JP2011095018A - Substrate for pressure detection device, and pressure detection device - Google Patents
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Abstract
【課題】 外部の圧力を精度良く検出することができ、信頼性に優れた圧力検出装置用基体および圧力検出装置を提供する。
【解決手段】 上面が可撓領域1eである内部空間1aを有するとともに、電子部品を搭載するための凹部1hを有する絶縁基体1と、凹部1aの底面に形成された複数の電極用導体層2と、内部空間1aの上面および下面に電極用導体層2の少なくとも1つに接続された、上側電極3および下側電極4と、絶縁基体1の側面または下面に形成された複数の外部電極5とを備え、凹部1aの側壁部の外側面に、凹部1aの底面の周囲に対応する部位に設けられた溝6を備えた圧力検出装置用基体である。絶縁基体1の凹部1aの周囲の側壁部が外部回路基板から引っ張られた場合でも、溝6よりも下の側壁部が変形して、溝6よりも上の絶縁基体1が変形することが抑制される。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a base for a pressure detection device and a pressure detection device which can detect an external pressure with high accuracy and have excellent reliability.
SOLUTION: An insulating base 1 having an inner space 1a whose upper surface is a flexible region 1e and having a recess 1h for mounting an electronic component, and a plurality of electrode conductor layers 2 formed on the bottom surface of the recess 1a. An upper electrode 3 and a lower electrode 4 connected to at least one of the electrode conductor layers 2 on the upper and lower surfaces of the internal space 1a, and a plurality of external electrodes 5 formed on the side surface or the lower surface of the insulating base 1. And a base for a pressure detection device provided with a groove 6 provided in a portion corresponding to the periphery of the bottom surface of the recess 1a on the outer surface of the side wall of the recess 1a. Even when the side wall portion around the recess 1 a of the insulating base 1 is pulled from the external circuit board, the side wall portion below the groove 6 is deformed and the insulating base 1 above the groove 6 is prevented from being deformed. Is done.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、圧力を検出するための静電容量型の圧力検出装置用基体および圧力検出装置に関するものである。 The present invention relates to a capacitance type pressure sensing device substrate and a pressure sensing device for detecting pressure.
従来、圧力を検出するための圧力検出装置として静電容量型の圧力検出装置がある。この静電容量型の圧力検出装置に用いられる圧力検出装置用基体として、表面に静電容量形成用の第1の電極が形成されたセラミックスから成る絶縁基板と、絶縁基板との間に所定の空間を設けて絶縁基板の表面に可撓な状態で接合され、第1の電極に対向するように静電容量形成用の第2の電極が形成されたセラミックスから成るダイアフラムとを備えており、絶縁基板の下面の中央部に、電子部品を搭載するための凹部を有しているものが知られている。この圧力検出装置用基体は、絶縁基板とダイアフラムおよびその間のスペーサとが一体的に形成されて、これらによって絶縁基体に密閉された内部空間が形成されたものとなっている。これによれば、外部の圧力変動に伴ってダイアフラムが撓むと、第1の電極と第2の電極との間隔が変化してその間の静電容量が変化するので、その静電容量の変化により圧力変動を検知することができるというものである(例えば、特許文献1を参照。)。 Conventionally, there is a capacitance type pressure detection device as a pressure detection device for detecting pressure. As a base for a pressure detection device used in this capacitance type pressure detection device, a predetermined interval is provided between an insulating substrate made of ceramics having a first electrode for forming a capacitance formed on the surface, and the insulating substrate. A diaphragm made of ceramics which is bonded to the surface of the insulating substrate in a flexible state with a space and is formed with a second electrode for forming a capacitance so as to face the first electrode; One having a recess for mounting an electronic component at the center of the lower surface of the insulating substrate is known. In this pressure detecting device base, an insulating substrate, a diaphragm, and a spacer therebetween are integrally formed, and thereby an internal space sealed by the insulating base is formed. According to this, when the diaphragm bends due to an external pressure fluctuation, the distance between the first electrode and the second electrode changes and the capacitance between them changes. The pressure fluctuation can be detected (see, for example, Patent Document 1).
このような静電容量型の圧力検出装置用基体では、外部の圧力の変化によってダイアフラムが絶縁基板側と反対側に突出した状態から絶縁基板側に突出した状態となる変曲点が存在しないようにするために、また、第1の電極と第2の電極との間隔を狭くして、圧力検出装置の感度を高めるために、ダイアフラムを予め第1の電極側に凸となるように撓ませていることがある。(例えば、特許文献2を参照。)。 In such a capacitance type pressure sensing device substrate, there is no inflection point where the diaphragm protrudes from the opposite side of the insulating substrate side to the insulating substrate side due to a change in external pressure. In order to increase the sensitivity of the pressure detection device by reducing the distance between the first electrode and the second electrode, the diaphragm is bent in advance so as to protrude toward the first electrode. There may be. (For example, see Patent Document 2).
また、圧力検出装置は、外部回路基板に、凹部周囲の側壁部の下面および外側面に形成された外部電極がはんだ等により接合されて実装される(例えば、特許文献3を参照。)。外部回路基板としては、通常、セラミックスからなる絶縁基体よりも熱膨張率が大きいもの、例えば、ガラスエポキシ樹脂からなる基板が使用される。 In addition, the pressure detection device is mounted on an external circuit board by bonding external electrodes formed on the lower surface and the outer surface of the side wall portion around the recess with solder or the like (see, for example, Patent Document 3). As the external circuit substrate, one having a coefficient of thermal expansion larger than that of an insulating substrate made of ceramics, for example, a substrate made of glass epoxy resin is usually used.
しかしながら、圧力検出装置と外部回路基板との熱膨張率が異なっている場合には、圧力検出装置の使用中に周囲の温度が変化すると、圧力検出装置の絶縁基体と外部回路基板との熱膨張の差または熱収縮の差によって圧力検出装置の絶縁基体が撓んでしまい、第1の電極と第2の電極との間隔が変化してしまうことがあった。このため、外部の圧力が変化していないときにも、周囲の温度変化により、検出される静電容量が変化してしまうので、外部の圧力を精度良く検出することができないという問題点があった。 However, when the thermal expansion coefficients of the pressure detection device and the external circuit board are different, if the ambient temperature changes during use of the pressure detection device, the thermal expansion between the insulating substrate of the pressure detection device and the external circuit board will occur. In some cases, the insulating base of the pressure detection device is bent due to the difference in thermal contraction or the difference in thermal shrinkage, and the distance between the first electrode and the second electrode is changed. For this reason, even when the external pressure has not changed, the detected capacitance changes due to a change in ambient temperature, so that the external pressure cannot be accurately detected. It was.
