[go: up one dir, main page]

JP2023125776A - Temperature sensor, strain sensor, and pressure sensor - Google Patents

Temperature sensor, strain sensor, and pressure sensor Download PDF

Info

Publication number
JP2023125776A
JP2023125776A JP2022030063A JP2022030063A JP2023125776A JP 2023125776 A JP2023125776 A JP 2023125776A JP 2022030063 A JP2022030063 A JP 2022030063A JP 2022030063 A JP2022030063 A JP 2022030063A JP 2023125776 A JP2023125776 A JP 2023125776A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
strain
temperature
layer
low adhesion
sensitive layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022030063A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
孝平 縄岡
Kohei Nawaoka
健 海野
Takeshi Unno
正典 小林
Masanori Kobayashi
哲也 笹原
Tetsuya Sasahara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to JP2022030063A priority Critical patent/JP2023125776A/en
Publication of JP2023125776A publication Critical patent/JP2023125776A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

To provide a temperature sensor which offers high flexibility in placement of a temperature sensitive layer and highly sensitive temperature detection, and to provide a strain sensor comprising the temperature sensor, and a pressure sensor comprising the strain sensor.SOLUTION: A pressure sensor 10 is provided, comprising an insulting layer 50 covering a membrane 22, a temperature sensitive layer 40 formed on the insulating layer 50 and configured to sense temperature, and a low adhesion layer 60 provided between the membrane 22 and the insulating layer 50 and configured to be less adhesive to the insulating layer 50 than to the membrane 22.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、温度センサ、当該温度センサを有する歪センサ、および当該歪センサを有する圧力センサに関する。 The present invention relates to a temperature sensor, a strain sensor having the temperature sensor, and a pressure sensor having the strain sensor.

近年、温度および歪(あるいは圧力)を同時に検出可能な圧力センサについて、各種の技術が提案されている。たとえば、特許文献1に記載の圧力センサ(感温感歪複合センサ)は、歪感度が2以上であり、かつ、温度感度が±2000ppm/K以内である材料(Cr-Ni合金)からなる感歪層と、温度感度が2000ppm/K以上であり、かつ、歪感度が5以下である材料(Fe-Pd合金)からなる感温層とを有する。 In recent years, various techniques have been proposed for pressure sensors that can simultaneously detect temperature and strain (or pressure). For example, the pressure sensor (temperature-sensitive strain composite sensor) described in Patent Document 1 is a sensor made of a material (Cr-Ni alloy) that has a strain sensitivity of 2 or more and a temperature sensitivity of within ±2000 ppm/K. It has a strained layer and a temperature sensitive layer made of a material (Fe--Pd alloy) having a temperature sensitivity of 2000 ppm/K or more and a strain sensitivity of 5 or less.

特許文献1に記載の圧力センサでは、温度変動に起因する感歪層の抵抗変化を抑制することが可能であり、感歪層において歪量測定誤差の発生を防止することができる。また、歪変動に起因する感温層の抵抗変化を抑制することが可能であり、感温層において温度測定誤差の発生を防止することができる。 In the pressure sensor described in Patent Document 1, it is possible to suppress resistance changes in the strain-sensitive layer due to temperature fluctuations, and it is possible to prevent strain amount measurement errors from occurring in the strain-sensitive layer. Furthermore, it is possible to suppress resistance changes in the temperature sensitive layer due to strain fluctuations, and it is possible to prevent temperature measurement errors from occurring in the temperature sensitive layer.

ところで、感温層において、測定対象の温度を高感度で検出するためには、基材の歪変動による影響が感温層に及ばないよう、歪変動が小さい基材の外周部に感温層を配置する必要がある。しかしながら、この場合、感温層を配置可能な領域に制約がかかるため、感温層の配置の自由度が低いという問題がある。また、たとえ基材の外周部に感温層を配置したとしても、基材の歪変動による影響を完全に排除することはできず、感温層において高感度で温度を検出することは困難である。 By the way, in order to detect the temperature of the measurement target with high sensitivity in the temperature-sensitive layer, the temperature-sensitive layer is placed around the outer periphery of the base material, where the strain fluctuations are small, so that the temperature-sensitive layer is not affected by strain fluctuations in the base material. need to be placed. However, in this case, there is a problem that there is a low degree of freedom in arranging the temperature-sensitive layer because there are restrictions on the area in which the temperature-sensitive layer can be arranged. Furthermore, even if a temperature-sensitive layer is placed around the outer periphery of the base material, it is not possible to completely eliminate the effects of strain fluctuations in the base material, making it difficult to detect temperature with high sensitivity in the temperature-sensitive layer. be.

特開2011-117971号公報Japanese Patent Application Publication No. 2011-117971

本発明は、このような課題に鑑みてなされ、その目的は、感温層の配置の自由度が高く、かつ、高感度な温度検出を行うことが可能な温度センサ、当該温度センサを有する歪センサ、および当該歪センサを有する圧力センサを提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to provide a temperature sensor that has a high degree of freedom in arranging a temperature-sensitive layer and that can perform highly sensitive temperature detection, and a strain relief device equipped with the temperature sensor. An object of the present invention is to provide a sensor and a pressure sensor having the strain sensor.

上記目的を達成するために、本発明に係る温度センサは、
基材を覆う絶縁層と、
前記絶縁層の上に形成され、温度を検出可能な感温層と、
前記基材と前記絶縁層との間に介在し、前記基材に比べて前記絶縁層が付着しにくい低付着層と、を有する。
In order to achieve the above object, the temperature sensor according to the present invention includes:
an insulating layer covering the base material;
a temperature-sensitive layer formed on the insulating layer and capable of detecting temperature;
The low adhesion layer is interposed between the base material and the insulating layer, and the insulating layer is less likely to adhere to the base material.

本発明に係る温度センサでは、基材と絶縁層との間に、基材に比べて絶縁層が付着しにくい低付着層が介在する。そのため、低付着層の上に形成された絶縁層は、低付着層に対して比較的弱く付着(密着)する。それゆえ、低付着層が形成された領域(低付着領域)では、基材に生じた歪(応力)が、基材(あるいは、その上に形成された低付着層)から絶縁層へ伝搬しにくく、絶縁層の上に形成された感温層に歪の影響が及びにくい。これにより、歪変動に起因する感温層の抵抗変化を抑制することが可能となり、測定対象の温度を高感度で検出することができる。 In the temperature sensor according to the present invention, a low adhesion layer is interposed between the base material and the insulating layer, to which the insulating layer is less likely to adhere compared to the base material. Therefore, the insulating layer formed on the low adhesion layer adheres (adheres) relatively weakly to the low adhesion layer. Therefore, in the region where the low adhesion layer is formed (low adhesion region), the strain (stress) generated in the base material propagates from the base material (or the low adhesion layer formed on it) to the insulating layer. The temperature-sensitive layer formed on the insulating layer is not easily affected by strain. This makes it possible to suppress resistance changes in the temperature-sensitive layer due to strain fluctuations, making it possible to detect the temperature of the measurement target with high sensitivity.

また、感温層が低付着層に対応する位置に存在する限り、歪の影響が感温層に顕著に及ぶことはないため、あえて歪の影響が及びにくい基材の所定位置(基材の外周部など)に感温層を配置する必要がない。すなわち、本発明に係る温度センサでは、基材の任意の位置に感温層を配置することが可能であり、感温層の配置の自由度を高めることができる。 In addition, as long as the temperature-sensitive layer exists at a position corresponding to the low adhesion layer, the effect of strain will not significantly affect the temperature-sensitive layer. There is no need to place a temperature-sensitive layer on the outer periphery, etc. That is, in the temperature sensor according to the present invention, it is possible to arrange the temperature-sensitive layer at any position on the base material, and the degree of freedom in arrangement of the temperature-sensitive layer can be increased.

好ましくは、前記絶縁層は、前記低付着層の表面に剥離可能に形成されている。このような構成とした場合、低付着層と絶縁層との間の付着強度(密着強度)が極めて低くなり、これらの界面において歪(応力)が減衰しやすくなる。その結果、低付着領域では、基材(あるいは、その上に形成された低付着層)から絶縁層へ伝搬される歪の伝搬量が顕著に低減され、感温層に歪の影響が及ぶことを有効に防止することができる。 Preferably, the insulating layer is removably formed on the surface of the low adhesion layer. In such a configuration, the adhesion strength (adhesion strength) between the low adhesion layer and the insulating layer becomes extremely low, and strain (stress) tends to be attenuated at the interface between them. As a result, in the low adhesion region, the amount of strain propagated from the base material (or the low adhesion layer formed thereon) to the insulating layer is significantly reduced, and the strain does not affect the temperature sensitive layer. can be effectively prevented.

好ましくは、前記低付着層と前記絶縁層との間の剥離強度は、前記基材と前記絶縁層との間の剥離強度よりも小さい。このような構成とすることにより、たとえば、基材と絶縁層との間に低付着層を介在させなかった場合、すなわち、基材の上に絶縁層を形成し、さらにその絶縁層の上に感温層を形成した場合に比べて、基材から絶縁層へ伝搬される歪の伝搬量を確実に低減することが可能となり、上述した効果を有効に得ることができる。 Preferably, the peel strength between the low adhesion layer and the insulating layer is lower than the peel strength between the substrate and the insulating layer. With such a configuration, for example, when a low adhesion layer is not interposed between the base material and the insulating layer, in other words, an insulating layer is formed on the base material, and then the insulating layer is further formed on the insulating layer. Compared to the case where a temperature-sensitive layer is formed, it is possible to reliably reduce the amount of strain propagated from the base material to the insulating layer, and the above-mentioned effects can be effectively obtained.

好ましくは、前記低付着層を構成する元素のイオン化傾向は、前記基材を構成する元素のイオン化傾向よりも小さい。このような元素で構成された低付着層は、その表面に、(基材との比較において)絶縁層を付着させにくい性質を有する。そのため、低付着層と絶縁層との間の付着強度をさらに低減し、基材(あるいは、その上に形成された低付着層)から絶縁層へ伝搬される歪の伝搬量を効果的に低減することができる。 Preferably, the ionization tendency of the elements constituting the low adhesion layer is smaller than the ionization tendency of the elements constituting the base material. A low adhesion layer made of such an element has a property that it is difficult to attach an insulating layer to its surface (compared to a base material). Therefore, the adhesion strength between the low adhesion layer and the insulating layer is further reduced, effectively reducing the amount of strain propagated from the base material (or the low adhesion layer formed on it) to the insulating layer. can do.

