JP2014081222A - 圧力センサチップ - Google Patents

Abstract

【課題】ダイアフラムの拘束による応力発生を低減し、期待される耐圧を確保する。
【解決手段】センサダイアフラム１１−１の一方の面１１−１Ａに接合する保持部材（第１の保持部材）１１−６の周縁部１１−６ｃの内縁Ｌ１を、センサダイアフラム１１−１の他方の面１１−１Ｂに接合するストッパ部材（第２の保持部材）１１−３の周縁部１１−３ｃの内縁Ｌ２よりも外側に位置させる。測定圧Ｐａを高圧側の測定圧とし、測定圧Ｐｂを低圧側の測定圧とした場合、センサダイアフラム１１−１の一方の面１１−１Ａに高圧側の測定圧Ｐａがかかると、保持部材１１−６の周縁部１１−６ｃの内縁Ｌ１（ダイアフラム支点）とストッパ部材１１−３の周縁部１１−３ｃの内縁Ｌ２（圧力印加側支点）との間で、拘束による過度な引っ張り応力が生じることなく撓むことができるので、この部分に生じる応力が低減されるものとなる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ダイアフラムの一方の面および他方の面にその周縁部を対面させて接合された第１および第２の保持部材を備えた圧力センサチップに関するものである。

従来より、工業用の差圧発信器（伝送器）として、圧力差に応じた信号を出力するセンサダイアフラムを用いた圧力センサチップを組み込んだ差圧発信器が用いられている。この差圧発信器は、高圧側および低圧側の受圧ダイアフラムに加えられる各測定圧を、圧力伝達媒体としての封入液によってセンサダイアフラムの一方の面および他方の面に導き、そのセンサダイアフラムの歪みを例えば歪抵抗ゲージの抵抗値変化として検出し、この抵抗値変化を電気信号に変換して取り出すように構成されている。

このような差圧発信器は、例えば石油精製プラントにおける高温反応塔等の被測定流体を貯蔵する密閉タンク内の上下２位置の差圧を検出することにより、液面高さを測定するときなどに用いられる。

図５に従来の差圧発信器の概略構成を示す。この差圧発信器１００は、センサダイアフラム（図示せず）を有する圧力センサチップ１をメータボディ２に組み込んで構成される。圧力センサチップ１におけるセンサダイアフラムは、シリコンやガラス等からなり、薄板状に形成されたダイアフラムの表面に歪抵抗ゲージが形成されている。メータボディ２は、金属製の本体部３とセンサ部４とからなり、本体部３の側面に一対の受圧部をなすバリアダイアフラム（受圧ダイアフラム）５ａ，５ｂが設けられ、センサ部４に圧力センサチップ１が組み込まれている。

メータボディ２において、センサ部４に組み込まれた圧力センサチップ１と本体部３に設けられたバリアダイアフラム５ａ，５ｂとの間は、大径のセンタダイアフラム６により隔離された圧力緩衝室７ａ，７ｂを介してそれぞれ連通され、圧力センサチップ１とバリアダイアフラム５ａ，５ｂとを結ぶ連通路８ａ，８ｂにシリコーンオイル等の圧力伝達媒体９ａ，９ｂが封入されている。

なお、シリコーンオイル等の圧力媒体が必要となるのは、センサダイアフラムに対する計測媒体中の異物付着を防ぐこと、センサダイアフラムを腐食させないため、耐食性を持つ受圧ダイアフラムと応力（圧力）感度を持つセンサダイアフラムとを分離する必要があるためである。