これは、圧力検出装置の薄型化に伴い、絶縁基板の厚みやダイアフラムの厚みが薄くなってきており、圧力検出装置が撓みやすくなってきたことや、ダイアフラムを予め第1の電極側に凸となるように撓ませていることによるものであった。すなわち、外部回路基板の熱膨張率が絶縁基板よりも大きい場合であれば、圧力検出装置の周囲の温度が低くなると、外部回路基板が絶縁基板よりも大きく縮むことから、圧力検出装置の凹部の周囲の側壁部が、平面視で圧力検出装置の中央に向かって外部回路基板から引っ張られるので、圧力検出装置の絶縁基体が外部回路基板側と反対側に凸になるように変形しようとする。この際、ダイアフラムは第1の電極側に凸となっている状態から第1の電極側と反対側に凸となる状態に近づくので、第1の電極と第2の電極との間隔が広がって、検出される静電容量が変化することになる。 This is because the thickness of the insulating substrate and the thickness of the diaphragm are becoming thinner as the pressure detection device is made thinner, and the pressure detection device is more easily bent. This was due to bending. That is, if the coefficient of thermal expansion of the external circuit board is larger than that of the insulating substrate, the external circuit board shrinks more than the insulating substrate when the temperature around the pressure detecting device is lowered. Since the surrounding side wall portion is pulled from the external circuit board toward the center of the pressure detection device in plan view, the insulating base of the pressure detection device tends to be deformed so as to be convex on the side opposite to the external circuit board side. At this time, since the diaphragm approaches a state in which the diaphragm protrudes toward the opposite side of the first electrode side from a state in which the diaphragm protrudes toward the first electrode side, the distance between the first electrode and the second electrode increases. The detected capacitance will change.
本発明は上記従来技術の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、外部の圧力を精度良く検出することができ、信頼性に優れた圧力検出装置用基体および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 of the present invention is to provide a highly reliable base for pressure detection device and a pressure detection device that can accurately detect external pressure. It is to provide.
本発明の圧力検出装置用基体は、上面の中央部に、互いに平行に対向する上下面を有し、上面が外部から圧力が加わることにより撓む可撓領域である内部空間を有するとともに、下面の中央部に、電子部品を搭載するための凹部を有するセラミックスから成る絶縁基体と、前記凹部の底面に形成された複数の電極用導体層と、前記内部空間の前記上面および前記下面にそれぞれ前記電極用導体層の少なくとも1つに電気的に接続されて形成された、互いに対向する上側電極および下側電極と、前記絶縁基体の側面または下面の少なくとも一方に形成され、前記上側電極または前記下側電極に接続されていない前記電極用導体層に電気的に接続された複数の外部電極とを備えた圧力検出装置用基体であって、前記絶縁基体は、前記凹部の側壁部の外側面に、前記凹部の前記底面の周囲に対応する部位に設けられた溝を備えていることを特徴とするものである。 The base for a pressure detection device according to the present invention has upper and lower surfaces facing each other in parallel at the center of the upper surface, and the upper surface has an internal space that is a flexible region that is bent when pressure is applied from the outside, and the lower surface. An insulating base made of ceramics having a recess for mounting an electronic component at the center of the substrate, a plurality of electrode conductor layers formed on the bottom surface of the recess, and the upper surface and the lower surface of the internal space, respectively An upper electrode and a lower electrode facing each other, formed electrically connected to at least one of the electrode conductor layers, and formed on at least one of a side surface or a lower surface of the insulating base, the upper electrode or the lower electrode And a plurality of external electrodes electrically connected to the electrode conductor layer not connected to the side electrode, wherein the insulating base is a side wall portion of the recess. On the outer surface, it is characterized in that it comprises a groove provided in the portion corresponding to the periphery of the bottom surface of the recess.
また、本発明の圧力検出装置用基体は、上記構成において、前記溝が、前記側壁部の外周の全周でつながっていることを特徴とするものである。 Moreover, the base for a pressure detection device according to the present invention is characterized in that, in the above configuration, the groove is connected all around the outer periphery of the side wall portion.
また、本発明の圧力検出装置用基体は、上記各構成において、前記絶縁基体は、平面視で四角形状であり、前記側壁部の4つの角部で、前記溝が前記凹部まで貫通して形成されていることを特徴とするものである。 In the pressure detection device substrate of the present invention, in each of the above-described configurations, the insulating substrate has a quadrangular shape in a plan view, and the grooves are formed through the four corners of the side wall so as to penetrate to the recess. It is characterized by being.
また、本発明の圧力検出装置は、上記各構成の圧力検出装置用基体の前記凹部内に電子部品が収納され、前記電極用導体層に前記電子部品が電気的に接続されていることを特徴とするものである。 In the pressure detection device of the present invention, an electronic component is housed in the concave portion of the pressure detection device base body having the above-described configuration, and the electronic component is electrically connected to the electrode conductor layer. It is what.
本発明の圧力検出装置用基体によれば、絶縁基体は、凹部の側壁部の外側面に、凹部の底面の周囲に対応する部位に設けられた溝を備えていることから、圧力検出装置を外部回路基板に実装して使用するときに、周囲の温度が変化したとき、例えば温度が低下した場合に、絶縁基体の凹部の周囲の側壁部が、平面視で圧力検出装置の中央に向かって外部回路基板から引っ張られた場合でも、溝よりも下の側壁部が変形して、溝よりも上の絶縁基体が変形することが抑制されるので、ダイアフラムが変形することが抑制されて、上側電極と下側電極との間隔が変化することを抑制できる。従って、検出される静電容量が周囲の温度変化により変化することを抑制できるので、外部の圧力を精度良く検出することができる圧力検出装置用基体となる。 According to the base for a pressure detection device of the present invention, the insulating base is provided with a groove provided in a portion corresponding to the periphery of the bottom of the recess on the outer surface of the side wall of the recess. When mounted on an external circuit board and used, when the ambient temperature changes, for example, when the temperature is lowered, the side wall portion around the recess of the insulating substrate faces toward the center of the pressure detection device in plan view. Even when pulled from the external circuit board, the side wall portion below the groove is deformed, and the insulating base above the groove is prevented from being deformed. It can suppress that the space | interval of an electrode and a lower electrode changes. Therefore, since it is possible to suppress the detected capacitance from changing due to a change in ambient temperature, the pressure sensing device base body can accurately detect the external pressure.
また、本発明の圧力検出装置用基体によれば、上記構成において、溝が、側壁部の外周の全周でつながっている場合には、上記のように周囲の温度が変化した場合でも、側壁部の外周の全周につながっている溝が設けられていることによって、溝よりも下の側壁部がより良好に変形するので、溝よりも上の絶縁基体が変形することをより抑制できる。 Further, according to the pressure detecting device substrate of the present invention, in the above configuration, when the groove is connected all around the outer periphery of the side wall, the side wall can be obtained even when the ambient temperature changes as described above. By providing the groove connected to the entire circumference of the outer periphery of the part, the side wall part below the groove is deformed better, so that the insulating base above the groove can be further prevented from being deformed.
