压力传感器制造技术

本发明专利技术所涉及的压力传感器的特征在于，其具有：隔膜(3)，其具有第1主表面(3A)和其相反侧的第2主表面(3B)；以及至少三个支承构件(2a、2b、2c)，它们垂设在第2主表面而支承半导体芯片，由绝缘材料构成，且一端固定在第2主表面，另一端固定在半导体芯片(1)上，支承构件中的一个支承构件(2a)在俯视下设置在隔膜的中心(30)，其它至少2个支承构件(2b、2c)分别设置在当比第2主表面上施加的压力更大的压力施加到第1主表面上时隔膜发生变形的区域内的、俯视下相对于隔膜的中心呈点对称的位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压力传感器
本专利技术涉及一种压力传感器，例如涉及一种卫生用压力传感器。
技术介绍
一般而言，对于在必须考虑卫生的食品、医药品等的生产现场等使用的卫生用压力传感器，要求关于耐腐蚀性、清洁性、可靠性、及通用性等满足严格的条件。例如，为了满足耐腐蚀性的要求，卫生用压力传感器的压力的测定对象的流体(例如液体)所接触的接液部分必须使用例如不锈钢(SUS，SteelUseStainless)、陶瓷、及钛等高耐腐蚀性材料。另外，为了满足清洁性的要求，卫生用压力传感器必须具有容易清洁的平膜片结构，且必须具有相对于蒸汽清洁的高耐热冲击性。还有，为了满足可靠性的要求，卫生用压力传感器必须具有不使用封入剂的结构(无油结构)、及隔膜不易损坏的结构(高防护刚性)。进而，为了满足通用性的要求，卫生用压力传感器的与测定对象的流体所流经的配管连接的连接部分必须是接头形状。这样一来，卫生用压力传感器因为所使用的材料、结构同其它压力传感器相比更受限，因而卫生用压力传感器难以高灵敏度化。例如，若为了实现隔膜不易损坏的结构而增大隔膜的膜厚(缩小隔膜的直径相对于厚度的宽高比)，则隔膜的变形量就会变小，而有传感器灵敏度下降的问题。因此，对于卫生用压力传感器，期望找到一种高精度地检测隔膜的细微变形的技术。例如，专利文献1、2中公开的称重转换型压力传感器，其仅将隔膜的中心部分的位移传递给形成有由扩散电阻构成的应变仪的Si等半导体芯片(梁构件)，并检测由基于上述半导体芯片的应变的压阻效应所引起的扩散电阻的电阻值的变化，由此来谋求传感器的高灵敏度化。具体而言，专利文献1、2所揭示的先前的称重转换型压力传感器中，一边在隔膜的中心部分支承半导体芯片的中心部分，一边将上述半导体芯片的两端固定在实际上不变动的位置。例如，专利文献1中，用被称为枢轴的棒状构件在隔膜的中心支承条形的半导体芯片的中心，并将半导体芯片的长边方向的两端借助绝缘台架固定在隔膜的外周缘所形成的厚壁部分。另外，在专利文献2中，将矩形的半导体芯片的中心固定在隔膜的中心，并将半导体芯片的长边方向的两端固定在不变动的基座上。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2004-45140号公报专利文献2：日本专利特开昭63-217671号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题像上述专利文献1、2所揭示的压力传感器那样，通过在隔膜的中心支承半导体芯片的中心部分，并且将半导体芯片的长边方向的两端固定在隔膜的实际上不变动的位置，能够将隔膜弯曲时的隔膜的中心部分的较大位移有效地传递到半导体芯片。由此，能够实现传感器的高灵敏度化。然而，上述压力传感器中存在半导体芯片尺寸变大的问题。例如，在专利文献1所揭示的压力传感器的情况下，是在圆形的隔膜的外周缘形成厚壁部，在其上固定条形的半导体芯片的两端。因此，在例如将与配管连接的压力传感器的接头的直径扩大了的情况下，隔膜的直径也会变大，所以必须相应地增大芯片尺寸从而加长半导体芯片。本专利技术是鉴于上述的问题而完成的，本专利技术的目的在于，提供一种兼顾形成有应变仪的半导体芯片的小型化和高灵敏度化的压力传感器。解决问题的技术手段本专利技术所涉及的压力传感器的特征在于，其具有：隔膜，其具有承受测定对象的流体的压力的第1主表面、和第1主表面的相反侧的第2主表面；矩形的半导体芯片(1)，其具有构成应变仪的电阻(R1～R4)；以及至少三个支承构件(2a、2b、2c)，它们一端固定在第2主表面，另一端固定在半导体芯片上，且垂设在第2主表面而支承半导体芯片，由绝缘材料构成，支承构件中的一个支承构件在俯视下设置在隔膜的中心，支承构件中的其它至少2个支承构件分别设置在当比第2主表面上施加的压力更大的压力施加到第1主表面上时隔膜发生变形的区域内，上述支承构件中的其它至少2个支承构件分别设置在俯视下相对于隔膜的中心呈点对称的位置。专利技术的效果通过以上所说明内容，根据本专利技术，能够实现一种兼顾形成有应变仪的半导体芯片的小型化和高灵敏度化的压力传感器。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式所涉及的压力传感器的构成的立体剖视图。图2是表示本专利技术的实施方式所涉及的压力传感器的构成的俯视图。图3是表示本专利技术的实施方式所涉及的压力传感器的构成的剖视图。图4是表示桥式电路的构成的图。图5是将图3中的隔膜、支承构件、及半导体芯片的接合部分放大的图。