壓力傳感器芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的壓力傳感器芯片降低因隔膜的約束而產(chǎn)生的應(yīng)力，確保所期待的耐壓。接合于傳感器隔膜（11-1）的一個面（11-1A）的保持構(gòu)件（第一保持構(gòu)件）（11-6）的周邊部（11-6c）的內(nèi)緣（L1），相比于接合于傳感器隔膜的另一個面（11-1B）的擋塊構(gòu)件（第二保持構(gòu)件）（11-3）的周邊部（11-3c）的內(nèi)緣（L2）位于外側(cè)。將測量壓力（Pa）設(shè)為高壓側(cè)的測量壓力，將測量壓力（Pb）設(shè)為低壓側(cè)的測量壓力的情況下，高壓側(cè)的測量壓力（Pa）施加在傳感器隔膜的一個面（11-1A）上時，在保持構(gòu)件（11-6）的周邊部（11-6c）的內(nèi)緣（L1）（隔膜支點）和擋塊構(gòu)件（11-3）的周邊部（11-3c）的內(nèi)緣（L2）（壓力外加側(cè)支點）間不會產(chǎn)生由約束而引起的過度拉伸應(yīng)力就可以彎曲，可降低此部分產(chǎn)生的應(yīng)力。
【專利說明】壓力傳感器芯片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有使其周邊部與隔膜的一個面以及另一個面面對面并接合的第一以及第二保持構(gòu)件的壓力傳感器芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，作為工業(yè)用的差壓變送器(信號變換器)，使用裝入了壓力傳感器芯片的差壓變送器，該壓力傳感器芯片采用了輸出與壓力差相應(yīng)的信號的傳感器隔膜。這種差壓變送器的結(jié)構(gòu)為，通過作為壓力傳遞介質(zhì)的封入液將施加至高壓側(cè)以及低壓側(cè)的受壓隔膜的各測量壓力，引導(dǎo)至傳感器隔膜的一個面以及另一個面，檢測出該傳感器隔膜的變形作為例如電阻應(yīng)變儀的電阻值變化，將該電阻值變化轉(zhuǎn)換成電信號并取出。
[0003]這種差壓變送器例如被用于通過檢測出石油精煉設(shè)備中的高溫反應(yīng)塔等儲存被測量流體的密封罐內(nèi)的上下兩位置的壓差來測量液面高度的時候等。
[0004]圖5中示出了現(xiàn)有的差壓變送器的概要結(jié)構(gòu)。該差壓變送器100將具有傳感器隔膜(未圖示)的壓力傳感器芯片I裝入儀器殼體2而構(gòu)成。壓力傳感器芯片I的傳感器隔膜由硅、玻璃等構(gòu)成，在形成為薄板狀的隔膜的表面上形成有電阻應(yīng)變儀。儀器殼體2由金屬制的主體部3和傳感器部4構(gòu)成，在主體部3的側(cè)面設(shè)有一對成為受壓部的阻擋隔膜(受壓隔膜)5a、5b，傳感器部4中裝入有壓力傳感器芯片I。
[0005]在儀器殼體2中，在被裝入傳感器部4中的壓力傳感器芯片I和設(shè)于主體部3上的阻擋隔膜5a、5b之間，通過由大直徑的中心隔膜6隔離的壓力緩沖室7a、7b分別連通，在連接壓力傳感器芯片I和阻擋隔膜5a、5b的連通路徑8a、8b中封入有硅油等壓力傳遞介質(zhì)9a、9b0
[0006]此外，需要硅油等壓力介質(zhì)的原因是為了防止測量介質(zhì)中的異物附著到傳感器隔膜上，使傳感器隔膜不被腐蝕，因此需要將具有耐腐蝕性的受壓隔膜與具有應(yīng)力(壓力)靈敏度的傳感器隔膜分離。
