JP2009085629A

JP2009085629A - Pressure sensor and pressure detection device

Info

Publication number: JP2009085629A
Application number: JP2007252424A
Authority: JP
Inventors: Shinji Ichiki; 伸司一木
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2009-04-23

Abstract

【課題】遠心力の影響を低減し、外部の圧力を感度良く検出することができる圧力センサを提供することにある。また、圧力センサを用いた圧力検出装置を提供することにある。
【解決手段】本発明の圧力センサは、基体１と、基体１の主面とは所定の距離を隔てて形成される第１のダイアフラム２と、第１のダイアフラム２上に所定の距離を隔てて形成される第２のダイアフラム３と、第１のダイアフラム２ならびに第２のダイアフラム３を支持する支持部４（４ａ，４ｂ）と、基体１および第１のダイアフラム２ならびに支持部４ａにより形成される第１の空間Ｓ１と、第１のダイアフラム２および第２のダイアフラム３ならびに支持部４ｂにより形成される第２の空間Ｓ２とを含んでいる。
【選択図】図２PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure sensor capable of reducing the influence of centrifugal force and detecting an external pressure with high sensitivity. Moreover, it is providing the pressure detection apparatus using a pressure sensor.
A pressure sensor according to the present invention includes a base 1, a first diaphragm 2 formed at a predetermined distance from a main surface of the base 1, and a predetermined distance on the first diaphragm 2. Formed by the second diaphragm 3, the first diaphragm 2, the support part 4 (4a, 4b) for supporting the second diaphragm 3, the base 1, the first diaphragm 2, and the support part 4a. The first space S1 and the second space S2 formed by the first diaphragm 2, the second diaphragm 3, and the support portion 4b are included.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、圧力を検出するための静電容量型の圧力センサ、および圧力センサを用いた圧力検出装置に関するものである。 The present invention relates to a capacitance type pressure sensor for detecting pressure, and a pressure detection device using the pressure sensor.

従来から、圧力を検出するために静電容量型の圧力検出装置が知られている。この静電容量型の圧力検出装置に用いられる圧力センサは、下記特許文献１に記載されているように、半導体素子が搭載される搭載部を有する絶縁基体と、絶縁基体の表面に形成された静電容量形成用の第１の電極と、絶縁基体の表面に可撓な状態で接合されたダイアフラムと、このダイアフラムの表面に第１の電極に対向するように被着された静電容量形成用の第２の電極とを備えている。そして、第１の電極および第２の電極により静電容量を形成するために、これら電極間に所定の間隔を設ける必要があり、そのため、ダイアフラムと絶縁基体との間に枠状のスペーサを備えている。そして、これらの絶縁基体とスペーサとダイアフラムとにより密閉された空間が形成され、外部の圧力の変動に伴ってダイアフラムが撓むことで、第１の電極と第２の電極との間隔の変化させることができる。
特開２００６−４７３２７号公報 Conventionally, a capacitance-type pressure detection device is known for detecting pressure. A pressure sensor used in this capacitance type pressure detection device is formed on an insulating base having a mounting portion on which a semiconductor element is mounted and the surface of the insulating base, as described in Patent Document 1 below. A first electrode for forming a capacitance, a diaphragm joined in a flexible state to the surface of an insulating substrate, and a capacitance formed on the surface of the diaphragm so as to face the first electrode Second electrode. In order to form a capacitance by the first electrode and the second electrode, it is necessary to provide a predetermined interval between these electrodes. For this reason, a frame-like spacer is provided between the diaphragm and the insulating base. ing. Then, a sealed space is formed by the insulating base, the spacer, and the diaphragm, and the distance between the first electrode and the second electrode is changed by bending the diaphragm in accordance with fluctuations in external pressure. be able to.
JP 2006-47327 A

しかしながら、上述のような圧力検出装置が、タイヤのホイール等に搭載された場合、タイヤの回転による遠心力の作用を受けて、ダイアフラムが撓んでしまうことがある。このような場合、第１の電極と第２の電極との距離が変化して、第１の電極と第２の電極とで形成される静電容量が変化してしまい、外部の圧力を正確に検出することができなくなることが懸念される。 However, when the pressure detection device as described above is mounted on a tire wheel or the like, the diaphragm may bend due to the action of centrifugal force due to the rotation of the tire. In such a case, the distance between the first electrode and the second electrode changes, and the capacitance formed by the first electrode and the second electrode changes. There is a concern that it will not be able to be detected.

本発明は、上記従来技術の問題点を鑑み案出されたもので、その目的は、遠心力の影響を低減し、外部の圧力を精度良く検出することができる圧力センサを提供することにある。また、圧力センサを用いた圧力検出装置を提供することにある。 The present invention has been devised in view of the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to provide a pressure sensor that can reduce the influence of centrifugal force and accurately detect external pressure. . Moreover, it is providing the pressure detection apparatus using a pressure sensor.

本発明の圧力センサは、基体と、該基体の主面とは所定の距離を隔てて形成される第１のダイアフラムと、該第１のダイアフラム上に所定の距離を隔てて形成される第２のダイアフラムと、前記第１のダイアフラムならびに前記第２のダイアフラムを支持する支持部と、前記基体および前記第１のダイアフラムならびに前記支持部により形成される第１の空間と、前記第１のダイアフラムおよび前記第２のダイアフラムならびに前記支持部により形成される第２の空間とを含んでなることを特徴とするものである。 The pressure sensor according to the present invention includes a first diaphragm formed at a predetermined distance from the base body and a main surface of the base body, and a second diaphragm formed at a predetermined distance on the first diaphragm. The first diaphragm and the second diaphragm, a first space formed by the base body, the first diaphragm and the support part, the first diaphragm, And a second space formed by the second diaphragm and the support portion.

また、好ましくは、前記第１の空間と前記第２の空間とは、連通穴により連通されていることを特徴とするものである。 Preferably, the first space and the second space are connected by a communication hole.

また、好ましくは、前記第１の空間は、前記第２の空間に比して容積が大きいことを特徴とするものである。 Preferably, the first space has a volume larger than that of the second space.

また、好ましくは、前記連通穴は、前記支持部を通過することを特徴とするものである。 Preferably, the communication hole passes through the support portion.

また、好ましくは、前記連通穴は、前記第１のダイアフラムの可撓領域を貫通することを特徴とするものである。 Preferably, the communication hole penetrates a flexible region of the first diaphragm.

また、好ましくは、前記連通穴は、前記第１のダイアフラムの可撓領域の周端部よりも内側に形成されることを特徴とするものである。 Preferably, the communication hole is formed inside a peripheral end portion of a flexible region of the first diaphragm.

また、好ましくは、前記第２のダイアフラムが撓んだときに、前記第１の空間から前記第２の空間に向かって流体が移動する、或いは前記第２の空間から前記第１の空間に向かって流体が移動することを特徴とするものである。 Preferably, when the second diaphragm is bent, the fluid moves from the first space toward the second space, or from the second space toward the first space. Thus, the fluid moves.

本発明の圧力センサは、基体と、該基体の主面に形成される固定電極と、該固定電極上に所定の距離を隔てて形成される第１のダイアフラムと、該第１のダイアフラム上に所定の距離を隔てて形成される第２のダイアフラムと、前記基体および前記第１のダイアフラムならびに前記第２のダイアフラムを支持する支持部と、前記基体および前記第１のダイアフラムならびに前記支持部により形成される第１の空間と、前記第１のダイアフラムおよび前記第２のダイアフラムならびに前記支持部により形成される第２の空間と、を含んでなることを特徴とするものである。 The pressure sensor of the present invention includes a base, a fixed electrode formed on the main surface of the base, a first diaphragm formed on the fixed electrode at a predetermined distance, and on the first diaphragm. Formed by a second diaphragm formed at a predetermined distance, the base body, the first diaphragm, a support part for supporting the second diaphragm, the base body, the first diaphragm, and the support part. And a second space formed by the first diaphragm, the second diaphragm, and the support portion.

本発明の圧力検出装置は、本発明の圧力センサと、前記第１のダイアフラムと前記第２のダイアフラムとの間に電場を発生させるための電圧印加手段と、前記第１のダイアフラムと前記第２のダイアフラムとの間の静電容量を検出する検出手段とを備えることを特徴とするものである。 The pressure detection device of the present invention includes the pressure sensor of the present invention, voltage application means for generating an electric field between the first diaphragm and the second diaphragm, the first diaphragm and the second diaphragm. And a detecting means for detecting a capacitance between the diaphragm and the diaphragm.

本発明の圧力検出装置は、本発明の圧力センサと、前記固定電極と前記第１のダイアフラムとの間に第１の電圧を、前記第１のダイアフラムと前記第２のダイアフラムとの間に第２の電圧を、それぞれ発生させるための電圧印加手段と、前記固定電極と前記第１のダイアフラムとの間の静電容量を検出する第１の検出手段と、前記前記第１のダイアフラムと前記第２のダイアフラムとの間の静電容量を検出する第２の検出手段とを備えることを特徴とするものである。 The pressure detection device of the present invention includes a pressure sensor according to the present invention, a first voltage between the fixed electrode and the first diaphragm, and a first voltage between the first diaphragm and the second diaphragm. Voltage application means for generating two voltages, first detection means for detecting a capacitance between the fixed electrode and the first diaphragm, the first diaphragm and the first diaphragm, respectively. And a second detection means for detecting a capacitance between the two diaphragms.

本発明の圧力センサは、基体と、基体の主面とは所定の距離を隔てて形成される第１のダイアフラムと、第１のダイアフラム上に所定の距離を隔てて形成される第２のダイアフラムと、第１のダイアフラムならびに第２のダイアフラムを支持する支持部と、基体および第１のダイアフラムならびに支持部により形成される第１の空間と、第１のダイアフラムおよび第２のダイアフラムならびに支持部により形成される第２の空間とを含んでなる。 The pressure sensor according to the present invention includes a first diaphragm formed at a predetermined distance from the base and a main surface of the base, and a second diaphragm formed at a predetermined distance on the first diaphragm. A first support portion that supports the first diaphragm and the second diaphragm, a first space formed by the base body, the first diaphragm, and the support portion, and a first diaphragm, a second diaphragm, and a support portion. And a second space to be formed.

このことから、第１の空間と第２の空間との間に配置された第１のダイアフラムは、外部の圧力変動によっては撓みにくく、一方、遠心力の影響を受けた際には、第２のダイアフラムと同様に撓むこととなる。従って、遠心力の影響を受けた際に、第１のダイアフラムと第２のダイアフラムとの間隔が変化してしまうことが低減される。従って、外部の圧力を精度良く検出することができる。 Therefore, the first diaphragm disposed between the first space and the second space is less likely to be bent due to external pressure fluctuations. On the other hand, when it is affected by centrifugal force, the second diaphragm It will be bent similarly to the diaphragm. Therefore, it is possible to reduce the change in the distance between the first diaphragm and the second diaphragm when affected by the centrifugal force. Therefore, the external pressure can be detected with high accuracy.