この差圧発信器１００では、図６(ａ)に定常状態時の動作態様を模式的に示すように、プロセスからの第１の測定圧Ｐａがバリアダイアフラム５ａに印加され、プロセスからの第２の測定圧Ｐｂがバリアダイアフラム５ｂに印加される。これにより、バリアダイアフラム５ａ，５ｂが変位し、その加えられた圧力Ｐａ，Ｐｂがセンタダイアフラム６により隔離された圧力緩衝室７ａ，７ｂを介し、圧力伝達媒体９ａ，９ｂを通して、圧力センサチップ１のセンサダイアフラムの一方の面および他方の面にそれぞれ導かれる。この結果、圧力センサチップ１のセンサダイアフラムは、その導かれた圧力Ｐａ，Ｐｂの差圧ΔＰに相当する変位を呈することになる。

これに対して、例えば、バリアダイアフラム５ａに過大圧Ｐoverが加わると、図６(ｂ)に示すようにバリアダイアフラム５ａが大きく変位し、これに伴ってセンタダイアフラム６が過大圧Ｐoverを吸収するように変位する。そして、バリアダイアフラム５ａがメータボディ２の凹部１０ａの底面（過大圧保護面）に着底し、その変位が規制されると、バリアダイアフラム５ａを介するセンサダイアフラムへのそれ以上の差圧ΔＰの伝達が阻止される。バリアダイアフラム５ｂに過大圧Ｐoverが加わった場合も、バリアダイアフラム５ａに過大圧Ｐoverが加わった場合と同様にして、バリアダイアフラム５ｂがメータボディ２の凹部１０ｂの底面（過大圧保護面）に着底し、その変位が規制されると、バリアダイアフラム５ｂを介するセンサダイアフラムへのそれ以上の差圧ΔＰの伝達が阻止される。この結果、過大圧Ｐoverの印加による圧力センサチップ１の破損、すなわち圧力センサチップ１におけるセンサダイアフラムの破損が未然に防止される。

この差圧発信器１００では、メータボディ２に圧力センサチップ１を内包させているので、プロセス流体など外部腐食環境から圧力センサチップ１を保護することができる。しかしながら、センタダイアフラム６やバリアダイアフラム５ａ，５ｂの変位を規制するための凹部１０ａ，１０ｂを備え、これらによって圧力センサチップ１を過大圧Ｐoverから保護する構造をとっているので、その形状が大型化することが避けられない。

そこで、圧力センサチップに保持部材として第１のストッパ部材および第２のストッパ部材を設け、この第１のストッパ部材および第２のストッパ部材の凹部をセンサダイアフラムの一方の面および他方の面に対峙させることによって、過大圧が印加された時のセンサダイアフラムの過度な変位を阻止し、これによってセンサダイアフラムの破損・破壊を防止する構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図７に特許文献１に示された構造を採用した圧力センサチップの概略を示す。同図において、１１−１はセンサダイアフラム、１１−２および１１−３はセンサダイアフラム１１−１を挟んで接合された第１および第２のストッパ部材、１１−４および１１−５はストッパ部材１１−２および１１−３に接合された台座である。ストッパ部材１１−２，１１−３や台座１１−４，１１−５はシリコンやガラスなどにより構成されている。

この圧力センサチップ１１において、ストッパ部材１１−２，１１−３には凹部１１−２ａ，１１−３ａが形成されており、ストッパ部材１１−２の凹部１１−２ａをセンサダイアフラム１１−１の一方の面１１−１Ａに対峙させ、ストッパ部材１１−３の凹部１１−３ａをセンサダイアフラム１１−１の他方の面１１−１Ｂに対峙させている。凹部１１−２ａ，１１−３ａは、センサダイアフラム１１−１の変位に沿った曲面（非球面）とされており、その頂部に圧力導入孔１１−２ｂ，１１−３ｂが形成されている。また、台座１１−４，１１−５にも、ストッパ部材１１−２，１１−３の圧力導入孔１１−２ｂ，１１−３ｂに対応する位置に、圧力導入孔１１−４ａ，１１−５ａが形成されている。