[0007]在該差壓變送器100中，如圖6的(a)示意性地示出的穩(wěn)定狀態(tài)時的動作形態(tài)那樣，阻擋隔膜5a上外加有來自加工過程的第一測量壓力Pa，阻擋隔膜5b上外加有來自加工過程的第二測量壓力Pb。由此，阻擋隔膜5a、5b位移，該外加的壓力Pa、Pb通過由中心隔膜6隔離的壓力緩沖室7a、7b，通過壓力傳遞介質(zhì)9a、9b，分別被引導(dǎo)至壓力傳感器芯片I的傳感器隔膜的一個面以及另一個面。其結(jié)果，壓力傳感器芯片I的傳感器隔膜將呈現(xiàn)與該被引導(dǎo)的壓力Pa、Pb的壓差Λ P相當(dāng)?shù)奈灰啤?br> [0008]對此，例如，當(dāng)阻擋隔膜5a上施加過大壓力Pover時，如圖6的(b)所示，阻擋隔膜5a將大幅位移，中心隔膜6為了吸收過大壓力Pover而隨之位移。并且，阻擋隔膜5a將著底于儀器殼體2的凹部IOa的底面(過大壓力保護(hù)面)，如果該位移被限制的話，通過阻擋隔膜5a的向傳感器隔膜的該程度以上的壓差ΛΡ的傳遞將被阻止。在阻擋隔膜5b上施加過大壓力Pover的情況下，也與在阻擋隔膜5a上施加過大壓力Pover的情況一樣，阻擋隔膜5b將著底于儀器殼體2的凹部IOb的底面(過大壓力保護(hù)面)，如果該位移被限制的話，通過阻擋隔膜5b的向傳感器隔膜的其程度以上的壓差ΛΡ的傳遞將被阻止。其結(jié)果，因外加過大壓力Pover而引起的壓力傳感器芯片I的破損、即壓力傳感器芯片I上的傳感器隔膜的破損被防止于未然。
[0009]在該差壓變送器100中，因為使儀器殼體2含有壓力傳感器芯片1，所以能夠保護(hù)壓力傳感器芯片I使其免于暴露在過程流體等外部腐蝕環(huán)境中。但是，因為采用的是具有用于限制中心隔膜6和阻擋隔膜5a、5b的位移的凹部10a、10b，通過這些來保護(hù)壓力傳感器芯片I使其免于遭受過大壓力Pover的結(jié)構(gòu)，所以無法避免其形狀的大型化。
[0010]因此，提出了在壓力傳感器芯片上設(shè)有第一擋塊構(gòu)件以及第二擋塊構(gòu)件作為保持構(gòu)件，通過使該第一擋塊構(gòu)件以及第二擋塊構(gòu)件的凹部與傳感器隔膜的一個面以及另一個面對峙，來阻止外加過大壓力時的傳感器隔膜過度的位移，由此來防止傳感器隔膜破損?破壞的結(jié)構(gòu)(例如，參見專利文獻(xiàn)I)。
[0011]圖7中示出了采用專利文獻(xiàn)I所示的結(jié)構(gòu)的壓力傳感器芯片的概略。在該圖中，
11-1為傳感器隔膜，11-2以及11-3為將傳感器隔膜ll-ι夾持并接合的第一以及第二擋塊構(gòu)件，11-4以及11-5為與擋塊構(gòu)件11-2以及11-3接合的基座。擋塊構(gòu)件11_1、11_2和基座11-4、11-5由硅、玻璃等構(gòu)成。
[0012]在壓力傳感器芯片11中，在擋塊構(gòu)件11-2、11_3上形成有凹部ll_2a、ll_3a，使擋塊構(gòu)件11-2的凹部ll_2a與傳感器隔膜11-1的一個面11-1A對峙，使擋塊構(gòu)件11_3的凹部ll_3a與傳感器隔膜11-1的另一個面11-1B對峙。凹部ll_2a、ll_3a為沿傳感器隔膜11-1的位移的曲面(非球面)，其頂部形成壓力導(dǎo)入孔ll-2b、ll-3b。另外，在基座11-4、
11-5上，在對應(yīng)于擋塊構(gòu)件11-2、11-3的壓力導(dǎo)入孔ll-2b、ll-3b的位置也形成有壓力導(dǎo)入孔 ll-4a、ll_5a。