また、本発明の圧力検出装置用基体によれば、上記構成において、絶縁基体は、平面視で四角形状であり、側壁部の4つの角部で、溝が凹部まで貫通して形成されている場合には、上記のように周囲の温度が変化した場合でも、外部回路基板と絶縁基体との熱膨張差が最も大きくなる4つの角部において、溝をより大きく形成していることから、溝よりも下の側壁部がより大きく変形するので、溝よりも上の絶縁基体が変形することをより抑制できる。 According to the pressure detection device substrate of the present invention, in the above configuration, the insulating substrate has a quadrangular shape in a plan view, and grooves are formed through the four corners of the side wall to the recess. In this case, even when the ambient temperature changes as described above, the grooves are formed larger at the four corners where the difference in thermal expansion between the external circuit board and the insulating base is the largest. Since the lower side wall portion is more greatly deformed, it is possible to further suppress deformation of the insulating base above the groove.
本発明の圧力検出装置によれば、上記各構成の圧力検出装置用基体の凹部内に電子部品が収納され、電極用導体層に電子部品が電気的に接続されていることから、圧力検出装置用基体によって外部からの圧力の変化を精度よく検出して、電子部品によって圧力の変化による静電容量の変化に応じた出力信号を処理することで、静電容量の変化を外部の圧力値の変化として精度良く検出することができる。 According to the pressure detection device of the present invention, the electronic component is housed in the concave portion of the pressure detection device base body having the above-described configuration, and the electronic component is electrically connected to the electrode conductor layer. By accurately detecting changes in pressure from the outside with the substrate for processing and processing output signals according to changes in capacitance due to changes in pressure with electronic components, the change in capacitance can be detected by the external pressure value. It can be accurately detected as a change.
本発明の圧力検出装置用基体および圧力検出装置について、添付の図面を参照しつつ説明する。図1〜図5において、1は絶縁基体、1aは内部空間、1bは絶縁基板、1cはスペーサ、1dはダイアフラム、1eは可撓領域、1fは配線導体、1gは枠体、1hは凹部、1iは切り欠き状の凹部、2は電極用導体層、3は上側電極、4は下側電極、5は外部電極、6は溝、7は電子部品、8は導電性接合材、9は封止樹脂である。 The substrate for a pressure detection device and the pressure detection device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 to 5, 1 is an insulating substrate, 1a is an internal space, 1b is an insulating substrate, 1c is a spacer, 1d is a diaphragm, 1e is a flexible region, 1f is a wiring conductor, 1g is a frame, 1h is a recess, 1i is a notched recess, 2 is an electrode conductor layer, 3 is an upper electrode, 4 is a lower electrode, 5 is an external electrode, 6 is a groove, 7 is an electronic component, 8 is a conductive bonding material, and 9 is a seal. It is a stop resin.
本発明の圧力検出装置用基体は、図1〜図4に示す例のように、上面の中央部に、互いに平行に対向する上下面を有し、上面が外部から圧力が加わることにより撓む可撓領域1eである内部空間1aを有するとともに、下面の中央部に、電子部品6を搭載するための凹部1hを有するセラミックスから成る絶縁基体1と、凹部1hの底面に形成された複数の電極用導体層2と、内部空間1aの上面および下面にそれぞれ電極用導体層2の少なくとも1つに電気的に接続されて形成された、互いに対向する上側電極3および下側電極4と、凹部1hの側壁部の外側面または下面の少なくとも一方に形成され、上側電極3または下側電極4に接続されていない電極用導体層2に電気的に接続された複数の外部電極5とを備えている。そして、絶縁基体1は、凹部1hの側壁部の外側面に、凹部1hの底面の周囲に対応する部位に設けられた溝6を備えている。
The base for a pressure detection device of the present invention has upper and lower surfaces facing each other in parallel at the center of the upper surface as in the examples shown in FIGS. 1 to 4, and the upper surface bends when pressure is applied from the outside.
図1,図3および図4に示す例では、絶縁基体1は平面視で四角形状に、ダイアフラム1dの可撓領域1eは平面視で円形状に、凹部1hは平面視で四角形状に形成されている。また、外部電極5は、絶縁基体1の側面、ここでは凹部1hの側壁部の外側面から、絶縁基体1の下面である側壁部の下面にかけて複数設けられている。また、図1(b),図3(a)および図4(a)では、溝6を、絶縁基体1の外壁面から凹部1hの方向に、少なくとも側壁部の厚みの半分以上の深さとなるように形成しており、その様子を破線で透視して示している。図1(b)に示す例では、溝6は、平面視で複数の外部電極5のそれぞれと重なるように、複数設けられている。図3(a)に示す例では、外部電極5は、凹部1hの側壁部の外側面および下面に複数設けられており、溝6は、平面視で複数の外部電極の全てと重なるように、側壁部の外周の全周にわたってつながって、凹部1hを囲むように設けられている。また、図4(a)に示す例では、溝6は、平面視で複数の外部電極の全てと重なるように、側壁部の外周の全周にわたってつながって、凹部1hを囲むように設けられているとともに、側壁部の4つの角部のそれぞれにおいて凹部1hまで貫通して設けられている。
In the example shown in FIGS. 1, 3 and 4, the
このような本発明の圧力検出装置用基体によれば、圧力検出装置を外部回路基板に実装して使用するときに、周囲の温度が変化したとき、例えば温度が低下した場合に、絶縁基体1の凹部1hの周囲の側壁部が平面視で圧力検出装置の中央に向かって外部回路基板から引っ張られた場合でも、溝6よりも下の側壁部が変形して、溝6よりも上の絶縁基体1が変形することが抑制されるので、ダイアフラム1dが変形することが抑制されて、上側電極3と下側電極4との間隔が変化することを抑制できる。また、凹部1hの側壁部の外側面の、凹部1hの底面の周囲に対応する部位に溝6を設けているので、溝6よりも下の変形する側壁部の長さを確保することができる。
According to such a pressure detection device substrate of the present invention, when the pressure detection device is mounted on an external circuit board and used, when the ambient temperature changes, for example, when the temperature drops, the insulating
また、以上の例では、平面視で溝6が外部電極5に重なる位置に設けてあるので、外部回路基板から引っ張られる外部電極5と溝6との距離が最も近いものとなり、溝6よりも下の側壁部が変形しやすい。従って、検出される静電容量が周囲の温度変化により変化することを抑制できるので、外部の圧力を精度良く検出することができる圧力検出装置用基体となる。
