(57)【要約】【課題】小型で安価な耐環境性に優れた相対圧測定用圧力センサを提供する。【解決手段】相対圧測定用圧力センサ１は、ダイヤフラム部２を有するシリコン基板３と、ダイヤフラム部２に加えられた圧力を検出する圧力検出回路４と、シリコン基板３の第１主面側のダイヤフラム部２表面に対向配置され、ダイヤフラム部２表面に参照気体を導入する参照気体導入孔５を有する多層基板６と、シリコン基板３の第１主面周縁部と多層基板６の第１主面周縁部とを接合する接合部材１７ｂと、ダイヤフラム部２表面と接合部材１７ｂとの接合領域間のシリコン基板３の第１主面に配置され、圧力検出回路４の検出信号を増幅出力する信号処理回路と、信号処理回路の出力信号を多層基板６を貫通する電気配線１３ａ，１４，１３ｂに伝達する導電性部材７と、多層基板６の第２主面側に配置され、電気配線１３ｂに伝達された出力信号を外部基板に伝達する実装パッド１５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】
第２主面側をエッチング加工することにより形成されたダイヤフラム部を有するセンサチップと、
前記センサチップの第１主面側のダイヤフラム部表面に配置され、ダイヤフラム部に加えられた圧力を検出する圧力検出回路と、
前記センサチップの第１主面側のダイヤフラム部表面に対し第１主面が間隔を空けて対向配置され、当該ダイヤフラム部表面に参照気体を導入するための参照気体導入孔を有する多層基板と、
前記センサチップの第１主面周縁部と前記多層基板の第１主面周縁部とを接合する接合部材と、
ダイヤフラム部表面と前記接合部材との接合領域間の前記センサチップの第１主面に配置され、前記圧力検出回路の検出信号を増幅出力する信号処理回路と、
前記信号処理回路の出力信号を多層基板を貫通する電気配線に伝達する導電性部材と、
前記多層基板の第２主面側に配置され、前記電気配線に伝達された出力信号を外部基板に伝達する実装パッドと
を備えることを特徴する相対圧測定用圧力センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の相対圧測定用圧力センサにおいて、前記センサチップの第１主面側のダイヤフラム部表面外周部と前記多層基板の第１主面側の参照気体導入孔外周部とを接合し、センサチップの第１主面、多層基板の第１主面、及び前記接合部材により前記信号処理回路を気密封止する気密空間を形成する封止部材を備えることを特徴とする相対圧測定用圧力センサ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の相対圧測定用圧力センサにおいて、前記センサチップの第２主面側のダイヤフラム部表面を覆うゲル状の保護部材を備えることを特徴とする相対圧測定用圧力センサ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１項に記載の相対圧測定用圧力センサにおいて、相対圧測定用圧力センサを前記外部基板に固定すると共に前記実装パッドに伝達された出力信号を外部基板に伝達する半田バンプを実装パッド表面上に備えることを特徴とする相対圧測定用圧力センサ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のうち、いずれか１項に記載の相対圧測定用圧力センサにおいて、前記多層基板の側面に形成された切り欠き部と、前記切り欠き部に設けられ、前記電気配線と前記実装パッドとを電気的に接続する導通部材とを備えることを特徴とする相対圧測定用圧力センサ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のうち、いずれか１項に記載の相対圧測定用圧力センサにおいて、前記多層基板内に形成されたインダクタ又は受動回路素子を備えることを特徴とする相対圧測定用圧力センサ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のうち、いずれか１項に記載の相対圧測定用圧力センサにおいて、前記センサチップの第２主面に接合され、前記センサチップの第２主面側のダイヤフラム部表面に外気を導入する外気導入孔を有するガラス基板を備えることを特徴とする相対圧測定用圧力センサ。
【請求項８】