图6是表示隔膜的支承面的俯视图。图7是示意性地表示隔膜变形时的支承构件的位移的图。图8是表示隔膜的直径方向的位置、与隔膜的位移量及支承面的斜度的关系的图。图9是示意性地表示隔膜变形时的支承构件及半导体芯片的位移的图。图10是用来说明半导体芯片上形成有多个电阻的区域的图。图11是表示半导体芯片上的电阻的第1配置例的图。图12是表示半导体芯片上的电阻的第2配置例的图。图13是表示桥式电路的量程电压相对于半导体芯片的Y轴方向的偏移幅度的变动率的图。图14是用来说明各电阻的应力相对于半导体芯片的X轴方向的偏移的变化的图。具体实施方式首先，对本专利技术的压力传感器的概要进行说明。本专利技术所涉及的压力传感器的特征在于，其具有：隔膜(3)，其具有承受测定对象的流体的压力的第1主表面(3A)、和第1主表面的相反侧的第2主表面(3B)；矩形的半导体芯片(1)，其具有构成应变仪的电阻(R1～R4)；以及至少三个支承构件(2a、2b、2c)，它们一端固定在第2主表面，另一端固定在半导体芯片上，且垂设在第2主表面而支承半导体芯片，由绝缘材料构成，支承构件中的一个支承构件(2a)在俯视下设置在隔膜的中心(30)，支承构件中的其它至少2个支承构件(2b、2c)分别设置在当比第2主表面上施加的压力更大的压力施加到第1主表面上时隔膜发生变形的区域内，上述支承构件中的其他至少2个支承构件分别设置在俯视下相对于隔膜的中心呈点对称的位置。上述压力传感器也可设为：还具有：外壳(4)，其收纳半导体芯片、支承构件、及隔膜，且形成为筒状，隔膜封住外壳的一个端部(4A)的开口部分并被固定，其它至少2个支承构件设置在当比第2主表面上施加的压力更大的压力施加到第1主表面上时不会和外壳的内壁(4B)接触的位置。上述压力传感器也可设为：其它至少2个支承构件设置在当比第2主表面上施加的压力更大的压力施加到第1主表面上使得隔膜变形时、第2主表面的斜度变成最大的区域(3D)。上述压力传感器也可设为：多个电阻(R1～R4)在半导体芯片上分别形成在当比第2主表面上施加的压力更大的压力施加到第1主表面上使得隔膜变形时、经由支承构件而在半导体芯片产生拉伸应力的区域内，上述多个电阻分别在俯视下与连结其它至少2个支承构件的方向正交的方向上并列形成。上述压力传感器也可设为：上述多个电阻在半导体芯片上分别形成在当比第2主表面上施加的压力更大的压力施加到第1主表面上使得隔膜变形时、在半导体芯片产生拉伸应力的区域内，多个电阻中的在桥式电路内对置的电阻彼此(R1和R3、R2和R4)分别形成在俯视下相对于半导体芯片的中心(11)呈点对称的位置。再者，上述说明中，作为一例，对与专利技术的构成要素对应的附图上的参照符号附加括号加以记载。以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。另外，以下的说明中，对各实施方式中共通的构成要素标注相同参照符号，并省略关于这些构成要素的重复的说明。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压力传感器，其特征在于，具有：隔膜，其具有承受测定对象的流体的压力的第1主表面、和所述第1主表面的相反侧的第2主表面；矩形的半导体芯片，其具有构成应变仪的电阻；以及至少三个支承构件，它们一端固定在所述第2主表面，另一端固定在所述半导体芯片上，且垂设在所述第2主表面而支承所述半导体芯片，由绝缘材料构成，所述支承构件中的一个支承构件在俯视下设置在所述隔膜的中心，所述支承构件中的其它至少2个支承构件分别设置在当比所述第2主表面上施加的压力更大的压力施加到所述第1主表面上时所述隔膜发生变形的区域内，所述支承构件中的其他至少2个支承构件分别设置在俯视下相对于所述隔膜的所述中心呈点对称的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.28 JP 2015-2563771.一种压力传感器，其特征在于，具有：隔膜，其具有承受测定对象的流体的压力的第1主表面、和所述第1主表面的相反侧的第2主表面；矩形的半导体芯片，其具有构成应变仪的电阻；以及至少三个支承构件，它们一端固定在所述第2主表面，另一端固定在所述半导体芯片上，且垂设在所述第2主表面而支承所述半导体芯片，由绝缘材料构成，所述支承构件中的一个支承构件在俯视下设置在所述隔膜的中心，所述支承构件中的其它至少2个支承构件分别设置在当比所述第2主表面上施加的压力更大的压力施加到所述第1主表面上时所述隔膜发生变形的区域内，所述支承构件中的其他至少2个支承构件分别设置在俯视下相对于所述隔膜的所述中心呈点对称的位置。2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，还具有：外壳，其收纳所述半导体芯片、所述支承构件、及所述隔膜，且形成为筒状，所述隔膜封住所述外壳的一个端部的开口部分并被固定，所述其它至少2个支承构件设置在当比所述第2主表面上施加的压力更大的压力施加到所...

【专利技术属性】
技术研发人员：濑户祐希，米田雅之，石仓义之，德田智久，小笠原里奈，
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