Further, in the above example, since the
また、図3に示す例のように、溝6が、側壁部の外周の全周でつながっていると、圧力検出装置を外部回路基板に実装して使用するときに温度が低下した場合でも、溝6よりも下の側壁部がより変形しやすくなるので、溝6よりも上の絶縁基体1が変形することをより良好に抑制できる。
Further, as in the example shown in FIG. 3, when the
また、図4に示す例のように、絶縁基体1が平面視で四角形状であり、側壁部の4つの角部で溝6が凹部1hまで貫通して形成されていると、外部回路基板と絶縁基体1との熱膨張差が最も大きくなる4つの角部において溝6をより大きく形成していることから、4つの角部において溝6よりも下の側壁部がより変形しすくなるので、溝6よりも上の絶縁基体が変形することをより良好に抑制できる。
Further, as in the example shown in FIG. 4, when the insulating
絶縁基体1は、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性の焼結体から成り、例えば、図2に示す例のように、絶縁基板1bと枠状のスペーサ1cと中央部が可撓領域1eとなるダイアフラム1dとから構成され、これらが順に積層されることにより内部空間1aが形成されている。
The insulating
また、絶縁基体1には、絶縁基体1の可撓領域1eが形成された上面と対向する下面に、電子部品(図示せず)を収納するための凹部1hが形成されており、絶縁基体1は、電子部品を収容するとともに電子部品を保護するための容器としても機能する。
In addition, the insulating
絶縁基体1は、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によりシート状に成形して複数枚のセラミックグリーンシートを得る。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,切断加工を施すことにより、絶縁基体1用(絶縁基板1b用、スペーサ1c用およびダイアフラム1d用)のセラミックグリーンシートを得る。このとき、スペーサ1c用のセラミックグリーンシートには、金型やパンチングによる打ち抜き加工またはレーザ加工等の孔加工方法により、内部空間1aおよび凹部1hとなる貫通孔を形成しておく。これらのセラミックグリーンシートを積層することにより、内部空間1aおよび凹部1hを有する絶縁基体1用のセラミックグリーンシート積層体を形成する。そして、このセラミックグリーンシート積層体を約1600℃の温度で焼成することにより、内部空間1aおよび凹部1hを有する絶縁基体1が製作される。
If the insulating
また、絶縁基体1は、図3(b)および図4(b)に示す例のように、ダイアフラム1dの外周部の上に枠体1gを備えていても構わない。枠体1gは、ダイアフラム1dの上面の可撓領域1eより外周の領域に積層されて一体化された、スペーサ1cと同様の枠状の形状のものである。これによれば、絶縁基体1用のセラミックグリーンシート積層体を形成する際に、ダイアフラム1d用のセラミックグリーンシートはスペーサ1c用のセラミックグリーンシートと枠体1g用のセラミックグリーンシートとにより上下方向から挟まれて形成されるので、焼成時のダイアフラム1d反りを抑制することができる。また、枠体1gは可撓領域1eの外表面より突出しているので、焼成前の絶縁基体1用のセラミックグリーンシート積層体、焼成後の圧力検出装置用基体および圧力検出装置の可撓領域1eに外部の物が当たることが抑えられ、厚みの薄い可撓領域1eが損傷してしまう可能性を低減することができる。
In addition, the insulating
電極用導体層2は、上側電極3と下側電極4との間の静電容量の変化を電気的な信号として電子部品へ伝えるための端子電極として、あるいは電子部品にて演算処理した電気的な信号を外部電極5へ伝えるための端子電極として機能するものであり、電極用導体層2と上側電極3および下側電極4それぞれとの間と、電極用導体層2と外部電極5との間とは、絶縁基体1の内部に形成された配線導体1fにより電気的に接続されている。
The
絶縁基体1の内部空間1aの下面(図2に示す例においては絶縁基板1bの上面)には下側電極4が被着され、絶縁基体1の内部空間1aの上面(図2(b)に示す例においてはダイアフラム1dの下面)には、下側電極4と対向するようにして上側電極3が被着されている。下側電極4および上側電極3は静電容量形成用の電極であり、これらの間に、下側電極4と上側電極3とが対向する面積および下側電極4と上側電極3との間隔に応じた静電容量が形成される。図2に示す例では、絶縁基体1に外部から圧力が印加されると、その圧力に応じてダイアフラム1dの可撓領域1eが絶縁基板1b側に撓んで下側電極4と上側電極3との間隔が変わり(小さくなり)、下側電極4と上側電極3との間の静電容量が変化する(大きくなる)ので、この静電容量の変化を検出することによって、外部の圧力の変化を静電容量の変化として検出する圧力検出装置として機能する。なお、圧力が大きく減少した場合は、その圧力に応じてダイアフラム1dの可撓領域1eが絶縁基板1bと反対側に撓んで下側電極4と上側電極3との間隔が変わる(大きくなる)こともあり、そのときには平衡状態から下側電極4と上側電極3との間の静電容量が変化する(小さくなる)こととなる。
A
そして、この静電容量の変化を電極用導体層2を介して電気的な信号として検出して、凹部1h内に搭載した演算処理装置等の電子部品で演算処理することによって、外部の圧力の大きさおよび変化を知ることができる。
Then, this change in electrostatic capacitance is detected as an electrical signal through the
外部電極5は、電子部品で演算処理した電気的な信号を、外部回路基板へ伝えるための端子電極として機能するものである。外部電極5は、絶縁基体1の側面または下面、例えば凹部1hの側壁部の外側面または側壁部の下面の少なくとも一方に形成される。図1〜図4に示す例では、外部電極5を、凹部1hの側壁部の外側面から側壁部の下面にかけて複数設けている。すなわち、絶縁基体1の側面に切り欠き状の凹部1iを形成し、この切り欠き状の凹部1iの内面に端子電極として機能する外部電極5を、いわゆるキャスタレーション導体として設けている。
The
電極用導体層2,上側電極3,下側電極4,外部電極5,配線導体1fは、タングステン,モリブデン,銅,銀等の金属粉末を用いたメタライズ導体から成り、例えば、絶縁基体1が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、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って絶縁基体1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、これを絶縁基体1用のセラミックグリーンシート積層体とともに焼成することによって、絶縁基体1の内部および表面に所定のパターンに形成される。絶縁基体1内で上下方向に延びる配線導体1fは、セラミックグリーンシートに貫通孔を形成しておき、この貫通孔にメタライズペーストを充填しておくことによって形成される。
The
また、図3(a)に示す例のように、配線導体1fは、凹部1hの内壁面に露出させておいても構わない。このような配線導体1fは、セラミックグリーンシートの貫通孔に配線導体1f用のメタライズペーストを充填させた後、充填されたメタライズペーストが内壁面側に露出するように凹部1hとなる貫通孔を打ち抜くことによって形成される。これにより、側壁部の間に配線導体1fを形成した場合と比較して、配線導体1fと側壁部の外壁面との間隔を大きくすることができ、側壁部にクラックが発生する可能性を低減することができる。 Further, as in the example shown in FIG. 3A, the wiring conductor 1f may be exposed on the inner wall surface of the recess 1h. In such a wiring conductor 1f, after filling the through hole of the ceramic green sheet with the metallized paste for the wiring conductor 1f, the through hole serving as the recess 1h is punched out so that the filled metallized paste is exposed on the inner wall surface side. Formed by. Thereby, compared with the case where the wiring conductor 1f is formed between the side wall portions, the interval between the wiring conductor 1f and the outer wall surface of the side wall portion can be increased, and the possibility of cracks occurring in the side wall portions is reduced. can do.