このような圧力センサチップ１１を用いると、センサダイアフラム１１−１の一方の面１１−１Ａに過大圧が印加されてセンサダイアフラム１１−１が変位したとき、その変位面の全体がストッパ部材１１−３の凹部１１−３ａの曲面によって受け止められる。また、センサダイアフラム１１−１の他方の面１１−１Ｂに過大圧が印加されてセンサダイアフラム１１−１が変位したとき、その変位面の全体がストッパ部材１１−２の凹部１１−２ａの曲面によって受け止められる。

これにより、センサダイアフラム１１−１に過大圧が印加された時の過度な変位が阻止され、センサダイアフラム１１−１の周縁部に応力集中が生じないようにして、過大圧の印加によるセンサダイアフラム１１−１の不本意な破壊を効果的に防ぎ、その過大圧保護動作圧力（耐圧）を高めることが可能となる。また、図５に示された構造において、センタダイアフラム６や圧力緩衝室７ａ，７ｂをなくし、バリアダイアフラム５ａ，５ｂからセンサダイアフラム１１−１に対して直接的に測定圧Ｐａ，Ｐｂを導くようにして、メータボディ２の小型化を図ることが可能となる。

特開２００５−６９７３６号公報

しかしながら、図７に示された圧力センサチップ１１の構造において、ストッパ部材１１−２および１１−３は、その周縁部１１−２ｃおよび１１−３ｃを対面させて、またその周縁部１１−２ｃおよび１１−３ｃの内縁Ｌ１およびＬ２の位置を合わせ、センサダイアフラム１１−１の一方の面１１−１Ａおよび他方の面１１−１Ｂに接合している。

すなわち、ストッパ部材１１−２の凹部１１−２ａを囲む周縁部１１−２ｃをセンサダイアフラム１１−１の一方の面１１−１Ａに対面させ、また、ストッパ部材１１−３の凹部１１−３ａを囲む周縁部１１−３ｃをセンサダイアフラム１１−１の他方の面１１−１Ｂに対面させ、ストッパ部材１１−２の周縁部１１−２ｃの内縁Ｌ１とストッパ部材１１−３の周縁部１１−３ｃの内縁Ｌ２との位置を合わて、センサダイアフラム１１−１の一方の面１１−１Ａおよび他方の面１１−１Ｂにストッパ部材１１−２および１１−３を接合している。

このような構造の場合、片側から圧力が印加されセンサダイアフラム１１−１が撓んだ際に、引っ張り応力が最も発生する圧力が印加された側のセンサダイアフラム１１−１のエッジ付近（図７中の一点鎖線で囲んだ部位）が両面とも拘束状態にあるため、その箇所に応力集中が発生し、期待される耐圧が確保できないという問題があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ダイアフラムの拘束による応力発生を低減し、期待される耐圧を確保することが可能な圧力センサチップを提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、ダイアフラムの一方の面および他方の面にその周縁部を対面させて接合された第１および第２の保持部材を備えた圧力センサチップにおいて、第１の保持部材の周縁部の内縁は、第２の保持部材の周縁部の内縁よりも外側に位置していることを特徴とする。

この発明によれば、ダイアフラムの一方の面に高圧がかかった場合、第１の保持部材の周縁部の内縁が第２の保持部材の周縁部の内縁よりも外側に位置しているので、ダイアフラムは、第１の保持部材の周縁部の内縁と第２の保持部材の周縁部の内縁との間で、拘束による過度な引っ張り応力が生じることなく撓むことができ、この部分に生じる応力を低減させることが可能となる。

例えば、本発明において、ダイアフラムをセンサダイアフラム（一方の面と他方の面との間に加わる圧力差に応じた信号を出力するダイアフラム）とし、センサダイアフラム上で高圧側の測定圧を受ける面が必ず決まっている場合には、センサダイアフラムの一方の面を高圧側の測定圧の受圧面とし、他方の面を低圧側の測定圧の受圧面とする。すなわち、センサダイアフラムの一方の面を高圧側の測定圧の受圧面、他方の面を低圧側の測定圧の受圧面とし、高圧側の測定圧の受圧面に接合する第１の保持部材の周縁部の内縁を、低圧側の測定圧の受圧面に接合する第２の保持部材の周縁部の内縁よりも外側に位置させるようにする。

