JP3550458B2

JP3550458B2 - Capacitive gas pressure sensor

Info

Publication number: JP3550458B2
Application number: JP09528796A
Authority: JP
Inventors: 純一吉池; 茂夫中沢; 嘉一金子
Original assignee: Nagano Keiki Co Ltd
Current assignee: Nagano Keiki Co Ltd
Priority date: 1996-04-17
Filing date: 1996-04-17
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2016-04-17
Also published as: JPH09280989A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定圧力を受けるダイアフラムの変位を静電容量の変化として検出する静電容量式の気体用圧力センサに関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、測定圧力を受けて変位するダイアフラムと、このダイアフラムの変位を静電容量に変換するための電極を有し、これにより、測定圧力の検出を可能とした静電容量式の圧力センサが利用されている。
この静電容量式の圧力センサの一例としては、特開平７−２８６９２５号公報に示されるものが知られている。
この圧力センサは、全体の小型化を図るために、比較的底の深い容器状のベースの内部に、ダイアフラム、電極、および、信号処理回路等の材質の異なる各種の構成要素を積み重ねて形成されている。
一方、特開平２−２９０５２４号公報に示されるように、ダイアフラムおよび電極の両方を小型の半導体チップに組み込んだ圧力センサチップが、半導体製造プロセスを利用して製造されている。
このような圧力センサチップは、写真製版技術の応用等により、微細加工においても優れた精度が得られるうえ、部品点数が低減されるので、圧力センサの小型化に大いに貢献できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開平７−２８６９２５号公報に示されるような圧力センサでは、多数の構成要素を下から積み重ねる構造となっており、組立手順が限られることから、組立作業が煩雑となるうえ、組立工数の削減が困難であるという問題がある。
また、各構成要素は、材質が同一でなく、その線膨張計数が異なっているので、温度変化により、互いの間隔等が変動する。
このため、静電容量式とした場合には、電極の間隔も変動するので、温度変化により出力値が変動し、圧力測定が不安定となるという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、部品点数が少なく生産性が向上するうえ、周囲温度の変化に対して影響を受けにくく、安定した測定が行える静電容量式の気体用圧力センサを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体および金属のいずれか一方からなるダイアフラムの中央部分が変位可能となるように空隙を形成した状態で、当該ダイアフラムの周縁部分を両側から狭持する一対の絶縁物が設けられ、前記一対の絶縁物の一方には、測定圧を導入する測定圧導入孔が形成され、前記一対の絶縁物の他方には、基準圧を導入する基準圧導入孔が形成され、かつ、これらの一対の絶縁物の少なくとも一方の絶縁物には、前記ダイアフラムとの対向面に電極が形成され、前記測定圧による前記ダイアフラムの変位を、当該ダイアフラムと前記電極との間の静電容量の変化から検出するための圧力センサチップと、この圧力センサチップを収納するとともに、当該ケースの内部に前記測定圧を導入するための圧力導入孔が設けられたケースと、前記圧力センサチップの静電容量を所定の電気信号に変換する信号処理回路とを備えた静電容量式の気体用圧力センサであって、前記ケースには、前記圧力センサチップが配置された面に形成された溝と、この溝を覆うとともに、前記圧力センサチップの電極と平行に配置された面状の蓋部とが設けられ、これら溝および蓋部が前記圧力導入孔から前記圧力センサチップにまで延びる圧力導入路を形成し、かつ、前記蓋部との間に前記圧力センサチップを挟み込む位置に面状のシールド材が設けられていることを特徴とする。
【０００６】
以上において、前記蓋部は、前記圧力センサチップとほぼ同程度の熱膨張温度特性を有する材質からなることが好ましく、例えば、コバールまたはガラスからなる蓋部が採用できる。
【０００７】
このような本発明では、圧力センサの構成要素である部品として、測定圧を受けるダイアフラムと電極が形成された絶縁物とが一体化された圧力センサチップを採用するので、圧力センサの小型化と、部品点数の低減が図れる。
