壓力傳感器芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種壓力傳感器芯片，減少因傳感器隔膜的限制產(chǎn)生的應(yīng)力，防止向隔膜邊緣的應(yīng)力集中，確保期待的耐壓。在擋塊構(gòu)件（11-2）內(nèi)部的、與傳感器隔膜（11-1）的受壓面平行的面（PL）的一部分設(shè)置連通于導(dǎo)壓孔（11-2b）的周部的非接合區(qū)域（SA）。例如，通過將設(shè)置有非接合區(qū)域（SA）的面（PL）的去除非接合區(qū)域（SA）的區(qū)域（SB）相互結(jié)合，將被分割成兩部分的一部分的擋塊構(gòu)件（11-21）以及另一部分的擋塊構(gòu)件（11-22）形成為一個(gè)擋塊構(gòu)件（11-2）。由此，與傳感器隔膜（11-1）的受壓面平行的面（PL）就被分為，連通于導(dǎo)壓孔（11-2b）的周部的非接合區(qū)域SA，以及不連通于導(dǎo)壓孔（11-2b）的周部的結(jié)合區(qū)域（SB）。
【專利說明】壓力傳感器芯片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種使用輸出與一個(gè)面以及另一個(gè)面接受到的壓力差對(duì)應(yīng)的信號(hào)的傳感器隔膜的壓力傳感器芯片，例如涉及在接受壓力而位移的薄板狀的隔膜上形成電阻應(yīng)變計(jì)、根據(jù)形成于隔膜上的電阻應(yīng)變計(jì)的電阻值變化檢測(cè)出施加于隔膜的壓力的壓力傳感器芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，作為工業(yè)用的差壓傳感器，使用的是裝入了使用傳感器隔膜的壓力傳感器芯片的差壓傳感器，該傳感器隔膜輸出與一個(gè)面以及另一個(gè)面接受到的壓力差對(duì)應(yīng)的信號(hào)。該差壓傳感器構(gòu)成為，將施加于高壓側(cè)以及低壓側(cè)的受壓隔膜的各測(cè)量壓通過作為壓力傳遞介質(zhì)的封入液引導(dǎo)至傳感器隔膜的一個(gè)面以及另一個(gè)面，將該傳感器隔膜的變形作為例如電阻應(yīng)變計(jì)的電阻值變化進(jìn)行檢測(cè)，將該電阻值變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)取出。
[0003]這種差壓傳感器例如被用于通過對(duì)在石油提純成套設(shè)備中的高溫反應(yīng)塔等儲(chǔ)藏被測(cè)流體的密閉罐內(nèi)的上下兩個(gè)位置的壓差進(jìn)行檢測(cè)來測(cè)量液面高度的時(shí)候等。
[0004]在圖10中示出了現(xiàn)有的差壓傳感器的概略結(jié)構(gòu)。該差壓傳感器100構(gòu)成為，將具有傳感器隔膜(未圖示出)的壓力傳感器芯片1裝入測(cè)量計(jì)主體2中。壓力傳感器芯片1中的傳感器隔膜由硅、玻璃等構(gòu)成，在形成為薄板狀的隔膜的表面形成有電阻應(yīng)變計(jì)。測(cè)量計(jì)主體2由金屬制的主體部3與傳感部4構(gòu)成，在主體部3的側(cè)面設(shè)置有構(gòu)成一對(duì)受壓部的阻擋隔膜(受壓隔膜)53、5比壓力傳感器芯片1被裝入傳感部4。
[0005]測(cè)量計(jì)主體2中，被裝入傳感部4中的壓力傳感器芯片1與設(shè)置于主體部3中的阻擋隔膜5^513之間通過壓力緩沖室7^713分別連通，該壓力緩沖室7^713通過大直徑的中心隔膜6隔離，在將壓力傳感器芯片1與阻擋隔膜5^513連接的連通路徑81?中封入了硅油等壓力傳遞介質(zhì)93、％。
[0006]另外，需要硅油等壓力介質(zhì)是因?yàn)?，為了防止測(cè)量介質(zhì)中的異物附著于傳感器隔膜，不讓其腐蝕傳感器隔膜，需要將具有耐腐蝕性的受壓隔膜與具有應(yīng)力(壓力)靈敏度的傳感器隔膜分開。