このような構成とする場合、低圧側の測定圧の受圧面に接合する第２の保持部材は、センサダイアフラムに過大圧が印加された時の当該センサダイアフラムの過度な変位を阻止する凹部を備えたストッパ部材とすることが好ましいが、必ずしもそのような凹部を備えていなくてもよく、センサダイアフラムを保持するだけの単純な形状の保持部材であってもよい。

また、本発明において、ダイアフラムと第１の保持部材と第２の保持部材とからそれぞれ構成される第１および第２の構成体と、一方の面を第１の面とし、他方の面を第２の面とし、この第１の面と第２の面との間に加わる圧力差に応じた信号を出力するセンサダイアフラムとを設け、センサダイアフラムを、第１の構成体の第２の保持部材と第２の構成体の第２の保持部材との間に配設し、第１の構成体の第２の保持部材に、第１の構成体のダイアフラムの一方の面に加えられる測定圧をセンサダイアフラムの第１の面に導く第１の圧力伝達媒体を封入し、第２の構成体の第２の保持部材に、第２の構成体のダイアフラムの一方の面に加えられる測定圧をセンサダイアフラムの第２の面に導く第２の圧力伝達媒体を封入するようにした構成としてもよい。

このような構成とする場合、第１の構成体の第２の保持部材は、第１の構成体のダイアフラムに過大圧が印加された時の当該ダイアフラムの過度な変位を阻止する凹部を備えたストッパ部材とし、第２の構成体の第２の保持部材は、第２の構成体のダイアフラムに過大圧が印加された時の当該ダイアフラムの過度な変位を阻止する凹部を備えたストッパ部材とすることが好ましいが、必ずしもそのような凹部を備えていなくてもよく、センサダイアフラムを保持するだけの単純な形状の保持部材であってもよい。

本発明によれば、ダイアフラムの一方の面および他方の面にその周縁部を対面させて接合された第１および第２の保持部材を備えた圧力センサチップにおいて、第１の保持部材の周縁部の内縁を第２の保持部材の周縁部の内縁よりも外側に位置させるようにしたので、ダイアフラムの拘束による応力発生を低減し、期待される耐力を確保することが可能となる。

本発明に係る圧力センサチップの一実施の形態（実施の形態１）の概略を示す図である。 本発明に係る圧力センサチップの実施の形態２の概略を示す図である。 本発明に係る圧力センサチップの実施の形態３の概略を示す図である。 本発明に係る圧力センサチップの実施の形態４の概略を示す図である。 従来の差圧発信器の概略構成を示す図である。 この差圧発信器の動作態様を模式的に示す図である。 特許文献１に示された構造を採用したセンサチップの概略を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
〔実施の形態１〕
図１はこの発明に係る圧力センサチップの一実施の形態（実施の形態１）の概略を示す図である。同図において、図７と同一符号は図７を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。

なお、この実施の形態１では、圧力センサチップを符号１１Ａで示し、図７に示された圧力センサチップ１１と区別する。また、この実施の形態１では、センサダイアフラム１１−１上で高圧側の測定圧を受ける面が必ず決まっているものとする。この例では、測定圧Ｐａが高圧側の測定圧として定められ、測定圧Ｐｂが低圧側の測定圧として定められているものとする。

この圧力センサチップ１１Ａでは、センサダイアフラム１１−１の一方の面１１−１Ａが高圧側の測定圧Ｐａの受圧面とされ、センサダイアフラム１１−１の他方の面１１−１Ｂが低圧側の測定圧Ｐｂの受圧面とされる。

また、この圧力センサチップ１１Ａでは、センサダイアフラム１１−１の他方の面１１−１Ｂにのみストッパ部材１１−３を設け、センサダイアフラム１１−１の一方の面１１−１ａには単純な形状の保持部材１１−６を設けた構成としている。