また、好ましくは、第１の空間と第２の空間とは、連通穴により連通されている。このことから、第１の空間と第２の空間とは、連通穴を通じて互いの空間内の流体を相互に移動させることができる。従って、外部の圧力の変動により第２のダイアフラムが撓んだとしても、流体の移動により第１の空間内の圧力と第２の空間内の圧力と差をほぼ同一にできる。このため、外部の圧力変動により第２のダイアフラムが大きく撓んだとしても、第１のダイアフラムが同様に大きく撓んでしまうことを低減することができる。従って、外部の圧力を精度良く検出することができる。 Preferably, the first space and the second space are communicated with each other through a communication hole. From this, the first space and the second space can move the fluid in each other space through the communication hole. Therefore, even if the second diaphragm is bent due to fluctuations in external pressure, the difference between the pressure in the first space and the pressure in the second space can be made substantially the same by the movement of the fluid. For this reason, even if the second diaphragm is greatly bent due to an external pressure fluctuation, it is possible to reduce the first diaphragm from being greatly bent similarly. Therefore, the external pressure can be detected with high accuracy.

また、好ましくは、第１の空間は、第２の空間に比して容積が大きい。このため、外部の圧力変動によって第２のダイアフラムが第１のダイアフラム側に向かって撓んだ際に第２の空間内の流体が連通穴を介して第１の空間内に流れ込みやすい。第１の空間内に流体が流れ込みやすいと、第１の空間内に流体が流れ込みにくい場合と比較して、第２の空間内部の撓みによる一時的な圧力上昇による反発力を受けて第２のダイアフラムが撓みにくくなることが抑制される。従って、圧力の変化に対して感度が優れることとなる。 Preferably, the first space has a larger volume than the second space. For this reason, when the second diaphragm is bent toward the first diaphragm due to an external pressure fluctuation, the fluid in the second space tends to flow into the first space through the communication hole. When the fluid easily flows into the first space, the second space receives the repulsive force due to the temporary pressure increase due to the bending in the second space, compared with the case where the fluid does not easily flow into the first space. It is suppressed that a diaphragm becomes difficult to bend. Therefore, sensitivity to pressure changes is excellent.

また、連通穴は、支持部を通過して形成されていてもよい。この場合、第１のダイアフラムの可撓領域に連通穴を形成する場合と比較して、遠心力の影響を受けた際、第１のダイアフラムが均等に撓みやすく、外部の圧力をより精度良く検出することができる。 The communication hole may be formed through the support portion. In this case, compared to the case where the communication hole is formed in the flexible region of the first diaphragm, the first diaphragm is easily bent evenly under the influence of centrifugal force, and the external pressure is detected more accurately. can do.

また、連通穴は、第１のダイアフラムの可撓領域を貫通して形成されていてもよい。この場合は、連通穴を支持部に形成する場合と比較して、支持部の壁幅や支持部と第１のダイアフラムとの接合部の幅が狭くなることがなく、支持部の壁幅が狭い場合等において、支持部の破損や第１の空間あるいは第２の空間の気密性が低下する可能性を低減することができる。従って、小型の圧力センサ等において有効に利用することができる。 The communication hole may be formed through the flexible region of the first diaphragm. In this case, compared to the case where the communication hole is formed in the support portion, the wall width of the support portion and the width of the joint portion between the support portion and the first diaphragm are not reduced, and the wall width of the support portion is reduced. In a case where the space is narrow, the possibility that the support portion is damaged or the airtightness of the first space or the second space is lowered can be reduced. Therefore, it can be effectively used in a small pressure sensor or the like.

また、好ましくは、連通穴は、第１のダイアフラムの可撓領域の周端部よりも内側に形成される。このことから、第１のダイアフラムが撓んだ際に応力が集中しやすい第１のダイアフラムの可撓領域の周端部において、第１のダイアフラムの機械的強度が低下することが抑制される。従って、第１のダイアフラムが破損する可能性を低減することができ、外部の圧力を精度良く検出することができる。 Preferably, the communication hole is formed on the inner side of the peripheral end portion of the flexible region of the first diaphragm. From this, it is possible to suppress the mechanical strength of the first diaphragm from being lowered at the peripheral end portion of the flexible region of the first diaphragm where stress tends to concentrate when the first diaphragm is bent. Therefore, the possibility that the first diaphragm is damaged can be reduced, and the external pressure can be detected with high accuracy.

また、好ましくは、第２のダイアフラムが撓んだときに、第１の空間から第２の空間に向かって流体が移動する、或いは第２の空間から第１の空間に向かって流体が移動する。このように、連通穴を通じて互いの空間の流体が相互に移動することから、第１の空間内の圧力と第２の空間内の圧力とをほぼ同一にすることができる。従って、外部の圧力の変動による第２の空間内の圧力上昇或いは減少に起因して第１のダイアフラムが撓む可能性を低減することができる。従って外部の圧力を精度良く検出することができる。 Preferably, when the second diaphragm is bent, the fluid moves from the first space toward the second space, or the fluid moves from the second space toward the first space. . As described above, since the fluids in the spaces move through the communication holes, the pressure in the first space and the pressure in the second space can be made substantially the same. Therefore, it is possible to reduce the possibility that the first diaphragm is bent due to the pressure increase or decrease in the second space due to the fluctuation of the external pressure. Therefore, the external pressure can be detected with high accuracy.

本発明の圧力センサは、基体と、基体の主面に形成される固定電極と、固定電極上に所定の距離を隔てて形成される第１のダイアフラムと、第１のダイアフラム上に所定の距離を隔てて形成される第２のダイアフラムと、基体および第１のダイアフラムならびに第２のダイアフラムを支持する支持部と、基体および第１のダイアフラムならびに支持部により形成される第１の空間と、第１のダイアフラムおよび第２のダイアフラムならびに支持部により形成される第２の空間とを含んでなる。 The pressure sensor of the present invention includes a base, a fixed electrode formed on the main surface of the base, a first diaphragm formed on the fixed electrode at a predetermined distance, and a predetermined distance on the first diaphragm. A second diaphragm formed across the base, a base and the first diaphragm and a support part supporting the second diaphragm, a first space formed by the base and the first diaphragm and the support part, 1 diaphragm, 2nd diaphragm, and 2nd space formed of a support part.

そして、遠心力の影響を受けた際には、第１のダイアフラムが撓むことにより、固定電極と第１のダイアフラムとの間の距離が変化することとなるので、固定電極と第１のダイアフラムとの間で検出される静電容量が変化する。従って、第１のダイアフラムが遠心力の影響を受けて撓んでいることを検出することができる。一方、遠心力の影響を受けた場合、第１のダイアフラムと第２のダイアフラムとは、ともに撓むことから第１のダイアフラムと第２のダイアフラムとの間の距離は大きく変化しない。従って、第１のダイアフラムと第２のダイアフラムとの間で検出される静電容量は、大きく変化しないことから、外部の圧力情報を継続的に精度良く検出することができる。 When the influence of the centrifugal force is exerted, the distance between the fixed electrode and the first diaphragm changes due to the bending of the first diaphragm, so that the fixed electrode and the first diaphragm are changed. The capacitance detected between the two changes. Therefore, it can be detected that the first diaphragm is bent under the influence of the centrifugal force. On the other hand, when affected by the centrifugal force, the first diaphragm and the second diaphragm both bend, so the distance between the first diaphragm and the second diaphragm does not change greatly. Therefore, since the electrostatic capacitance detected between the first diaphragm and the second diaphragm does not change greatly, external pressure information can be detected continuously and accurately.

さらには、仮に第１のダイアフラムと第２のダイアフラムとの間の距離が大きく変化した場合であっても、固定電極と第１のダイアフラムとの間で検出される静電容量が変化するので、外部の圧力変化に起因する静電容量変化か、遠心力の影響による静電容量変化かを確認できる。遠心力の影響による静電容量の変化がない場合だけを正しい圧力情報として抽出することも可能である。 Furthermore, even if the distance between the first diaphragm and the second diaphragm changes significantly, the capacitance detected between the fixed electrode and the first diaphragm changes. It can be confirmed whether the capacitance changes due to an external pressure change or the capacitance changes due to the influence of centrifugal force. It is also possible to extract only correct pressure information when there is no change in capacitance due to the influence of centrifugal force.

また、好ましくは、第１の空間と第２の空間とは、連通穴により連通されている。このことから、第１の空間と第２の空間とは、連通穴を通じて互いの空間内の流体を相互に移動させることができる。従って、外部の圧力の変動により第２のダイアフラムが撓んだとしても、流体の移動により第１の空間内の圧力と第２の空間内の圧力との差を小さくすることができる。外部の圧力の変動により第１のダイアフラムが撓む可能性を低減することができる。従って、第１のダイアフラムは、遠心力の影響を受けた場合により確実に撓ませることができるものとなり、外部の圧力を感度良く検出することができる。 Preferably, the first space and the second space are communicated with each other through a communication hole. From this, the first space and the second space can move the fluid in each other space through the communication hole. Therefore, even if the second diaphragm is bent due to the fluctuation of the external pressure, the difference between the pressure in the first space and the pressure in the second space can be reduced by the movement of the fluid. The possibility that the first diaphragm is bent due to fluctuations in external pressure can be reduced. Therefore, the first diaphragm can bend more reliably when affected by the centrifugal force, and can detect the external pressure with high sensitivity.

本発明の圧力検出装置は、本発明の圧力センサと、第１のダイアフラムと第２のダイアフラムとの間に電場を発生させるための電圧印加手段と、第１のダイアフラムと第２のダイアフラムとの間の静電容量を検出する検出手段とを備える。圧力検出装置は、上述の圧力センサを備えていることにより、外部の圧力を感度良く検出することができる。 The pressure detection device of the present invention includes a pressure sensor according to the present invention, a voltage applying means for generating an electric field between the first diaphragm and the second diaphragm, a first diaphragm and a second diaphragm. Detecting means for detecting the capacitance between the two. Since the pressure detection device includes the above-described pressure sensor, the external pressure can be detected with high sensitivity.

本発明の圧力検出装置は、本発明の圧力センサと、固定電極と第１のダイアフラムとの間に第１の電圧を、第１のダイアフラムと第２のダイアフラムとの間に第２の電圧を、それぞれ発生させるための電圧印加手段と、固定電極と第１のダイアフラムとの間の静電容量を検出する第１の検出手段と、第１のダイアフラムと第２のダイアフラムとの間の静電容量を検出する第２の検出手段とを備える。圧力検出装置は、上述の圧力センサを備えていることにより、外部の圧力を感度良く検出することができる。 The pressure detection device of the present invention has a pressure sensor of the present invention, a first voltage between the fixed electrode and the first diaphragm, and a second voltage between the first diaphragm and the second diaphragm. , Voltage application means for generating each, first detection means for detecting the electrostatic capacitance between the fixed electrode and the first diaphragm, and electrostatic between the first diaphragm and the second diaphragm. Second detecting means for detecting a capacity. Since the pressure detection device includes the above-described pressure sensor, the external pressure can be detected with high sensitivity.