スペーサ1cは、上面に下側電極4を備える絶縁基板1bと下面に上側電極3を備えるダイアフラム1dとの間に所定の間隔を設けるものとして機能し、内部空間1aを形成する貫通孔を有する枠状に形成されている。なお、スペーサ1cは、その厚みが0.01mm未満では、下側電極4と上側電極3との間隔が小さく、可撓領域1eの可撓範囲が小さいものとなるので、広範囲の圧力範囲にわたって圧力を検出することが困難となる。他方、5mmを超えると、可撓領域1eの撓み量に対して下側電極4と上側電極3との間隔が大きいものとなるので、電極間距離の変化率が小さくなり静電容量の変化率が小さくなって、感度が低いものとなってしまう。従って、スペーサ1cの厚みは0.01mm〜5mmの範囲であることが好ましい。
The spacer 1c functions as providing a predetermined gap between the insulating substrate 1b having the
ダイアフラム1dは、外部の圧力に応じて絶縁基板1b側に、また場合によってはその反対側に撓んで、圧力検出用のダイアフラムとして機能する。図2に示す例では、ダイアフラム1dの内部空間1aの上面となる部分、すなわちスペーサ1cの貫通孔と重なる領域が可撓領域1eとなり、この可撓領域1eが、外部から圧力が加わることにより撓むこととなる。なお、ダイアフラム1dは、厚みが0.01mm未満では、その機械的強度が小さいものとなり、また上述したセラミックグリーンシートを用いた作製が困難となる。他方、1mmを超えると、小さな圧力では撓みにくくなり、圧力検出装置用のダイアフラムとしては不適となってしまう。したがって、ダイアフラム1dの厚みは0.01〜1mmの範囲が好ましい。このような厚みのダイアフラム1dを有する圧力検出装置用基体を用いた圧力検出装置は、80kPa(低圧用圧力検出装置)〜2000kPa(高圧用圧力検出装置)の圧力の下で使用することが可能である。 The diaphragm 1d bends to the insulating substrate 1b side depending on the external pressure and, in some cases, to the opposite side, and functions as a pressure detecting diaphragm. In the example shown in FIG. 2, the portion of the diaphragm 1d that becomes the upper surface of the internal space 1a, that is, the region that overlaps the through hole of the spacer 1c becomes the flexible region 1e, and the flexible region 1e is bent by pressure applied from the outside. Will be lost. In addition, if the thickness of the diaphragm 1d is less than 0.01 mm, its mechanical strength becomes small, and it becomes difficult to produce it using the above-described ceramic green sheet. On the other hand, when it exceeds 1 mm, it becomes difficult to bend with a small pressure, and it becomes unsuitable as a diaphragm for a pressure detection device. Therefore, the thickness of the diaphragm 1d is preferably in the range of 0.01 to 1 mm. The pressure detection device using the pressure detection device base having the diaphragm 1d having such a thickness can be used under a pressure of 80 kPa (pressure detection device for low pressure) to 2000 kPa (pressure detection device for high pressure). is there.
なお、内部空間1aは、平面視で円形状の円柱形状であることが好ましい。内部空間1aが平面視で円形状、すなわちスペーサ1cの貫通孔およびダイアフラム1dの可撓領域1eが円形状であることにより、外部の圧力が加わった際に、ダイアフラム1dの可撓領域1eを均等に撓ませることができ、厚みの薄いダイアフラム1dの一部が大きく変形しないので、そこから壊れることがなく、外部の圧力を感度良く検出することができる。 The internal space 1a is preferably a circular cylindrical shape in plan view. When the internal space 1a is circular in plan view, that is, the through-hole of the spacer 1c and the flexible region 1e of the diaphragm 1d are circular, when the external pressure is applied, the flexible region 1e of the diaphragm 1d is evenly distributed. Since a part of the thin diaphragm 1d is not greatly deformed, the external pressure can be detected with high sensitivity without being broken.
また、ダイアフラム1dに形成される上側電極3および下側電極4は、内部空間1aの形状と同様に、平面視で円形状であることが好ましい。このような電極形状とすることで、ダイアフラム1dの可撓領域1eを均等に撓ませることができる。
Moreover, it is preferable that the
そして、絶縁基体1は、凹部1hの側壁部の外側面に、凹部1hの底面の周囲に対応する部位に設けられた溝6を備えている。溝6は、絶縁基板1b用のセラミックグリーンシートのいくつかに、金型やパンチングによる打ち抜き加工またはレーザ加工等の孔加工方法によって溝6となる貫通孔を形成しておいた後、他の絶縁基体1用のセラミックグリーンシートと積層することによって形成される。
And the insulating base |
溝6は、図1に示す例のように、凹部1hの底面の周囲に対応する部位に複数設けられている場合であれば、その形状が、平面視で半円形状,長円形または楕円形を2等分した半円形状,三角形状,四角形状等の多角形状に形成される。中でも、溝6によって応力を良好に吸収するためには、内面に角部を有しない半円形状であることが好ましい。
If the
また、絶縁基体1の寸法が縦5mm〜15mm,横5mm〜15mm,厚さ2mm〜5mm,側壁部の厚さ0.5mm〜1mmの場合であれば、溝6は、その高さが0.01mm〜1mm程度であるとともに、その形状が半円状の場合には半径が0.25mm〜0.7mm程度であり、長円形または楕円形を2等分した半円形状,三角形状または四角形状の場合には幅が0.2mm〜1.0mm程度,最も長い奥行きが0.25mm〜0.5mm程度であることが好ましい。また、このような溝6の平面視した際の合計の面積は、凹部1hの側壁部を平面視した際の面積の15〜70%程度としておくことが好ましい。
If the dimensions of the insulating