すなわち、ストッパ部材１１−３は、センサダイアフラム１１−１の変位に沿った曲面とされた凹部１１−３ａを有しているが、保持部材１１−６にはそのような凹部は設けられておらず、過大圧を保護する部材としては機能しない。本実施の形態において、保持部材１１−６はリング状とされている。また、本実施の形態において、保持部材１１−６が本発明でいう第１の保持部材に相当し、ストッパ部材１１−３が本発明でいう第２の保持部材に相当する。

また、この圧力センサチップ１１Ａにおいて、保持部材１１−６の周縁部１１−６ｃの内縁Ｌ１は、ストッパ部材１１−２の周縁部１１−３ｃの内縁Ｌ２よりも外側に位置している。すなわち、保持部材１１−６の中空部１１−６ａを囲む周縁部１１−６ｃをセンサダイアフラム１１−１の一方の面１１−１ａに対面させ、また、ストッパ部材１１−３の凹部１１−３ａを囲む周縁部１１−３ｃをセンサダイアフラム１１−１の他方の面１１−１Ｂに対面させ、ストッパ部材１１−３の周縁部１１−３ｃの内縁Ｌ２よりも保持部材１１−６の周縁部１１−６ｃの内縁Ｌ１を外側に位置させて、センサダイアフラム１１−１の一方の面１１−１Ａおよび他方の面１１−１Ｂに保持部材１１−６およびストッパ部材１１−３を接合している。

この圧力センサチップ１１Ａでは、測定圧Ｐａが高圧側の測定圧として必ず決まっているので、センサダイアフラム１１−１はストッパ部材１１−３の凹部１１−３ａ側にしか撓まない。この場合、センサダイアフラム１１−１は、保持部材１１−６の周縁部１１−６ｃの内縁Ｌ１（ダイアフラム支点）とストッパ部材１１−３の周縁部１１−３ｃの内縁Ｌ２（圧力印加側支点）との間で、拘束による過度な引っ張り応力が生じることなく撓むことができるので、この部分に生じる応力が低減されるものとなる。これにより、センサダイアフラム１１−１の拘束による応力発生が低減され、期待される耐力を確保することが可能となる。

〔実施の形態２〕
実施の形態１では、センサダイアフラム１１−１の他方の面１１−１Ｂにセンサダイアフラム１１−１の変位に沿った曲面とされた凹部１１−３ａを有するストッパ部材１１−３を保持部材として設けるようにしたが、そのような凹部を有さない単純な形状の保持部材を設けるようにしてもよい。

図２に、実施の形態２として、ストッパ部材１１−３に代えて、保持部材１１−６と同様の単純な形状（リング状）の保持部材１１−３’を設けるようにした例を示す。この実施の形態２の圧力センサチップ１１Ｂでも、実施の形態１の圧力センサチップ１１Ａと同様、保持部材１１−６の周縁部１１−６ｃの内縁Ｌ１（ダイアフラム支点）を保持部材１１−３’の周縁部１１−３ｃの内縁Ｌ２（圧力印加側支点）よりも外側に位置させるようにして、センサダイアフラム１１−１の拘束による応力発生を低減させるようにする。

〔実施の形態３〕
図３はこの発明に係る圧力センサチップの他の実施の形態（実施の形態３）の概略を示す図である。なお、この実施の形態３では、圧力センサチップを符号１２で示し、実施の形態１，２の圧力センサチップ１１Ａ，１１Ｂと区別する。実施の形態１，２では、センサダイアフラム上で高圧側の測定圧を受ける面が必ず決まっていたが、実施の形態３では、センサダイアフラム上で高圧側の測定圧を受ける面は決まっていない。

この圧力センサチップ１２は、ダイアフラム（バリアダイアフラム）１２−１と第１の保持部材１２−２と第２の保持部材１２−３とから構成される第１の構成体１２Ａと、ダイアフラム（バリアダイアフラム）１２−４と第１の保持部材１２−５と第２の保持部材１２−６とから構成される第２の構成体１２Ｂと、センサダイアフラム１２−７とを備えている。