本発明の圧力センサについて説明する。図１は、本発明の圧力センサの実施の形態の一例を示す平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ’線における実施の形態の一例を示す断面図である。図３（ａ）は、図１における圧力センサの第１の空間の実施の形態の一例を示す横断面図である。図３（ｂ）は、図１における圧力センサの第２の空間の実施の形態の一例を示す横断面図である。これらの図において、１は基体、２は第１のダイアフラム、３は第２のダイアフラム、４，４ａ，４ｂは支持部、５は第１の電極、６は第２の電極、７は配線導体、８は半導体素子、９は導電性接合材、１０は封止樹脂であり、Ｓ１は第１の空間、Ｓ２は第２の空間である。 The pressure sensor of the present invention will be described. FIG. 1 is a plan view showing an example of an embodiment of a pressure sensor of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the embodiment taken along line A-A ′ of FIG. 1. Fig.3 (a) is a cross-sectional view which shows an example of embodiment of the 1st space of the pressure sensor in FIG. FIG. 3B is a cross-sectional view showing an example of the embodiment of the second space of the pressure sensor in FIG. In these drawings, 1 is a base, 2 is a first diaphragm, 3 is a second diaphragm, 4, 4a and 4b are support portions, 5 is a first electrode, 6 is a second electrode, and 7 is a wiring conductor. , 8 are semiconductor elements, 9 is a conductive bonding material, 10 is a sealing resin, S1 is a first space, and S2 is a second space.

本発明の圧力センサは、基体１と、基体１の主面とは所定の距離を隔てて形成される第１のダイアフラム２と、第１のダイアフラム２上に所定の距離を隔てて形成される第２のダイアフラム３と、第１のダイアフラム２ならびに第２のダイアフラム３を支持する支持部４（４ａ，４ｂ）と、基体１および第１のダイアフラム２ならびに支持部４ａにより形成される第１の空間Ｓ１と、第１のダイアフラム２および第２のダイアフラム３ならびに支持部４ｂにより形成される第２の空間Ｓ２とを含んでいる。 The pressure sensor of the present invention is formed on the first diaphragm 2 formed at a predetermined distance from the base body 1 and the main surface of the base body 1 and at a predetermined distance on the first diaphragm 2. The first diaphragm formed by the second diaphragm 3, the first diaphragm 2 and the support portion 4 (4a, 4b) for supporting the second diaphragm 3, the base 1, the first diaphragm 2 and the support portion 4a. The space S1 and the second space S2 formed by the first diaphragm 2, the second diaphragm 3, and the support portion 4b are included.

また、第１のダイアフラム２は、第１の電極５（図２では第１のダイアフラム２の上面）と、この電極５を支持する第１絶縁部２’とを備えている。第２のダイアフラム３は、第１の電極５に対向する第２の電極６（図２では第２のダイアフラム３の下面）と、この電極６を支持する第２絶縁部３’とを備えている。 Further, the first diaphragm 2 includes a first electrode 5 (the upper surface of the first diaphragm 2 in FIG. 2) and a first insulating portion 2 ′ that supports the electrode 5. The second diaphragm 3 includes a second electrode 6 (the lower surface of the second diaphragm 3 in FIG. 2) facing the first electrode 5, and a second insulating portion 3 ′ that supports the electrode 6. Yes.

基体１、第１絶縁部２’、第２絶縁部３’、支持部４は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体，炭化珪素質焼結体，窒化珪素質焼結体，ガラス−セラミックス等の電気絶縁材料からなる。基体１、第１絶縁部２’、第２絶縁部３’、支持部４が、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、次のようにして製作される。まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウム，酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に、適当な有機バインダ，溶剤，可塑剤，分散剤を添加混合して泥漿状となすとともに、これをドクターブレード法等によりシート状に成形して圧力センサ用のセラミックグリーンシートを得る。その後、これらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工，切断加工を施すとともに、上下に積層してセラミック生成形体となし、最後に高温（約１５００〜１８００℃）で焼成することによって製作される。 The base 1, the first insulating part 2 ′, the second insulating part 3 ′, and the support part 4 are, for example, an aluminum oxide sintered body, an aluminum nitride sintered body, a mullite sintered body, and a silicon carbide sintered body. , Silicon nitride sintered body, glass-ceramics and other electrically insulating materials. If the base 1, the first insulating part 2 ′, the second insulating part 3 ′, and the support part 4 are made of, for example, an aluminum oxide sintered body, they are manufactured as follows. First, a ceramic raw material powder such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, and calcium oxide is mixed with an appropriate organic binder, solvent, plasticizer, and dispersing agent to form a slurry, which is then obtained by a doctor blade method or the like. A ceramic green sheet for a pressure sensor is obtained by forming into a sheet. Thereafter, these ceramic green sheets are subjected to appropriate punching and cutting processes, and are laminated up and down to form a ceramic product, and finally fired at a high temperature (about 1500 to 1800 ° C.).

また、基体１は、一方の面（図２では下面）に、半導体素子８が収容される凹部１ａが形成されており、半導体素子８を収容する容器として機能する。そして、この凹部１ａの底面に、半導体素子８が搭載される搭載部１ｂが形成されている。この搭載部１ｂに半導体素子８が搭載されるとともに、半導体素子８が凹部１ａ内において例えばエポキシ樹脂等の樹脂製封止材１０により覆われることにより、半導体素子８が封止される。 In addition, the base 1 has a recess 1 a that accommodates the semiconductor element 8 on one surface (the lower surface in FIG. 2), and functions as a container that accommodates the semiconductor element 8. And the mounting part 1b in which the semiconductor element 8 is mounted is formed in the bottom face of this recessed part 1a. The semiconductor element 8 is mounted on the mounting portion 1b, and the semiconductor element 8 is covered with a resin sealing material 10 such as an epoxy resin in the recess 1a, whereby the semiconductor element 8 is sealed.

なお、この例では、半導体素子８は、樹脂製封止材１０によって覆われることにより封止されるが、基体１の一方の面に金属やセラミックスから成る蓋体を、凹部１ａを塞ぐように接合させることにより封止してもよい。 In this example, the semiconductor element 8 is sealed by being covered with the resin sealing material 10, but a lid made of metal or ceramic is covered on one surface of the base 1 so as to close the recess 1 a. You may seal by making it join.

また、搭載部１ｂには半導体素子８の各電極と電気的に接続される複数の配線導体７が導出されており、この配線導体７と半導体素子８の各電極とが半田バンプ等の導電性材料から成る導電性接合材９を介して接合される。これにより半導体素子８の各電極と各配線導体７とが電気的に接続されるとともに半導体素子８が搭載部１ｂに固定される。なお、図２に示した例では、半導体素子８の電極と配線導体７とが半田バンプを介して接続される構造としたが、半導体素子８の電極と配線導体７とはボンディングワイヤ等の他の電気的接続手段により接続されてもよい。 A plurality of wiring conductors 7 that are electrically connected to the respective electrodes of the semiconductor element 8 are led out to the mounting portion 1b. The wiring conductor 7 and the respective electrodes of the semiconductor element 8 are electrically conductive such as solder bumps. It joins via the conductive joining material 9 which consists of material. Thereby, each electrode of the semiconductor element 8 and each wiring conductor 7 are electrically connected, and the semiconductor element 8 is fixed to the mounting portion 1b. In the example shown in FIG. 2, the electrode of the semiconductor element 8 and the wiring conductor 7 are connected via solder bumps. However, the electrode of the semiconductor element 8 and the wiring conductor 7 are other than bonding wires or the like. The electrical connection means may be used.

配線導体７は、半導体素子８の各電極を外部電気回路および第１の電極５，第２の電極６に電気的に接続するための導電路として機能し、その一部７ａ，７ｂは第１の電極５，第２の電極６に電気的に接続されている。また、別の一部７ｃは基体１の一方の面（図２では下面）の外周部に導出される。そして、半導体素子８の各電極がこれら配線導体７ａ，７ｂ，７ｃに半田バンプ等の導電性接合材９を介して電気的に接続される。また、半導体素子８が樹脂製封止材１０で封止された後、配線導体７ｃの基体１の一方の面（図２では下面）の外周部に導出された部位が外部電気回路基板の配線導体（図示せず）に半田等の導電性接合材を介して接合されることにより、内部に収容される半導体素子８が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。 The wiring conductor 7 functions as a conductive path for electrically connecting each electrode of the semiconductor element 8 to the external electric circuit and the first electrode 5 and the second electrode 6, and parts 7 a and 7 b thereof are the first The electrode 5 and the second electrode 6 are electrically connected. Further, another part 7 c is led out to the outer peripheral portion of one surface (the lower surface in FIG. 2) of the base 1. Each electrode of the semiconductor element 8 is electrically connected to the wiring conductors 7a, 7b, 7c via a conductive bonding material 9 such as a solder bump. Further, after the semiconductor element 8 is sealed with the resin sealing material 10, the portion led out to the outer peripheral portion of one surface (the lower surface in FIG. 2) of the base 1 of the wiring conductor 7c is the wiring of the external electric circuit board. By being joined to a conductor (not shown) via a conductive joining material such as solder, the semiconductor element 8 accommodated therein is electrically connected to an external electric circuit.

このような配線導体７は、タングステン，モリブデン，銅，銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ，溶剤，可塑剤，分散剤等を添加混合して得たメタライズペーストをスクリーン印刷法により圧力センサ用のセラミックグリーンシートに所定のパターンに印刷塗布し、これを圧力センサ用のセラミックグリーンシートとともに焼成することによって圧力センサの内部および表面に所定のパターンに形成される。 Such a wiring conductor 7 is made of metal powder metallization such as tungsten, molybdenum, copper, and silver, and is obtained by adding and mixing an appropriate organic binder, solvent, plasticizer, dispersant, etc. to metal powder such as tungsten. The paste is printed and applied in a predetermined pattern on a ceramic green sheet for a pressure sensor by a screen printing method, and this is fired together with the ceramic green sheet for a pressure sensor to form a predetermined pattern in and on the surface of the pressure sensor. .

なお、配線導体７の露出表面には、配線導体７が酸化腐食することを防止するとともに、配線導体７と半田等の導電性接合材１０との接合を良好なものとするために、厚みが１〜１０μｍ程度のニッケルメッキ層と厚みが０．１〜３μｍ程度の金メッキ層とが順次被着されていることが好ましい。 The exposed surface of the wiring conductor 7 has a thickness so as to prevent the wiring conductor 7 from being oxidatively corroded and to improve the bonding between the wiring conductor 7 and the conductive bonding material 10 such as solder. It is preferable that a nickel plating layer having a thickness of about 1 to 10 μm and a gold plating layer having a thickness of about 0.1 to 3 μm are sequentially deposited.