例えば、絶縁基体1の寸法が縦5mm,横5mm,厚さ2mm,側壁部の厚さ0.5mmの場合であれば、溝6はその高さが0.01mmであるとともに、その形状が半円形状の場合には半径が0.25mmであり、長円形または楕円形を2等分した半円形状,三角形状または四角形状の場合には幅が0.2mm程度,最も長い奥行きが0.25mmである。また、絶縁基体1の寸法が縦15mm,横15mm,厚さ5mm,側壁部の厚さ1mmの場合であれば、溝6は、その高さが1mmであるとともに、その形状が半円状の場合には半径が0.5mmであり、長円形または楕円形を2等分した半円形状,三角形状または四角形状の場合には幅が1.0mm,最も長い奥行きが0.5mmである。
For example, if the dimensions of the insulating
また、溝6を複数形成する場合であれば、溝6同士の間隔は、0.2mm以上としておくことが好ましい。隣接する溝6の間隔を0.2mm以上としておくと、その製作工程中に隣接する溝6同士の間にクラックが発生することを抑制することができる。
If a plurality of
また、溝6と凹部1hとの間隔は、0.2mm以上としておくことが好ましい。溝6と凹部1hとの間隔を0.2mm以上としておくと、その製作工程中に、溝6と凹部1hとの間にクラックが発生することを抑制することができる。
Moreover, it is preferable that the space | interval of the groove |
また、図3および図4に示す例のように、溝6同士が全周でつながっていることが好ましい。このような場合であれば、圧力検出装置を外部回路基板に実装して使用するときに、周囲の温度変化によって、絶縁基体1の凹部1hの周囲の側壁部が平面視で圧力検出装置の中央に向かって外部回路基板から引っ張られた場合でも、溝6よりも下の側壁部がより変形しやすいので、溝6よりも上の絶縁基体1が変形することをより良好に抑制できる。
Further, as in the example shown in FIGS. 3 and 4, the
溝6は、図1(b),図3(a)および図4(a)に示す例のように、平面視で外部電極5に重なる位置に設けておくことが好ましい。このときには、外部回路基板から引っ張られる外部電極5と溝6との距離が短かくなることから、外部電極5が引っ張られることにより、溝6よりも上の絶縁層1に加わる応力をより遮断することができる。
The
また、絶縁基体1が平面視で四角形状であり、側壁部の4つの角部のそれぞれに外部電極5が設けられている場合には、4つの角部に設けられた溝6を、4つの角部以外の部分に設けられた溝6よりも大きく形成しても構わない。このときには、外部回路基板の各配線導体と絶縁基体の各外部端子との接続部における互いの距離が最も長くなり、外部回路基板と絶縁基体との熱膨張差が最も大きくなる4つの角部間において、溝6よりも下の側壁部がより良好に変形するので、溝6よりも上の絶縁基体が変形することをより良好に抑制できる。
In addition, when the insulating
また、絶縁基体1を製作するにあたって、絶縁基体1用のセラミックグリーンシート積層体の溝6に、焼成終了時までに焼失する焼失部材を充填しておいても構わない。溝6内に焼失部材が充填されていると、絶縁基体1用のセラミックグリーンシート積層体の溝6がこの焼失部材により支えられるので、絶縁基板1用のセラミックグリーンシート積層体を取り扱う際に、絶縁基体1用のセラミックグリーンシート積層体が溝6で変形してしまうことを抑制することができる。また、複数の絶縁基体1用のセラミックグリーンシートに圧力を印加して積層した際に、溝6が変形することを抑制することができる。なお、焼失部材は、焼成する際には熱分解してガスになり、溝6の開口から排出される。
Further, when the insulating
また、図4に示す例のように、溝6を、切り欠き状の凹部1iから凹部1hまで貫通して形成しておくと、絶縁基体1用のセラミックグリーンシート積層体を焼成する際に、消失部材が熱分解してガスとなるので、ガスとなった消失部材が、凹部1hまたは溝6を通って切り欠き状の凹部1iから良好に排出され、溝6が変形することを抑制することができる。
Further, as in the example shown in FIG. 4, if the
このような焼失部材としては、例えば、アクリル系の樹脂ビーズとアクリル系バインダとを有機溶剤を用いて分散混合させた、焼成時に熱分解する樹脂シートや樹脂ペーストを用いることができる。絶縁基板1b用のセラミックグリーンシートの上に樹脂シートを重ねた状態で金型により打ち抜き、絶縁基板1b用のセラミックグリーンシートに溝6となる貫通孔を形成するとともに、この貫通孔内に樹脂シートを埋め込んでおくことにより、絶縁基体1用のセラミックグリーンシート積層体の溝6内に樹脂シートが充填される。あるいは、絶縁基板1b用のセラミックグリーンシートに溝6となる凹部を形成し、この凹部内にスクリーン印刷法等により樹脂ペーストを印刷充填した後、ダイアフラム1d用のセラミックグリーンシートを積層することにより、絶縁基体1用のセラミックグリーンシート積層体の溝6内に樹脂ペーストを充填しても構わない。
As such a burned-out member, for example, a resin sheet or a resin paste in which acrylic resin beads and an acrylic binder are dispersed and mixed using an organic solvent and thermally decomposed during firing can be used. The resin sheet is overlaid on the ceramic green sheet for the insulating substrate 1b and punched out by a mold to form a through hole serving as the
また、樹脂シートに、側壁部の外周と同じ大きさの貫通孔を形成し、この貫通孔内に絶縁基板1b用のセラミックグリーンシートを埋め込んでおき、複合シートを形成し、この複合シートに、凹部1hとなる貫通孔を形成した後、他の絶縁基体1用のセラミックグリーンシートと積層して、絶縁基体1用のセラミックグリーンシート積層体を形成しても構わない。この場合、図3および図4に示す例に示される、溝6が1つにつながった絶縁基体1を容易に形成することができる。
Further, a through hole having the same size as the outer periphery of the side wall portion is formed in the resin sheet, and a ceramic green sheet for the insulating substrate 1b is embedded in the through hole to form a composite sheet. After forming the through hole that becomes the recess 1h, the ceramic green sheet laminated body for the insulating
また、下側電極4は、上側電極3よりも小さく、かつ平面視で上側電極3からはみ出さない位置にあることが好ましい。さらに、上側電極3と下側電極4とで大きさを異ならせた場合は、小さい方は平面視で大きい方からはみ出さない位置にあるようにすることが好ましい。このような構成とすると、絶縁基体1を作製する際に上側電極3と下側電極4との対向する位置がずれても、上側電極3と下側電極4とが対向する面積が変わらないので好ましい。また、可撓領域1eにおける外部の圧力の変動による上側電極3と下側電極4との電極間距離の変化率は、内部空間1aの平面方向の中央側(可撓領域1eの中央側)において大きく、内部空間1aの外周側(可撓領域1eの外周側)においては小さい。従って、絶縁基板1b側に設けられる電極が可撓領域1eよりも小さいと、電極間距離の変化率の大きい可撓領域1eの中央側で上側電極3と下側電極4とを対向させることができるので、外部の圧力が加わることによる静電容量の変化率が大きくなり、圧力検出装置の感度を高めることができる。