好ましくは、前記低付着層は、金、白金族元素またはこれらの合金を含む。このような元素で構成された低付着層は、その表面に、絶縁層を付着させにくい(化学結合させにくい)性質を有する。そのため、上記のような構成とすることにより、上述した効果を有効に得ることができる。 Preferably, the low adhesion layer comprises gold, a platinum group element, or an alloy thereof. A low adhesion layer made of such an element has a property that it is difficult to attach an insulating layer to its surface (hard to chemically bond it). Therefore, by having the above configuration, the above-described effects can be effectively obtained.

上記目的を達成するために、本発明に係る歪センサ(感温感歪複合センサ)は、
上述したいずれかに記載の温度センサと、
前記絶縁層の上に形成され、前記基材の変形を検出可能な感歪層と、を有し、
前記感歪層は、前記低付着層が形成された低付着領域とは異なる位置に位置する。
In order to achieve the above object, the strain sensor (temperature-sensitive strain composite sensor) according to the present invention has the following features:
A temperature sensor according to any of the above,
a strain-sensitive layer formed on the insulating layer and capable of detecting deformation of the base material,
The strain sensitive layer is located at a different position from the low adhesion region where the low adhesion layer is formed.

上述したように、低付着層の上に形成された絶縁層は、低付着層に対して比較的弱く付着(密着)するため、低付着領域では、歪が基材(あるいは、その上に形成された低付着層)から絶縁層へ伝搬しにくい。この点は、歪の影響を回避することができるという点において、感温層にとっては好都合である。他方で、感歪層は、基材に生じた歪を高感度で検出することを目的とするため、感歪層では、歪が基材から絶縁層へ、さらには絶縁層から感歪層へ損失なく伝搬される必要がある。この点、本発明に係る歪センサでは、感歪層は、低付着層が形成された低付着領域とは異なる位置に位置するため、基材と絶縁層との間に、歪の伝搬を阻害する要因(すなわち、低付着層)は存在しない。それゆえ、歪が基材から絶縁層へ、さらには絶縁層から感歪層へ損失なく伝搬され、感歪層において基材に生じた歪を高感度で検出することができる。 As mentioned above, the insulating layer formed on the low adhesion layer adheres (adheres) relatively weakly to the low adhesion layer. (low adhesion layer) to the insulating layer. This point is advantageous for the temperature-sensitive layer in that the influence of strain can be avoided. On the other hand, the purpose of the strain-sensitive layer is to detect strain occurring in the base material with high sensitivity. It needs to be propagated without loss. In this regard, in the strain sensor according to the present invention, the strain-sensitive layer is located at a position different from the low-adhesion region where the low-adhesion layer is formed, so that the strain propagation is inhibited between the base material and the insulating layer. There are no contributing factors (i.e., low adhesion layer). Therefore, strain is propagated from the base material to the insulating layer and further from the insulating layer to the strain-sensitive layer without loss, and the strain generated in the base material in the strain-sensitive layer can be detected with high sensitivity.

また、本発明に係る歪センサでは、感温層において高感度な温度検出が可能であるため、感温層で検出された正確な温度の検出値に基づいて、感歪層で検出された歪の検出値を精度良く補正することができる。これにより、温度変動に起因する感歪層の抵抗変化を高精度で排除することが可能となり、基材に生じた歪を高精度で特定することができる。 In addition, in the strain sensor according to the present invention, since highly sensitive temperature detection is possible in the temperature-sensitive layer, it is possible to detect the strain detected in the strain-sensitive layer based on the accurate temperature detection value detected in the temperature-sensitive layer. The detected value can be corrected with high accuracy. This makes it possible to eliminate resistance changes in the strain-sensitive layer due to temperature fluctuations with high precision, and to identify strain occurring in the base material with high precision.

好ましくは、前記感温層と前記感歪層とは、同一の材料で構成されている。このような構成とすることにより、歪の検出と温度の検出とを1種類の材料により正確に行うことができる。それゆえ、これらを異なる材料で構成する場合に比べて、製造工程(たとえば、感温層および感歪層の抵抗変化の校正)を簡素化することが可能となり、生産性の向上および製造コストの低減を図ることができる。 Preferably, the temperature-sensitive layer and the strain-sensitive layer are made of the same material. With such a configuration, strain detection and temperature detection can be accurately performed using one type of material. Therefore, compared to the case where these are made of different materials, it is possible to simplify the manufacturing process (for example, calibrating the resistance change of the temperature-sensitive layer and the strain-sensitive layer), improve productivity and reduce manufacturing costs. It is possible to reduce the

好ましくは、前記感温層および前記感歪層の少なくとも一方は、一般式Cr100-x-yAlxyで表され、組成比xおよびyが、5<x≦50、0.1≦y≦20である材料で構成されている。このような構成とすることにより、-50℃の低温領域から450℃の高温領域まで、歪の検出と温度の検出とを高精度で行うことができる。 Preferably, at least one of the temperature-sensitive layer and the strain-sensitive layer is represented by the general formula Cr 100-xy Al x N y , and the composition ratios x and y are 5<x≦50, 0.1≦y≦ It is made of 20 materials. With this configuration, strain detection and temperature detection can be performed with high precision from a low temperature range of -50°C to a high temperature range of 450°C.

前記感温層は、前記基材の外周よりも、前記感歪層に近接して配置されていてもよい。感歪層の近傍では相対的に大きな歪が発生するものの、感温層が低付着層に対応する位置に存在する限り、歪が感温層に顕著に伝搬されることはない。そのため、上記のような構成とした場合であっても、低付着領域では、歪の影響が感温層に顕著に及ぶことはなく、感温層において高感度な温度検出を行うことができる。また、基材の外周近傍に代えて、基材の中心側に感温層を配置することが可能であることから、感温層の配置の自由度を高めることができる。 The temperature-sensitive layer may be arranged closer to the strain-sensitive layer than the outer periphery of the base material. Although a relatively large strain occurs near the strain-sensitive layer, as long as the temperature-sensitive layer is located at a position corresponding to the low adhesion layer, the strain is not significantly propagated to the temperature-sensitive layer. Therefore, even in the case of the above-mentioned configuration, in the low adhesion region, the influence of strain does not significantly affect the temperature sensitive layer, and highly sensitive temperature detection can be performed in the temperature sensitive layer. Moreover, since it is possible to arrange the temperature-sensitive layer at the center of the base material instead of near the outer periphery of the base material, the degree of freedom in the arrangement of the temperature-sensitive layer can be increased.

上記目的を達成するために、本発明に係る圧力センサ(温度圧力センサ)は、上述したいずれかに記載の歪センサを有する。そのため、歪センサにより検出された歪の検出値(正確な温度の検出値に基づいて温度補正された歪の検出値)に基づいて、測定対象の圧力を高精度で検出することができる。 In order to achieve the above object, a pressure sensor (temperature-pressure sensor) according to the present invention includes any of the strain sensors described above. Therefore, the pressure of the measurement target can be detected with high precision based on the detected strain value detected by the strain sensor (the detected strain value that has been temperature-corrected based on the accurate detected temperature value).

図1は、本発明の一実施形態に係る圧力センサの概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a pressure sensor according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1に示す圧力センサの概略平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view of the pressure sensor shown in FIG. 1. 図3は、図1に示す圧力センサの感温層および感歪層の周辺部の構造を模式的に示す一部拡大断面図である。FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing the structure of the peripheral portions of the temperature-sensitive layer and strain-sensitive layer of the pressure sensor shown in FIG. 1. FIG. 図4は、図3に示す低付着層の形成範囲の変形例を示す概略平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view showing a modification of the formation range of the low adhesion layer shown in FIG. 3.

以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on embodiments shown in the drawings.

図1に示すように、本発明の一実施形態に係る温度センサ部42(図2)を有する圧力センサ10は、圧抵抗効果(ピエゾ抵抗効果)を利用した圧力センサであり、メンブレンの変形による歪を抵抗体の抵抗変化により検出する。圧力センサ10は、接続部材12と、抑え部材14と、基板部16と、ステム20とを有する。 As shown in FIG. 1, a pressure sensor 10 having a temperature sensor section 42 (FIG. 2) according to an embodiment of the present invention is a pressure sensor that utilizes a piezoresistive effect, and is caused by deformation of a membrane. Strain is detected by resistance change of the resistor. The pressure sensor 10 includes a connecting member 12, a restraining member 14, a substrate portion 16, and a stem 20.

接続部材12は、圧力センサ10を測定対象に対して固定するためのものである。接続部材12の外周面には、ねじ溝12aが形成されている。ねじ溝12aは、測定対象に形成されたねじ溝に対して螺合可能に形成されている。接続部材12の内部には、圧力流体の流路として利用される流路12bが形成されている。ねじ溝12aを介して圧力センサ10を測定対象に固定することにより、測定対象である圧力室に対して流路12bを気密に連通することが可能となっている。 The connecting member 12 is for fixing the pressure sensor 10 to a measurement target. A thread groove 12a is formed on the outer peripheral surface of the connecting member 12. The thread groove 12a is formed so that it can be screwed into a thread groove formed on the object to be measured. A flow path 12b is formed inside the connection member 12 to be used as a pressure fluid flow path. By fixing the pressure sensor 10 to the measurement target via the thread groove 12a, it is possible to airtightly communicate the flow path 12b with the pressure chamber that is the measurement target.

抑え部材14は、接続部材12に対してステム20を固定するためのものである。抑え部材14は、接続部材12の上面に配置されており、リング状の外形状を有している。抑え部材14の中央には貫通孔が形成されており、その内部にはステム20を挿通(配置)させることが可能となっている。抑え部材14と接続部材12との間には、ステム20の一部(後述するフランジ部21)を固定することが可能となっている。 The restraining member 14 is for fixing the stem 20 to the connecting member 12. The restraining member 14 is arranged on the upper surface of the connecting member 12 and has a ring-shaped outer shape. A through hole is formed in the center of the restraining member 14, and the stem 20 can be inserted (arranged) inside the through hole. A part of the stem 20 (a flange portion 21 to be described later) can be fixed between the restraining member 14 and the connecting member 12.