第１の構成体１２Ａにおいて、第１の保持部材１２−２には凹部１２−２ａが、第２の保持部材１２−３には凹部１２−３ａが形成されており、第１の保持部材１２−２の凹部１２−２ａを囲む周縁部１２−２ｃをバリアダイアフラム１２−１の一方の面１２−１Ａに対面させ、また、第２の保持部材１２−３の凹部１２−３ａを囲む周縁部１２−３ｃをバリアダイアフラム１２−１の他方の面１２−１Ｂに対面させ、第２の保持部材１２−３の周縁部１２−３ｃの内縁Ｌ２よりも第１の保持部材１２−２の周縁部１２−２ｃの内縁Ｌ１を外側に位置させて、バリアダイアフラム１２−１の一方の面１２−１Ａおよび他方の面１２−１Ｂに第１の保持部材１２−２および第２の保持部材１２−３を接合している。

なお、第２の保持部材１２−３は、その凹部１２−３ａがテーパ状とされ、バリアダイアフラム１２−１への過大圧を保護する部材として機能するが、第１の保持部材１２−２は、その凹部１２−２ａがテーパ状とされておらず、バリアダイアフラム１２−１への過大圧を保護する部材としては機能しない。また、第１の保持部材１２−２には凹部１２−２ａと連通する圧力導入孔１２−２ｂが形成されており、第２の保持部材１２−３には凹部１２−３ａと連通する連通路１２−３ｂが形成されている。なお、第２の保持部材１２−３の凹部１２−３ａは、バリアダイアフラム１２−１の変位に沿った曲面（非球面）としてもよい。

第２の構成体１２Ｂにおいて、第１の保持部材１２−５には凹部１２−５ａが、第２の保持部材１２−６には凹部１２−６ａが形成されており、第１の保持部材１２−５の凹部１２−５ａを囲む周縁部１２−５ｃをバリアダイアフラム１２−４の一方の面１２−４Ａに対面させ、また、第２の保持部材１２−６の凹部１２−６ａを囲む周縁部１２−６ｃをバリアダイアフラム１２−４の他方の面１２−１Ｂに対面させ、第２の保持部材１２−６の周縁部１２−６ｃの内縁Ｌ２よりも第１の保持部材１２−５の周縁部１２−５ｃの内縁Ｌ１を外側に位置させて、バリアダイアフラム１２−４の一方の面１２−４Ａおよび他方の面１２−４Ｂに第１の保持部材１２−５および第２の保持部材１２−６を接合している。

なお、第２の保持部材１２−６は、その凹部１２−６ａがテーパ状とされ、バリアダイアフラム１２−４への過大圧を保護する部材として機能するが、第１の保持部材１２−５は、その凹部１２−５ａがテーパ状とされておらず、バリアダイアフラム１２−４への過大圧を保護する部材としては機能しない。また、第１の保持部材１２−５には凹部１２−５ａと連通する圧力導入孔１２−５ｂが形成されており、第２の保持部材１２−６には凹部１２−６ａと連通する連通路１２−６ｂが形成されている。なお、第２の保持部材１２−６の凹部１２−６ａは、バリアダイアフラム１２−４の変位に沿った曲面（非球面）としてもよい。