基体１の上面外周部には、枠状の支持部４ａが設けられ、支持部４ａの上には、空間Ｓ１を形成するように平板状の第１のダイアフラム２が設けられている。なお、第１の空間Ｓ１は、基体１と、第１のダイアフラム２と、支持部４ａとにより、密閉された内部空間として形成される。 A frame-like support portion 4a is provided on the outer peripheral portion of the upper surface of the base 1, and a flat plate-like first diaphragm 2 is provided on the support portion 4a so as to form a space S1. The first space S1 is formed as a sealed internal space by the base 1, the first diaphragm 2, and the support portion 4a.

また、第１のダイアフラム２の上面外周部には、枠状の支持部４ｂが設けられ、支持部４ｂの上には、空間Ｓ２を形成するように平板状の第２のダイアフラム３が設けられている。なお、第２の空間Ｓ２は、第１のダイアフラム２と、第２のダイアフラム３と、支持部４ｂとにより、密閉された内部空間として形成される。 Further, a frame-like support portion 4b is provided on the outer peripheral portion of the upper surface of the first diaphragm 2, and a plate-like second diaphragm 3 is provided on the support portion 4b so as to form a space S2. ing. The second space S2 is formed as a sealed internal space by the first diaphragm 2, the second diaphragm 3, and the support portion 4b.

支持部４は、第１のダイアフラム２および第２のダイアフラム３の外周の領域をそれぞれ支持している。そして、第１のダイアフラム２および第２のダイアフラム３は、支持部４よりも内側の領域を可撓領域として撓ませることができ、第２のダイアフラム３は、外部の圧力に応じて撓む、いわゆる圧力検出用のダイアフラムとして機能する。 The support portion 4 supports the outer peripheral regions of the first diaphragm 2 and the second diaphragm 3, respectively. And the 1st diaphragm 2 and the 2nd diaphragm 3 can bend the area | region inside the support part 4 as a flexible area | region, and the 2nd diaphragm 3 bends according to an external pressure. It functions as a so-called pressure detection diaphragm.

なお、枠状の支持部４の平面視における外周形状は、例えば、矩形状や多角形状、円形状に形成され、枠状の支持部４の平面視における内周形状は、例えば、円形状に形成される。 The outer peripheral shape in plan view of the frame-shaped support portion 4 is formed in, for example, a rectangular shape, a polygonal shape, or a circular shape, and the inner peripheral shape in plan view of the frame-shaped support portion 4 is, for example, in a circular shape. It is formed.

また、第１のダイアフラム２の上面中央部には、静電容量形成用の第１の電極５が被着されており、第２のダイアフラム３の下面中央部には、静電容量形成用の第２の電極６が被着されている。これら電極５，６は、略円形状に形成され、第２の空間Ｓ２を挟んで対向して形成される。そして、これら電極５，６の間には、第１の電極５や第２の電極６の面積および第１の電極５と第２の電極６との間隔に応じて所定の静電容量が形成される。そして、第２のダイアフラム３に外部の圧力が印加されると、その応力に応じて第２のダイアフラム３が撓んで、第１の電極５と第２の電極６との間隔が変化し、それにより第１の電極５と第２の電極６との間の静電容量が変化するので、外部の圧力の変化を静電容量の変化として感知することができる。そして、この静電容量の変化を凹部１ａ内に収容した半導体素子８に配線導体７ａ，７ｂを介して伝達し、これを半導体素子８で演算処理することによって外部の圧力の大きさを知ることができる。なお、本発明の圧力センサは、８０Ｋｐａ（低圧用圧力センサ）〜２０００Ｋｐａ（高圧用圧力センサ）の圧力のもとで特に好適に使用することが可能である。 Further, a first electrode 5 for forming a capacitance is attached to the center of the upper surface of the first diaphragm 2, and a capacitor for forming a capacitance is formed on the center of the lower surface of the second diaphragm 3. A second electrode 6 is deposited. These electrodes 5 and 6 are formed in a substantially circular shape, and are formed to face each other across the second space S2. A predetermined capacitance is formed between the electrodes 5 and 6 according to the area of the first electrode 5 and the second electrode 6 and the distance between the first electrode 5 and the second electrode 6. Is done. When an external pressure is applied to the second diaphragm 3, the second diaphragm 3 bends in accordance with the stress, and the distance between the first electrode 5 and the second electrode 6 changes. As a result, the capacitance between the first electrode 5 and the second electrode 6 changes, so that a change in external pressure can be detected as a change in capacitance. Then, the change in the electrostatic capacity is transmitted to the semiconductor element 8 accommodated in the recess 1a through the wiring conductors 7a and 7b, and this is processed by the semiconductor element 8 to know the magnitude of the external pressure. Can do. The pressure sensor of the present invention can be particularly preferably used under a pressure of 80 Kpa (low pressure sensor) to 2000 Kpa (high pressure sensor).

なお、このような第１の電極５および第２の電極６は、タングステン，モリブデン，銅，銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ，溶剤，可塑剤，分散剤を添加混合して得たメタライズペーストをスクリーン印刷法により第１のダイアフラム２あるいは第２のダイアフラム３となる圧力センサ用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し、これらセラミックグリーンシートとともに焼成することによって、第１のダイアフラム２の上面中央部および第２のダイアフラム３の下面中央部に所定のパターンに形成される。 The first electrode 5 and the second electrode 6 are made of metal powder metallization such as tungsten, molybdenum, copper, silver, etc., and suitable organic binder, solvent, plasticizer, dispersion for metal powder such as tungsten. The metallized paste obtained by adding and mixing the agent is printed and applied to the ceramic green sheet for the pressure sensor to be the first diaphragm 2 or the second diaphragm 3 by the screen printing method, and fired together with these ceramic green sheets, The first diaphragm 2 is formed in a predetermined pattern at the center of the upper surface and at the center of the lower surface of the second diaphragm 3.

なお、第１の電極５は、平面視で第１のダイアフラム２の支持部４ａよりも内側の領域(可撓領域)の略全面に被着されることが好ましい。また、第２の電極６は、平面視で第２のダイアフラム３の支持部４ａよりも内側の領域(可撓領域)の略全面に被着されることが好ましい。また、上述において、第１の電極５および第２の電極６は、第１絶縁部２’および第２絶縁部３’の表面にそれぞれ被着しているが、第１絶縁部２’および第２絶縁部３’それぞれの内部に埋設しても構わない。この場合、第２のダイアフラム３が大きく撓んだ際に第１の電極５および第２の電極６とが接触して短絡する可能性を抑制することができる。なお、第１の電極５と第２の電極６との間で検出される静電容量は、空間Ｓ１内の流体の誘電率と第１絶縁部２’あるいは第２絶縁部３’の誘電率に基いたものとなる。 In addition, it is preferable that the 1st electrode 5 is adhere | attached on the substantially whole surface of the area | region (flexible area | region) inside the support part 4a of the 1st diaphragm 2 by planar view. In addition, the second electrode 6 is preferably attached to substantially the entire region (flexible region) inside the support portion 4a of the second diaphragm 3 in plan view. In the above description, the first electrode 5 and the second electrode 6 are attached to the surfaces of the first insulating portion 2 ′ and the second insulating portion 3 ′, respectively. You may embed it inside each 2 insulation part 3 '. In this case, the possibility that the first electrode 5 and the second electrode 6 come into contact with each other and short-circuit when the second diaphragm 3 is greatly bent can be suppressed. Note that the capacitance detected between the first electrode 5 and the second electrode 6 is the dielectric constant of the fluid in the space S1 and the dielectric constant of the first insulating portion 2 ′ or the second insulating portion 3 ′. Based on.

さらに、本発明の圧力センサにおいて、第１のダイアフラム２は、密閉された空間である第１の空間Ｓ１と第２の空間Ｓ２との間に配設されている。このため、第１のダイアフラム２は、支持部４ｂよりも内側の領域(可撓領域)において第２のダイアフラム３と同様に撓ませることができる。 Furthermore, in the pressure sensor of the present invention, the first diaphragm 2 is disposed between the first space S1 and the second space S2, which are sealed spaces. For this reason, the 1st diaphragm 2 can be bent similarly to the 2nd diaphragm 3 in the area | region (flexible area | region) inside the support part 4b.

そして、第１の空間Ｓ１と第２の空間Ｓ２との間に配置された第１のダイアフラム２は、外部の圧力変動によっては撓みにくい一方で、遠心力の影響を受けた際には、第２のダイアフラム３と同様に撓むこととなる。従って、遠心力の影響を受けた際に、第１のダイアフラム２と第２のダイアフラム３との間隔が変化してしまうことが低減される。従って、外部の圧力を精度良く検出することができる。 The first diaphragm 2 disposed between the first space S1 and the second space S2 is difficult to bend due to external pressure fluctuations, but when affected by centrifugal force, the first diaphragm 2 It bends like the diaphragm 3 of 2. Therefore, it is possible to reduce the change in the distance between the first diaphragm 2 and the second diaphragm 3 when affected by the centrifugal force. Therefore, the external pressure can be detected with high accuracy.

なお、第１のダイアフラム２および第２のダイアフラム３は、実質的に同一の材質とし、これらのダイアフラム２，３の可撓領域における厚みおよび面積を略同一に形成していることが好ましい。これにより、遠心力の影響を受けた際の第１のダイアフラム２と第３のダイアフラム３との撓み量を同程度にすることができる。従って、外部の圧力をより精度良く検出することができる。第１のダイアフラム２および第２のダイアフラム３の厚みは、これらのダイアフラム２，３の機械的強度や圧力が印加された際や遠心力の影響を受けた際の撓み量等を考慮して適宜設定され、通常は０．０１〜５ｍｍ程度の厚みに形成される。 It is preferable that the first diaphragm 2 and the second diaphragm 3 are made of substantially the same material, and the thickness and area of the flexible regions of these diaphragms 2 and 3 are formed to be substantially the same. Thereby, the bending amount of the 1st diaphragm 2 and the 3rd diaphragm 3 at the time of receiving the influence of a centrifugal force can be made comparable. Therefore, the external pressure can be detected with higher accuracy. The thicknesses of the first diaphragm 2 and the second diaphragm 3 are appropriately determined in consideration of the mechanical strength of these diaphragms 2 and 3, the amount of bending when the pressure is applied, or the influence of centrifugal force. Usually, it is formed to a thickness of about 0.01 to 5 mm.