ステム20は、有底(上底)筒状の外形状を有しており、接続部材12における流路12bの一方の端部に設けられる。ステム20は、たとえばステンレス等の金属や合金を機械加工することにより作製される。ステム20の材質は、適切な弾性変形を生じるものであれば特に限定されない。 The stem 20 has a bottomed (upper bottom) cylindrical outer shape, and is provided at one end of the flow path 12b in the connection member 12. The stem 20 is manufactured by machining a metal such as stainless steel or an alloy. The material of the stem 20 is not particularly limited as long as it causes appropriate elastic deformation.

ステム20は、フランジ部21とメンブレン22と側壁部23とを有する。側壁部23は、筒状の外形状を有している。側壁部23の一方の端部はメンブレン22で閉塞されている一方で、側壁部23の他方の端部は開口している。フランジ部21は、ステム20の開口部側に設けられており、側壁部23の他方の端部に形成された開口縁部から径方向外側に向かって突出している。フランジ部21を抑え部材14と接続部材12とで挟み込むように固定することにより、ステム20の開口部を接続部材12の流路12bの一端に気密に連結した状態で、ステム20を接続部材12に固定することが可能となっている。 The stem 20 has a flange portion 21, a membrane 22, and a side wall portion 23. The side wall portion 23 has a cylindrical outer shape. One end of the side wall 23 is closed with the membrane 22, while the other end of the side wall 23 is open. The flange portion 21 is provided on the opening side of the stem 20 and protrudes radially outward from the opening edge formed at the other end of the side wall portion 23. By sandwiching and fixing the flange portion 21 between the restraining member 14 and the connecting member 12, the stem 20 is connected to the connecting member 12 while the opening of the stem 20 is airtightly connected to one end of the flow path 12b of the connecting member 12. It is possible to fix it.

メンブレン22は、測定対象の圧力が伝達される部分であり、ステム20の上底部を構成している。メンブレン22は、ステム20における他の部分(側壁部23等)に比べて肉薄に形成されていることが好ましく、流路12bから伝えられる圧力(圧力流体から受ける圧力)に応じた変形(歪)を発生させる。メンブレン22は、圧力流体に接触する内面22aと、内面22aとは反対側の外面22bとを有している。メンブレン22の外面22bには、後述する歪センサ部32および温度センサ部42等が設けられている(図2参照)。 The membrane 22 is a part to which the pressure to be measured is transmitted, and constitutes the upper bottom part of the stem 20. The membrane 22 is preferably formed thinner than other parts of the stem 20 (such as the side wall portion 23), and is deformed (distorted) in response to the pressure transmitted from the flow path 12b (pressure received from the pressure fluid). to occur. The membrane 22 has an inner surface 22a that contacts the pressure fluid and an outer surface 22b opposite the inner surface 22a. A strain sensor section 32, a temperature sensor section 42, etc., which will be described later, are provided on the outer surface 22b of the membrane 22 (see FIG. 2).

基板部16は、抑え部材14の上面に固定されており、リング状の外形状を有している。基板部16の中央には貫通孔が形成されており、その内部にはステム20を挿通(配置)させることが可能となっている。基板部16には電極部(図示略)が形成されており、基板部16の電極部とメンブレン22上の電極部(図2に示す電極部71~76)とは、ワイヤボンディング等により形成される接続配線80を介して電気的に接続される。基板部16に形成される電極部は、たとえば信号ライン、電力供給ラインあるいはグランド等に電気的に接続されている。 The substrate portion 16 is fixed to the upper surface of the restraining member 14 and has a ring-shaped outer shape. A through hole is formed in the center of the substrate portion 16, and the stem 20 can be inserted (arranged) inside the through hole. An electrode section (not shown) is formed on the substrate section 16, and the electrode section on the substrate section 16 and the electrode section on the membrane 22 (electrode sections 71 to 76 shown in FIG. 2) are formed by wire bonding or the like. They are electrically connected via connection wiring 80 . The electrode portion formed on the substrate portion 16 is electrically connected to, for example, a signal line, a power supply line, or a ground.

図3に示すように、圧力センサ10は、感歪層30と、感温層40と、絶縁層50と、低付着層60とを有する。絶縁層50は、メンブレン22の上に形成され、メンブレン22の外面22bの上方を全体的に覆っている。絶縁層50は、メンブレン22と感歪層30との間の絶縁性、およびメンブレン22と感温層40との間の絶縁性を確保するためのものである。 As shown in FIG. 3, the pressure sensor 10 includes a strain-sensitive layer 30, a temperature-sensitive layer 40, an insulating layer 50, and a low adhesion layer 60. The insulating layer 50 is formed on the membrane 22 and covers the entire upper surface 22b of the membrane 22. The insulating layer 50 is for ensuring insulation between the membrane 22 and the strain-sensitive layer 30 and between the membrane 22 and the temperature-sensitive layer 40.

絶縁層50は、たとえばシリコン酸化物(SiO2)、シリコン窒化物(SiN)、シリコン酸窒化物(SiOxy)あるいは酸化アルミニウム(AlOx)等の無機絶縁材料で構成される。絶縁層50の厚みは、好ましくは10μm以下、さらに好ましくは1~5μmである。絶縁層50は、たとえば蒸着、CVDあるいはスパッタリング等の薄膜法(真空法)によりメンブレン22の外面22bに形成される。 The insulating layer 50 is made of an inorganic insulating material such as silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), silicon oxynitride (SiO x N y ), or aluminum oxide (AlO x ). The thickness of the insulating layer 50 is preferably 10 μm or less, more preferably 1 to 5 μm. The insulating layer 50 is formed on the outer surface 22b of the membrane 22 by a thin film method (vacuum method) such as vapor deposition, CVD, or sputtering.

絶縁層50は、感歪層30が形成される位置では、メンブレン22の表面に形成される。また、絶縁層50は、感温層40が形成される位置では、後述する低付着層60の表面に形成され、メンブレン22の外面22bに直接形成されてはいない。 The insulating layer 50 is formed on the surface of the membrane 22 at the position where the strain-sensitive layer 30 is formed. Furthermore, the insulating layer 50 is formed on the surface of a low adhesion layer 60 (described later) at the position where the temperature-sensitive layer 40 is formed, and is not directly formed on the outer surface 22b of the membrane 22.

感歪層30は、メンブレン22の変形を検出可能な材料からなり、絶縁層50の上に形成されている。感歪層30は、たとえばCrとAlとを含む歪抵抗膜により形成される。感歪層30がCrとAlとを含むことにより、高温環境下におけるTCR(Temperature coefficient of Resistance、抵抗温度係数)やTCS(Temperature coefficient of sensitivity、感度温度係数)が安定し、精度の高い圧力検出が可能となる。 The strain-sensitive layer 30 is made of a material that can detect deformation of the membrane 22, and is formed on the insulating layer 50. The strain sensitive layer 30 is formed of a strain resistance film containing, for example, Cr and Al. Since the strain-sensitive layer 30 contains Cr and Al, TCR (Temperature coefficient of Resistance) and TCS (Temperature coefficient of Sensitivity) in high temperature environments are stabilized, allowing highly accurate pressure detection. becomes possible.

感歪層30(感温層40についても同様)は、一般式Cr100-x-yAlxyで表され、組成比xおよびyが、5<x≦50、0.1≦y≦20である材料で構成されている。組成比xおよびyを上記の範囲に設定することにより、高いゲージ率と良好な温度安定性を、より高いレベルで両立できる。これにより、-50℃の低温領域から450℃の高温領域まで、歪の検出と温度の検出とを高精度で行うことができる。なお、感歪層30および感温層40のいずれか一方のみ、上記一般式で表される材料で形成してもよい。感歪層30の厚みは、好ましくは10μm以下、さらに好ましくは0.1~1μmである。 The strain-sensitive layer 30 (the same applies to the temperature-sensitive layer 40) is represented by the general formula Cr 100-xy Al x N y , and the composition ratios x and y are 5<x≦50, 0.1≦y≦20. It is made up of a certain material. By setting the composition ratios x and y within the above ranges, it is possible to achieve both a high gauge factor and good temperature stability at a higher level. As a result, strain detection and temperature detection can be performed with high accuracy from a low temperature range of -50°C to a high temperature range of 450°C. Note that only one of the strain-sensitive layer 30 and the temperature-sensitive layer 40 may be formed of a material represented by the above general formula. The thickness of the strain-sensitive layer 30 is preferably 10 μm or less, more preferably 0.1 to 1 μm.

感歪層30は、図2に示す歪センサ部32を有する。図2に示すように、歪センサ部32は、センサ抵抗体R1~R4を有する。センサ抵抗体R1~R4は、圧力検出素子であり、メンブレン22の変形に応じた歪を生じ、その歪み量に応じてピエゾ抵抗効果により抵抗値が変化するように構成されている。なお、図2の上部にはステム20の模式断面図を示しており、図2の下部にはステム20の概略平面図を示している。 The strain sensitive layer 30 has a strain sensor section 32 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the strain sensor section 32 includes sensor resistors R1 to R4. The sensor resistors R1 to R4 are pressure detecting elements, and are configured so that they generate strain according to the deformation of the membrane 22, and their resistance values change according to the amount of strain due to the piezoresistance effect. Note that the upper part of FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the stem 20, and the lower part of FIG. 2 shows a schematic plan view of the stem 20.

歪センサ部32は、メンブレン22の歪発生領域に形成されている。メンブレン22の歪発生領域は、所定方向の歪特性を生じる第1歪領域24と、第1歪領域24とは逆方向の歪特性を生じる第2歪領域26とからなる。 The strain sensor section 32 is formed in a strain generation area of the membrane 22. The strain generation region of the membrane 22 consists of a first strain region 24 that produces strain characteristics in a predetermined direction, and a second strain region 26 that produces strain characteristics in the opposite direction to the first strain region 24.

メンブレン22の第1歪領域24は、メンブレン22の内面22aからの圧力(正圧)を受けて、負方向の歪-ε(圧縮歪)を生じるのに対して、メンブレン22の第2歪領域26は、内面22aからの圧力(正圧)を受けて、正方向の歪+ε(引張歪)を生じる。このように、第1歪領域24上における歪特性と、第2歪領域26上における歪特性は、互いに異なる方向(符号が異なり打ち消しあう関係)であることが好ましい。 The first strain region 24 of the membrane 22 receives pressure (positive pressure) from the inner surface 22a of the membrane 22 and generates strain −ε (compressive strain) in the negative direction, whereas the second strain region 24 of the membrane 22 generates strain −ε (compressive strain) in the negative direction. 26 receives pressure (positive pressure) from the inner surface 22a and generates strain +ε (tensile strain) in the positive direction. In this way, the strain characteristics on the first strain region 24 and the strain characteristics on the second strain region 26 are preferably in different directions (different signs and cancel each other out).

第1歪領域24および第2歪領域26は、それぞれメンブレン22の中心Oの周囲に同心円上に形成されている。第2歪領域26は、メンブレン22の中心Oから径方向に所定距離だけ離れた位置に位置し、メンブレン22の中心部に形成されている。第1歪領域24は、第2歪領域26の外側(外周側)に形成され、第2歪領域26からメンブレン22の径方向に所定距離だけ離れた位置に位置する。メンブレン22の外縁部27は、ステム20の側壁部23に接続されている。 The first strain region 24 and the second strain region 26 are each formed concentrically around the center O of the membrane 22. The second strain region 26 is located at a predetermined distance in the radial direction from the center O of the membrane 22 and is formed in the center of the membrane 22 . The first strain region 24 is formed on the outside (outer circumferential side) of the second strain region 26 and is located a predetermined distance away from the second strain region 26 in the radial direction of the membrane 22 . The outer edge 27 of the membrane 22 is connected to the side wall 23 of the stem 20.

センサ抵抗体R1~R4は、たとえば、所定の材料からなる導電性薄膜(半導体薄膜あるいは金属薄膜等)をミアンダ形状等にパターニングすることにより作製される。導電性薄膜のパターニングは、レーザー加工やスクリーン印刷のような半導体加工技術による微細加工等により行われる。導電性薄膜は、蒸着、CVDあるいはスパッタリング等の薄膜法(真空法)により、絶縁層50の上に形成される。 The sensor resistors R1 to R4 are fabricated, for example, by patterning a conductive thin film (semiconductor thin film, metal thin film, etc.) made of a predetermined material into a meander shape or the like. Patterning of the conductive thin film is performed by microfabrication using semiconductor processing techniques such as laser processing and screen printing. The conductive thin film is formed on the insulating layer 50 by a thin film method (vacuum method) such as vapor deposition, CVD, or sputtering.

センサ抵抗体R1とセンサ抵抗体R3とは、第1歪領域24に形成されており、メンブレン22の中心Oを挟んで対向して配置されている。センサ抵抗体R2とセンサ抵抗体R4とは、第2歪領域26に形成されており、メンブレン22の中心Oを挟んで対向して配置されている。センサ抵抗体R1とセンサ抵抗体R3とが向かい合う方向と、センサ抵抗体R2とセンサ抵抗体R4とが向かい合う方向とは略直交している。なお、センサ抵抗体R1~R4の配置は、図示の配置に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。 The sensor resistor R1 and the sensor resistor R3 are formed in the first strain region 24 and are arranged to face each other with the center O of the membrane 22 in between. The sensor resistor R2 and the sensor resistor R4 are formed in the second strain region 26 and are arranged to face each other with the center O of the membrane 22 in between. The direction in which the sensor resistor R1 and the sensor resistor R3 face each other is approximately perpendicular to the direction in which the sensor resistor R2 and the sensor resistor R4 face each other. Note that the arrangement of the sensor resistors R1 to R4 is not limited to the arrangement shown in the drawings, and may be changed as appropriate.

歪センサ部32は、メンブレン22の外面22bに、第1歪領域24と第2歪領域26とに跨るように形成されており、円環状(楕円環状)からなる外形状を有する。歪センサ部32は、ブリッジ回路であり、本実施形態ではホイートストンブリッジを構成している。ただし、歪センサ部32の構成は図示の構成に限定されるものではなく、歪センサ部32は他のブリッジ回路を構成してもよい。 The strain sensor section 32 is formed on the outer surface 22b of the membrane 22 so as to span the first strain region 24 and the second strain region 26, and has an annular (elliptic annular) outer shape. The strain sensor section 32 is a bridge circuit, and in this embodiment constitutes a Wheatstone bridge. However, the configuration of the strain sensor section 32 is not limited to the illustrated configuration, and the strain sensor section 32 may constitute another bridge circuit.

歪センサ部32において、センサ抵抗体R1とセンサ抵抗体R2とは、絶縁層50(図3)の上に形成された電極部71に電気的および物理的に接続されている。センサ抵抗体R1とセンサ抵抗体R4とは、絶縁層50の上に形成された電極部72に電気的および物理的に接続されている。センサ抵抗体R3とセンサ抵抗体R4とは、絶縁層50の上に形成された電極部73に電気的および物理的に接続されている。センサ抵抗体R2とセンサ抵抗体R3とは、絶縁層50の上に形成された電極部74に電気的および物理的に接続されている。電極部71~74は、基板部16上に形成された電極部(図示略)にワイヤボンディング等により電気的に接続される。 In the strain sensor section 32, the sensor resistor R1 and the sensor resistor R2 are electrically and physically connected to an electrode section 71 formed on the insulating layer 50 (FIG. 3). The sensor resistor R1 and the sensor resistor R4 are electrically and physically connected to an electrode section 72 formed on the insulating layer 50. Sensor resistor R3 and sensor resistor R4 are electrically and physically connected to electrode section 73 formed on insulating layer 50. The sensor resistor R2 and the sensor resistor R3 are electrically and physically connected to an electrode section 74 formed on the insulating layer 50. The electrode parts 71 to 74 are electrically connected to an electrode part (not shown) formed on the substrate part 16 by wire bonding or the like.

電極部71~74は、たとえば、センサ抵抗体R1~R4と同様の方法により、所定の材料からなる導電性薄膜(半導体薄膜あるいは金属薄膜等)を所定の形状にパターニングすることにより作製される。なお、電極部71~74は、センサ抵抗体R1~R4に連続的に接続されており、これらは同一の導電性薄膜によって構成されている。 The electrode portions 71 to 74 are fabricated, for example, by patterning a conductive thin film (semiconductor thin film, metal thin film, etc.) made of a predetermined material into a predetermined shape by the same method as the sensor resistors R1 to R4. Note that the electrode parts 71 to 74 are continuously connected to the sensor resistors R1 to R4, and are made of the same conductive thin film.

図3に示すように、感温層40は、温度を検出可能な材料からなり、絶縁層50の上に形成されている。感温層40は、感歪層30を構成する材料と同一の材料で構成されていることが好ましい。すなわち、感温層40の温度感度(抵抗温度係数)は感歪層30の温度感度と等しく、感温層40の歪感度(ゲージ率)は感歪層30の歪感度と等しいことが好ましい。歪の検出と温度の検出とを1種類の材料で正確に行うことにより、これらを異なる材料で構成する場合に比べて、製造工程(たとえば、感温層40および感歪層30の抵抗変化の校正)を簡素化することが可能となり、生産性の向上および製造コストの低減を図ることができる。感温層40の厚みは、好ましくは10μm以下、さらに好ましくは0.1~1μmである。 As shown in FIG. 3, the temperature-sensitive layer 40 is made of a temperature-detectable material and is formed on the insulating layer 50. The temperature sensitive layer 40 is preferably made of the same material as the strain sensitive layer 30. That is, the temperature sensitivity (resistance temperature coefficient) of the temperature sensitive layer 40 is preferably equal to the temperature sensitivity of the strain sensitive layer 30, and the strain sensitivity (gauge factor) of the temperature sensitive layer 40 is preferably equal to the strain sensitivity of the strain sensitive layer 30. By accurately detecting strain and temperature using one type of material, the manufacturing process (for example, resistance change of the temperature-sensitive layer 40 and strain-sensitive layer 30 This makes it possible to simplify the calibration process, thereby improving productivity and reducing manufacturing costs. The thickness of the temperature sensitive layer 40 is preferably 10 μm or less, more preferably 0.1 to 1 μm.

感温層40は、図2に示す温度センサ部42を有する。特に限定はされないが、図2に示す例では、温度センサ部42は、歪センサ部32とは独立して(電気的に接続されることなく)形成されている。温度センサ部42は、相対的にメンブレン22の歪の影響を受けにくいメンブレン22の外縁部27に形成されることが好ましい。すなわち、温度センサ部42(感温層40)は、歪センサ部32(感歪層30)よりも、メンブレン22の外周に近接して配置されていることが好ましい。 The temperature sensitive layer 40 has a temperature sensor section 42 shown in FIG. Although not particularly limited, in the example shown in FIG. 2, the temperature sensor section 42 is formed independently of the strain sensor section 32 (without being electrically connected to it). It is preferable that the temperature sensor section 42 is formed at the outer edge 27 of the membrane 22, which is relatively less susceptible to distortion of the membrane 22. That is, the temperature sensor section 42 (temperature sensitive layer 40) is preferably disposed closer to the outer periphery of the membrane 22 than the strain sensor section 32 (strain sensitive layer 30).

ただし、温度センサ部42は、第1歪領域24と外縁部27との間の任意の位置に配置されていてもよい。温度センサ部42は、メンブレン22の外縁部27において、メンブレン22の外周方向に沿って延在しているが、温度センサ部42の延在方向はこれに限定されるものではない。たとえば、温度センサ部42は、メンブレン22の径方向に沿って放射状に延在していてもよい。 However, the temperature sensor section 42 may be arranged at any position between the first strain region 24 and the outer edge section 27. Although the temperature sensor section 42 extends along the outer circumferential direction of the membrane 22 at the outer edge 27 of the membrane 22, the direction in which the temperature sensor section 42 extends is not limited to this. For example, the temperature sensor section 42 may extend radially along the radial direction of the membrane 22.

温度センサ部42は、補正用抵抗体RTを有する。図2に示す例では、温度センサ部42には、1個の補正用抵抗体RTが具備されているが、複数の補正用抵抗体RTが具備されていてもよい。補正用抵抗体RTは、温度検出素子であり、たとえば圧力流体の温度変化に応じて抵抗値を変化させる。圧力センサ10に補正用抵抗体RTを具備させることにより、補正用抵抗体RTが検出する温度の検出値に基づいて、センサ抵抗体R1~R4が検出する歪の検出値に含まれる誤差(温度変動に起因するセンサ抵抗体R1~R4の抵抗変化)を補正することが可能となる。 The temperature sensor section 42 includes a correction resistor RT. In the example shown in FIG. 2, the temperature sensor section 42 includes one correction resistor RT, but may include a plurality of correction resistors RT. The correction resistor RT is a temperature detection element, and changes its resistance value depending on, for example, a change in the temperature of the pressure fluid. By equipping the pressure sensor 10 with the correction resistor RT, the error (temperature It becomes possible to correct the resistance changes of the sensor resistors R1 to R4 caused by fluctuations.

補正用抵抗体RTは、たとえば、所定の材料からなる導電性薄膜(半導体薄膜あるいは金属薄膜等)をミアンダ形状等にパターニングすることにより作製される。導電性薄膜のパターニングは、レーザー加工やスクリーン印刷のような半導体加工技術による微細加工等により行われる。導電性薄膜は、蒸着、CVDあるいはスパッタリング等の薄膜法(真空法)により、絶縁層50の上に形成される。 The correction resistor RT is manufactured, for example, by patterning a conductive thin film (semiconductor thin film, metal thin film, etc.) made of a predetermined material into a meander shape or the like. Patterning of the conductive thin film is performed by microfabrication using semiconductor processing techniques such as laser processing and screen printing. The conductive thin film is formed on the insulating layer 50 by a thin film method (vacuum method) such as vapor deposition, CVD, or sputtering.

補正用抵抗体RTの一端は、絶縁層50(図3)の上に形成された電極部75に電気的および物理的に接続されており、補正用抵抗体RTの他端は、絶縁層50の上に形成された電極部76に電気的および物理的に接続されている。電極部75および76は、基板部16上に形成された電極部(図示略)にワイヤボンディング等により電気的に接続される。 One end of the correction resistor RT is electrically and physically connected to an electrode portion 75 formed on the insulating layer 50 (FIG. 3), and the other end of the correction resistor RT is connected to the insulating layer 50. It is electrically and physically connected to an electrode section 76 formed on the electrode section 76 . The electrode parts 75 and 76 are electrically connected to an electrode part (not shown) formed on the substrate part 16 by wire bonding or the like.

電極部75および76は、たとえば、補正用抵抗体RTと同様の方法により、所定の材料からなる導電性薄膜(半導体薄膜あるいは金属薄膜等)を所定の形状にパターニングすることにより作製される。なお、電極部75および76は、補正用抵抗体RTに連続的に接続されており、これらは同一の導電性薄膜によって構成されている。 The electrode parts 75 and 76 are fabricated, for example, by patterning a conductive thin film (semiconductor thin film, metal thin film, etc.) made of a predetermined material into a predetermined shape using a method similar to that of the correction resistor RT. Note that the electrode parts 75 and 76 are continuously connected to the correction resistor RT, and are made of the same conductive thin film.

図3に示すように、低付着層60は、メンブレン22の外面22bの一部分に局所的に形成されており、外面22bの一部分を局所的に覆っている。低付着層60は、メンブレン22のうち、感温層40に対応する位置に形成されており、感歪層30に対応する位置には形成されていない。すなわち、本実施形態では、感温層40は、低付着層60が形成された低付着領域62(図2参照)に位置する一方で、感歪層30は、低付着領域62とは異なる位置に位置する。 As shown in FIG. 3, the low adhesion layer 60 is locally formed on a portion of the outer surface 22b of the membrane 22, and locally covers a portion of the outer surface 22b. The low adhesion layer 60 is formed in the membrane 22 at a position corresponding to the temperature-sensitive layer 40 and not at a position corresponding to the strain-sensitive layer 30. That is, in this embodiment, the temperature-sensitive layer 40 is located in the low-adhesion region 62 (see FIG. 2) where the low-adhesion layer 60 is formed, while the strain-sensitive layer 30 is located at a position different from the low-adhesion region 62. Located in

感温層40が形成された位置では、メンブレン22の上には、低付着層60、絶縁層50および感温層40が、この順番で積層されている。また、感歪層30が形成された位置では、メンブレン22の上には、絶縁層50および感歪層30が、この順番で積層されている。 At the position where the temperature sensitive layer 40 is formed, the low adhesion layer 60, the insulating layer 50, and the temperature sensitive layer 40 are laminated in this order on the membrane 22. Further, at the position where the strain-sensitive layer 30 is formed, the insulating layer 50 and the strain-sensitive layer 30 are laminated in this order on the membrane 22.

低付着層60は、メンブレン22の外面22bと絶縁層50との間に介在している(挟み込まれている)。低付着層60は、メンブレン22の外面22bに比べて、絶縁層50が付着(密着)しにくいという性質を有する。そのため、絶縁層50は、低付着層60の表面に比較的弱く付着(密着あるいは接着)しており、低付着層60の表面に剥離可能に形成されている。また、絶縁層50は、低付着層60と一体となるように、低付着層60の表面に配置されているものの、低付着層60に対して実質的に化学結合してはいない。たとえば、絶縁層50は、低付着層60に対して部分的に密着していてもよく、あるいは低付着層60に対して部分的に浮き上がっていてもよい。 The low adhesion layer 60 is interposed (sandwiched) between the outer surface 22b of the membrane 22 and the insulating layer 50. The low adhesion layer 60 has a property that the insulating layer 50 is less likely to adhere (adhere) to the outer surface 22b of the membrane 22. Therefore, the insulating layer 50 is relatively weakly adhered (adhered or adhered) to the surface of the low adhesion layer 60 and is formed on the surface of the low adhesion layer 60 so that it can be peeled off. Furthermore, although the insulating layer 50 is disposed on the surface of the low-adhesion layer 60 so as to be integrated with the low-adhesion layer 60, it is not substantially chemically bonded to the low-adhesion layer 60. For example, the insulating layer 50 may be partially in close contact with the low adhesion layer 60 or may be partially raised relative to the low adhesion layer 60.

低付着領域62では、メンブレン22に生じた歪(応力)が、メンブレン22(あるいは、その上に形成された低付着層60)から絶縁層50へ伝搬しにくくなっている。すなわち、上述したように、低付着層60と絶縁層50とは密着性が低いため、低付着層60と絶縁層50との界面(低密着部)が、メンブレン22(あるいは、その上に形成された低付着層60)から絶縁層50への歪の伝搬を阻止する阻害要因として作用する。 In the low adhesion region 62, strain (stress) generated in the membrane 22 is difficult to propagate from the membrane 22 (or the low adhesion layer 60 formed thereon) to the insulating layer 50. That is, as described above, since the adhesion between the low adhesion layer 60 and the insulating layer 50 is low, the interface (low adhesion part) between the low adhesion layer 60 and the insulating layer 50 is formed on the membrane 22 (or This acts as an inhibiting factor that prevents strain from propagating from the low adhesion layer 60) to the insulating layer 50.

このように、本実施形態は、低付着層60に対する絶縁層50の付着強度(密着強度)の低さを利用し、絶縁層50の上に形成された感温層40に、メンブレン22に生じた歪の影響が及ぶことを防止している。 In this way, the present embodiment makes use of the low adhesion strength (adhesion strength) of the insulating layer 50 to the low adhesion layer 60 to prevent the temperature-sensitive layer 40 formed on the insulating layer 50 from forming on the membrane 22. This prevents the influence of distortion.

ここで、感温層40の抵抗値Rtは、下記の数式で表される。ただし、下記の数式において、TCRtは抵抗温度係数を表し、TCStは感度温度係数を表し、ktはゲージ率を表し、εは歪量を表し、Tは温度を表している。 Here, the resistance value R t of the temperature sensitive layer 40 is expressed by the following formula. However, in the following formula, TCR t represents the temperature coefficient of resistance, TCS t represents the temperature coefficient of sensitivity, k t represents the gauge factor, ε represents the amount of strain, and T represents the temperature.

Figure 2023125776000002
Figure 2023125776000002

本実施形態では、低付着層60と絶縁層50との界面において、メンブレン22の歪が顕著に減少し、感温層40に伝搬される歪の伝搬量が極めて小さくなる。そのため、上記の数式において、εを0に近づけることができる。これにより、感温層40の抵抗値Rtが、メンブレン22の歪変動(εの変動)に起因して変化することを回避することができる。 In this embodiment, the strain in the membrane 22 is significantly reduced at the interface between the low adhesion layer 60 and the insulating layer 50, and the amount of strain propagated to the temperature sensitive layer 40 is extremely small. Therefore, in the above formula, ε can be brought close to 0. Thereby, it is possible to prevent the resistance value R t of the temperature-sensitive layer 40 from changing due to strain fluctuations in the membrane 22 (variations in ε).

他方で、測定対象の温度は、低付着層60と絶縁層50との間の密着性の低さにかかわらず、メンブレン22(あるいは、その上に形成された低付着層60)から絶縁層50へ十分に伝搬される。そのため、感温層40では、実質的に、測定対象の温度変動に起因する抵抗変化のみが生じ、メンブレン22の歪変動に起因する抵抗変化が生じることがない。したがって、感温層40において、温度測定誤差の発生を防止し、測定対象の温度を高感度(高分解能)で検出することができる。 On the other hand, the temperature to be measured is determined from the membrane 22 (or the low adhesion layer 60 formed thereon) to the insulating layer 50, regardless of the low adhesion between the low adhesion layer 60 and the insulating layer 50. fully propagated to. Therefore, in the temperature-sensitive layer 40, substantially only resistance changes occur due to temperature fluctuations of the object to be measured, and resistance changes due to strain fluctuations of the membrane 22 do not occur. Therefore, in the temperature sensitive layer 40, it is possible to prevent temperature measurement errors from occurring and to detect the temperature of the object to be measured with high sensitivity (high resolution).

低付着層60と絶縁層50との間の剥離強度は、メンブレン22と絶縁層50との間の剥離強度よりも小さいことが好ましい。この場合、絶縁層50は、低付着領域62以外の領域では、メンブレン22の表面から容易に剥離することはない。他方で、絶縁層50は、低付着領域62では、メンブレン22との比較において、低付着層60の表面から剥離しやすくなる The peel strength between the low adhesion layer 60 and the insulating layer 50 is preferably lower than the peel strength between the membrane 22 and the insulating layer 50. In this case, the insulating layer 50 will not easily peel off from the surface of the membrane 22 in areas other than the low adhesion areas 62. On the other hand, the insulating layer 50 is more likely to peel off from the surface of the low adhesion layer 60 in the low adhesion region 62 compared to the membrane 22.