[0007]在該差壓傳感器100中，如圖11的(￡1)中示意性示出的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的動(dòng)作狀態(tài)那樣，來自過程的第一流體壓力(第一測(cè)量壓)被施加于阻擋隔膜來自過程的第二流體壓力(第二測(cè)量壓)被施加于阻擋隔膜5匕由此，阻擋隔膜5^513發(fā)生位移，該施加的壓力？通過由中心隔膜6隔離的壓力緩沖室7^713，經(jīng)壓力傳遞介質(zhì)％、％分別被引導(dǎo)至壓力傳感器芯片1的傳感器隔膜的一個(gè)面以及另一個(gè)面。其結(jié)果是，壓力傳感器芯片1的傳感器隔膜呈現(xiàn)出與該導(dǎo)入的壓力的壓差八？相當(dāng)?shù)奈灰啤?br> [0008]對(duì)此，例如，如果對(duì)阻擋隔膜53施加過大壓力的話，則如圖11的6)所示，阻擋隔膜53發(fā)生較大位移，中心隔膜6隨之吸收過大壓力而發(fā)生位移。并且，如果阻擋隔膜如著底于測(cè)量計(jì)主體2的凹部103的底面(過大壓力保護(hù)面),該位移被限制的話，則通過阻擋隔膜如的向傳感器隔膜的該程度以上的壓差八？的傳遞將被阻止。在阻擋隔膜5b上施加過大壓力Pover的情況也與在阻擋隔膜5a上施加過大壓力Pover的情況一樣，如果阻擋隔膜5b著底于測(cè)量計(jì)主體2的凹部IOb的底面(過大壓力保護(hù)面)，該位移被限制的話，則通過阻擋層隔膜5b的向傳感器隔膜的該程度以上的壓差ΛΡ的傳遞將被阻止。其結(jié)果是，因施加過大壓力Pover導(dǎo)致的壓力傳感器芯片I的破損，即壓力傳感器芯片I上的傳感器隔膜的破損就被防止于未然。
[0009]在該差壓傳感器100中，因?yàn)槭箿y(cè)量計(jì)主體2中內(nèi)含有壓力傳感器芯片1，所以能夠保護(hù)壓力傳感器芯片I使其免于暴露在過程流體等外部腐蝕環(huán)境中。但是，由于采用了具有用于限制中心隔膜6和阻擋隔膜5a、5b的位移的凹部10a、10b，通過這些來保護(hù)壓力傳感器芯片I使其免于遭受過大壓力Pover的結(jié)構(gòu)，因此無法避免其形狀的大型化。
[0010]因此，提出了在壓力傳感器芯片上設(shè)置第一擋塊構(gòu)件以及第二擋塊構(gòu)件，通過使該第一擋塊構(gòu)件以及第二擋塊構(gòu)件的凹部與傳感器隔膜的一個(gè)面以及另一個(gè)面相對(duì)，來阻止施加過大壓力時(shí)傳感器隔膜的過度位移，由此來防止傳感器隔膜的破損和破壞的結(jié)構(gòu)(例如，參見專利文獻(xiàn)I)。
[0011]圖12示出了采用專利文獻(xiàn)I中揭示的結(jié)構(gòu)的壓力傳感器芯片的概略圖。在該圖中，11-1為傳感器隔膜，11-2以及11-3為將傳感器隔膜ll-ι夾持并接合的第一擋塊構(gòu)件以及第二擋塊構(gòu)件，11-4以及11-5為與擋塊構(gòu)件11-2以及11-3接合的第一基座以及第二基座。擋塊構(gòu)件11-2、11-3和基座11-4、11-5由硅、玻璃等構(gòu)成。
[0012]在該壓力傳感器芯片11中，在擋塊構(gòu)件11-2、11_3上形成有凹部ll_2a、ll_3a，使擋塊構(gòu)件11-2的凹部ll_2a與傳感器隔膜11-1的一個(gè)面相對(duì)，使擋塊構(gòu)件11_3的凹部ll-3a與傳感器隔膜11-1的另一個(gè)面相對(duì)。凹部ll-2a、ll-3a為沿著傳感器隔膜11_1的位移的曲面(非球面)，其頂部形成有壓力導(dǎo)入孔(導(dǎo)壓孔)ll-2b、ll-3b。另外，在基座11-4、11-5上，在與擋塊構(gòu)件11-2、11-3的導(dǎo)壓孔ll-2b、ll-3b對(duì)應(yīng)的位置也形成有壓力導(dǎo)入孔(導(dǎo)壓孔)ll-4a、ll_5a。
[0013]采用這種壓力傳感器芯片11的話，在傳感器隔膜11-1的一個(gè)面上施加過大壓力而使傳感器隔膜11-1位移時(shí)，該位移面整體將被擋塊構(gòu)件11-3的凹部ll_3a的曲面擋住。另外，在傳感器隔膜11-1的另一個(gè)面上施加過大壓力而使傳感器隔膜11-1位移時(shí)，該位移面整體將被擋塊構(gòu)件11-2的凹部ll_2a的曲面擋住。
[0014]由此，在傳感器隔膜11-1上施加過大壓力時(shí)的過度位移得以阻止，在傳感器隔膜11-1的周邊部不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，可以有效地防止因施加過大壓力導(dǎo)致的傳感器隔膜11-1的不得已的破壞，能夠提高該過大壓力保護(hù)動(dòng)作壓力(耐壓)。另外，在圖10所示的結(jié)構(gòu)中，去除了中心隔膜6、壓力緩沖室7a、7b，將測(cè)量壓Pa、Pb從阻擋隔膜5a、5b直接引導(dǎo)至傳感器隔膜11-1，可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量計(jì)主體2的小型化。
[0015]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0016]專利文獻(xiàn)
[0017]專利文獻(xiàn)I日本特開2005-69736號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]發(fā)明要解決的課題
[0019]但是，在圖12所示的壓力傳感器芯片11的結(jié)構(gòu)中，擋塊構(gòu)件11-2以及11_3在傳感器隔膜11-1的一個(gè)面以及另一個(gè)面上與其周邊部11-2。以及11-3(3整個(gè)面接合。即，使將擋塊構(gòu)件11-2的凹部11-2&包圍的周邊部11-2^與傳感器隔膜11-1的一個(gè)面面對(duì)面，將該面對(duì)面的周邊部11-2^的全部區(qū)域與傳感器隔膜11-1的一個(gè)面直接接合。另外，使將擋塊構(gòu)件11-3的凹部11-3&包圍的周邊部11-3^與傳感器隔膜11-1的另一個(gè)面面對(duì)面，將該面對(duì)面的周邊部11-3^的全部區(qū)域與傳感器隔膜11-1的另一個(gè)面直接接合。
[0020]在采用這種結(jié)構(gòu)的情況下，如果通過擋塊構(gòu)件11-2施加超過過大壓力保護(hù)動(dòng)作壓力(耐壓)的過大壓力的話，則傳感器隔膜11-1彎曲并著底于擋塊構(gòu)件11-2的凹部11-23之后，傳感器隔膜11-1會(huì)以該狀態(tài)與擋塊構(gòu)件11-2 —起進(jìn)一步地彎曲。于是，由于拉伸應(yīng)力最易產(chǎn)生的施加壓力側(cè)的傳感器隔膜11-1的邊緣附近(圖12中的用點(diǎn)劃線包圍的部位)的兩面都處于限制狀態(tài)，因此會(huì)在該部位產(chǎn)生應(yīng)力集中，存在無法確保期待的耐壓的問題。
[0021]進(jìn)一步地，有時(shí)候，如果擋塊構(gòu)件11-2、11-3的凹部11-2^1、11-33的開口尺寸存在制作上的偏差的話，則由于在傳感器隔膜11-1的限制部位產(chǎn)生位置偏差，因此有時(shí)受其影響應(yīng)力集中更加明顯。在這種情況下，伴隨著傳感器隔膜11-1的著底異常的應(yīng)力集中也將重疊，有可能使耐壓進(jìn)一步降低。[0022]本發(fā)明用于解決這種課題，其目的在于，提供一種壓力傳感器芯片，能夠減少因傳感器隔膜的限制而導(dǎo)致的應(yīng)力產(chǎn)生，防止向隔膜邊緣的應(yīng)力集中，并確保期待的耐壓。
[0023]用于解決課題的手段
[0024]為了達(dá)到該目的，本發(fā)明提供一種壓力傳感器芯片，具有:根據(jù)在一個(gè)面以及另一個(gè)面受到的壓力差輸出信號(hào)的傳感器隔膜，和第一保持構(gòu)件以及第二保持構(gòu)件，所述第一保持構(gòu)件以及第二保持構(gòu)件的周邊部與該傳感器隔膜的一個(gè)面以及另一個(gè)面面對(duì)面接合，并具有向所述傳感器隔膜引導(dǎo)測(cè)量壓的導(dǎo)壓孔，所述壓力傳感器芯片的特征在于，第一保持構(gòu)件在內(nèi)部具有連通導(dǎo)壓孔周部的非接合區(qū)域，第一保持構(gòu)件內(nèi)部的非接合區(qū)域被設(shè)置于與傳感器隔膜的受壓面平行的面的一部分上，第二保持構(gòu)件具有凹部，所述凹部對(duì)在傳感器隔膜被施加過大壓力時(shí)的該傳感器隔膜的過度位移予以阻止。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，在施加高壓的測(cè)量壓于傳感器隔膜的一個(gè)面的情況下，傳感器隔膜就向第二保持構(gòu)件側(cè)彎曲，隔膜邊緣會(huì)產(chǎn)生開口。該情況下，采用本發(fā)明，由于測(cè)量壓通過導(dǎo)壓孔被引導(dǎo)至設(shè)置于第一保持構(gòu)件內(nèi)部的非接合區(qū)域，因此該非接合區(qū)域就成為測(cè)量壓的受壓面，通過使第一保持構(gòu)件向與第二保持構(gòu)件以及隔膜相同的方向彎曲并附和變形，隔膜邊緣就不會(huì)產(chǎn)生開口。由此，因傳感器隔膜的限制導(dǎo)致的應(yīng)力產(chǎn)生就被減少，防止了向隔膜的應(yīng)力集中。
[0026]又，在本發(fā)明中，如果在第一保持構(gòu)件內(nèi)部形成連接于非接合區(qū)域的、向第一保持構(gòu)件的厚度方向突出延伸的環(huán)狀的槽的話，則應(yīng)力就被分散在連接于該非接合區(qū)域的環(huán)狀的槽的內(nèi)部，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高耐壓。
[0027]對(duì)于本發(fā)明，在傳感器隔膜上接受高壓側(cè)的測(cè)量壓的面必須被決定的情況下，將傳感器隔膜的一個(gè)面作為高壓側(cè)的測(cè)量壓的受壓面，將另一個(gè)面作為低壓側(cè)的測(cè)量壓的受壓面。即，在傳感器隔膜上接受高壓側(cè)的測(cè)量壓的面必須決定的情況下，將傳感器隔膜的一個(gè)面作為高壓側(cè)的測(cè)量壓的受壓面，將高壓側(cè)的測(cè)量壓通過導(dǎo)壓孔引導(dǎo)至第一保持構(gòu)件內(nèi)部的非接合區(qū)域。
[0028]在本發(fā)明中，第一保持構(gòu)件也具有對(duì)在傳感器隔膜被施加過大壓力時(shí)的傳感器隔膜的過度位移予以阻止的凹部，關(guān)于第二保持構(gòu)件，也可以與第一保持構(gòu)件相同，在內(nèi)部設(shè)置非接合區(qū)域。這樣一來，無論傳感器隔膜的哪個(gè)面成為高壓側(cè)的測(cè)量壓的受壓面，都能夠使隔膜邊緣不產(chǎn)生開口，減少因傳感器隔膜的限制導(dǎo)致的應(yīng)力產(chǎn)生，防止向隔膜邊緣的應(yīng)力集中。
[0029]在本發(fā)明中，第一保持構(gòu)件內(nèi)部的非接合區(qū)域只要是未被接合的區(qū)域即可，面與面相互之間可以接觸也可以不接觸。例如，通過等離子體、藥液等使表面變得粗糙等，形成面與面相互接觸但未接合的區(qū)域。又，也可以形成微小的臺(tái)階。
[0030]發(fā)明效果
[0031]根據(jù)本發(fā)明，在第一保持構(gòu)件內(nèi)部設(shè)置連接于導(dǎo)壓孔周部的非接合區(qū)域，由于將該第一保持構(gòu)件內(nèi)部的非接合區(qū)域設(shè)置于與傳感器隔膜的受壓面平行的面的一部分上，因此第一保持構(gòu)件內(nèi)部的非接合區(qū)域就成為受壓面，能夠抑制施加于第一保持構(gòu)件的反方向的力，使隔膜邊緣不產(chǎn)生開口，減少因傳感器隔膜的限制導(dǎo)致的應(yīng)力產(chǎn)生，防止向隔膜邊緣的應(yīng)力集中，確保期待的耐壓。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是示出本發(fā)明涉及的壓力傳感器芯片的第一實(shí)施形態(tài)(實(shí)施形態(tài)I)的概略圖。
[0033]圖2是示出在該壓力傳感器芯片的第一實(shí)施形態(tài)(實(shí)施形態(tài)I)中，傳感器隔膜著底于擋塊構(gòu)件的凹部后的狀態(tài)的圖。
[0034]圖3是示出在該壓力傳感器芯片中，將擋塊構(gòu)件內(nèi)的非接合區(qū)域形成為微小的臺(tái)階的例子的圖。
[0035]圖4是示出本發(fā)明涉及的壓力傳感器芯片的第二實(shí)施形態(tài)(實(shí)施形態(tài)2)的概略圖。
[0036]圖5是示出在該壓力傳感器芯片中，擋塊構(gòu)件內(nèi)部的環(huán)狀的槽是狹縫狀(矩形狀剖面)的環(huán)狀槽的例子的圖。
[0037]圖6是示出在該壓力傳感器的第二實(shí)施形態(tài)(實(shí)施形態(tài)2)中，傳感器隔膜著底于擋塊構(gòu)件的凹部后的狀態(tài)的圖。
[0038]圖7是示出本發(fā)明涉及的壓力傳感器芯片的第三實(shí)施形態(tài)(實(shí)施形態(tài)3)的概略圖。
[0039]圖8是將現(xiàn)有結(jié)構(gòu)情況下的在隔膜邊緣產(chǎn)生的應(yīng)力的比例設(shè)定為100%并與各結(jié)構(gòu)比較應(yīng)力的比例的圖。
[0040]圖9是示出本發(fā)明涉及的壓力傳感器芯片的第四實(shí)施形態(tài)(實(shí)施形態(tài)4)的概略圖。
[0041]圖10是示出現(xiàn)有的差壓傳感器的概略結(jié)構(gòu)的圖。
[0042]圖11是示意性地示出該差壓傳感器的動(dòng)作狀態(tài)的圖。
[0043]圖12是示出采用了專利文獻(xiàn)I中揭示的結(jié)構(gòu)的傳感器芯片的概略圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]以下，基于附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行詳細(xì)說明。[0045]〔實(shí)施形態(tài)1]
[0046]圖1是示出本發(fā)明涉及的壓力傳感器芯片的第一實(shí)施形態(tài)(實(shí)施形態(tài)1)的概略圖。在該圖中，與圖12相同的符號(hào)表示與參照?qǐng)D12說明的構(gòu)件相同或等同的構(gòu)件，該說明省略。另外，在該實(shí)施形態(tài)中，用符號(hào)11八表示壓力傳感器芯片，與圖12中示出的壓力傳感器芯片11區(qū)別。
[0047]對(duì)于該壓力傳感器芯片11八，擋塊構(gòu)件11-2在內(nèi)部具有與導(dǎo)壓孔11-26周部連通的非接合區(qū)域“。該非接合區(qū)域“設(shè)置于與傳感器隔膜11-1的受壓面平行的面的一部分。非接合區(qū)域“是用等離子體、藥液等使表面變得粗糙等形成的、面與面雖然相互接觸但沒有接合的區(qū)域。
[0048]在該例中，擋塊構(gòu)件11-2被與傳感器隔膜11-1的受壓面平行的面？[分割為兩部分，通過將設(shè)置有非接合區(qū)域“的面的除去了非接合區(qū)域“的區(qū)域38相互接合，將該分割成兩部分的其中一部分擋塊構(gòu)件11-21和另一部分擋塊構(gòu)件11-22形成為一個(gè)擋塊構(gòu)件11-2。由此，與傳感器隔膜11-1的受壓面平行的面？匕就被分為，連通于導(dǎo)壓孔11-26的周部的非接合區(qū)域“，以及不連通于導(dǎo)壓孔11-26的周部的接合區(qū)域38。
[0049]在該壓力傳感器芯片11八中，在將測(cè)量壓作為高壓側(cè)的測(cè)量壓、將測(cè)量壓作為低壓側(cè)的測(cè)量壓的情況下，如果在傳感器隔膜11-1的一個(gè)面施加高壓側(cè)的測(cè)量壓的話，則傳感器隔膜11-1就向擋塊構(gòu)件11-3側(cè)彎曲。此時(shí)，擋塊構(gòu)件11-2上被施加與傳感器隔膜11-1彎曲方向相反的力，隔膜邊緣(圖中用點(diǎn)6示出的部位)產(chǎn)生開口。另外，在以下的說明中，對(duì)于圖1，將傳感器隔膜11-1彎曲的方向稱為上方向，將與彎曲方向相反的一側(cè)稱為下方向。
[0050]在該情況下，在本實(shí)施形態(tài)中，由于測(cè)量壓通過導(dǎo)壓孔11-26被引導(dǎo)至設(shè)置于擋塊構(gòu)件11-2內(nèi)部的非接合區(qū)域5/[’因此該非接合區(qū)域“就成為測(cè)量壓的受壓面，抑制施加于擋塊構(gòu)件11-2的向下方向的力，使隔膜邊緣不產(chǎn)生開口。由此，因傳感器隔膜11-1的限制導(dǎo)致的應(yīng)力產(chǎn)生就被減少，防止了向隔膜邊緣的應(yīng)力集中。
[0051]在該壓力傳感器芯片11八中，在傳感器隔膜11-1著底于擋塊構(gòu)件11-3的凹部11-33后，過大壓力變大那樣的情況下，非接合區(qū)域“將會(huì)發(fā)揮更大的效果。
[0052]圖2示出了傳感器隔膜11-1著底于擋塊構(gòu)件11-3的凹部11-33后的狀態(tài)。如果在傳感器隔膜11-1的一個(gè)面上施加過大壓力的話，則傳感器隔膜11-1就會(huì)向擋塊構(gòu)件11-3側(cè)彎曲，著底于擋塊構(gòu)件11-3的凹部11-31在該傳感器隔膜11-1向凹部11-33著底之后，如果過大壓力變大的話，則擋塊構(gòu)件11-2會(huì)因施加于擋塊構(gòu)件11-2的向下方向的力而變形，隔膜邊緣會(huì)產(chǎn)生開口。
[0053]在該情況下，在本實(shí)施形態(tài)中，由于過大壓力通過導(dǎo)壓孔11-26也被引導(dǎo)至設(shè)置于擋塊構(gòu)件11-2內(nèi)部的非接合區(qū)域“，因此該非接合區(qū)域“就成為過大壓力的受壓面，向擋塊構(gòu)件11-21施加向上方向的力，抑制擋塊構(gòu)件11-21的變形，或者使其向反方向變形。在圖2的例子中，使擋塊構(gòu)件11-21以追隨隔膜11-1的向上方向的變形的形狀向上方向變形。
[0054]由此，傳感器隔膜11-1在向擋塊構(gòu)件11-3的凹部11-3&著底后，即使過大壓力變大，隔膜邊緣也不會(huì)產(chǎn)生開口，避免了向隔膜邊緣的應(yīng)力集中，確保了期待的耐壓。
[0055]另外，在本實(shí)施形態(tài)中，為了抑制擋塊構(gòu)件11-2的向下方向的變形，或者使其向反方向變形，較理想的是，使設(shè)置于擋塊構(gòu)件11-2內(nèi)部的非接合區(qū)域SA的面積，即擋塊構(gòu)件11-2內(nèi)部的受壓面積，充分大于擋塊構(gòu)件11-2的凹部ll-2a的受壓面積。
[0056]又，在該實(shí)施形態(tài)中，雖然用等離子體、藥液等使表面變得粗糙等來形成擋塊構(gòu)件11-2內(nèi)部的非接合區(qū)域SA，但是也可以如圖3所示，形成微小的臺(tái)階hi。在形成微小的臺(tái)階hi情況下，由于如果將臺(tái)階hi的尺寸設(shè)定得過大的話，則向上方向的力就會(huì)變?nèi)?，因此將臺(tái)階hi設(shè)定得小一些比較好。臺(tái)階hi的尺寸仰賴于擋塊構(gòu)件11-2的向下方向的力。
[0057][實(shí)施形態(tài)2]
[0058]圖4示出了本發(fā)明涉及的壓力傳感器芯片的第二實(shí)施形態(tài)(實(shí)施形態(tài)2)的概略圖。在本實(shí)施形態(tài)2的壓力傳感器芯片IIB中，在擋塊構(gòu)件11-2的內(nèi)部形成有，連接于非接合區(qū)域SA的向擋塊構(gòu)件11-3的厚度方向突出延伸的環(huán)狀的槽ll-2d。該環(huán)狀的槽ll-2d不是離散的被切斷的槽，而是連續(xù)的槽，理想的是，將槽剖面的口徑設(shè)定得大一些。
[0059]另外，在圖4所示的例子中，將環(huán)狀的槽ll-2d的與非接合區(qū)域SA正交的剖面形狀設(shè)定為圓形，但是也不一定必須是圓形，也可以設(shè)定成如圖5所示的狹縫狀(矩形)等。圖6示出了該壓力傳感器芯片IlB中傳感器隔膜11-1著底于擋塊構(gòu)件11-3的凹部ll-3a之后的狀態(tài)。
[0060][實(shí)施形態(tài)3]
[0061]圖7示出了本發(fā)明涉及的壓力傳感器芯片的第三實(shí)施形態(tài)(實(shí)施形態(tài)3)的概略圖。該實(shí)施形態(tài)3的壓力傳感器芯片IlC與實(shí)施形態(tài)2的壓力傳感器芯片IlB —樣,擋塊構(gòu)件11-2內(nèi)部具有非接合區(qū)域SA，和連接于該非接合區(qū)域SA的環(huán)狀的槽ll-2d，以下幾點(diǎn)與實(shí)施形態(tài)2的壓力傳感器芯片IlB不同。
[0062]在該壓力傳感器芯片IlC中，擋塊構(gòu)件11-2的周邊部ll-2c的與傳感器隔膜11_1的一個(gè)面面對(duì)面的區(qū)域SI中，外周側(cè)的區(qū)域Sla被設(shè)定為與傳感器隔膜11-1的一個(gè)面接合的接合區(qū)域，內(nèi)周側(cè)的區(qū)域Slb被設(shè)定為與傳感器隔膜11-1的一個(gè)面不接合的非接合區(qū)域。
[0063]又，擋塊構(gòu)件11-3的周邊部ll-3c的與傳感器隔膜11_1的另一個(gè)面面對(duì)面的區(qū)域S2中，外周側(cè)的區(qū)域S2a被設(shè)定為與傳感器隔膜11-1的另一個(gè)面接合的接合區(qū)域，內(nèi)周側(cè)的區(qū)域S2b被設(shè)定為與傳感器隔膜11-1的另一個(gè)面不接合的非接合區(qū)域。
[0064]擋塊構(gòu)件11-2的周邊部ll-2c的外周側(cè)的區(qū)域Sla通過與傳感器隔膜11_1的一個(gè)面直接接合成為接合區(qū)域，擋塊構(gòu)件11-3的周邊部ll-3c的外周側(cè)的區(qū)域S2a通過與傳感器隔膜11-1的另一個(gè)面直接接合成為接合區(qū)域。
[0065]擋塊構(gòu)件11-2的周邊部ll-2c的內(nèi)周側(cè)的區(qū)域Slb用等離子體、藥液等使表面變得粗糙，形成雖然與傳感器隔膜11-1的一個(gè)面接觸但是沒有接合的非接合區(qū)域。擋塊構(gòu)件11-3的周邊部ll-3c的內(nèi)周側(cè)的區(qū)域S2b也用等離子體、藥液等使表面變得粗糙，形成雖然與傳感器隔膜11-1的另一個(gè)面接觸但是沒有接合的非接合區(qū)域。
[0066]在該壓力傳感器芯片IlC中，傳感器隔膜11-1的下表面的比非接合區(qū)域Slb進(jìn)一步內(nèi)側(cè)的部分被設(shè)定為隔膜的感壓區(qū)域D1，同樣地，傳感器隔膜11-1的上表面的比非接合區(qū)域S2b進(jìn)一步內(nèi)側(cè)的部分被設(shè)定為隔膜的感壓區(qū)域D2。在該隔膜的感壓區(qū)域D1，將一邊的測(cè)量壓Pa施加于與擋塊構(gòu)件11-2相對(duì)的面，且在隔膜的感壓區(qū)域D2，將另一邊的測(cè)量壓Pb施加于與擋塊構(gòu)件11-3相對(duì)的面。另外，感壓區(qū)域Dl以及D2的直徑為隔膜的有效直徑。