また、圧力導入孔から圧力センサチップにまで測定圧を導く圧力導入路は、当該ケースに形成された溝と、この溝を覆う蓋部とで形成されるので、狭いケース内に小さな圧力センサチップ等の部品を取付けていく組立手順が採用できる他、面状の蓋部に圧力センサチップ等の部品を取付け、部品の取付けが完了した蓋部をケースに取付けるといった組立手順等も採用でき、組立手順の自由度が拡大され、組立工数の削減が可能となり、組立作業の容易化が図れる。
さらに、圧力センサチップとほぼ同程度の熱膨張温度特性を有する材質、例えば、コバールまたはガラスで蓋部を形成すれば、蓋部との熱膨張差による圧力センサチップの歪みが防止され、温度の変化に影響を受けない良好な出力特性が確保されるようになる。
また、金属のメッキや蒸着等により、蓋部に導電性を付与すれば、圧力センサチップの両側にシールド材を配置することにより、簡単な構造で圧力センサチップが静電遮蔽されるようになり、外部ノイズに対して影響を受けにくく、安定した測定が行える。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
図１および図２には、本発明の一実施形態に係る静電容量式の気体用圧力センサ１が示されている。圧力センサ１は、ケース１０の内部に信号処理回路を構成する回路部品であるＩＣチップ２０と、静電容量式の圧力センサチップ３０とを設けたものである。
ケース１０は、合成樹脂製のボトムケース１０Ａと、合成樹脂製のアッパーケース１０Ｂとに分割されたものである。
【０００９】
ボトムケース１０Ａは、周縁に設けられた立ち上がり部１１Ａに囲まれた凹部１２を有する容器状のものである。
一方、アッパーケース１０Ｂは、ボトムケース１０Ａの立ち上がり部１１Ａと嵌合する垂れ下がり部１１Ｂが周縁に設けられた蓋状のものである。
ボトムケース１０Ａの図１中下方の面１０Ｃの中心位置近傍には、被測定流体が流通する配管等に接続するための継手部１３が突設されている。この継手部１３の中心には、被測定流体の圧力である測定圧力を圧力センサ１の内部に導入するための圧力導入孔１４が設けられている。
ボトムケース１０Ａの凹部１２の内部には、ケース１０Ａの中心から周縁方向へ片寄った位置に圧力センサチップ３０が配置され、ボトムケース１０Ａの凹部１２の残りの部分には、ＩＣチップ２０を実装したプリント基板２１が配置されている。
【００１０】
ボトムケース１０Ａの圧力センサチップ３０が配置された面には、溝１５が設けられいる。この溝１５は、圧力導入孔１４から圧力センサチップ３０の直下にまで延び、かつ、図中上方に配置された蓋部１６に覆われている。これらの溝１５および蓋部１６とに囲まれた空間は、圧力導入孔１４から圧力センサチップ３０にまで延びる圧力導入路となっている。
ここで、蓋部１６およびボトムケース１０Ａは、溝１５に導かれる圧力に耐えうるように接着剤等で相互に接合されている。また、蓋部１６には、圧力センサチップ３０の直下となる位置に連通孔１７が設けられている。
一方、プリント基板２１には、圧力センサ１の出力調整端子２２が複数設けられている。これらの出力調整端子２２は、プリント基板２１の図２中上方の端縁に沿って配列されている。プリント基板２１の図２中左側の端縁には、圧力センサ１の外部へ出力信号を送出するとともに外部からの電源電圧を受けるために、複数の電線２３が接続されている。
【００１１】
圧力センサチップ３０は、図３に示されるように、中央部分が表裏とも凹んだダイアフラム３１の表側および裏側の両方に、図示しない電極が形成された面状の絶縁物３２，３３を一体化したものであり、柔らかいシリコーン樹脂１６Ａで蓋部１６に接着されている。
ダイアフラム３１は、半導体から形成されたものある。ダイアフラム３１の周縁部分は、両側から絶縁物３２，３３に挟持されている。
ここで、ダイアフラム３１の中央部分は、その凹みにより、絶縁物３２，３３との間に空隙が設けられ、図中上下方向に変位可能となっている。
絶縁物３２，３３の各々は、耐熱ガラス等のガラスで形成されたものである。絶縁物３２，３３の各々には、ダイアフラム３１との対向面に前述の電極が形成されている。なお、これらの電極は、ボンディングワイヤ１６Ｂによりプリント基板２１と電気的に接続されている。
【００１２】
絶縁物３２，３３のうち、図中下方の絶縁物３２には、測定圧を導入するための測定圧導入孔３４が形成され、図中上方の絶縁物３３には、基準圧を導入するための基準圧導入孔３５が形成されている。
ここで、圧力センサチップ３０を蓋部１６に接着するシリコーン樹脂１６Ａは、蓋部１６および絶縁物３２の間の空間を、蓋部１６の連通孔１７および絶縁物３２の測定圧導入孔３４の全周に渡って完全に密閉するものとなっている。
これにより、圧力導入孔１４から導入される測定圧がダイアフラム３１まで確実に伝達され、測定圧による変位でダイアフラム３１と絶縁物３２，３３の電極との間の静電容量が変化し、測定圧が正確に検出可能となっている。
【００１３】
プリント基板２１の圧力センサチップ３０側の端縁近傍には、棒状の支持部材３６，３７が立設されている。これらの支持部材３６，３７と、ボトムケース１０Ａの立ち上がり部１１Ａとの間には、シールド材３８が架け渡されている。