請求項７に記載の相対圧測定用圧力センサにおいて、前記ガラス基板表面に接合された、前記外気導入孔に外気を導入するための貫通孔を有する測定気体導入パイプを備えることを特徴とする相対圧測定用圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対圧測定用圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧力センサ素子を樹脂製のケース内に組み込み、ケースに形成された圧力導入穴を通じてケース内に被測定圧力を導いて圧力センサ素子により相対圧を測定する相対圧測定用圧力センサが知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−２７３２４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の相対圧測定用圧力センサは、ケース内にセンサチップを組み込むことにより形成されているために、センサ自体が大型化すると共に安価に構成することが難しい。また圧力センサ素子にワイヤボンディングを接続することにより圧力センサ素子の出力信号を取り出す構成になっているために、振動や熱サイクル等によってワイヤボンディングが圧力センサ素子が剥離することがあり、信頼性の面で問題がある。、
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は小型で安価な耐環境性に優れた相対圧測定用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】
【０００４】
本発明に係る相対圧測定用圧力センサは、第２主面側をエッチング加工することにより形成されたダイヤフラム部を有するセンサチップと、センサチップの第１主面側のダイヤフラム部表面に配置され、ダイヤフラム部に加えられた圧力を検出する圧力検出回路と、センサチップの第１主面側のダイヤフラム部表面に対し第１主面が間隔を空けて対向配置され、ダイヤフラム部表面に参照気体を導入するための参照気体導入孔を有する多層基板と、センサチップの第１主面周縁部と多層基板の第１主面周縁部とを接合する接合部材と、ダイヤフラム部表面と接合部材との接合領域間のセンサチップの第１主面に配置され、圧力検出回路の検出信号を増幅出力する信号処理回路と、信号処理回路の出力信号を多層基板を貫通する電気配線に伝達する導電性部材と、多層基板の第２主面側に配置され、電気配線に伝達された出力信号を外部基板に伝達する実装パッドとを備える。
【発明の効果】
【０００５】
本発明に係る相対圧測定用圧力センサによれば、ケースやワイヤボンディングを用いることなくセンサを構成することができるので、小型で安価な耐環境性に優れた絶対圧測定用圧力センサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図１乃至図３を参照して、本発明の実施形態となる相対圧測定用圧力センサの構成について説明する。なお図１は相対圧測定用圧力センサの断面図、図２は相対圧測定用圧力センサの下面図、図３は図１に示す線分ＡＡにおける相対圧測定用圧力センサの面内方向断面図を示す。
【０００７】
本発明の実施形態となる相対圧測定用圧力センサ１は、第２主面側をエッチング加工することにより形成された矩形形状のダイヤフラム部２を有するシリコン基板３と、シリコン基板３の第１主面側のダイヤフラム部２表面に配置された歪みゲージからなる圧力検出回路４と、シリコン基板３の第１主面側のダイヤフラム部２表面に対し第１主面が間隔を空けて対向配置され、ダイヤフラム部２表面に参照気体を導入するための参照気体導入孔５を有する基板６ａ，６ｂからなる多層基板６とを備える。
【０００８】
相対圧測定用圧力センサ１は、シリコン基板３の第１主面周縁部と多層基板６の第１主面周縁部とを接合する導電性ペーストからなる接合部材１７ｂと、ダイヤフラム部２表面と接合部材１７ｂとの接合領域間のセンサチップの第１主面上に配置され、圧力検出回路４の検出信号を増幅出力する信号処理回路１６と、信号処理回路１６の出力信号を多層基板６を貫通する電気配線１３ａ，１４，１３ｂに伝達する導電性ペーストからなる導電性部材７と、多層基板６の第２主面側に配置され、電気配線１３ｂに伝達された出力信号を外部基板（図示せず）に伝達する実装パッド１５とを備える。
【０００９】
相対圧測定用圧力センサ１は、シリコン基板３の第１主面側のダイヤフラム部２表面外周部と多層基板６の第１主面側の参照気体導入孔５外周部とを接合し、シリコン基板３の第１主面、多層基板６の第１主面、及び接合部材１７ｂにより信号処理回路１６を気密封止する気密空間を形成する封止部材１７ａを備える。このような構成によれば、信号処理回路１６を周囲雰囲気から隔離することができるので、耐環境性をより向上させることができる。
【００１０】
相対圧測定用圧力センサ１は、シリコン基板３の第２主面側に陽極接合され、シリコン基板３の第２主面側のダイヤフラム部２表面に外気を導入する外気導入孔９を有するガラス基板１０を備える。このような構成によれば、絶対圧測定用センサ１の剛性を上げ、高い測定精度を実現することができる。なおガラス基板１５としては、シリコン基板３と線膨張係数が近いパイレックス（登録商標）材等を用いることが望ましい。