The
また、上側電極3または下側電極4は、互いに対向する表面の少なくとも一方がセラミックス焼結体からなる絶縁層(図示せず)により被覆されていても構わない。このときには、大きな圧力によりダイアフラム1dが大きく撓んで上側電極3と下側電極4とが接触しても、両者が短絡してしまうことを抑制することができる。この絶縁層は、例えば、下側電極4が内部空間1aの下面よりも小さい場合であれば、下側電極4の表面のみを被覆していてもよいし、下側電極4の表面からその周囲の内部空間1aの下面にかけて被覆していてもよい。また、この絶縁層は、絶縁基体1と同じものを用いると、同時焼成で形成することができるので好ましい。
The
このような絶縁層は、例えば図2に示す例のような場合であれば、絶縁基板1b用のセラミックグリーンシート上に印刷された下側電極4用のメタライズペーストの上に、スクリーン印刷法等により絶縁層用のセラミックペーストを印刷塗布して、絶縁基体1用のセラミックグリーンシート積層体と同時焼成することによって形成することができる。絶縁層用のセラミックペーストは、主成分のセラミック粉末に有機バインダおよび有機溶剤を、また必要に応じて分散剤等を加えて、ボールミル,三本ロールミルまたはプラネタリーミキサー等の混練手段によって混合および混練して製作される。あるいは、下側電極4用のメタライズペーストが印刷されたセラミックグリーンシート上に、絶縁層用のセラミックグリーンシートを積層しておくことによって形成することができる。なお、絶縁層をセラミックグリーンシートにより形成する場合は、セラミックペーストを印刷して形成する場合と比較して、絶縁層の厚みばらつきを低減できるので、上側電極3と下側電極4との間の比誘電率のばらつきの小さい圧力検出装置用基体を得ることができる。
For example, in the case of the example shown in FIG. 2, such an insulating layer is formed on the metallized paste for the
なお、電極用導体層2および外部電極5の露出表面には、電極用導体層2および外部電極5が酸化腐食することを防止するとともに、電極用導体層2と電子部品とを接合するための、および外部電極5と外部回路基板の配線導体とを接合するためのはんだ等の導電性接合材との接合を良好なものとするために、厚みが1〜10μm程度のニッケルめっき層と厚みが0.1〜3μm程度の金めっき層とが、無電解めっき法または電解めっき法により順次被着される。
The exposed surfaces of the
本発明の圧力検出装置は、図5に示す例のように、上記構成の本発明の圧力検出装置用基体の凹部1h内に電子部品7が収納され、電極用導体層2に電子部品7が電気的に接続されている。本発明の圧力検出装置によれば、下側電極4と上側電極3との間に形成される静電容量の変化を電子部品7に配線導体1fおよび電極用導体層2を介して電気的な信号として伝達し、これを演算処理装置等の電子部品7で演算処理することによって、外部の圧力値およびその変化を検出することができる。演算処理装置等の電子部品7が導電性接合材8を介して電極用導体層2に直接接続されると、外部回路基板に搭載された同様の電子部品7に接続される場合に比較して、下側電極4および上側電極3と電子部品7との間の配線長を短くすることができるので、外部の圧力を精度良く検出することができるものとなる。また、電子部品7が内蔵された圧力検出装置とすることで、このような圧力検出装置および外部回路基板等を含めた圧力センサモジュールを小型化することができる。
As shown in the example shown in FIG. 5, the pressure detection device of the present invention has the electronic component 7 accommodated in the recess 1h of the pressure detection device base body of the present invention having the above-described configuration, Electrically connected. According to the pressure detection device of the present invention, a change in electrostatic capacitance formed between the
電子部品7は、図5に示す例では、上述した演算処理を行なうための演算処理装置としての半導体素子であるが、これ以外に、チップコンデンサやチップ抵抗等の受動素子や、加速度センサ等の電子部品を搭載しても構わない。 In the example shown in FIG. 5, the electronic component 7 is a semiconductor element as an arithmetic processing device for performing the arithmetic processing described above, but in addition to this, a passive element such as a chip capacitor or a chip resistor, an acceleration sensor, or the like Electronic components may be mounted.
また、図5に示す例では、フリップチップ型の電子部品7が凹部1h内の電極用導体層2上に導電性接合材8を介して接合されている。これにより、電子部品7の各電極と各電極用導体層2とが電気的に接続されるとともに、電子部品7が絶縁基体1に固定される。この場合の導電性接合材8としては、はんだバンプや金バンプ、または導電性樹脂(異方性導電樹脂等)が用いられる。また、電子部品7がワイヤボンディング型のものである場合には、電子部品7を凹部1hの底面にガラス,樹脂またはろう材等の接合材により固定した後、ボンディングワイヤを介して電子部品7の電極と電極用導体層2とが電気的に接続される。
In the example shown in FIG. 5, the flip chip type electronic component 7 is bonded to the
また、図5に示す例では、電子部品7は、例えばエポキシ樹脂等の封止樹脂9により覆われることによって、凹部1h内に封止されている。電子部品7は、この他にも、凹部1h内に実装された電子部品7を覆うようにして凹部1hを塞ぐように、金属やセラミックスから成る蓋体(図示せず)を絶縁基体1に接合することにより封止してもよい。
In the example shown in FIG. 5, the electronic component 7 is sealed in the recess 1h by being covered with a sealing resin 9 such as an epoxy resin. In addition to this, the electronic component 7 is bonded to the insulating
本発明の圧力検出装置用基体の具体例について、図1,図3および図4に示した圧力検出装置用基体の実施の形態の一例を例にとって説明する。 A specific example of the base for a pressure detection device of the present invention will be described by taking an example of the embodiment of the base for a pressure detection device shown in FIGS. 1, 3 and 4 as an example.