シールド材３８は、金属等の電気抵抗の小さい導体板からなり、ボトムケース１０Ａとは別体となっている。
蓋部１６は、圧力センサチップ３０の絶縁物３２，３３と線膨張係数が近似するニッケル合金であるコバールから構成され、シールド材の機能を有している。
これらの蓋部１６およびシールド材３８は、圧力センサチップ３０の両側に配置されるとともに、電気的に相互に接続されている。これにより、圧力センサチップ３０は、静電遮蔽された状態となっている。
【００１４】
前述のような本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、圧力センサ１の構成要素である部品として、測定圧を受けるダイアフラム３１と電極が形成された絶縁物３２，３３とを一体化した圧力センサチップ３０を採用したので、圧力センサ１を小型化できるうえ、部品点数を低減できる。
【００１５】
また、圧力導入孔１４から圧力センサチップ３０にまで測定圧を導く圧力導入路を、ケース１０に形成された溝１５と、この溝１５を覆う蓋部１６とで形成したので、狭いケース１０内に小さな圧力センサチップ３０等の部品を取付けていく組立手順の他に、蓋部１６に圧力センサチップ３０等の部品を取付けた後、部品の取付けが完了した蓋部１６をケース１０に取付ける組立手順等も採用でき、組立手順の自由度が拡大され、組立工数の削減が可能となり、組立作業を容易化とすることができる。
【００１６】
さらに、圧力センサチップ３０とほぼ同程度の熱膨張温度特性を有するコバールで蓋部１６を形成したので、蓋部１６との熱膨張差による圧力センサチップ３０の歪みが防止され、温度の変化に影響を受けない良好な出力特性が確保され、外部ノイズに対して影響を受けにくく、安定した測定を行うことができる。
【００１７】
また、金属であるコバールで形成することにより、蓋部１６に導電性を付与したので、圧力センサチップ３０の両側にシールド材が配置されることとなり、簡単な構造で圧力センサチップ３０がシールドされ、外部ノイズに対して影響を受けにくく、この点からも、安定した測定を行うことができる。
【００１８】
さらに、圧力センサチップ３０をケース１０の中心から周縁方向へ片寄った位置に配置し、ケース１０の残りの部分に信号処理回路を構成するＩＣチップ２０を配置し、圧力センサチップ３０とＩＣチップ２０とをケース１０内に並設するようにしたので、積み重ね構造となった従来の圧力センサと異なり、ケース１０の高さ寸法を小さくできる。
【００１９】
しかも、圧力センサチップ３０を圧力導入孔１４から離して配置しても、溝１５を含んで構成された圧力導入路により、圧力導入孔１４から圧力センサチップ３０まで測定圧力が伝達されるようになるので、測定に何ら支障が生じないうえ、溝１５の加工は容易であるとともに、溝１５を蓋部１６で覆うだけで圧力導入路が形成されることから、圧力センサ１の組立容易性が阻害されず、生産性を向上できる。
【００２０】
また、一対のシールド材としての蓋部１６およびシールド材３８をケース１０と別体としたので、ケース１０の加工が容易となり、この点からも良好な生産性を確保できる。
しかも、金属製のケース、または、メタライズ処理したケースで封止しなくとも、圧力センサチップ３０が蓋部１６およびシールド材３８でシールドされた状態となり、ケース１０を開けた状態で、プリント基板２１に設けた出力調整端子２２を用いて調整が可能となり、ケース１０の外部に突出する調整用の端子、および、調整後の端子の切り離し作業が不要となり、完成までの工数が減り、この点からも、生産性を向上できる。
【００２１】
また、圧力センサチップ３０を柔らかいシリコーン樹脂１６Ａで蓋部１６に接着したので、シリコーン樹脂１６Ａで熱膨張差以外の外的ストレスをも吸収できるため、この点からも、圧力センサチップ３０の歪みが防止され、温度等の測定環境の変化による影響を受けない良好な出力特性を確保することができる。
【００２２】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は、この実施形態に限られるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更が可能である。
例えば、圧力センサチップのダイアフラムとしては、半導体からなるものに限らず、金属製のものでもよい。
また、圧力センサチップの絶縁物としては、耐熱ガラスからなるものに限らず、他のガラスやセラミックス製のものでもよい。
さらに、圧力センサチップとしては、ダイアフラムを挟む両方の絶縁物に電極を設けたものに限らず、ダイアフラムを挟む一対の絶縁物のうちの一方のみに電極を設けたものでもよい。
【００２３】
また、蓋部としては、ニッケル合金であるコバール製のものに限らず、他の金属製のものや、ガラス等の電気絶縁材料からなるものでもよく、圧力センサチップの絶縁物と線膨張係数が近似していれば、熱歪みにより影響を低減できる。