そのため、低付着層60と絶縁層50との間の付着強度(密着強度)が極めて低くなり、これらの界面において歪(応力)が顕著に減衰しやすくなる。その結果、低付着領域62では、メンブレン22(あるいは、その上に形成された低付着層60)から絶縁層50へ伝搬される歪の伝搬量が顕著に減少し、感温層40に歪の影響が及ぶことを有効に防止することができる。 Therefore, the adhesion strength (adhesion strength) between the low adhesion layer 60 and the insulating layer 50 becomes extremely low, and strain (stress) tends to be significantly attenuated at these interfaces. As a result, in the low adhesion region 62, the amount of strain propagated from the membrane 22 (or the low adhesion layer 60 formed thereon) to the insulating layer 50 is significantly reduced, and the strain is applied to the temperature sensitive layer 40. It is possible to effectively prevent the influence from occurring.

低付着層60を構成する元素のイオン化傾向は、メンブレン22を構成する元素のイオン化傾向よりも小さいことが好ましい。また、低付着層60は、メンブレン22を構成する元素よりも、酸化しにくい元素(貴金属)、あるいは腐食しにくい(錆びにくい)元素で構成されていることが好ましい。このような元素としては、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)およびレニウム(Re)が挙げられる。また、低付着層60は、金、白金族元素(Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt)またはこれらの合金を含んでいることが好ましい。また、低付着層60は、上記の元素以外の元素で構成されてもよい。 The ionization tendency of the elements constituting the low adhesion layer 60 is preferably smaller than the ionization tendency of the elements constituting the membrane 22. Furthermore, the low adhesion layer 60 is preferably made of an element that is less likely to oxidize (noble metal) or less likely to corrode (rust) than the elements constituting the membrane 22. Such elements include gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), iridium (Ir), ruthenium (Ru), osmium (Os) and rhenium (Re). ). Further, the low adhesion layer 60 preferably contains gold, platinum group elements (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt), or an alloy thereof. Moreover, the low adhesion layer 60 may be composed of elements other than the above-mentioned elements.

また、低付着層60は、有機物で構成されていてもよい。低付着層60を構成可能な有機物の材料としては、表面処理がなされていないペンタセンやチアゾロチアゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体等が例示される。 Further, the low adhesion layer 60 may be made of an organic substance. Examples of organic materials that can form the low adhesion layer 60 include pentacene, thiazolothiazole derivatives, and polythiophene derivatives that have not been surface-treated.

このような元素で構成された低付着層60は、その表面に、絶縁層50を付着させにくい(化学結合させにくい)性質を有する。そのため、低付着層60と絶縁層50との間の付着強度を効果的に低減し、メンブレン22(あるいは、その上に形成された低付着層60)から絶縁層50へ伝搬される歪の伝搬量を効果的に低減することができる。 The low adhesion layer 60 made of such an element has a property that makes it difficult to attach the insulating layer 50 to its surface (hard to chemically bond it). Therefore, the adhesion strength between the low adhesion layer 60 and the insulating layer 50 is effectively reduced, and the strain propagated from the membrane 22 (or the low adhesion layer 60 formed thereon) to the insulating layer 50 is reduced. The amount can be effectively reduced.

低付着層60は、たとえば、上述した材料からなる導電性薄膜を必要に応じて所定形状にパターニングすることにより作製される。導電性薄膜のパターニングは、レーザー加工やスクリーン印刷のような半導体加工技術による微細加工等により行われる。導電性薄膜は、蒸着、CVDあるいはスパッタリング等の薄膜法(真空法)により、メンブレン22の外面22bの上に形成される。 The low adhesion layer 60 is produced, for example, by patterning a conductive thin film made of the above-mentioned material into a predetermined shape as necessary. Patterning of the conductive thin film is performed by microfabrication using semiconductor processing techniques such as laser processing and screen printing. The conductive thin film is formed on the outer surface 22b of the membrane 22 by a thin film method (vacuum method) such as vapor deposition, CVD, or sputtering.

図2に示すように、低付着領域62は、温度センサ部42(感温層40)の位置に対応して、メンブレン22の外縁部27に形成されている。低付着領域62は、第1歪領域24と外縁部27との間の任意の位置に形成されていてもよい。ただし、低付着領域62は、歪センサ部32(センサ抵抗体R1~R4および電極部71~74)と重複しない位置に形成されていることが好ましい。歪センサ部32の位置において、絶縁層50が剥離することを防止し、メンブレン22で生じた歪が感歪層30に十分に伝搬されるようにするためである。 As shown in FIG. 2, the low adhesion region 62 is formed on the outer edge 27 of the membrane 22, corresponding to the position of the temperature sensor section 42 (temperature sensitive layer 40). The low adhesion region 62 may be formed at any position between the first strain region 24 and the outer edge 27. However, it is preferable that the low adhesion region 62 be formed at a position that does not overlap with the strain sensor section 32 (sensor resistors R1 to R4 and electrode sections 71 to 74). This is to prevent the insulating layer 50 from peeling off at the position of the strain sensor section 32 and to ensure that the strain generated in the membrane 22 is sufficiently propagated to the strain sensitive layer 30.

図3に示すように、感温層40(補正用抵抗体RT)は、低付着層60の内側(低付着領域62の範囲内)に配置されていることが好ましい。この場合、少なくとも感温層40の直下に低付着層60が配置され、感温層40が低付着層60の外側(低付着領域62の範囲外)にはみ出すことがない。そのため、低付着領域62の外側に、メンブレン22から感温層40に(低付着層60を介することなく)伝搬される歪の伝搬経路が形成されることを防止することが可能となる。これにより、メンブレン22に生じた歪(応力)が、メンブレン22から感温層40へ(低付着層60を介することなく)伝搬することを防止することができる。 As shown in FIG. 3, the temperature sensitive layer 40 (correction resistor RT) is preferably disposed inside the low adhesion layer 60 (within the low adhesion region 62). In this case, the low adhesion layer 60 is disposed at least immediately below the temperature sensitive layer 40, and the temperature sensitive layer 40 does not protrude outside the low adhesion layer 60 (outside the low adhesion region 62). Therefore, it is possible to prevent a strain propagation path from being formed outside the low adhesion region 62 from the membrane 22 to the temperature sensitive layer 40 (without passing through the low adhesion layer 60). Thereby, strain (stress) generated in the membrane 22 can be prevented from propagating from the membrane 22 to the temperature-sensitive layer 40 (without passing through the low adhesion layer 60).

低付着層60の大きさ(表面積S1)は、感温層40の大きさ(表面積S2)と同等、あるいはそれよりも大きいことが好ましい。低付着層60の表面積S1と、感温層40の表面積S2との比S1/S2は、好ましくは1以上であり、さらに好ましくは2以上である。また、低付着層60の表面積S1と、メンブレン22の外面22bの表面積S3との比S1/S3は、好ましくは1/16~3/4である。比S1/S2あるいはS1/S3を上記の範囲に設定することにより、低付着層60に適度な大きさの表面積が具備され、メンブレン22に生じた歪(応力)が、メンブレン22から感温層40へ(低付着層60を介することなく)伝搬することを有効に防止することができる。 The size of the low adhesion layer 60 (surface area S1) is preferably equal to or larger than the size of the temperature-sensitive layer 40 (surface area S2). The ratio S1/S2 of the surface area S1 of the low adhesion layer 60 to the surface area S2 of the temperature-sensitive layer 40 is preferably 1 or more, more preferably 2 or more. Further, the ratio S1/S3 of the surface area S1 of the low adhesion layer 60 to the surface area S3 of the outer surface 22b of the membrane 22 is preferably 1/16 to 3/4. By setting the ratio S1/S2 or S1/S3 within the above range, the low adhesion layer 60 is provided with an appropriately large surface area, and the strain (stress) generated in the membrane 22 is transferred from the membrane 22 to the temperature-sensitive layer. 40 (without passing through the low adhesion layer 60).

メンブレン22を上方から見たとき、低付着層60の形状は、感温層40の形状に対応していることが好ましい。たとえば、低付着層60の形状は、メンブレン22の上方から見て、矩形、円形、楕円形あるいはその他の形状であってもよい。また、補正用抵抗体RTがミアンダ形状に形成されている場合には、これに対応して、低付着層60もミアンダ形状に形成されていてもよい。 When the membrane 22 is viewed from above, the shape of the low adhesion layer 60 preferably corresponds to the shape of the temperature sensitive layer 40. For example, the shape of the low adhesion layer 60 may be rectangular, circular, oval, or any other shape when viewed from above the membrane 22. Moreover, when the correction resistor RT is formed in a meander shape, the low adhesion layer 60 may also be formed in a meander shape correspondingly.

図2に示すように、低付着層60(低付着領域62)の延在方向は、感温層40(温度センサ部42)の延在方向に対応していてもよい。また、低付着層60は、メンブレン22の外縁部27において、メンブレン22の外周方向に延在していてもよい。この場合、低付着層60には、弧形状が具備される。あるいは、低付着層60は、メンブレン22の外周方向に沿って、メンブレン22を一周するように形成されていてもよい。この場合、低付着層60には、略リング形状が具備される。あるいは、低付着層60は、第1歪領域24と外縁部27との間において、メンブレン22の径方向に延在していてもよい。 As shown in FIG. 2, the extending direction of the low adhesion layer 60 (low adhesion region 62) may correspond to the extending direction of the temperature sensitive layer 40 (temperature sensor section 42). Further, the low adhesion layer 60 may extend in the outer circumferential direction of the membrane 22 at the outer edge portion 27 of the membrane 22 . In this case, the low adhesion layer 60 has an arc shape. Alternatively, the low adhesion layer 60 may be formed so as to go around the membrane 22 along the outer circumferential direction of the membrane 22. In this case, the low adhesion layer 60 has a substantially ring shape. Alternatively, the low adhesion layer 60 may extend in the radial direction of the membrane 22 between the first strained region 24 and the outer edge 27.