また、図４、図５に示すように、第１の空間Ｓ１と第２の空間Ｓ２とは、連通穴１１により連通されていることが好ましい。このことから、第１の空間と第２の空間とは、連通穴を通じて互いの空間Ｓ１，Ｓ２内の流体を相互に移動させることができる。従って、外部の圧力の変動により第２のダイアフラム３が撓んだとしても、流体の移動により第１の空間Ｓ１内の圧力と第２の空間Ｓ２内の圧力とをほぼ同一にすることができる。このため、第２の空間Ｓ２内の圧力が、第１の空間Ｓ１内の圧力とは異なった圧力状態にあり続けることが抑制される。従って、外部の圧力変動により第２のダイアフラム３が大きく撓んだとしても、第１のダイアフラム２が空間Ｓ１，Ｓ２間の圧力の差により同様に大きく撓んでしまうことを低減することができる。例えば、図６に示すように、外部の圧力の変動により第２のダイアフラム３が第１のダイアフラム２側に向かって撓んだ際、連通穴１１を通じて第２の空間Ｓ２側から第１の空間Ｓ１側に向かって流体が移動し、第１のダイアフラム２の撓みが低減される。従って、外部の圧力を精度良く検出することができる。 As shown in FIGS. 4 and 5, the first space S <b> 1 and the second space S <b> 2 are preferably communicated with each other through a communication hole 11. From this, the first space and the second space can move the fluid in the spaces S1 and S2 to each other through the communication hole. Therefore, even if the second diaphragm 3 is bent due to fluctuations in the external pressure, the pressure in the first space S1 and the pressure in the second space S2 can be made substantially the same by the movement of the fluid. . For this reason, it is suppressed that the pressure in the 2nd space S2 continues in the pressure state different from the pressure in the 1st space S1. Therefore, even if the second diaphragm 3 is greatly bent due to an external pressure fluctuation, it is possible to reduce the first diaphragm 2 from being greatly bent due to the pressure difference between the spaces S1 and S2. For example, as shown in FIG. 6, when the second diaphragm 3 is bent toward the first diaphragm 2 due to fluctuations in external pressure, the first space is formed from the second space S <b> 2 side through the communication hole 11. The fluid moves toward the S1 side, and the bending of the first diaphragm 2 is reduced. Therefore, the external pressure can be detected with high accuracy.

なお、連通穴１１を設けた場合、基体１と第２のダイアフラム３と支持部４ａ，４ｂとにより密閉された内部空間が形成される。そして、空間Ｓ１，Ｓ２は、この密閉された内部空間内にそれぞれ位置する空間となる。 In the case where the communication hole 11 is provided, a sealed internal space is formed by the base 1, the second diaphragm 3, and the support portions 4a and 4b. And space S1, S2 turns into space located in this sealed internal space, respectively.

このような連通穴１１は、例えば、支持部４や第１のダイアフラム２に形成される。支持部４あるいは第１のダイアフラム２となる圧力センサ用のセラミックグリーンシートに打抜き加工等により連通穴１１となる貫通穴を予め形成しておき、これらのセラミックグリーンシートを焼成することにより形成される。なお、連通穴１１の大きさは、外部の圧力の変動時において、各空間Ｓ１，Ｓ２間内の流体の移動を考慮した大きさに適宜設定され、通常は０．０１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度の大きさに形成される。 Such a communication hole 11 is formed in the support part 4 or the 1st diaphragm 2, for example. A through hole to be the communication hole 11 is formed in advance in the ceramic green sheet for the pressure sensor to be the support portion 4 or the first diaphragm 2 by punching or the like, and these ceramic green sheets are fired. . The size of the communication hole 11 is appropriately set to a size that takes into consideration the movement of the fluid between the spaces S1 and S2 when the external pressure varies, and is usually about 0.01 mm to 1.0 mm. Formed in size.

また、圧力センサ用のセラミックグリーンシートを複数枚積層した後に高温で焼成して一体化して形成する際には、第１の空間Ｓ１と第２の空間Ｓ２とが連通しているので、焼成時にそれぞれの空間Ｓ１，Ｓ２のガスが膨張し、それぞれの空間Ｓ１，Ｓ２の内圧に差が発生することを抑制することができる。従って、連通穴１１を設けていない場合と比較して、第１のダイアフラム２が焼成時に内圧の差により変形することを低減することができる。 In addition, when a plurality of ceramic green sheets for pressure sensors are stacked and then fired at a high temperature and integrally formed, the first space S1 and the second space S2 communicate with each other. It can suppress that the gas of each space S1, S2 expand | swells and a difference generate | occur | produces in the internal pressure of each space S1, S2. Therefore, compared with the case where the communication hole 11 is not provided, it is possible to reduce the deformation of the first diaphragm 2 due to the difference in internal pressure during firing.

そして、連通穴１１が支持部４を通過して形成されている場合、連結穴１１は第１のダイアフラム２の可撓領域以外の領域、すなわち、平面視で第１のダイアフラム２の支持部４ａ，４ｂの領域に形成されるので、第１のダイアフラム２の可撓領域に連通穴１１を形成する場合と比較して、遠心力の影響を受けた際、第１のダイアフラム２が歪んで撓むことが抑制される。従って、外部の圧力をより精度良く検出することができる。 When the communication hole 11 is formed through the support portion 4, the connection hole 11 is a region other than the flexible region of the first diaphragm 2, that is, the support portion 4 a of the first diaphragm 2 in plan view. , 4b, the first diaphragm 2 is distorted and bent when subjected to the influence of centrifugal force as compared with the case where the communication hole 11 is formed in the flexible region of the first diaphragm 2. Is suppressed. Therefore, the external pressure can be detected with higher accuracy.

また、例えば、支持部４の外形形状が矩形状で、且つ第１のダイアフラム２の可撓領域の形状が円形状である場合、図７に示すように、支持部４の幅が広くなる支持部４の対角線上の領域（角部周辺の領域）に設けることが好ましい。支持部４の側辺部周辺の領域（隣接する角部と角部の間の周辺の領域）に形成する場合と比較して、支持部４の壁幅や支持部４と第１のダイアフラム２との接合部の幅が狭くなることがなく、支持部４の壁幅が狭い場合等において、支持部４の破損や第１の空間Ｓ１あるいは第２の空間Ｓ２の気密性が低下する可能性を低減することができる。 For example, when the outer shape of the support portion 4 is rectangular and the shape of the flexible region of the first diaphragm 2 is circular, as shown in FIG. It is preferable to provide in a region on the diagonal line of the portion 4 (region around the corner portion). Compared with the case where it is formed in a region around the side portion of the support portion 4 (region around the adjacent corner portions), the wall width of the support portion 4 and the support portion 4 and the first diaphragm 2 are formed. In the case where the width of the joint portion is not narrowed and the wall width of the support portion 4 is narrow, the support portion 4 may be damaged or the airtightness of the first space S1 or the second space S2 may be reduced. Can be reduced.

また、図８、図９に示すように、連通穴１１が第１のダイアフラム２の可撓領域を貫通して形成されている場合、連通穴１１を支持部４に形成する場合と比較して、支持部４の壁幅や支持部４と第１のダイアフラム２との接合部の幅が狭くなることがなく、支持部４の壁幅が狭い場合等において、支持部４の破損や第１の空間Ｓ１あるいは第２の空間Ｓ２の気密性が低下する可能性を低減することができる。従って、小型の圧力センサ等において有効に利用することができる。 Further, as shown in FIGS. 8 and 9, when the communication hole 11 is formed through the flexible region of the first diaphragm 2, compared with the case where the communication hole 11 is formed in the support portion 4. In the case where the wall width of the support portion 4 and the width of the joint portion between the support portion 4 and the first diaphragm 2 are not narrowed, and the wall width of the support portion 4 is narrow, etc., The possibility that the airtightness of the space S1 or the second space S2 is lowered can be reduced. Therefore, it can be effectively used in a small pressure sensor or the like.

また、連通穴１１は、連通穴１１が第１のダイアフラム２の可撓領域を貫通して形成されている場合、第１のダイアフラム２の可撓領域の周端部よりも内側に形成されることが好ましい。このことから、第１のダイアフラム２が撓んだ際に応力が集中しやすい第１のダイアフラム２の可撓領域の周端部において、第１のダイアフラム２の機械的強度が低下することが抑制される。従って、第１のダイアフラム２が破損する可能性を低減することができ、外部の圧力を精度良く検出することができる。 Further, the communication hole 11 is formed on the inner side of the peripheral end portion of the flexible region of the first diaphragm 2 when the communication hole 11 is formed through the flexible region of the first diaphragm 2. It is preferable. From this, it is suppressed that the mechanical strength of the 1st diaphragm 2 falls in the peripheral edge part of the flexible area | region of the 1st diaphragm 2 where a stress tends to concentrate when the 1st diaphragm 2 bends. Is done. Therefore, the possibility that the first diaphragm 2 is damaged can be reduced, and the external pressure can be detected with high accuracy.

また、図１０に示すように、複数の連通穴１１を形成しておいても良く、この場合、これらの連通穴１１が、第１のダイアフラム２の可撓領域において、均等に分散させていることが好ましい。また、第１のダイアフラム２を貫通して設ける場合、連通穴１１の大きさの合計は、第１のダイアフラム２の可撓領域の面積の５％以内に設計されることが好ましい。 Further, as shown in FIG. 10, a plurality of communication holes 11 may be formed. In this case, these communication holes 11 are evenly distributed in the flexible region of the first diaphragm 2. It is preferable. Moreover, when providing through the 1st diaphragm 2, it is preferable that the sum total of the magnitude | size of the communicating hole 11 is designed within 5% of the area of the flexible area | region of the 1st diaphragm 2. FIG.

また、図１１に示すように、第１の空間Ｓ１は、第２の空間Ｓ２に比して容積が大きいことが好ましい。これにより、外部の圧力変動によって第２のダイアフラム３が第１のダイアフラム２側に撓んだ際に、第２の空間Ｓ２内の流体が連通穴１１を介して第１の空間Ｓ１内に流れ込みやすい。これは、第１の空間Ｓ１が、第２の空間Ｓ２に比して容積が大きいため、第２の空間Ｓ２から流入する流体を受け入れる容積が大きいためである。第１の空間Ｓ１に流体が流れ込みやすいと、第１の空間Ｓ１に流体が流れ込みにくい場合と比較して、第２の空間Ｓ２内部で、撓みに起因する一時的な圧力上昇が発生し、これによる反発力を受けて第２のダイアフラムＳ２が撓みにくくなることが抑制される。従って、圧力の変化に対して感度が優れることとなる。 In addition, as shown in FIG. 11, the first space S1 preferably has a larger volume than the second space S2. Thus, when the second diaphragm 3 is bent toward the first diaphragm 2 due to an external pressure fluctuation, the fluid in the second space S2 flows into the first space S1 through the communication hole 11. Cheap. This is because the volume of the first space S1 is larger than that of the second space S2, and thus the volume that receives the fluid flowing in from the second space S2 is large. When the fluid easily flows into the first space S1, a temporary pressure increase due to the bending occurs in the second space S2, compared to the case where the fluid does not easily flow into the first space S1, and this It is suppressed that the second diaphragm S <b> 2 becomes difficult to bend due to the repulsive force. Therefore, sensitivity to pressure changes is excellent.