この圧力センサチップ１２において、センサダイアフラム１２−７は、第１の構成体１２Ａの第２の保持部材１２−３と第２の構成体１２Ｂの第２の保持部材１２−６との間に配設されている。また、第１の構成体１２Ａの第２の保持部材１２−３の凹部１２−３ａおよび連通路１２−３ｂには、第１の構成体１２Ａのバリアダイアフラム１２−１の一方の面１２−１Ａに加えられる測定圧Ｐｂをセンサダイアフラム１２−７の一方の面（第１の面）１２−７Ａに導く圧力伝達媒体（第１の圧力伝達媒体）１２−８が封入されており、第２の構成体１２Ｂの第２の保持部材１２−６の凹部１２−６ａおよび連通路１２−６ｂには、第２の構成体１２Ｂのバリアダイアフラム１２−４の一方の面１２−４Ａに加えられる測定圧Ｐａをセンサダイアフラム１２−７の他方の面（第２の面）１２−７Ｂに導く圧力伝達媒体（第２の圧力伝達媒体）１２−９が封入されている。

この圧力センサチップ１２において、測定圧Ｐａを高圧側の測定圧とし、測定圧Ｐｂを低圧側の測定圧とした場合、バリアダイアフラム１２−４の一方の面１２−４Ａに高圧側の測定圧Ｐａがかかると、バリアダイアフラム１２−４は、第１の保持部材１２−５の周縁部１２−５ｃの内縁Ｌ１（ダイアフラム支点）と第２の保持部材１２−６の周縁部１２−６ｃの内縁Ｌ２（圧力印加側支点）との間で、拘束による過度な引っ張り応力が生じることなく撓むことができるので、この部分に生じる応力が低減されるものとなる。

また、この圧力センサチップ１２において、測定圧Ｐｂを高圧側の測定圧とし、測定圧Ｐａを低圧側の測定圧とした場合、バリアダイアフラム１２−１の一方の面１２−１Ａに高圧側の測定圧Ｐｂがかかると、バリアダイアフラム１２−１は、第１の保持部材１２−２の周縁部１２−２ｃの内縁Ｌ１（ダイアフラム支点）と第２の保持部材１２−３の周縁部１２−３ｃの内縁Ｌ２（圧力印加側支点）との間で、拘束による過度な引っ張り応力が生じることなく撓むことができるので、この部分に生じる応力が低減されるものとなる。

このようにして、この実施の形態３の圧力センサチップ１２では、バリアダイアフラム１２−１および１２−４の拘束による応力発生を低減させ、期待される耐圧を確保することができるようになる。

〔実施の形態４〕
実施の形態３では、バリアダイアフラム１２−１の他方の面１２−１Ｂにテーパ状とされた凹部１２−３ａを有する第２の保持部材１２−３を設けるようにしたが、またバリアダイアフラム１２−４の他方の面１２−４Ｂにテーパ状とされた凹部１２−６ａを有する第２の保持部材１２−６を設けるようにしたが、そのような形状の凹部を有さない単純な形状の保持部材を設けるようにしてもよい。

図４に、実施の形態４として、第２の保持部材１２−３，１２−６に代えて、第１の保持部材１２−２，１２−５と同様の単純な形状の第２の保持部材１２−３’，１２−６’を設けるようにした例を示す。この実施の形態４の圧力センサチップ１２’でも、実施の形態３の圧力センサチップ１２と同様、第１の保持部材１２−２，１２−５の周縁部１２−２ｃ，１２−５ｃの内縁Ｌ１（ダイアフラム支点）を第２の保持部材１２−３’，１２−６’の周縁部１２−３ｃ，１２−６ｃの内縁Ｌ２（圧力印加側支点）よりも外側に位置させるようにして、バリアダイアフラム１２−１，１２−４の拘束による応力発生を低減させるようにする。

なお、上述した実施の形態では、センサダイアフラムを圧力変化に応じて抵抗値が変化する歪抵抗ゲージを形成したタイプとしているが、静電容量式のセンサチップとしてもよい。静電容量式のセンサチップは、所定の空間（容量室）を備えた基板と、その基板の空間上に配置されたダイアフラムと、基板に形成された固定電極と、ダイアフラムに形成された可動電極とを備えている。ダイアフラムが圧力を受けて変形することで、可動電極と固定電極との間隔が変化してその間の静電容量が変化する。