[0067]對(duì)于該壓力傳感器芯片110，在將測(cè)量壓作為高壓側(cè)的測(cè)量壓，將測(cè)量壓作為低壓側(cè)的測(cè)量壓的情況下，如果對(duì)傳感器隔膜11-1的下表面的感壓區(qū)域01施加高壓側(cè)的測(cè)量壓的話，則傳感器隔膜11-1不會(huì)在其與擋塊構(gòu)件11-2的周邊部11-2^不接合的非接合區(qū)域316因擋塊構(gòu)件11-2的限制而產(chǎn)生過渡的拉伸應(yīng)力，且能夠彎曲，因此產(chǎn)生于該部分的應(yīng)力就被減少。
[0068]又，對(duì)于該壓力傳感器芯片110，在將測(cè)量壓作為高壓側(cè)的測(cè)量壓，將測(cè)量壓作為低壓側(cè)的測(cè)量壓的情況下，如果對(duì)傳感器隔膜11-1的上表面的感壓區(qū)域02施加高壓側(cè)的測(cè)量壓％的話，則傳感器隔膜11-1不會(huì)在其與擋塊構(gòu)件11-3的周邊部11-3^不接合的非接合區(qū)域326因擋塊構(gòu)件11-3的限制而產(chǎn)生過渡的拉伸應(yīng)力，且能夠彎曲，因此產(chǎn)生于該部分的應(yīng)力就被減少。
[0069]在圖8中，將現(xiàn)有結(jié)構(gòu)(圖12中示出的結(jié)構(gòu))情況下的產(chǎn)生于隔膜邊緣的應(yīng)力的比例設(shè)定為100%，對(duì)具有非接合部(圖1中示出的結(jié)構(gòu))的情況和新I？結(jié)構(gòu)(圖7中示出的結(jié)構(gòu))的情況進(jìn)行比較并示出。由該比較結(jié)果可知，通過采用具有非接合部的結(jié)構(gòu)和新尺結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生于隔膜邊緣的應(yīng)力得到緩和。相對(duì)于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，新I？結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力的比例大約減小到20%，其效果特別明顯。
[0070]另外，在圖7示出的例子中，只在擋塊構(gòu)件11-2的內(nèi)部設(shè)置非接合區(qū)域3八，但也可以如圖9示出的實(shí)施形態(tài)4的壓力傳感器芯片110那樣，在擋塊構(gòu)件11-3的內(nèi)部也設(shè)置非接合區(qū)域“， 設(shè)置連接于該非接合區(qū)域“的環(huán)狀的槽11-3(1。
[0071]在該實(shí)施形態(tài)4的壓力傳感器芯片110中，將設(shè)置于擋塊構(gòu)件11-2內(nèi)部的環(huán)狀的槽11-2(1與設(shè)置于擋塊構(gòu)件11-3內(nèi)部的環(huán)狀的槽11-3(1設(shè)置為相同剖面形狀，另外，雖然是在相同位置相對(duì)設(shè)置的，但是也可以改變環(huán)狀的槽11-2(1與11-3(1的剖面形狀，環(huán)狀的槽11-2(1與11-3(1的橫方向的位置也可以不同。又，環(huán)狀的槽11-2(1、11-3(1的剖面形狀不僅限于前述的圓形、狹縫狀，也可以采用橢圓形等各種形狀。
[0072]又，在上述實(shí)施形態(tài)1~4中，在擋塊構(gòu)件11-2、11-3中設(shè)置了凹部11-2111-3^,但是未必一定要具有凹部11-2^ 11-3&，可以僅僅是對(duì)傳感器隔膜11-1進(jìn)行保持的保持構(gòu)件。即使在這種情況下，設(shè)置于該保持構(gòu)件內(nèi)的非接合區(qū)域也作為施加與傳感器隔膜11-1彎曲方向相反側(cè)的力的受壓面而發(fā)揮作用。
[0073]又，在上述實(shí)施形態(tài)中，傳感器隔膜11-1是形成了根據(jù)壓力變化改變電阻值的電阻應(yīng)變計(jì)的類型，但也可以是電容式的傳感器芯片。電容式的傳感器芯片具有:具備規(guī)定的空間(容量室)的基板、配置于該基板的空間上的隔膜、形成于基板的固定電極、和形成于隔膜的可動(dòng)電極。通過隔膜接受壓力而變形，使得可動(dòng)電極與固定電極的間隔發(fā)生變化并使其間的電容發(fā)生變化。
[0074]〔實(shí)施形態(tài)的擴(kuò)張〕