また、上述の場合、第１の空間Ｓ１内の流体を第２の空間Ｓ２内に流れ込みやすくなるので、ある一定の容積の際に、空間Ｓ２の容積を空間Ｓ１の容積よりも小さく、すなわち、第１の電極５と第２電極６との間の距離を狭く設定しやすくなる。この場合、初期状態における静電容量と圧力が印加された際の静電容量との変化率を大きくすることができ、外部の圧力の検出感度を高めることができる。 In the above-described case, since the fluid in the first space S1 easily flows into the second space S2, the volume of the space S2 is smaller than the volume of the space S1 when the volume is constant. It becomes easy to set the distance between the first electrode 5 and the second electrode 6 narrow. In this case, the rate of change between the electrostatic capacity in the initial state and the electrostatic capacity when pressure is applied can be increased, and the detection sensitivity of the external pressure can be increased.

本発明の圧力検出装置は、本発明の圧力センサと、第１のダイアフラム２と第２のダイアフラム３との間に電場を発生させるための電圧印加手段と、第１のダイアフラム２と第２のダイアフラム３との間の静電容量を検出する検出手段とを備える。従って、圧力検出装置は、上述の圧力センサを備えていることにより、外部の圧力を感度良く検出することができる。圧力検出装置は、外部電気回路に配線導体７ｃが接続され、配線導体７ａ，７ｂに電圧を印加すると、第１の電極５と第２の電極６との間には、これらの電極５，６間の距離に応じて静電容量が発生する。そして、外部の圧力が変化して、これらの電極５，６間の距離が変化すると、電極５，６間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を電気信号として、配線導体７ａ，７ｂを介して半導体素子８に伝達し、半導体素子８で演算処理することにより、外部の圧力を検出することができる。例えば、半導体素子８には、静電容量検出回路と、検出した静電容量を圧力に変換する処理部とが組み込まれており、半導体素子８は、予め設定された初期状態の圧力状態時および圧力変動時における圧力と静電容量との関係式に基いて演算処理を行い、外部の圧力の大きさを知ることができる。 The pressure detection device of the present invention includes a pressure sensor of the present invention, voltage application means for generating an electric field between the first diaphragm 2 and the second diaphragm 3, the first diaphragm 2 and the second diaphragm. Detecting means for detecting an electrostatic capacitance between the diaphragm 3 and the diaphragm 3. Therefore, the pressure detection device can detect the external pressure with high sensitivity by including the above-described pressure sensor. When the wiring conductor 7c is connected to an external electric circuit and a voltage is applied to the wiring conductors 7a and 7b, the pressure detection device has the electrodes 5 and 6 between the first electrode 5 and the second electrode 6. Capacitance is generated according to the distance between them. And if external pressure changes and the distance between these electrodes 5 and 6 changes, the electrostatic capacitance between electrodes 5 and 6 will change. This change in capacitance is transmitted as an electrical signal to the semiconductor element 8 via the wiring conductors 7a and 7b, and an external pressure can be detected by performing arithmetic processing on the semiconductor element 8. For example, the semiconductor element 8 includes a capacitance detection circuit and a processing unit that converts the detected capacitance into pressure. The semiconductor element 8 is in a preset initial state of pressure and It is possible to know the magnitude of the external pressure by performing arithmetic processing based on the relational expression between the pressure and the capacitance at the time of pressure fluctuation.

また、本発明の圧力センサの別の形態について説明する。本発明の圧力センサの別の形態は、図１２に示すように、基体１と、基体１の主面に形成される固定電極１２と、固定電極１２上に所定の距離を隔てて形成される第１のダイアフラム２と、第１のダイアフラム２上に所定の距離を隔てて形成される第２のダイアフラム３と、基体１および第１のダイアフラム２ならびに第２のダイアフラム３を支持する支持部４ａ，４ｂと、基体１および第１のダイアフラム２ならびに支持部４ａにより形成される第１の空間Ｓ１と、第１のダイアフラム２および第２のダイアフラム３ならびに支持部４ｂにより形成される第２の空間Ｓ２とを含んでなる。 Another embodiment of the pressure sensor of the present invention will be described. As shown in FIG. 12, another form of the pressure sensor of the present invention is formed on the base 1, the fixed electrode 12 formed on the main surface of the base 1, and a predetermined distance on the fixed electrode 12. The first diaphragm 2, the second diaphragm 3 formed on the first diaphragm 2 at a predetermined distance, and the base 4, the first diaphragm 2, and the support portion 4 a that supports the second diaphragm 3. , 4b, a first space S1 formed by the base body 1, the first diaphragm 2, and the support portion 4a, and a second space formed by the first diaphragm 2, the second diaphragm 3, and the support portion 4b. S2.

なお、上述の例と同様の参照符号を付している部材については、詳細については省略することとする。なお、これらの各部材は、上述の例と同様の材料により形成することができ、同様の構成を備えることができる。 In addition, about the member which has attached | subjected the same referential mark as the above-mentioned example, suppose that it omits about detail. In addition, each of these members can be formed with the same material as the above-mentioned example, and can be equipped with the same structure.

また、第１のダイアフラム２は、第１の空間Ｓ１を挟んで固定電極１２と対向する静電容量形成用の第３の電極１３（図１２では第１のダイアフラム２の下面）を備えている。固定電極１２および第３の電極１３は、略円形状に形成され、これらの電極１２，１３の間には、固定電極１２や第３の電極１３の面積および固定電極１２や第３の電極１３との間隔に応じて所定の静電容量が形成される。これらの固定電極１２および第３の電極１３は、配線導体７の一部７ｄ，７ｅを介して半導体素子８に電気的に接続される。このような固定電極１２および第３の電極１３は、上述の第１の電極５および第２の電極６と同様な方法を用いることにより、基体１および第１のダイアフラム２の所定のパターンに形成される。なお、上述において、固定電極１２および第３の電極１３は、基体１および第１絶縁部２’の表面に被着しているが、基体１および第１絶縁部２’の内部に埋設しても構わない。この場合、第１のダイアフラム２が大きく撓んだ際に固定電極１２および第３の電極１３とが接触して短絡する可能性を抑制することができる。 Further, the first diaphragm 2 includes a third electrode 13 for forming a capacitance (the lower surface of the first diaphragm 2 in FIG. 12) facing the fixed electrode 12 with the first space S1 interposed therebetween. . The fixed electrode 12 and the third electrode 13 are formed in a substantially circular shape, and the area of the fixed electrode 12 and the third electrode 13 and the fixed electrode 12 and the third electrode 13 are between these electrodes 12 and 13. A predetermined electrostatic capacity is formed in accordance with the interval. The fixed electrode 12 and the third electrode 13 are electrically connected to the semiconductor element 8 via the portions 7 d and 7 e of the wiring conductor 7. The fixed electrode 12 and the third electrode 13 are formed in a predetermined pattern on the base 1 and the first diaphragm 2 by using the same method as the first electrode 5 and the second electrode 6 described above. Is done. In the above description, the fixed electrode 12 and the third electrode 13 are attached to the surfaces of the base 1 and the first insulating part 2 ′, but are embedded in the base 1 and the first insulating part 2 ′. It doesn't matter. In this case, the possibility that the fixed electrode 12 and the third electrode 13 come into contact with each other and short-circuit when the first diaphragm 2 is greatly bent can be suppressed.

この圧力センサにおいては、遠心力の影響を受けた際に第１のダイアフラム２が撓むことにより、固定電極１２と第１のダイアフラム２との間の距離が変化することとなるので、固定電極１２と第１のダイアフラム２に形成された第３の電極１３との間で検出される静電容量が変化する。これにより遠心力の影響を受けて第１のダイアフラム２が撓んでいることを検出することができる。一方、遠心力の影響を受けた場合、第１のダイアフラム２と第２のダイアフラム３とは、ともに撓むことから第１のダイアフラム２と第２のダイアフラム３との間の距離は大きく変化しない。従って、遠心力の影響を精度良く検出することができ、第１のダイアフラム２と第２のダイアフラム３との間で検出される静電容量と、固定電極１２と第１のダイアフラム２との間で検出される静電容量とを比較させることで外部の圧力を精度良く検出することができる。 In this pressure sensor, the distance between the fixed electrode 12 and the first diaphragm 2 changes when the first diaphragm 2 bends when affected by the centrifugal force. The capacitance detected between 12 and the third electrode 13 formed on the first diaphragm 2 changes. Thereby, it is possible to detect that the first diaphragm 2 is bent under the influence of the centrifugal force. On the other hand, when affected by the centrifugal force, the first diaphragm 2 and the second diaphragm 3 are both bent, so that the distance between the first diaphragm 2 and the second diaphragm 3 does not change greatly. . Therefore, the influence of centrifugal force can be detected with high accuracy, the capacitance detected between the first diaphragm 2 and the second diaphragm 3, and between the fixed electrode 12 and the first diaphragm 2. The external pressure can be detected with high accuracy by comparing with the electrostatic capacity detected in step (1).

また、仮に第１のダイアフラム２と第２のダイアフラム３との間の距離が大きく変化した場合であっても、これと同時に固定電極１２と第３の電極１３との間で検出される静電容量が変化することから、外部の圧力ではなく、遠心力の影響を受けて第１のダイアフラム２と第２のダイアフラム３との間の距離が大きく変化し、結果、両者間の静電容量が変化したことが確認できる。従って、圧力変化に起因する静電容量変化の情報か、遠心力の影響による静電容量変化の情報かを確認できる。従って遠心力の影響による静電容量の変化がない場合を正しい圧力情報として抽出することも可能となる。 Further, even if the distance between the first diaphragm 2 and the second diaphragm 3 changes greatly, the electrostatic force detected between the fixed electrode 12 and the third electrode 13 at the same time. Since the capacitance changes, the distance between the first diaphragm 2 and the second diaphragm 3 changes greatly under the influence of the centrifugal force, not the external pressure. As a result, the capacitance between the two is changed. It can be confirmed that it has changed. Therefore, it can be confirmed whether the information is a change in capacitance due to a pressure change or a change in capacitance due to the influence of centrifugal force. Therefore, it is possible to extract the case where there is no change in capacitance due to the influence of centrifugal force as correct pressure information.

例えば、第１の電極５と第２の電極６との間の静電容量の変化を配線導体７ａ，７ｂを介して半導体素子８に伝達するとともに、固定電極１２と第３の電極１３との間の静電容量の変化を配線導体７を介して半導体素子８に伝達し、これらを半導体素子８で演算処理することによって比較させることで外部の圧力の大きさを知ることができる。 For example, a change in electrostatic capacitance between the first electrode 5 and the second electrode 6 is transmitted to the semiconductor element 8 via the wiring conductors 7a and 7b, and the fixed electrode 12 and the third electrode 13 are The magnitude of the external pressure can be known by transmitting the change in the capacitance between them to the semiconductor element 8 via the wiring conductor 7 and comparing them by performing arithmetic processing on the semiconductor element 8.