まず、本発明の実施例1〜実施例3として、縦6.98mm×横6.98mm×厚み3.9mmの酸化アルミニウム質焼結体からなり、下面には縦5.68mm×横5.68mm×深さ0.70mmの凹部1hを設けている絶縁基体1(絶縁基板1bの厚み:3.3mm、スペーサ1cの厚み:0.35mm、ダイアフラム1dの厚み:0.10mm、枠体1gの厚み:0.15mm、枠体1gの開口径:4.35mm)を準備した。なお、可撓領域1eは、ダイアフラム1dの中央部に、直径4.15mmの円形状に形成した。
First, as Example 1 to Example 3 of the present invention, an aluminum oxide sintered body having a length of 6.98 mm, a width of 6.98 mm, and a thickness of 3.9 mm is formed, and the lower surface has a length of 5.68 mm, a width of 5.68 mm, and a depth of 0.70 mm. Insulating
さらに、絶縁基体1の凹部1hの側壁部には、4つの辺と4つの角部とに合計16個の外部電極5を設けた。すなわち、4つの辺のそれぞれに、3つの半円形状の切り欠き状の凹部1i(半径0.3mm×高さ0.65mm)を設けて、切り欠き状の凹部1iの内周面から凹部1hの側壁部の下面にかけて外部電極5を形成した。また、4つの角部のそれぞれに、中心角が90°の扇形状の切り欠き状の凹部1i(半径0.3mm×高さ0.65mm)の内周面から凹部1hの側壁部の下面にかけて外部電極5を形成した。
Further, a total of 16
そして、実施例1〜実施例3には、絶縁基体1の凹部1hの底面の周囲に対応する部位であって、下面から0.65mmの高さの側壁部の外側面に沿って溝6を形成した。実施例1では、図1および図2に示す例のように、4つの辺のそれぞれに3個の半円形状の溝6(半径0.35mm×高さ0.05mm)と、4つの角部のそれぞれに中心角が90°の扇形状の溝6(半径0.35mm×高さ0.05mm)とを、平面視した際に外部電極5のそれぞれと重なる領域に、外部電極5の上方に位置するように形成した。
In
次に、実施例2では、図4に示す例のように、4つの角部に凹部1hまで貫通して形成された溝6(深さ0.65mm×高さ0.05mm)を、平面視した際に外部電極5のそれぞれと重なる領域に、外部電極5の上方に位置するように形成した。
Next, in Example 2, when the groove 6 (depth 0.65 mm × height 0.05 mm) formed through the four corners up to the recess 1 h is viewed in a plan view as in the example shown in FIG. 4. In the region overlapping with each of the
また、実施例3では、図3に示す例のように、側壁部の外側面の全周にわたってつながって形成された1つの溝6(深さ0.35mm×高さ0.05mm)を、外部電極5の上方に位置するように形成した。
Further, in Example 3, as in the example shown in FIG. 3, one groove 6 (depth 0.35 mm × height 0.05 mm) formed so as to be connected over the entire circumference of the outer surface of the side wall portion is provided as the
また、比較例として、溝6が無い点以外は実施例1〜3と同様の構成の圧力検出装置用基体を作製した。
In addition, as a comparative example, a base for a pressure detection device having the same configuration as in Examples 1 to 3 except that the
次に、これら実施例1〜実施例3および比較例の圧力検出装置用基体を、FR−4基板(熱膨張係数:13×10−6/℃)に銅箔から成る搭載用電極が形成された外部回路基板に鉛−錫共晶はんだで実装して、25℃での静電容量を測定した。その後、定圧環境下で0℃まで冷却して、0℃での静電容量を測定した。 Next, mounting electrodes made of copper foil were formed on the FR-4 substrate (thermal expansion coefficient: 13 × 10 −6 / ° C.) from the substrates for pressure detection devices of Examples 1 to 3 and Comparative Example. The external circuit board was mounted with a lead-tin eutectic solder, and the capacitance at 25 ° C. was measured. Then, it cooled to 0 degreeC in the constant pressure environment, and measured the electrostatic capacitance in 0 degreeC.
その結果、25℃での静電容量値に対する0℃での静電容量値の変化量は、比較例が10fFであったのに対して、実施例1が1fF、実施例2が4fF、実施例3が4fFと、いずれも小さくなった。この結果から、溝6によってダイアフラム1dの変形が抑制されて静電容量値の変化量が小さくなったことがわかる。
As a result, the amount of change in the capacitance value at 0 ° C. with respect to the capacitance value at 25 ° C. was 10 fF in the comparative example, whereas 1 fF in Example 1 and 4 fF in Example 2. Example 3 was 4 fF, both of which were small. From this result, it is understood that the deformation of the diaphragm 1d is suppressed by the
また、これら実施例1〜実施例3および比較例の圧力検出装置用基体について、絶縁基体1の熱膨張率を7×10−6/℃とし、外部回路基板の熱膨張率を13×10−6/℃として、25℃から−20℃に変化させた際のスペーサ1cに加わる応力をシミュレーションにより求めた。
In addition, for the pressure detection device substrates of Examples 1 to 3 and the comparative example, the thermal expansion coefficient of the insulating
この結果、比較例では、スペーサ1cに加わる応力が1.95×10−11.91N/mm2であった。これに対して、実施例1では、スペーサ1cに加わる応力が5.01×10−1N/mm2となり、比較例における応力の26.2%となった。また、実施例2では、スペーサ1cに加わる応力が6.15×10−1N/mm2となり、比較例における応力の32.2%となった。そして、実施例3では、スペーサ1cに加わる応力が6.10×10−1N/mm2となり、比較例における応力の3.19%となった。この結果、本発明の圧力検出装置用基体によれば、絶縁基体1の側壁部の外側面に沿って溝6を設けたことにより、スペーサ1cに加わる応力を減少させることが確認できた。
As a result, in the comparative example, the stress applied to the spacer 1c was 1.95 × 10 −1 1.91 N / mm 2 . In contrast, in Example 1, the stress applied to the spacer 1c was 5.01 × 10 −1 N / mm 2 , which was 26.2% of the stress in the comparative example. In Example 2, the stress applied to the spacer 1c was 6.15 × 10 −1 N / mm 2 , which was 32.2% of the stress in the comparative example. In Example 3, the stress applied to the spacer 1c was 6.10 × 10 −1 N / mm 2 , which was 3.19% of the stress in the comparative example. As a result, according to the pressure detecting device substrate of the present invention, it was confirmed that the stress applied to the spacer 1c was reduced by providing the
以上の結果から、圧力検出装置用基体によれば、溝6を有することから、溝6よりも上の絶縁基体1が変形することが抑制されるので、ダイアフラム1dが変形することが抑制されて、上側電極3と下側電極4との間隔が変化することを抑制できると言える。従って、圧力検出装置によって検出される静電容量が、周囲の温度変化によって変化することを抑制できるので、外部の圧力を精度良く検出することができる圧力検出装置用基体となる。
From the above results, according to the pressure detection device substrate, since the
1・・・絶縁基体
1a・・・内部空間
1b・・・絶縁基板
1c・・・スペーサ
1d・・・ダイアフラム
1e・・・可撓領域
1f・・・配線導体
1g・・・枠体
1h・・・凹部
1i・・・切り欠き状の凹部
2・・・電極用導体層
3・・・上側電極
4・・・下側電極
5・・・外部電極
6・・・溝
6a・・・貫通孔
7・・・電子部品
8・・・導電性接合材
9・・・封止樹脂
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