ここで、蓋部の材質として、電気絶縁材料を採用する場合には、表面をメッキや蒸着、塗装でメタライズすれば、シールド機能を付与することができる。
【００２４】
【発明の効果】
前述のように本発明によれば、部品点数が少なくなり、生産性を向上でき、周囲温度の変化および外部ノイズに対して影響を受けにくくなり、安定した圧力測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の気体用圧力センサの全体を示す縦断面図である。
【図２】前記実施形態の気体用圧力センサの全体を示す平断面図である。
【図３】前記実施形態の気体用圧力センサの要部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１気体用圧力センサ
１０ケース
１４圧力導入孔
１５圧力導入路を構成する溝
１６圧力導入路を構成するとともに、シールド材を兼用する蓋部
２０信号処理回路を構成するＩＣチップ
３０圧力センサチップ
３１ダイアフラム
３２，３３絶縁物
３４測定圧導入孔
３５基準圧導入孔
３８シールド材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a capacitance-type gas pressure sensor that detects displacement of a diaphragm receiving a measurement pressure as a change in capacitance.
[0002]
[Background Art]
Conventionally, a diaphragm that has a diaphragm that is displaced in response to a measurement pressure and an electrode for converting the displacement of the diaphragm into a capacitance has been developed. It's being used.
As an example of this capacitance type pressure sensor, one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-286925 is known.
This pressure sensor is formed by stacking various components made of different materials such as a diaphragm, electrodes, and a signal processing circuit inside a container-like base having a relatively deep bottom in order to reduce the overall size. ing.
On the other hand, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-290524, a pressure sensor chip in which both a diaphragm and an electrode are incorporated in a small semiconductor chip is manufactured by using a semiconductor manufacturing process.
Such a pressure sensor chip can obtain excellent accuracy even in microfabrication by applying photolithography technology and the like, and can reduce the number of parts, thus greatly contributing to downsizing of the pressure sensor.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The pressure sensor as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-286925 has a structure in which a number of components are stacked from the bottom, and the assembling procedure is limited, so that the assembling work is complicated and the number of assembling steps is reduced. There is a problem that is difficult.