なお、第１の電極５と第３の電極１３とは、それぞれの電極５，６を第１のダイアフラム２の可撓領域の略全面に被着していることが好ましい。これにより、これら電極５，１３の有無により、第１のダイアフラム２の撓みに歪みが生じることが抑制される。 The first electrode 5 and the third electrode 13 preferably have the electrodes 5 and 6 attached to substantially the entire flexible region of the first diaphragm 2. Accordingly, the occurrence of distortion in the bending of the first diaphragm 2 is suppressed by the presence or absence of the electrodes 5 and 13.

また、第２のダイアフラム３の上面に可撓領域の略全面に金属層を形成しておいても構わない。これにより、第１のダイアフラム２と第２のダイアフラム３とは、その可撓領域において同様な構成となり、それぞれのダイアフラム２，３の撓みを同程度にしやすくなる。このような金属層は、第１〜第３の電極５，６，１３と同様な方法により形成することができる。なお、第１のダイアフラムの形成された第１の電極５と第３の電極１３とを同電位にしておいても構わない。これにより、第１の電極５と第３の電極１３との間に電位差が生じ、第１の電極５と第３の電極１３との間に静電容量が形成されることを抑制することができる。従って、第１の電極５と第２の電極６との間で検出される静電容量や固定電極１２と第３の電極１３との間で検出される静電容量に誤差が生じることを抑制することができる。 A metal layer may be formed on the upper surface of the second diaphragm 3 over substantially the entire flexible region. Thereby, the 1st diaphragm 2 and the 2nd diaphragm 3 become the same structure in the flexible area | region, and it becomes easy to make the bending of each diaphragm 2 and 3 comparable. Such a metal layer can be formed by a method similar to that of the first to third electrodes 5, 6, and 13. Note that the first electrode 5 and the third electrode 13 on which the first diaphragm is formed may have the same potential. As a result, a potential difference is generated between the first electrode 5 and the third electrode 13, and the formation of a capacitance between the first electrode 5 and the third electrode 13 is suppressed. it can. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of an error in the capacitance detected between the first electrode 5 and the second electrode 6 and the capacitance detected between the fixed electrode 12 and the third electrode 13. can do.

また、上述の圧力センサにおいても、第１の空間Ｓ１と第２の空間Ｓ２とは、連通穴１１により連通されていることが好ましい。このことから、第１の空間Ｓ１と第２の空間Ｓ２とは、連通穴１１を通じて互いの空間Ｓ１，Ｓ２内の流体を相互に移動させることができる。従って、外部の圧力の変動により第２のダイアフラム３が撓んだとしても、流体の移動により第１の空間Ｓ１内の圧力と第２の空間Ｓ２内の圧力との差を小さくすることができる。外部の圧力の変動により第１のダイアフラム２が撓む可能性を低減することができる。従って、第１のダイアフラム２は、遠心力の影響を受けた場合により大きく撓ませることができるものとなり、外部の圧力を感度良く検出することができる。 Also in the above-described pressure sensor, it is preferable that the first space S1 and the second space S2 are communicated by the communication hole 11. From this, the first space S1 and the second space S2 can move the fluids in the spaces S1 and S2 to each other through the communication hole 11. Therefore, even if the second diaphragm 3 is bent due to fluctuations in the external pressure, the difference between the pressure in the first space S1 and the pressure in the second space S2 can be reduced due to the movement of the fluid. . The possibility that the first diaphragm 2 bends due to fluctuations in external pressure can be reduced. Therefore, the first diaphragm 2 can be bent more greatly when affected by the centrifugal force, and can detect the external pressure with high sensitivity.

本発明の圧力検出装置は、本発明の圧力センサと、固定電極と第１のダイアフラムとの間に第１の電圧を、第１のダイアフラムと第２のダイアフラムとの間に第２の電圧を、それぞれ発生させるための電圧印加手段と、固定電極と第１のダイアフラムとの間の静電容量を検出する第１の検出手段と、第１のダイアフラムと第２のダイアフラムとの間の静電容量を検出する第２の検出手段とを備える。圧力検出装置は、上述の圧力センサを備えていることにより、外部の圧力を感度良く検出することができる。圧力検出装置は、外部電気回路に配線導体７ｃが接続され、配線導体７ａ，７ｂに電圧を印加すると、第１の電極５と第２の電極６との間には、これらの電極５，６間の距離に応じて静電容量が発生する。 The pressure detection device of the present invention has a pressure sensor of the present invention, a first voltage between the fixed electrode and the first diaphragm, and a second voltage between the first diaphragm and the second diaphragm. , Voltage application means for generating each, first detection means for detecting the electrostatic capacitance between the fixed electrode and the first diaphragm, and electrostatic between the first diaphragm and the second diaphragm. Second detecting means for detecting a capacity. Since the pressure detection device includes the above-described pressure sensor, the external pressure can be detected with high sensitivity. When the wiring conductor 7c is connected to an external electric circuit and a voltage is applied to the wiring conductors 7a and 7b, the pressure detection device has the electrodes 5 and 6 between the first electrode 5 and the second electrode 6. Capacitance is generated according to the distance between them.

また、配線導体７ｄ，７ｅに電圧を印加すると、固定電極１２と第３の電極１３との間には、これらの電極１２，１３の距離に応じて静電容量が発生する。そして、外部の圧力が変化して、第１の電極５と第２の電極６との間の距離が変化すると、電極５，６間の静電容量が変化する。また、遠心力が働いて、固定電極１２と第３の電極１３との間の距離が変化すると、電極１２，１３間の静電容量が変化する。これらの静電容量の変化を電気信号として、配線導体７ａ，７ｂ，７ｄ，７ｅを介して半導体素子８に伝達し、半導体素子８で演算処理することにより、外部の圧力を検出することができる。例えば、半導体素子８には、静電容量検出回路と、検出した静電容量を圧力に変換および遠心力の働きを検知する処理部とが組み込まれており、半導体素子８は、予め設定された初期状態の圧力状態時および圧力変動時における圧力と静電容量との関係式に基いて演算処理を行い、外部の圧力の大きさを知ることができる。 Further, when a voltage is applied to the wiring conductors 7d and 7e, an electrostatic capacity is generated between the fixed electrode 12 and the third electrode 13 according to the distance between the electrodes 12 and 13. And if external pressure changes and the distance between the 1st electrode 5 and the 2nd electrode 6 changes, the electrostatic capacitance between the electrodes 5 and 6 will change. Further, when the distance between the fixed electrode 12 and the third electrode 13 changes due to the centrifugal force, the capacitance between the electrodes 12 and 13 changes. These changes in capacitance are transmitted as electrical signals to the semiconductor element 8 via the wiring conductors 7a, 7b, 7d, and 7e, and an external pressure can be detected by performing arithmetic processing on the semiconductor element 8. . For example, the semiconductor element 8 includes a capacitance detection circuit and a processing unit that converts the detected capacitance into pressure and detects the action of centrifugal force. The semiconductor element 8 is set in advance. It is possible to know the magnitude of the external pressure by performing arithmetic processing based on the relational expression between the pressure and the capacitance in the initial pressure state and pressure fluctuation.

また、圧力センサは、図１３に示すように、第１の空間Ｓ１あるいは第２の空間Ｓ２から圧力センサの外表面まで延びる空隙部１４を形成しておいても構わない。この圧力センサ用パッケージは、図１３（ｂ）に示すように、使用前に空隙部１４を封止材１５により封止（図１３においては、空隙部１４を開口部にて封止）することにより、第１の空間Ｓ１および第２の空間Ｓ２を密閉された空間とすることができる。例えば、第１の空間Ｓ１および第２の空間Ｓ２を真空状態にすることで、例えば、第１の電極５と第２の電極６との間の誘電率を低くすることもできる。また極端な高圧環境下においての使用が予定される場合は、第１の空間Ｓ１および第２の空間Ｓ２を大気圧よりも十分高くしておくこともでき、さらには必要に応じてヘリウムガス等の好ましいガスを充填しておくこともできる。これにより、空隙部１４が形成されておらず、予め密閉された状態にある圧力センサとは異なり、必要に応じて圧力センサの第１の空間Ｓ１および第２の空間Ｓの状態を変更することができる。 Further, as shown in FIG. 13, the pressure sensor may have a gap 14 extending from the first space S1 or the second space S2 to the outer surface of the pressure sensor. In the pressure sensor package, as shown in FIG. 13B, the gap 14 is sealed with a sealing material 15 before use (in FIG. 13, the gap 14 is sealed with an opening). Thus, the first space S1 and the second space S2 can be sealed. For example, the dielectric constant between the 1st electrode 5 and the 2nd electrode 6 can also be made low by making 1st space S1 and 2nd space S2 into a vacuum state, for example. When the use under an extremely high pressure environment is planned, the first space S1 and the second space S2 can be sufficiently higher than the atmospheric pressure, and further helium gas or the like as necessary. It is also possible to fill the preferred gas. Thus, unlike the pressure sensor in which the gap portion 14 is not formed and is sealed in advance, the state of the first space S1 and the second space S of the pressure sensor is changed as necessary. Can do.

また、圧力センサ用のセラミックグリーンシートを積層した後に高温で焼成する際には、第１の空間Ｓ１および第２の空間Ｓ２と、外部とが連通しているので、各空間Ｓ１，Ｓ２内のガスを外部に放出することができるとともに、外部の気圧と各空間Ｓ１，Ｓ２内の気圧とを近いものとすることができるので、焼成時に各空間Ｓ１，Ｓ２のガスが膨張し、第１のダイアフラム２や第２のダイアフラム３が変形してしまうことを抑制することができる。 In addition, when the ceramic green sheets for the pressure sensor are laminated and fired at a high temperature, the first space S1 and the second space S2 are in communication with the outside. Since the gas can be discharged to the outside and the external atmospheric pressure and the atmospheric pressure in each space S1, S2 can be made close, the gas in each space S1, S2 expands during firing, and the first It is possible to prevent the diaphragm 2 and the second diaphragm 3 from being deformed.

