压力传感器芯片制造技术

在本发明专利技术的压力传感器芯片中，在阻挡构件(11‑2)的内部设置与导压孔(11‑2b)的周部连通的非接合区域(SA)。在该非接合区域(SA)的相对的第1面(PL1)和第2面(PL2)中的至少一面上，离散地形成多个凸部(12)，将该多个凸部(12)与凸部(12)之间的通路(13)设为导压孔(11‑2b)的周部与非接合区域(SA)的周端部(14)之间的连通路径。据此，能够防止应力向隔膜边缘集中，确保期待的耐压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使用输出与在一面和另一面受到的压力差相应的信号的传感器隔膜的压力传感器芯片，例如涉及在受到压力而进行位移的薄片状的隔膜上形成电阻应变计并根据形成于隔膜的电阻应变计的电阻值变化来检测施加于隔膜的压力的压力传感器芯片。
技术介绍
以往以来，作为工业用的差压传感器，使用组装了压力传感器芯片的差压传感器，该压力传感器芯片使用输出与在一面和另一面受到的压力差相应的信号的传感器隔膜。该差压传感器构成为通过作为压力传递介质的封入液体将对高压侧和低压侧的受压隔膜施加的各测定压力传导到传感器隔膜的一面和另一面，将该传感器隔膜的应变作为例如电阻应变计的电阻值变化来检测，将该电阻值变化变换成电信号并取出。这样的差压传感器在通过检测例如石油精炼厂中的高温反应塔等储藏被测定流体的密闭罐内的上下2个位置的差压来测定液面高度时等使用。图12中示出以往的差压传感器的概略构成。该差压传感器100是将具有传感器隔膜(未图示)的压力传感器芯片1并入到仪表体2而构成的。压力传感器芯片1中的传感器隔膜由硅、玻璃等构成。在薄片状地形成的隔膜的表面形成有电阻应变计。仪表体2由金属制的主体部3和传感器部4构成。在主体部3的侧面设置有构成一对受压部的屏障隔膜(受压隔膜)5a、5b。在传感器部4中并入压力传感器芯片1。在仪表体2中，并入到传感器部4中的压力传感器芯片1与设置于主体部3的屏障隔膜5a、5b之间经由被大直径的中心隔膜6隔离开的压力缓冲室7a、7b而分别连通。在连接压力传感器芯片1与屏障隔膜5a、5b的连通路径8a、8b中封入硅油等压力传递介质9a、9b。此外，需要硅油等压力介质的理由是为了防止计测介质中的异物附着到传感器隔膜、并且将具有耐腐蚀性的受压隔膜与具有应力(压力)灵敏度的传感器隔膜分离而防止传感器隔膜的腐蚀。在该差压传感器100中，如在图13A中示意性地示出稳定状态时的动作方式的那样，将来自工艺的第1流体压力(第1测定压力)Pa施加到屏障隔膜5a，将来自工艺的第2流体压力(第2测定压力)Pb施加到屏障隔膜5b。由此，屏障隔膜5a、5b进行位移，所施加的该压力Pa、Pb经由被中心隔膜6隔离开的压力缓冲室7a、7b，通过压力传递介质9a、9b，分别传导到压力传感器芯片1的传感器隔膜的一面和另一面。其结果，压力传感器芯片1的传感器隔膜呈现出与该被传导的压力Pa、Pb的差压ΔP相当的位移。相对于此，例如，如果对屏障隔膜5a施加过大压力Pover，则如图13B所示，屏障隔膜5a较大程度地进行位移，与此相伴地，中心隔膜6进行位移以吸收过大压力Pover。然后，当屏障隔膜5a在仪表体2的凹部10a的底面(过大压力保护面)触底而其位移被限制时，阻止差压ΔP进一步经由屏障隔膜5a向传感器隔膜传递。在对屏障隔膜5b施加过大压力Pover的情况下，也与对屏障隔膜5a施加过大压力Pover的情况同样地，当屏障隔膜5b在仪表体2的凹部10b的底面(过大压力保护面)触底而其位移被限制时，阻止差压ΔP进一步经由屏障隔膜5b向传感器隔膜传递。其结果，能够将由于施加过大压力Pover而导致的压力传感器芯片1的破损、即压力传感器芯片1中的传感器隔膜的破损防止于未然。在该差压传感器100中，将压力传感器芯片1内置于仪表体2，所以能够保护压力传感器芯片1免受工艺流体等外部腐蚀环境的影响。然而，差压传感器100具有通过用于限制中心隔膜6、屏障隔膜5a、5b的位移的凹部10a、10b来保护压力传感器芯片1免受过大压力Pover的影响的构造，所以无法避免其形状大型化。因此，提出如下构造：在压力传感器芯片处设置第1阻挡构件和第2阻挡构件，使该第1阻挡构件和第2阻挡构件的凹部与传感器隔膜的一面和另一面对峙，从而阻止施加过大压力时的传感器隔膜的过度的位移，由此防止传感器隔膜的破损和破坏(例如，参照专利文献1)。图14中示出采用专利文献1所示的构造的压力传感器芯片的概略。在该图中，51-1是传感器隔膜，51-2和51-3是隔着传感器隔膜51-1而接合的第1和第2阻挡构件，51-4和51-5是与阻挡构件51-2和51-3接合的第1和第2台座。阻挡构件51-2、51-3、台座51-4、51-5由硅、玻璃等构成。在该压力传感器芯片51中，在阻挡构件51-2、51-3处形成凹部51-2a、51-3a，使阻挡构件51-2的凹部51-2a与传感器隔膜51-1的一面对峙，使阻挡构件51-3的凹部51-3a与传感器隔膜51-1的另一面对峙。凹部51-2a、51-3a被设为沿着传感器隔膜51-1的位移的曲面(非球面)，在其顶部形成压力导入孔(导压孔)51-2b、51-3b。