Further, since the constituent elements are not the same in material and have different coefficients of linear expansion, their intervals and the like fluctuate due to temperature changes.
For this reason, in the case of the capacitance type, since the distance between the electrodes also fluctuates, there is a problem that the output value fluctuates due to a temperature change and the pressure measurement becomes unstable.
[0004]
An object of the present invention is to provide a capacitance-type gas pressure sensor that has a small number of parts, improves productivity, is hardly affected by changes in ambient temperature, and can perform stable measurement.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is provided with a pair of insulators that sandwich a peripheral portion of the diaphragm from both sides in a state where a gap is formed such that a central portion of the diaphragm made of one of a semiconductor and a metal is displaceable, A measurement pressure introduction hole for introducing a measurement pressure is formed in one of the pair of insulators, and a reference pressure introduction hole for introducing a reference pressure is formed in the other of the pair of insulators, and these On at least one of the pair of insulators, an electrode is formed on the surface facing the diaphragm, and the displacement of the diaphragm due to the measurement pressure is determined from the change in capacitance between the diaphragm and the electrode. A pressure sensor chip for detecting, and a case in which the pressure sensor chip is housed and a pressure introduction hole for introducing the measurement pressure is provided inside the case, And a signal processing circuit for converting the capacitance of the force sensor chip into a predetermined electric signal.The gas pressure sensor of a capacitance type, wherein the case has a surface on which the pressure sensor chip is disposed. A formed groove and a planar lid that covers the groove and are arranged in parallel with the electrodes of the pressure sensor chip are provided, and these grooves and the lid are connected to the pressure sensor chip from the pressure introduction hole. A pressure-introducing passage extending to the cover portion is formed, and a planar shield material is provided at a position where the pressure sensor chip is sandwiched between the pressure-introducing passage and the lid portion.
[0006]
In the above, the lid is preferably made of a material having substantially the same thermal expansion temperature characteristics as the pressure sensor chip. For example, a lid made of Kovar or glass can be employed.
[0007]
In the present invention, a pressure sensor chip in which a diaphragm for receiving a measurement pressure and an insulator formed with electrodes are integrated as a component that is a component of the pressure sensor, so that the pressure sensor can be downsized. Thus, the number of parts can be reduced.
In addition, since the pressure introduction path for guiding the measurement pressure from the pressure introduction hole to the pressure sensor chip is formed by the groove formed in the case and the lid covering the groove, the small pressure sensor chip is placed in the narrow case. In addition to the assembling procedure of attaching parts such as, the assembling procedure of attaching parts such as the pressure sensor chip to the planar lid and attaching the lid after the parts have been attached to the case can be adopted. The degree of freedom of the procedure is increased, the number of assembling steps can be reduced, and the assembling work can be simplified.
Further, if the lid is formed of a material having substantially the same thermal expansion temperature characteristics as the pressure sensor chip, for example, Kovar or glass, distortion of the pressure sensor chip due to a difference in thermal expansion with the lid is prevented, and the temperature is reduced. Good output characteristics that are not affected by the change are secured.
Also, if conductivity is given to the lid by plating or vapor deposition of metal, the pressure sensor chip can be electrostatically shielded with a simple structure by arranging shielding materials on both sides of the pressure sensor chip. It is hardly affected by external noise and can perform stable measurement.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 show a capacitance-type gas pressure sensor 1 according to an embodiment of the present invention. The pressure sensor 1 is provided with an IC chip 20 as a circuit component constituting a signal processing circuit and a capacitance type pressure sensor chip 30 inside a case 10.
The case 10 is divided into a synthetic resin bottom case 10A and a synthetic resin upper case 10B.
[0009]
The bottom case 10A is a container having a concave portion 12 surrounded by a rising portion 11A provided on the periphery.
On the other hand, the upper case 10B is a lid-shaped one provided with a hanging portion 11B fitted around the rising portion 11A of the bottom case 10A.
In the vicinity of the center position of the lower surface 10C in FIG. 1 of the bottom case 10A, a joint portion 13 for connecting to a pipe or the like through which the fluid to be measured flows is protruded. A pressure introduction hole 14 for introducing a measurement pressure, which is the pressure of the fluid to be measured, into the pressure sensor 1 is provided at the center of the joint portion 13.