図3に示すように、低付着層60の厚みT1は、好ましくは0.001~1μmであり、さらに好ましくは0.001~0.1μmである。低付着層60の厚みT1は、絶縁層50の厚みT2と同等、あるいはそれよりも小さいことが好ましい。低付着層60の厚みT1と、絶縁層50の厚みT2との比T1/T2は、好ましくは1/1000~1/10であり、さらに好ましくは1/1000~1/100である。低付着層60の厚みT1を上記の範囲に設定することにより、低付着層60の表面に絶縁層50が付着(密着)することを有効に防止することができる。 As shown in FIG. 3, the thickness T1 of the low adhesion layer 60 is preferably 0.001 to 1 μm, more preferably 0.001 to 0.1 μm. The thickness T1 of the low adhesion layer 60 is preferably equal to or smaller than the thickness T2 of the insulating layer 50. The ratio T1/T2 of the thickness T1 of the low adhesion layer 60 to the thickness T2 of the insulating layer 50 is preferably 1/1000 to 1/10, more preferably 1/1000 to 1/100. By setting the thickness T1 of the low adhesion layer 60 within the above range, it is possible to effectively prevent the insulating layer 50 from adhering (adhering) to the surface of the low adhesion layer 60.

低付着領域62において、絶縁層50は、低付着層60の厚みに応じた分だけ、段差状に盛り上がるように形成されている。ただし、低付着領域62と、低付着領域62以外の領域(低付着領域62に隣接する領域)とにおいて、絶縁層50の表面が面一となっていてもよい。また、低付着領域62における絶縁層50の厚みと、低付着領域62以外の領域における絶縁層50の厚みとが異なっていてもよい。たとえば、前者の厚みが後者の厚みよりも小さくてもよい。 In the low adhesion region 62 , the insulating layer 50 is formed to swell in a stepped manner by an amount corresponding to the thickness of the low adhesion layer 60 . However, the surface of the insulating layer 50 may be flush with the low adhesion region 62 and a region other than the low adhesion region 62 (a region adjacent to the low adhesion region 62). Further, the thickness of the insulating layer 50 in the low adhesion region 62 may be different from the thickness of the insulating layer 50 in the region other than the low adhesion region 62. For example, the thickness of the former may be smaller than the thickness of the latter.

次に、図1に示す圧力センサ10の製造方法について説明する。まず、ステム20を準備する。ステム20は、たとえばSUS316などのステンレスで構成されている。次に、図3に示すように、メンブレン22の外面22bに、低付着層60を形成する。 Next, a method for manufacturing the pressure sensor 10 shown in FIG. 1 will be described. First, the stem 20 is prepared. The stem 20 is made of stainless steel such as SUS316. Next, as shown in FIG. 3, a low adhesion layer 60 is formed on the outer surface 22b of the membrane 22.

この場合、メンブレン22の外面22bの所定位置(低付着領域62に対応する位置)に、外面22bを局所的に覆うように、低付着層60を所定厚みで蒸着、CVDあるいはスパッタリングなどの薄膜法(真空法)により形成する。必要に応じて、低付着層60をパターニングしてもよい。パターニングのための方法としては、フォトリソグラフィが挙げられる。具体的には、リフトオフ、ミリング、エッチングなどの手法が用いられる。 In this case, a low adhesion layer 60 is deposited to a predetermined thickness at a predetermined position on the outer surface 22b of the membrane 22 (a position corresponding to the low adhesion region 62) so as to locally cover the outer surface 22b, or by a thin film method such as CVD or sputtering. (vacuum method). The low adhesion layer 60 may be patterned if necessary. Methods for patterning include photolithography. Specifically, techniques such as lift-off, milling, and etching are used.

次に、低付着層60が形成されたメンブレン22の外面22bに、絶縁層50を形成する。この場合、外面22bを全面的に覆うように、絶縁層50を所定厚みで蒸着、CVDあるいはスパッタリングなどの薄膜法(真空法)により形成する。 Next, the insulating layer 50 is formed on the outer surface 22b of the membrane 22 on which the low adhesion layer 60 is formed. In this case, the insulating layer 50 is formed to a predetermined thickness by a thin film method (vacuum method) such as vapor deposition, CVD, or sputtering so as to completely cover the outer surface 22b.

次に、絶縁層50の表面の所定位置に、感歪層30を形成する。この場合、絶縁層50を局所的に覆うように、感歪層30を所定厚みで蒸着、CVDあるいはスパッタリングなどの薄膜法(真空法)により形成する。次に、感歪層30を所定パターンでパターニングし、歪センサ部32となるセンサ抵抗体R1~R4(図2)と、電極部71~74(図2)とを、感歪層30に形成する。 Next, the strain-sensitive layer 30 is formed at a predetermined position on the surface of the insulating layer 50. In this case, the strain-sensitive layer 30 is formed to a predetermined thickness by a thin film method (vacuum method) such as vapor deposition, CVD, or sputtering so as to locally cover the insulating layer 50. Next, the strain-sensitive layer 30 is patterned in a predetermined pattern, and sensor resistors R1 to R4 (FIG. 2), which will become the strain sensor section 32, and electrode sections 71 to 74 (FIG. 2) are formed on the strain-sensitive layer 30. do.

また、絶縁層50の表面の所定位置に、感温層40を形成する。この場合、低付着層60に対応する位置において、絶縁層50を局所的に覆うように、感温層40を感歪層30と同様の手法で形成する。次に、感温層40を所定パターンでパターニングし、温度センサ部42となる補正用抵抗体RT(図2)と、電極部75および76(図2)とを、感温層40に形成する。なお、感温層40のうち、電極部75および76については、低付着領域62の外側に配置されていてもよいが、補正用抵抗体RTについては低付着領域62の内側に配置されていることが好ましい。以上の工程を経ることにより、図1に示す圧力センサ10を得ることができる。 Further, a temperature sensitive layer 40 is formed at a predetermined position on the surface of the insulating layer 50. In this case, the temperature sensitive layer 40 is formed in the same manner as the strain sensitive layer 30 so as to locally cover the insulating layer 50 at a position corresponding to the low adhesion layer 60. Next, the temperature-sensitive layer 40 is patterned in a predetermined pattern, and a correction resistor RT (FIG. 2) that becomes the temperature sensor section 42 and electrode sections 75 and 76 (FIG. 2) are formed on the temperature-sensitive layer 40. . Note that the electrode parts 75 and 76 of the temperature sensitive layer 40 may be arranged outside the low adhesion region 62, but the correction resistor RT is arranged inside the low adhesion region 62. It is preferable. Through the above steps, the pressure sensor 10 shown in FIG. 1 can be obtained.

以上で説明したように、本実施形態では、図3に示すように、低付着層60の上に形成された絶縁層50が、低付着層60に対して比較的弱く付着(密着)する。そのため、低付着領域62では、メンブレン22で生じた歪が、メンブレン22(あるいは、その上に形成された低付着層60)から絶縁層50へ伝搬しにくい。それゆえ、感温層40において、メンブレン22の歪の影響を回避することが可能であり、歪変動に起因する感温層40の抵抗変化を抑制し、測定対象の温度を高感度で検出することができる。 As explained above, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the insulating layer 50 formed on the low adhesion layer 60 adheres (closely adheres) to the low adhesion layer 60 relatively weakly. Therefore, in the low adhesion region 62, strain generated in the membrane 22 is difficult to propagate from the membrane 22 (or the low adhesion layer 60 formed thereon) to the insulating layer 50. Therefore, in the temperature-sensitive layer 40, it is possible to avoid the influence of strain on the membrane 22, suppress changes in resistance of the temperature-sensitive layer 40 caused by strain fluctuations, and detect the temperature of the measurement target with high sensitivity. be able to.

他方で、感歪層30は、低付着領域62とは異なる位置に位置するため、当該位置において、メンブレン22と絶縁層50との間に、歪の伝搬を阻害する要因(すなわち、低付着層60)は存在しない。それゆえ、歪がメンブレン22から絶縁層50へ、さらには絶縁層50から感歪層30へ損失なく伝搬され、感歪層30においてメンブレン22に生じた歪を高感度で検出することができる。 On the other hand, since the strain-sensitive layer 30 is located at a position different from the low adhesion region 62, there is a factor that inhibits strain propagation (i.e., a low adhesion layer) between the membrane 22 and the insulating layer 50 at this position. 60) does not exist. Therefore, the strain is propagated from the membrane 22 to the insulating layer 50 and further from the insulating layer 50 to the strain-sensitive layer 30 without loss, and the strain generated in the membrane 22 in the strain-sensitive layer 30 can be detected with high sensitivity.

また、感温層40では、高感度な温度検出が可能であるため、感温層40で検出された正確な温度の検出値に基づいて、感歪層30で検出された歪の検出値を精度良く補正することができる。これにより、温度変動に起因する感歪層30の抵抗変化を排除することが可能となり、メンブレン22に生じた歪を高精度(高分解能)で特定することができる。 In addition, since the temperature sensitive layer 40 is capable of highly sensitive temperature detection, the detected strain value detected in the strain sensitive layer 30 can be determined based on the accurate temperature detected value detected by the temperature sensitive layer 40. It can be corrected with high precision. This makes it possible to eliminate changes in the resistance of the strain-sensitive layer 30 due to temperature fluctuations, and allows the strain occurring in the membrane 22 to be identified with high precision (high resolution).

また、感温層40が低付着層60に対応する位置に存在する限り、歪の影響が感温層40に顕著に及ぶことはないため、あえて歪の影響が及びにくいメンブレン22の外縁部27に感温層40を配置する必要がない。すなわち、本実施形態では、メンブレン22の任意の位置に感温層40を配置することが可能であり、感温層40の配置の自由度を高めることができる。 In addition, as long as the temperature-sensitive layer 40 exists at a position corresponding to the low adhesion layer 60, the effect of strain will not significantly affect the temperature-sensitive layer 40. There is no need to arrange the temperature sensitive layer 40 on the top. That is, in this embodiment, it is possible to arrange the temperature-sensitive layer 40 at any position on the membrane 22, and the degree of freedom in arrangement of the temperature-sensitive layer 40 can be increased.

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。 Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be variously modified within the scope of the present invention.

上記実施形態では、本発明の圧力センサへの適用例について説明したが、本発明を圧力センサ以外の機器あるいは素子に適用してもよい。たとえば、本発明を、温度センサ(部)を備えた歪センサ(感温感歪複合センサ)に適用してもよい。当該歪センサには、歪センサ(部)の検出信号の検出値を測定対象(流体)の圧力に換算する機能(圧力算出部)が備わっていなくてもよい。また、本発明を、歪センサ(部)を具備しない温度センサに適用してもよい。 In the above embodiment, an example of application of the present invention to a pressure sensor has been described, but the present invention may be applied to equipment or elements other than pressure sensors. For example, the present invention may be applied to a strain sensor (temperature-sensitive strain composite sensor) that includes a temperature sensor (section). The strain sensor does not need to have a function (pressure calculation section) that converts the detected value of the detection signal of the strain sensor (section) into the pressure of the measurement target (fluid). Further, the present invention may be applied to a temperature sensor that does not include a strain sensor (section).

上記実施形態において、図2に示す歪センサ部32および温度センサ部42を、メンブレン22(ステム20)を具備しない他の部材(好ましくは板状の部材)に設置してもよい。このような部材を構成する材料としては、ステンレス(SUS)、シリコン、セラミック、銅合金、アルミ合金、鋼鉄等(すなわち、ステム20と同様の材料)が例示される。 In the above embodiment, the strain sensor section 32 and the temperature sensor section 42 shown in FIG. 2 may be installed on another member (preferably a plate-shaped member) that does not include the membrane 22 (stem 20). Examples of materials constituting such a member include stainless steel (SUS), silicon, ceramic, copper alloy, aluminum alloy, steel, etc. (that is, the same material as the stem 20).

上記実施形態において、図4に示すように、温度センサ部42(感温層40)は、メンブレン22の中心側に配置されていてもよい。図4に示す例では、温度センサ部42は、メンブレン22の外周よりも、歪センサ部32(感歪層30)に近接して配置されている。この場合、温度センサ部42は、第1歪領域24、あるいは第1歪領域24と第2歪領域26との間の任意の位置に形成されていてもよい。また、低付着領域62は、第1歪領域24、あるいは第1歪領域24と第2歪領域26との間の任意の位置に形成されていてもよい。 In the embodiment described above, the temperature sensor section 42 (temperature-sensitive layer 40) may be arranged on the center side of the membrane 22, as shown in FIG. In the example shown in FIG. 4, the temperature sensor section 42 is arranged closer to the strain sensor section 32 (strain-sensitive layer 30) than the outer periphery of the membrane 22. In this case, the temperature sensor section 42 may be formed in the first strain region 24 or at any position between the first strain region 24 and the second strain region 26. Further, the low adhesion region 62 may be formed in the first strain region 24 or at any position between the first strain region 24 and the second strain region 26.

感歪層30の近傍では相対的に大きな歪が発生するものの、感温層40が低付着層60(低付着領域62)に対応する位置に存在する限り、歪が感温層40に顕著に伝搬されることはない。そのため、上記のような構成とした場合であっても、低付着領域62では、歪の影響が感温層40に顕著に及ぶことはなく、感温層40において高感度な温度検出を行うことができる。また、メンブレン22の外縁部27の近傍に代えて、メンブレン22の中心側に感温層40を配置することが可能であることから、感温層40の配置の自由度を高めることができる。 Although a relatively large strain occurs in the vicinity of the strain-sensitive layer 30, as long as the temperature-sensitive layer 40 exists in a position corresponding to the low adhesion layer 60 (low-adhesion region 62), the strain will not be noticeable in the temperature-sensitive layer 40. It is never propagated. Therefore, even in the case of the above-described configuration, the strain does not significantly affect the temperature sensitive layer 40 in the low adhesion region 62, and highly sensitive temperature detection can be performed in the temperature sensitive layer 40. I can do it. Further, since it is possible to arrange the temperature-sensitive layer 40 at the center of the membrane 22 instead of near the outer edge 27 of the membrane 22, the degree of freedom in arrangement of the temperature-sensitive layer 40 can be increased.

上記実施形態において、感歪層30と感温層40とは異なる材料で形成されていてもよい。 In the above embodiment, the strain-sensitive layer 30 and the temperature-sensitive layer 40 may be formed of different materials.

10…圧力センサ
12…接続部材
12a…ねじ溝
12b…流路
14…抑え部材
16…基板部
20…ステム
21…フランジ部
22…メンブレン
22a…内面
22b…外面
23…側壁部
24…第1歪領域
26…第2歪領域
27…外縁部
30…感歪層
32…歪センサ部
40…感温層
42…温度センサ部
50…絶縁層
60…低付着層
62…低付着領域
71~76…電極部
80…接続配線
R1~R4…センサ抵抗体
RT…補正用抵抗体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Pressure sensor 12... Connection member 12a... Thread groove 12b... Channel 14... Suppressing member 16... Substrate part 20... Stem 21... Flange part 22... Membrane 22a... Inner surface 22b... Outer surface 23... Side wall part 24... First strain area 26...Second strain region 27...Outer edge portion 30...Strain sensitive layer 32...Strain sensor section 40...Temperature sensitive layer 42...Temperature sensor section 50...Insulating layer 60...Low adhesion layer 62...Low adhesion region 71-76...Electrode section 80...Connection wiring R1-R4...Sensor resistor RT...Correction resistor

Claims (10)

基材を覆う絶縁層と、
前記絶縁層の上に形成され、温度を検出可能な感温層と、
前記基材と前記絶縁層との間に介在し、前記基材に比べて前記絶縁層が付着しにくい低付着層と、を有する温度センサ。
an insulating layer covering the base material;
a temperature-sensitive layer formed on the insulating layer and capable of detecting temperature;
A temperature sensor comprising: a low adhesion layer interposed between the base material and the insulating layer, to which the insulating layer is less likely to adhere than to the base material.
前記絶縁層は、前記低付着層の表面に剥離可能に形成されている請求項1に記載の温度センサ。 The temperature sensor according to claim 1, wherein the insulating layer is releasably formed on the surface of the low adhesion layer. 前記低付着層と前記絶縁層との間の剥離強度は、前記基材と前記絶縁層との間の剥離強度よりも小さい請求項1または2に記載の温度センサ。 The temperature sensor according to claim 1 or 2, wherein the peel strength between the low adhesion layer and the insulating layer is smaller than the peel strength between the base material and the insulating layer. 前記低付着層を構成する元素のイオン化傾向は、前記基材を構成する元素のイオン化傾向よりも小さい請求項1~3のいずれかに記載の温度センサ。 The temperature sensor according to claim 1, wherein the ionization tendency of the elements constituting the low adhesion layer is smaller than the ionization tendency of the elements constituting the base material. 前記低付着層は、金、白金族元素またはこれらの合金を含む請求項1~4のいずれかに記載の温度センサ。 The temperature sensor according to claim 1, wherein the low adhesion layer contains gold, a platinum group element, or an alloy thereof. 請求項1~5のいずれかに記載の温度センサと、
前記絶縁層の上に形成され、前記基材の変形を検出可能な感歪層と、を有し、
前記感歪層は、前記低付着層が形成された低付着領域とは異なる位置に位置する歪センサ。
The temperature sensor according to any one of claims 1 to 5,
a strain-sensitive layer formed on the insulating layer and capable of detecting deformation of the base material,
In the strain sensor, the strain-sensitive layer is located at a position different from the low-adhesion region in which the low-adhesion layer is formed.
前記感温層と前記感歪層とは、同一の材料で構成されている請求項6に記載の歪センサ。 The strain sensor according to claim 6, wherein the temperature sensitive layer and the strain sensitive layer are made of the same material. 前記感温層および前記感歪層の少なくとも一方は、一般式Cr100-x-yAlxyで表され、組成比xおよびyが、5<x≦50、0.1≦y≦20である材料で構成されている請求項6または7に記載の歪センサ。 At least one of the temperature-sensitive layer and the strain-sensitive layer is represented by the general formula Cr 100-xy Al x N y , and the composition ratios x and y are 5<x≦50, 0.1≦y≦20. The strain sensor according to claim 6 or 7, wherein the strain sensor is made of a material. 前記感温層は、前記基材の外周よりも、前記感歪層に近接して配置されている請求項6~8のいずれかに記載の歪センサ。 The strain sensor according to claim 6, wherein the temperature-sensitive layer is arranged closer to the strain-sensitive layer than to the outer periphery of the base material. 請求項6~9のいずれかに記載の歪センサを有する圧力センサ。 A pressure sensor comprising the strain sensor according to claim 6.
JP2022030063A 2022-02-28 2022-02-28 Temperature sensor, strain sensor, and pressure sensor Pending JP2023125776A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022030063A JP2023125776A (en) 2022-02-28 2022-02-28 Temperature sensor, strain sensor, and pressure sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022030063A JP2023125776A (en) 2022-02-28 2022-02-28 Temperature sensor, strain sensor, and pressure sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023125776A true JP2023125776A (en) 2023-09-07

Family

ID=87887846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022030063A Pending JP2023125776A (en) 2022-02-28 2022-02-28 Temperature sensor, strain sensor, and pressure sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2023125776A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7260994B2 (en) Low cost high-pressure sensor
US5867886A (en) Method of making a thick film pressure sensor
US8024978B2 (en) Media isolated pressure transducer having boss comprising single metal diaphragm
US8770034B2 (en) Packaged sensor with multiple sensors elements
US6973837B2 (en) Temperature compensated strain sensing apparatus
JP4307738B2 (en) Pressure sensor
EP0316343A1 (en) SENSORS FOR PRINTING ISOLATED FROM THE MEDIUM.
US7866215B2 (en) Redundant self compensating leadless pressure sensor
US20110089505A1 (en) Method for manufacturing a sensor component without passivation, and a sensor component
US6097821A (en) Electrostatic capacitance type transducer
US10048139B2 (en) Pressure transducer structures suitable for curved surfaces
WO2020175155A1 (en) Pressure sensor
JP2005249520A (en) Strain sensing element and pressure sensor
CN114902028B (en) Pressure Sensors
JP2023125776A (en) Temperature sensor, strain sensor, and pressure sensor
JP4548994B2 (en) Surface pressure sensor
TW201800730A (en) Strain detector and manufacturing method thereof
JP4720451B2 (en) Pressure sensor
WO2023037779A1 (en) Pressure sensor
US20240068897A1 (en) Sensor member and physical quantity sensor
EP4230982A1 (en) Film electrode structure and pressure sensor
KR100330370B1 (en) A method for fabricting pressure transducer using ceramic diaphragm
JPH098326A (en) Semiconductor pressure sensor
WO2023058660A1 (en) Pressure sensor structure and pressure sensor device
CN116659558A (en) Metal member with insulating film, physical quantity sensor, and pressure sensor