另外，在台座51-4、51-5处，也在与阻挡构件51-2、51-3的导压孔51-2b、51-3b对应的位置，形成有压力导入孔(导压孔)51-4a、51-5a。如果使用这样的压力传感器芯片51，则在对传感器隔膜51-1的一面施加过大压力而传感器隔膜51-1进行位移时，其位移面的整体被阻挡构件51-3的凹部51-3a的曲面挡住。另外，在对传感器隔膜51-1的另一面施加过大压力而传感器隔膜51-1进行位移时，其位移面的整体被阻挡构件51-2的凹部51-2a的曲面挡住。由此，阻止对传感器隔膜51-1施加过大压力时的过度的位移，避免应力集中于传感器隔膜51-1的周缘部，能够有效地防止由于施加过大压力而导致的传感器隔膜51-1的不希望的破坏，提高其过大压力保护动作压力(耐压)。另外，在图12所示的构造中，去掉中心隔膜6、压力缓冲室7a、7b，从屏障隔膜5a、5b对传感器隔膜51-1直接传导测定压力Pa、Pb，能够实现仪表体2的小型化。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-69736号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题然而，在图14所示的压力传感器芯片11的构造中，阻挡构件51-2和51-3使其周缘部51-2c和51-3c的整个面与传感器隔膜51-1的一面和另一面接合。即，使阻挡构件51-2的包围凹部51-2a的周缘部51-2c与传感器隔膜51-1的一面相对，使该相对的周缘部51-2c的全部区域与传感器隔膜51-1的一面直接接合。另外，使阻挡构件51-3的包围凹部51-3a的周缘部51-3c与传感器隔膜51-1的另一面相对，使该相对的周缘部51-3c的全部区域与传感器隔膜51-1的另一面直接接合。在这样的构造的情况下，如果被施加超过阻挡构件51-2的过大压力保护动作压力(耐压)的过大压力，则在传感器隔膜51-1发生挠曲而在阻挡构件51-2的凹部51-2a触底之后，在该状态下传感器隔膜51-1与阻挡构件51-2一起进一步地进行挠曲。于是，最容易产生拉伸应力的被施加了压力的一侧的传感器隔膜51-1的边缘附近(图14中的由单点划线包围的部位)在两面都处于约束状态，所以存在应力集中于该部位、无法确保所期待的耐压这样的问题。进而，如果阻挡构件51-2、51-3的凹部51-2a、51-3a的开口尺寸存在制作上的偏差，则在传感器隔膜51-1的约束部位发生位置偏差，所以有时由于该影响而应力集中变得更加显著。在该情况下，有可能还发生伴随着传感器隔膜51-1的触底异常的应力集中，造成耐压进一步下降。本专利技术的目的在于，提供一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力传感器芯片，其特征在于，具备：传感器隔膜，其输出与在一面和另一面受到的压力差相应的信号；以及第1保持构件和第2保持构件，其使其周缘部相对地分别接合到所述传感器隔膜的一面和另一面，分别具有向所述传感器隔膜传导测定压力的导压孔，所述第1保持构件具有：非接合区域，其在所述第1保持构件的内部与所述传感器隔膜的受压面平行地形成，与所述导压孔的周部连通；以及多个凸部，其离散地形成于所述第1保持构件的内部的所述非接合区域的相互相对的第1面和第2面中的至少一面上，形成于所述第1保持构件的所述多个凸部之间的通路形成所述导压孔的周部与所述非接合区域的周端部之间的连通路径，所述第2保持构件具备形成于与所述传感器隔膜的所述另一面接合的一侧的面的凹部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.31 JP 2014-0710641.一种压力传感器芯片，其特征在于，具备：传感器隔膜，其输出与在一面和另一面受到的压力差相应的信号；以及第1保持构件和第2保持构件，其使其周缘部相对地分别接合到所述传感器隔膜的一面和另一面，分别具有向所述传感器隔膜传导测定压力的导压孔，所述第1保持构件具有：非接合区域，其在所述第1保持构件的内部与所述传感器隔膜的受压面平行地形成，与所述导压孔的周部连通；以及多个凸部，其离散地形成于所述第1保持构件的内部的所述非接合区域的相互相对的第1面和第2面中的至少一面上，形成于所述第1保持构件的所述多个凸部之间的通路形成所述导压孔的周部与所述非接合区域的周端部之间的连通路径，所述第2保持构件具备形成于与所述传感器隔膜的所述另一面接合的一侧的面的凹部。2.根据权利要求1所述的压力传感器芯片，其特征在于，所述第1保持构件还具有在所述第1保持构件的所述非接合区域的周缘部向所述第1保持构件的壁厚方向被挖进而成的环状的槽。3.根据权利要求1所述的压力传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：德田智久，石仓义之，
申请(专利权)人：阿自倍尔株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP