電位は（Ｖｈ＋ＺＳ・ｉＳ＋ＺＳ・ｉＮ）となり、ノイズ電流による電位変化ＺＳ・ｉＮが加わる。
【００８８】
そのため、アンプＩＣチップ６２の出力用パッド６２ｃ、６２ｄの電位も、それぞれ、（ＶＳ１＋Ｖｈ＋ＺＳ・ｉＮ）、（ＶＳ２＋Ｖｈ＋ＺＳ・ｉＮ）となる。
【００８９】
ここで、各オペアンプ６３ｃ、６３ｄは、図８に示すような周波数特性を有し、高周波領域においては、両オペアンプ６３ｃ、６３ｄの特性が一致しないのが通常である。
【００９０】
そのため、ノイズ（ＺＳ・ｉＮ）は、オペアンプの使用領域周波数（例えば数ｋＨｚ）ならば差動を取ることでキャンセルすることができるが、ノイズ電流の周波数が高くなる（例えばＭＨｚ領域）と、ノイズ（ＺＳ・ｉＮ）は、両オペアンプ６３ｃ、６３ｄの特性が異なることにより差動を取ってもキャンセルされなくなり、センサ出力にはノイズが乗ってくる形となる。
【００９１】
従って、本実施形態のように、シールド層接地用パッド４６とブリッジ回路接地用パッド４２ｂとをを別体のものとし、互いに別配線系統で接地する構成とする方が、上記したような高周波領域のノイズに対しても有効である。実際に、本発明者等が、両接地用パッドを別体化した構成（図６に示す構成）と同体化した構成（図７に示す構成）とについて、ノイズ試験を行った結果を図９に示す。
【００９２】
図９は、圧力センサＳ１に対して、外来ノイズとして２００Ｖ／ｍの電磁波を加え、この電磁波の周波数（ＭＨｚ）と、初期（ノイズ無しの状態）からのセンサ出力の変動量との関係を調べたものである。図９（ａ）には、シールド層の無い従来品（破線にて図示）及び両接地用パッドを同体化した構成（実線にて図示）について示してあり、図９（ｂ）には両接地用パッドを別体化した構成について示してある。
【００９３】
図９（ａ）からわかるように、両接地用パッドを同体化した構成では、従来品に現れていた低周波領域（数１０ＭＨｚ）のノイズを抑え、通常の使用領域ではセンサ出力への外来ノイズの影響を抑制することができているが、高周波領域（数百ＭＨｚ）ではノイズの影響が現れている。
【００９４】
それに対して、図９（ｂ）からわかるように、両接地用パッドを別体化した構成では、低周波領域から高周波領域の全体に渡ってノイズを抑えており、厳しいノイズ環境にあっても確実にセンサ出力への外来ノイズの影響を抑制することができる圧力センサを実現している。
【００９５】
（他の実施形態）
なお、センサチップ４０として、上記図４に示した構成の代わりに、他の例として、図１０に示す様な集積化したチップを用いても良い。Ｐ型領域（Ｐ型のアイソレーション領域）４０ｄにより、歪みゲージ（ゲージ領域）４０ｃが形成された領域から絶縁分離された信号処理回路素子領域４０ｅが形成されている。
【００９６】
この集積化チップでは、Ｎ型のエピタキシャル領域（Ｎエピ領域）４０ｆは、回路形成用に低濃度となっており、空乏層が広がりやすいために、空乏層がＰ型層（Ｐ基板）４０ａに達しないように、高濃度（１×１０18／ｃｍ-3）の埋め込みＮ＋領域４０ｇが形成されている。
【００９７】
また、センサ基板において、上記実施形態とは逆に、第１の導電型がＮ型で、第２の導電型がＰ型であるような構成であってもよい。
【００９８】
また、センサ基板は、シリコン半導体チップよりなるもの以外にも、金属ステムのダイヤフラム上にシリコン酸化膜、シリコン半導体膜を蒸着させることで、シリコン酸化膜を絶縁膜とし、シリコン半導体膜をセンサ基板として構成された圧力センサにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る圧力センサの全体構成を示す概略断面図である。
【図２】図１中の丸で囲んだＡ部の概略を拡大して示す斜視図である。
【図３】センサチップをその表面から見たときの模式的平面構成を示す図である。
【図４】センサチップ４０の模式的断面構成を示す図である。
【図５】シールド層による効果の説明図である。
【図６】シールド層接地用パッドとブリッジ回路接地用パッドとを別体とし、別配線系統で接地した場合の検出方法を示す説明図である。
【図７】シールド層接地用パッドとブリッジ回路接地用パッドとを同一の１個のパッドとした場合の検出方法を示す説明図である。
【図８】第１のオペアンプと第２のオペアンプの周波数特性を模式的に示す図である。
【図９】本発明のノイズ抑制効果を具体的に示す図である。
【図１０】センサチップの他の例を示す模式的断面構成図である。
【図１１】従来の圧力センサの一般的な全体構成を示す概略断面図である。
【図１２】図１１中のダイヤフラム近傍の構成を拡大して示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１０…金属ステム、１１…ダイヤフラム、３０…ハウジング、
４０…センサチップ（センサ基板）、４０ａ…Ｐ型層（第１の導電型層）、
４０ｂ…Ｎ型層（第２の導電型層）、４０ｃ…Ｐ型領域（第１の導電型領域）、
４１…歪みゲージ、４２ｂ…ブリッジ回路接地用パッド、４４…シールド層、
４６…シールド層接地用パッド、４８…ブリッジ回路、５０…絶縁膜、
７２…ターミナル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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