また、上述した各実施の形態において、ダイアフラム支点と圧力印加側支点との間の位置のずらし量は、センサが満足すべき諸性能（耐圧性、大きさ、精度、感度など）を考慮して決定するものとする。ダイアフラム支点と圧力印加側支点との間の位置のずらし量を大きくすることは応力緩和効果を高め耐圧性が向上する反面、センサが大型化したり、製造上の制約が生じたりする可能性がある。したがって、センサの諸性能を満足する範囲でダイアフラム支点と圧力印加側支点との間の位置のずらし量を決定することが重要である。

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、各実施の形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。

１１Ａ，１１Ｂ…圧力センサチップ、１１−１…センサダイアフラム、１１−１Ａ…一方の面、１１−１Ｂ…他方の面、１１−３…ストッパ部材、１１−３ａ…凹部、１１−３ｂ…圧力導入孔、１１−３ｃ…周縁部、１１−４，１１−５…台座、１１−４ａ，１１−５ａ…圧力導入孔、１１−６…保持部材、１１−６ａ…中空部、１１−６ｃ…周縁部、Ｌ１，Ｌ２…内縁、１２…圧力センサチップ、１２−１，１２−４…ダイアフラム（バリアダイアフラム）、１２−２，１２−５…第１の保持部材、１２−３，１２−６…第２の保持部材、１２Ａ…第１の構成体、１２Ｂ…第２の構成体、１２−７…センサダイアフラム、１２−８，１２−９…圧力伝達媒体。

Claims (5)

1. ダイアフラムの一方の面および他方の面にその周縁部を対面させて接合された第１および第２の保持部材を備えた圧力センサチップにおいて、
   前記第１の保持部材の周縁部の内縁は、
   前記第２の保持部材の周縁部の内縁よりも外側に位置している
   ことを特徴とする圧力センサチップ。
2. 請求項１に記載された圧力センサチップにおいて、
   前記ダイアフラムは、
   前記一方の面と前記他方の面との間に加わる圧力差に応じた信号を出力するセンサダイアフラムであり、
   前記センサダイアフラムは、
   前記一方の面が高圧側の測定圧の受圧面とされ、
   前記他方の面が低圧側の測定圧の受圧面とされている
   ことを特徴とする圧力センサチップ。
3. 請求項２に記載された圧力センサチップにおいて、
   前記第２の保持部材は、
   前記センサダイアフラムに過大圧が印加された時の当該センサダイアフラムの過度な変位を阻止する凹部を備えている
   ことを特徴とする圧力センサチップ。
4. 請求項１に記載された圧力センサチップにおいて、
   前記ダイアフラムと前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とからそれぞれ構成される第１および第２の構成体と、
   一方の面を第１の面とし、他方の面を第２の面とし、この第１の面と第２の面との間に加わる圧力差に応じた信号を出力するセンサダイアフラムとを備え、
   前記センサダイアフラムは、
   前記第１の構成体の第２の保持部材と前記第２の構成体の第２の保持部材との間に配設され、
   前記第１の構成体の第２の保持部材には、
   前記第１の構成体のダイアフラムの一方の面に加えられる測定圧を前記センサダイアフラムの第１の面に導く第１の圧力伝達媒体が封入され、
   前記第２の構成体の第２の保持部材には、
   前記第２の構成体のダイアフラムの一方の面に加えられる測定圧を前記センサダイアフラムの第２の面に導く第２の圧力伝達媒体が封入されている
   ことを特徴とする圧力センサチップ。
5. 請求項４に記載された圧力センサチップにおいて、
   前記第１の構成体の第２の保持部材は、
   前記第１の構成体のダイアフラムに過大圧が印加された時の当該ダイアフラムの過度な変位を阻止する凹部を備え、
   前記第２の構成体の第２の保持部材は、
   前記第２の構成体のダイアフラムに過大圧が印加された時の当該ダイアフラムの過度な変位を阻止する凹部を備えている
   ことを特徴とする圧力センサチップ。

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