A pressure sensor chip 30 is disposed inside the recess 12 of the bottom case 10A at a position offset from the center of the case 10A in the peripheral direction, and an IC chip 20 is mounted on the remaining portion of the recess 12 of the bottom case 10A. A printed board 21 is provided.
[0010]
A groove 15 is provided on the surface of the bottom case 10A on which the pressure sensor chip 30 is arranged. The groove 15 extends from the pressure introducing hole 14 to a position directly below the pressure sensor chip 30 and is covered by a lid 16 disposed at an upper side in the drawing. The space surrounded by the groove 15 and the lid 16 is a pressure introduction path extending from the pressure introduction hole 14 to the pressure sensor chip 30.
Here, the lid 16 and the bottom case 10A are joined to each other with an adhesive or the like so as to withstand the pressure guided to the groove 15. The lid 16 has a communication hole 17 at a position directly below the pressure sensor chip 30.
On the other hand, a plurality of output adjustment terminals 22 of the pressure sensor 1 are provided on the printed board 21. These output adjustment terminals 22 are arranged along the upper edge of the printed circuit board 21 in FIG. A plurality of electric wires 23 are connected to the left edge of the printed circuit board 21 in FIG. 2 to transmit an output signal to the outside of the pressure sensor 1 and receive a power supply voltage from the outside.
[0011]
As shown in FIG. 3, the pressure sensor chip 30 integrates planar insulators 32 and 33 on which electrodes (not shown) are formed on both the front side and the back side of a diaphragm 31 whose central portion is concave on both sides. And is bonded to the lid 16 with a soft silicone resin 16A.
The diaphragm 31 is formed from a semiconductor. The periphery of the diaphragm 31 is sandwiched between insulators 32 and 33 from both sides.
Here, a void is provided between the insulator 31 and the insulator 32 in the central portion of the diaphragm 31 by the recess, so that the diaphragm 31 can be displaced vertically in the drawing.
Each of the insulators 32 and 33 is formed of glass such as heat-resistant glass. Each of the insulators 32 and 33 has the above-mentioned electrode formed on a surface facing the diaphragm 31. These electrodes are electrically connected to the printed circuit board 21 by bonding wires 16B.
[0012]
Of the insulators 32 and 33, a measurement pressure introducing hole 34 for introducing a measurement pressure is formed in the lower insulator 32 in the figure, and a reference pressure is introduced in the upper insulator 33 in the figure. The reference pressure introduction hole 35 is formed.
Here, the silicone resin 16A for bonding the pressure sensor chip 30 to the lid 16 is used to fill the space between the lid 16 and the insulator 32 with the communication hole 17 of the lid 16 and the measurement pressure introducing hole 34 of the insulator 32. It is completely sealed all around.
As a result, the measurement pressure introduced from the pressure introduction hole 14 is reliably transmitted to the diaphragm 31, and the capacitance between the diaphragm 31 and the electrodes of the insulators 32 and 33 changes due to the displacement due to the measurement pressure. Can be accurately detected.
[0013]
In the vicinity of the edge of the printed circuit board 21 on the pressure sensor chip 30 side, bar-shaped support members 36 and 37 are erected. A shield member 38 extends between the support members 36 and 37 and the rising portion 11A of the bottom case 10A.
The shield member 38 is made of a conductor plate having a small electric resistance such as a metal, and is separate from the bottom case 10A.
The lid 16 is made of Kovar, which is a nickel alloy having a linear expansion coefficient similar to that of the insulators 32 and 33 of the pressure sensor chip 30, and has a function of a shielding material.
The lid 16 and the shield member 38 are arranged on both sides of the pressure sensor chip 30 and are electrically connected to each other. As a result, the pressure sensor chip 30 is in a state of being electrostatically shielded.
[0014]
According to the above-described embodiment, the following effects can be obtained.
That is, since the pressure sensor chip 30 in which the diaphragm 31 that receives the measurement pressure and the insulators 32 and 33 formed with electrodes are integrated as components that are components of the pressure sensor 1, the pressure sensor 1 is downsized. In addition, the number of parts can be reduced.