[0075]以上，參照實(shí)施形態(tài)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明不僅限于上述實(shí)施形態(tài)。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)，可以在本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)做出本發(fā)明【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可理解的各種各樣的變更。另外，關(guān)于各實(shí)施形態(tài)，可以在不矛盾的范圍內(nèi)進(jìn)行任意組合并實(shí)施。
[0076]符號(hào)說明[0077] IlC ?IlD:壓力傳感器芯片，11-1:傳感器隔膜，11-2 (11-21、11-22)、11-3:擋塊構(gòu)件，ll-2a、ll-3a:凹部，ll-2b、ll-3b:壓力導(dǎo)入孔(導(dǎo)壓孔)，ll_2c、ll_3c:周邊部，ll-2d、ll-3d:環(huán)狀的槽，11-4,11-5:基座，ll_4a、ll_5a:壓力導(dǎo)入孔(導(dǎo)壓孔)，SA:非接合區(qū)域，SB:接合區(qū)域，Sla, S2a:外周側(cè)的區(qū)域(接合區(qū)域)，Sib、S2b:內(nèi)周側(cè)的區(qū)域(非接合區(qū)域)，D1、D2:感壓區(qū)域，PL:面。
【權(quán)利要求】
1.一種壓力傳感器芯片，具有:根據(jù)在一個(gè)面以及另一個(gè)面受到的壓力差輸出信號(hào)的傳感器隔膜，和第一保持構(gòu)件以及第二保持構(gòu)件，所述第一保持構(gòu)件以及第二保持構(gòu)件的周邊部與該傳感器隔膜的一個(gè)面以及另一個(gè)面面對(duì)面接合，并具有向所述傳感器隔膜引導(dǎo)測(cè)量壓的導(dǎo)壓孔，所述壓力傳感器芯片的特征在于， 所述第一保持構(gòu)件在內(nèi)部具有連通所述導(dǎo)壓孔的周部的非接合區(qū)域， 所述第一保持構(gòu)件的內(nèi)部的非接合區(qū)域被設(shè)置于與所述傳感器隔膜的受壓面平行的面的一部分上， 所述第二保持構(gòu)件具有凹部，所述凹部對(duì)在所述傳感器隔膜被施加過大壓力時(shí)的該傳感器隔膜的過度位移予以阻止。
2.如權(quán)利要求1所記載的壓力傳感器芯片，其特征在于， 在所述第一保持構(gòu)件的內(nèi)部形成有環(huán)狀的槽，所述環(huán)狀的槽連接于所述非接合區(qū)域，并向所述第一保持構(gòu)件的厚度方向突出延伸。
3.如權(quán)利要求1所記載的壓力傳感器芯片，其特征在于， 所述第一保持構(gòu)件被設(shè)置有所述非接合區(qū)域的、與所述傳感器隔膜的受壓面平行的面分割成兩部分， 被分割的所述兩部分中的一部分保持構(gòu)件和另一部分保持構(gòu)件在設(shè)置有所述非接合區(qū)域的面的去除非接合區(qū)域的區(qū)域相互接合。
4.如權(quán)利要求1所記載的壓力傳感器芯片，其特征在于， 連接于所述第一保持構(gòu)件內(nèi)部的非接合區(qū)域的環(huán)狀的槽的與所述第一保持構(gòu)件內(nèi)部的非接合區(qū)域正交的剖面形狀包含圓弧部分。
5.如權(quán)利要求1所記載的壓力傳感器芯片，其特征在于， 所述傳感器隔膜的所述一個(gè)面被設(shè)定為高壓側(cè)的測(cè)量壓的受壓面， 所述傳感器隔膜的所述另一個(gè)面被設(shè)定為低壓側(cè)的測(cè)量壓的受壓面。
6.如權(quán)利要求1所記載的壓力傳感器芯片，其特征在于， 所述第一保持構(gòu)件具有凹部，所述凹部對(duì)所述傳感器隔膜被施加過大壓力時(shí)的該傳感器隔膜的過度位移予以阻止， 所述第二保持構(gòu)件在內(nèi)部具有連通于所述導(dǎo)壓孔的周部的非接合區(qū)域， 所述第二保持構(gòu)件內(nèi)部的非接合區(qū)域被設(shè)置于與所述傳感器隔膜的受壓面平行的面的一部分上。
【文檔編號(hào)】G01L9/04GK103837286SQ201310581798
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月20日
【發(fā)明者】德田智久, 瀨戶祐希 申請(qǐng)人:阿自倍爾株式會(huì)社