なお、封止材１５としては、ガラス、樹脂、ろう材等を用いることができる。封止材１５としてＡｇ−Ｃｕろう等のろう材を用いる場合には、空隙部１４の周囲の圧力センサの表面に接合用の金属層（図示せず）を設けておき、この金属層を介してろう材を接合することにより空隙部１４を封止することができる。例えば、空隙部１４の開口に沿って圧力センサ表面に金属層を形成しておき、この金属層上にて一定量以上のろう材を溶融させて空隙部１４の開口を封止するようにすれば良い。このような金属層は、上述の配線導体７と同様にタングステン，モリブデン，銅，銀等の金属粉末メタライズ分散剤等を添加混合して得たメタライズペーストをスクリーン印刷法等により圧力センサ用のセラミックグリーンシートに所定のパターンに印刷塗布し、これを圧力センサ用のセラミックグリーンシートとともに焼成することによって空隙部１１の周囲の圧力センサの表面に所定のパターンに形成される。接合用の金属層がタングステンやモリブデンからなる場合、金属層の露出表面には、Ａｇ−Ｃｕろう等のろう材との接合を良好にするために、厚みが１〜１０μｍ程度のニッケルメッキ層が被着されていることが好ましい。また、封止材１５としてＡｇ−Ｃｕろう等のろう材を用いる場合には、封止材１５が酸化腐食することを抑制するために、配線導体７と同様に封止材１５の露出する表面に厚みが１〜１０μｍ程度のニッケルメッキ層と厚みが０．１〜３μｍ程度の金メッキ層とが順次被着されていることが好ましい。 In addition, as the sealing material 15, glass, resin, a brazing material, etc. can be used. When a brazing material such as Ag—Cu brazing material is used as the sealing material 15, a bonding metal layer (not shown) is provided on the surface of the pressure sensor around the gap portion 14, and the metal layer is interposed therebetween. The gap portion 14 can be sealed by joining the brazing filler metal. For example, a metal layer is formed on the pressure sensor surface along the opening of the gap 14, and a predetermined amount or more of the brazing material is melted on the metal layer to seal the opening of the gap 14. It ’s fine. Such a metal layer is made of a metallized paste obtained by adding and mixing a metal powder metallizing dispersant such as tungsten, molybdenum, copper, silver, etc. in the same manner as the above-described wiring conductor 7 by a screen printing method or the like. A predetermined pattern is formed on the surface of the pressure sensor around the gap 11 by printing and applying the green sheet in a predetermined pattern and firing it together with the ceramic green sheet for the pressure sensor. When the metal layer for bonding is made of tungsten or molybdenum, a nickel plating layer having a thickness of about 1 to 10 μm is formed on the exposed surface of the metal layer in order to improve bonding with a brazing material such as Ag—Cu brazing. It is preferable that it is applied. Further, when a brazing material such as Ag—Cu brazing material is used as the sealing material 15, the exposed surface of the sealing material 15 in the same manner as the wiring conductor 7 in order to suppress the oxidative corrosion of the sealing material 15. It is preferable that a nickel plating layer having a thickness of about 1 to 10 μm and a gold plating layer having a thickness of about 0.1 to 3 μm are sequentially deposited.

また、図１４に示すように、第２のダイアフラム３の上面に枠体１６を形成しておいても構わない。これにより、第２のダイアフラム３が補強され、第２のダイアフラム３が撓んだ際に、破損する可能性を抑制することができる。このような枠体１６は、上述の支持部４と同様に、電気絶縁材料からなる。なお、枠体１６用のセラミックグリーンシートを圧力センサ用のセラミックグリーンシートとともに積層し、これらを高温で焼成することにより、圧力センサと枠体１６とを焼結一体化することができる。この場合、枠体１６の内周の形状は、第２のダイアフラム３の撓み等を考慮して支持部４ｂの内周形状と同形状あるいは支持部４ｂの内周形状よりも大きく形成される。 Further, as shown in FIG. 14, a frame body 16 may be formed on the upper surface of the second diaphragm 3. Thereby, when the 2nd diaphragm 3 is reinforced and the 2nd diaphragm 3 bends, possibility that it will break can be suppressed. Such a frame 16 is made of an electrically insulating material in the same manner as the support portion 4 described above. The pressure sensor and the frame 16 can be sintered and integrated by laminating the ceramic green sheet for the frame 16 together with the ceramic green sheet for the pressure sensor and firing them at a high temperature. In this case, the shape of the inner periphery of the frame body 16 is formed in the same shape as the inner periphery shape of the support portion 4b or larger than the inner periphery shape of the support portion 4b in consideration of the bending of the second diaphragm 3 and the like.

なお、本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、上述において、基体１の一方の面に半導体素子８を搭載している圧力センサおよび圧力検出装置について説明をしているが、半導体素子８基体１の一方の面に搭載させていない、すなわち、圧力センサと半導体素子８とを外部電気回路に別々に搭載する圧力センサおよび圧力検出装置であっても構わない。なお、基体１の一方の面に半導体素子８を搭載している場合は、圧力検出装置の小型化や圧力の検出精度等において有効である。また、上述において、基体１、第１のダイアフラム２、第２のダイアフラム３、支持部４等の各部材を焼結一体化して形成しているが、圧力センサの用途によっては、各部材を個々に焼成して形成した後、これらの各部材をろう材やガラス等により接合して第１の空間Ｓ１および第２の空間Ｓ２を形成しても構わない。 The present invention can be variously modified without departing from the gist of the present invention. For example, in the above description, the pressure sensor and the pressure detection device in which the semiconductor element 8 is mounted on one surface of the base body 1 are described, but the semiconductor element 8 is not mounted on one surface of the base body 1, that is, A pressure sensor and a pressure detection device may be used in which the pressure sensor and the semiconductor element 8 are separately mounted on an external electric circuit. In addition, when the semiconductor element 8 is mounted on one surface of the base body 1, it is effective in reducing the size of the pressure detection device, the pressure detection accuracy, and the like. Further, in the above description, the members such as the base 1, the first diaphragm 2, the second diaphragm 3, and the support portion 4 are formed by sintering and integration. However, depending on the use of the pressure sensor, each member may be individually formed. Then, the first space S1 and the second space S2 may be formed by bonding these members with a brazing material or glass.

本発明の圧力センサの実施の形態の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of embodiment of the pressure sensor of this invention. （ａ）は、図１のＡ−Ａ’線における断面図である。(A) is sectional drawing in the A-A 'line of FIG. （ａ）は、図１における圧力センサの第１の空間の実施の形態の一例を示す分解平面図、（ｂ）は、図１における圧力センサの第２の空間の実施の形態の一例を示す分解平面図である。(A) is an exploded plan view showing an example of an embodiment of the first space of the pressure sensor in FIG. 1, and (b) shows an example of an embodiment of the second space of the pressure sensor in FIG. FIG. 本発明の圧力センサの実施の形態の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the pressure sensor of this invention. （ａ）は、本発明の圧力センサの第１の空間の実施の形態の一例を示す分解平面図、（ｂ）は、本発明の圧力センサの第２の空間の実施の形態の一例を示す分解平面図である。(A) is an exploded plan view showing an example of an embodiment of the first space of the pressure sensor of the present invention, and (b) shows an example of an embodiment of the second space of the pressure sensor of the present invention. FIG. （ａ）は、本発明の圧力センサの第１の空間の実施の形態の一例を示す分解平面図、（ｂ）は、本発明の圧力センサの第２の空間の実施の形態の一例を示す分解平面図である。(A) is an exploded plan view showing an example of an embodiment of the first space of the pressure sensor of the present invention, and (b) shows an example of an embodiment of the second space of the pressure sensor of the present invention. FIG. 本発明の圧力センサの実施の形態の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the pressure sensor of this invention. 本発明の圧力センサの実施の形態の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the pressure sensor of this invention. 本発明の圧力センサの実施の形態の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the pressure sensor of this invention. 本発明の圧力センサの第２の空間の実施の形態の一例を示す分解平面図である。It is a disassembled plan view which shows an example of embodiment of the 2nd space of the pressure sensor of this invention. 本発明の圧力センサの第２の空間の実施の形態の一例を示す分解平面図である。It is a disassembled plan view which shows an example of embodiment of the 2nd space of the pressure sensor of this invention. 本発明の圧力センサの実施の形態の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the pressure sensor of this invention. 本発明の圧力センサの実施の形態の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the pressure sensor of this invention. 本発明の圧力センサの実施の形態の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the pressure sensor of this invention.

Explanation of symbols

１・・・基体
２・・・第１のダイアフラム
３・・・第２のダイアフラム
４、４ａ、４ｂ・・・支持部
５・・・第１の電極
６・・・第２の電極
７・・・配線導体
８・・・半導体素子
９・・・導電性接合材
１０・・・封止樹脂
１１・・・連通穴
Ｓ１・・・第１の空間
Ｓ２・・・第２の空間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base | substrate 2 ... 1st diaphragm 3 ... 2nd diaphragm 4, 4a, 4b ... Support part 5 ... 1st electrode 6 ... 2nd electrode 7 ... -Wiring conductor 8 ... Semiconductor element 9 ... Conductive bonding material 10 ... Sealing resin 11 ... Communication hole S1 ... First space S2 ... Second space

Claims

A substrate;
A first diaphragm formed at a predetermined distance from the main surface of the substrate;
A second diaphragm formed on the first diaphragm at a predetermined distance;
A support portion for supporting the first diaphragm and the second diaphragm;
A first space formed by the base body, the first diaphragm, and the support;
A pressure sensor comprising: the first diaphragm, the second diaphragm, and a second space formed by the support portion.

The pressure sensor according to claim 1, wherein the first space and the second space are communicated with each other through a communication hole.

The capacitive pressure sensor according to claim 2, wherein the first space has a larger volume than the second space.

The pressure sensor according to claim 2, wherein the communication hole passes through the support portion.

The pressure sensor according to claim 2, wherein the communication hole passes through a flexible region of the first diaphragm.

The pressure sensor according to claim 5, wherein the communication hole is formed on an inner side than a peripheral end portion of a flexible region of the first diaphragm.

When the second diaphragm is bent, the fluid moves from the first space toward the second space, or the fluid moves from the second space toward the first space. The pressure sensor according to any one of claims 2 to 6, wherein

A substrate;
A fixed electrode formed on the main surface of the substrate;
A first diaphragm formed on the fixed electrode at a predetermined distance;
A second diaphragm formed on the first diaphragm at a predetermined distance;
A support portion for supporting the base body, the first diaphragm, and the second diaphragm;
A first space formed by the base body, the first diaphragm, and the support;
A pressure sensor comprising: the first diaphragm, the second diaphragm, and a second space formed by the support portion.

The pressure sensor according to claim 8, wherein the first space and the second space are communicated with each other through a communication hole.

A pressure sensor according to any one of claims 1 to 7,
Voltage applying means for generating an electric field between the first diaphragm and the second diaphragm;
A pressure detecting device comprising: a detecting unit that detects a capacitance between the first diaphragm and the second diaphragm.

A pressure sensor according to claim 8 or 9,
Voltage applying means for generating a first voltage between the fixed electrode and the first diaphragm and a second voltage between the first diaphragm and the second diaphragm, respectively;
First detection means for detecting a capacitance between the fixed electrode and the first diaphragm;
And a second detection means for detecting a capacitance between the first diaphragm and the second diaphragm.