[0015]
Further, since the pressure introduction path for guiding the measurement pressure from the pressure introduction hole 14 to the pressure sensor chip 30 is formed by the groove 15 formed in the case 10 and the lid 16 covering the groove 15, the inside of the narrow case 10 In addition to the assembling procedure of mounting the small pressure sensor chip 30 and the like on the lid, the mounting of the pressure sensor chip 30 and the like on the lid 16 and the mounting of the lid 16 on which the components are completed are mounted on the case 10. Procedures and the like can also be adopted, the degree of freedom of the assembly procedure is expanded, the number of assembly steps can be reduced, and the assembly work can be simplified.
[0016]
Furthermore, since the lid 16 is formed of Kovar having substantially the same thermal expansion temperature characteristics as the pressure sensor chip 30, distortion of the pressure sensor chip 30 due to a difference in thermal expansion from the lid 16 is prevented, and temperature change is prevented. Good output characteristics that are not affected are secured, are not easily affected by external noise, and stable measurement can be performed.
[0017]
In addition, since the cover 16 is made conductive by being formed of Kovar, which is a metal, the shield members are disposed on both sides of the pressure sensor chip 30, and the pressure sensor chip 30 is shielded with a simple structure. It is hardly affected by external noise, and from this point, stable measurement can be performed.
[0018]
Further, the pressure sensor chip 30 is arranged at a position offset from the center of the case 10 in the peripheral direction, and the IC chip 20 constituting the signal processing circuit is arranged on the remaining part of the case 10. Are arranged side by side in the case 10, so that the height of the case 10 can be reduced unlike a conventional pressure sensor having a stacked structure.
[0019]
In addition, even if the pressure sensor chip 30 is arranged away from the pressure introduction hole 14, the measured pressure is transmitted from the pressure introduction hole 14 to the pressure sensor chip 30 by the pressure introduction path including the groove 15. Therefore, the measurement is not hindered at all, and the processing of the groove 15 is easy, and the pressure introduction path is formed only by covering the groove 15 with the lid portion 16, so that the pressure sensor 1 can be easily assembled. Productivity can be improved without being hindered.
[0020]
Further, since the lid 16 and the shield member 38 as a pair of shield members are provided separately from the case 10, the processing of the case 10 becomes easy, and good productivity can be ensured also from this point.
Moreover, the pressure sensor chip 30 is shielded by the lid 16 and the shield member 38 without being sealed with a metal case or a metallized case, and the printed circuit board 21 is opened with the case 10 opened. The adjustment can be performed by using the output adjustment terminal 22 provided in the case 10, the adjustment terminal projecting to the outside of the case 10 and the work of separating the terminal after the adjustment become unnecessary, and the man-hour for completion is reduced. Also, productivity can be improved.
[0021]
Further, since the pressure sensor chip 30 is bonded to the lid 16 with the soft silicone resin 16A, the silicone resin 16A can absorb external stress other than the difference in thermal expansion. Good output characteristics that are prevented and are not affected by changes in the measurement environment such as temperature can be ensured.
[0022]
As described above, the present invention has been described with reference to the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the embodiments, and various improvements and design changes can be made without departing from the gist of the present invention. .
For example, the diaphragm of the pressure sensor chip is not limited to the one made of a semiconductor, but may be a metal one.
Further, the insulator of the pressure sensor chip is not limited to one made of heat-resistant glass, but may be made of another glass or ceramic.
Further, the pressure sensor chip is not limited to one in which electrodes are provided on both insulators sandwiching the diaphragm, and may be one in which electrodes are provided on only one of a pair of insulators sandwiching the diaphragm.
[0023]
Further, the lid is not limited to the one made of Kovar which is a nickel alloy, but may be made of another metal or an electrically insulating material such as glass. If they are similar, the effect can be reduced by thermal strain.
Here, when an electrically insulating material is used as the material of the lid, a shielding function can be provided by metallizing the surface by plating, vapor deposition, or painting.