【００１１】
相対圧測定用圧力センサ１は、ガラス基板１０表面に接合され、外気導入孔９に外気を導入するための貫通孔１１を有する測定気体導入パイプ１２を備える。このような構成によれば、測定気体を確実、且つ、容易にダイヤフラム部２表面に導くことができ、高い測定精度を実現することができる。
【００１２】
この相対圧測定用圧力センサ１では、圧力検出回路４が、シリコン基板３の第１主面側のダイヤフラム部２表面の圧力とシリコン基板３の第２主面側のダイヤフラム部２表面の圧力の差を相対圧として検出し、信号処理回路１６に検出信号を出力する。そして信号処理回路１６は、圧力検出回路４の検出信号を増幅して導電性部材７，電気配線１３ａ，１４，１３ｂ，及び実装パッド１５を介して外部基板に出力する。このような構成によれば、ケースやワイヤボンディングを用いることなくセンサを構成することができるので、小型で安価な耐環境性に優れた相対圧測定用圧力センサを提供することができる。
【００１３】
図１に示すように、シリコン基板３の第２主面側のダイヤフラム部２表面をゲル状の保護部材８により覆うことが望ましい。このような構成によれば、急激な圧力変化によってダイヤフラム部２が破損することを防止できる。図４に示すように、絶対圧測定用センサ１を外部基板に固定すると共に実装パッド１５に伝達された出力信号を外部基板に伝達する半田バンプ１８を実装パッド表面１５上に備えることが望ましい。このような構成によれば、絶対圧測定用センサ１を外部基板に実装することが容易になると共に実装面積を最小にすることができる。
【００１４】
図５（ａ），（ｂ）に示すように、多層基板５を構成する基板５ｂの側面に切り欠き部１９を形成し、電気配線１４と実装パッド１５とを電気メッキにより電気的に接続する、又は電気配線１４を基板５ｂの側壁部まで延伸させることにより、電気配線１３ｂを形成せずに電気配線１４と実装パッド１５とを直接電気的に接続してもよい。このような構成によれば、電気配線１３ｂを形成するためのビアホールが不要になるので、信号処理回路１６を封止する空間の密閉度が向上し、信頼性及び耐環境性をより向上させることができる。
【００１５】
図６に示すように、多層基板６を基板６ａ，６ｂ，６ｃにより形成し、多層基板６内の一部領域において基板６ｃを挟持する電気配線１４ａ，１４ｂを形成することにより、多層基板６内にコンデンサを形成するようにしてもよい。このような構成によれば、従来は外付け部品であったパスコンデンサやローパスフィルタ（インダクタ又は受動回路素子）をセンサ内部に取り込むことができるので、実装面積を小さくすることができる。
【００１６】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態となる絶対圧測定用圧力センサの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態となる絶対圧測定用圧力センサの構成を示す下面図である。
【図３】図１に示す線分ＡＡにおける相対圧測定用圧力センサの面内方向断面図である。
【図４】本発明の実施形態となる絶対圧測定用圧力センサの変形例の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態となる絶対圧測定用圧力センサの変形例の構成を示す下面図と断面図である。
【図６】本発明の実施形態となる絶対圧測定用圧力センサの変形例の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１：相対圧測定用圧力センサ
２：ダイヤフラム部
３：シリコン基板
４：圧力検出回路
５：参照気体導入孔
６：多層基板
６ａ，６ｂ，６ｃ：基板
７：導電性部材
８：保護部材
９：外気導入孔
１０：ガラス基板
１１：貫通孔
１２：測定気体導入パイプ
１３ａ，１３ｂ，１４，１４ａ，１４ｂ：電気配線
１５：実装パッド
１６：信号処理回路
１７ａ：封止部材
１７ｂ：接合部材
１８：半田バンプ
【図１】
2009075041.tif 000003
【図２】
2009075041.tif 000004
【図３】
2009075041.tif 000005
【図４】
2009075041.tif 000006
【図５】
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【図６】
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