[0024]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the number of parts is reduced, the productivity can be improved, and it is hardly affected by changes in the ambient temperature and external noise, and stable pressure measurement can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an entire gas pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan sectional view showing the entire gas pressure sensor of the embodiment.
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing a main part of the gas pressure sensor of the embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas pressure sensor 10 Case 14 Pressure introducing hole 15 Groove 16 constituting a pressure introducing passage Lid 20 constituting a pressure introducing passage and also serving as a shield material 20 IC chip constituting a signal processing circuit 30 Pressure sensor chip 31 Diaphragm 32, 33 Insulator 34 Measurement pressure introduction hole 35 Reference pressure introduction hole 38 Shielding material

Claims

半導体および金属のいずれか一方からなるダイアフラムの中央部分が変位可能となるように空隙を形成した状態で、当該ダイアフラムの周縁部分を両側から狭持する一対の絶縁物が設けられ、前記一対の絶縁物の一方には、測定圧を導入する測定圧導入孔が形成され、前記一対の絶縁物の他方には、基準圧を導入する基準圧導入孔が形成され、かつ、これらの一対の絶縁物の少なくとも一方の絶縁物には、前記ダイアフラムとの対向面に電極が形成され、前記測定圧による前記ダイアフラムの変位を、当該ダイアフラムと前記電極との間の静電容量の変化から検出するための圧力センサチップと、
この圧力センサチップを収納するとともに、当該ケースの内部に前記測定圧を導入するための圧力導入孔が設けられたケースと、
前記圧力センサチップの静電容量を所定の電気信号に変換する信号処理回路とを備えた静電容量式の気体用圧力センサであって、
前記ケースには、前記圧力センサチップが配置された面に形成された溝と、この溝を覆うとともに、前記圧力センサチップの電極と平行に配置された面状の蓋部とが設けられ、これら溝および蓋部が前記圧力導入孔から前記圧力センサチップにまで延びる圧力導入路を形成し、かつ、前記蓋部との間に前記圧力センサチップを挟み込む位置に面状のシールド材が設けられていることを特徴とする静電容量式の気体用圧力センサ。In a state in which a gap is formed so that a central portion of the diaphragm made of one of a semiconductor and a metal can be displaced, a pair of insulators that sandwich a peripheral portion of the diaphragm from both sides are provided, and the pair of insulators is provided. A measurement pressure introduction hole for introducing a measurement pressure is formed on one of the objects, and a reference pressure introduction hole for introducing a reference pressure is formed on the other of the pair of insulators, and the pair of insulators On at least one of the insulators, an electrode is formed on a surface facing the diaphragm, and a displacement of the diaphragm due to the measurement pressure is detected from a change in capacitance between the diaphragm and the electrode. A pressure sensor chip,
A case in which the pressure sensor chip is housed, and a pressure introduction hole for introducing the measurement pressure is provided inside the case,
A capacitance type gas pressure sensor comprising a signal processing circuit that converts the capacitance of the pressure sensor chip into a predetermined electric signal,
The case is provided with a groove formed on the surface on which the pressure sensor chip is disposed, and a planar lid portion that covers the groove and is disposed in parallel with the electrode of the pressure sensor chip. The groove and the lid form a pressure introduction path extending from the pressure introduction hole to the pressure sensor chip, and a planar shield material is provided at a position sandwiching the pressure sensor chip with the lid. A capacitance type gas pressure sensor.

請求項１に記載の静電容量式の気体用圧力センサにおいて、前記蓋部は、前記圧力センサチップとほぼ同程度の熱膨張温度特性を有する材質からなることを特徴とする静電容量式の気体用圧力センサ。The capacitance type gas pressure sensor according to claim 1, wherein the lid is made of a material having substantially the same thermal expansion temperature characteristics as the pressure sensor chip. Pressure sensor for gas.

請求項２に記載の静電容量式の気体用圧力センサにおいて、前記蓋部の材質は、コバールおよびガラスのいずれか一方であることを特徴とする静電容量式の気体用圧力センサ。The capacitance-type gas pressure sensor according to claim 2, wherein a material of the lid is one of Kovar and glass.