[0013]當(dāng)采用這種壓力傳感器芯片11時，傳感器隔膜11-1的一個面11-1A上被外加過大壓力而使得傳感器隔膜11-1位移時，該位移面整體將被擋塊構(gòu)件11-3的凹部ll_3a的曲面擋住。又，傳感器隔膜11-1的另一個面11-1B被外加過大壓力而使得傳感器隔膜11-1位移時,該位移面整體將被擋塊構(gòu)件11-2的凹部ll_2a的曲面擋住。
[0014]由此，傳感器隔膜11-1上外加過大壓力時的過度的位移得以阻止，在傳感器隔膜
11-1的周邊部不會產(chǎn)生應(yīng)力集中，可以有效地防止因外加過大壓力而引起的傳感器隔膜
11-1的不得已的破壞，能夠提高該過大壓力保護(hù)動作壓力(耐壓)。又，在圖5所示的結(jié)構(gòu)中，去除了中心隔膜6和壓力緩沖室7a、7b，從阻擋隔膜5a、5b直接將測量壓力Pa、Pb導(dǎo)向傳感器隔膜11-1，可以實現(xiàn)儀器機身2的小型化。
[0015]【背景技術(shù)】文獻(xiàn)
[0016]專利文獻(xiàn)
[0017]專利文獻(xiàn)1:日本特開2005-69736號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]發(fā)明所要解決的課題
[0019]但是，圖7示出的壓力傳感器芯片11的結(jié)構(gòu)中，擋塊構(gòu)件11-2以及11-3使其周邊部ll-2c以及l(fā)l-3c面對面，又使該周邊部ll-2c以及l(fā)l_3c的內(nèi)緣LI以及L2的位置對齊，與傳感器隔膜11-1的一個面11-1A以及另一個面11-1B接合。[0020]即，使將擋塊構(gòu)件11-2的凹部ll_2a包圍的周邊部ll_2c與傳感器隔膜11_1的一個面I1-1A面對面，又，使包圍擋塊構(gòu)件11-3的凹部ll-3a的周邊部ll_3c與傳感器隔膜11-1的另一個面I1-1B面對面，使擋塊構(gòu)件11-2的周邊部ll-2c的內(nèi)緣LI和擋塊構(gòu)件
11-3的周邊部ll-3c的內(nèi)緣L2的位置對齊，使擋塊構(gòu)件11-2以及11_3與傳感器隔膜11_1的一個面11-1A以及另一個面11-1B接合。
[0021]在這種結(jié)構(gòu)的情況下，從一側(cè)外加壓力且傳感器隔膜11-1彎曲時，因為拉伸應(yīng)力最易產(chǎn)生的外加壓力側(cè)的傳感器隔膜11-1的周邊附近(圖7中由點劃線所包圍的部位)兩面均處于約束狀態(tài)，所以存在在該處產(chǎn)生應(yīng)力集中，無法確保所期待的耐壓的問題。
[0022]本發(fā)明正是為了解決這樣的課題而做出的，其目的在于，提供一種能夠降低因隔膜的約束而產(chǎn)生的應(yīng)力，可以確保所期待的耐壓的壓力傳感器芯片。
[0023]用于解決課題的手段
[0024]為了實現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明的壓力傳感器芯片具有第一以及第二保持構(gòu)件，所述第一以及第二保持構(gòu)件的周邊部與該隔膜的一個面以及另一個面面對面并接合，所述壓力傳感器芯片的特征在于，第一保持構(gòu)件的周邊部的內(nèi)緣相比于第二保持構(gòu)件的周邊部的內(nèi)緣位于外側(cè)。
[0025]根據(jù)此發(fā)明，在隔膜的一個面外加高壓的情況下，由于第一保持構(gòu)件的周邊部的內(nèi)緣相比于第二保持構(gòu)件的周邊部的內(nèi)緣位于外側(cè)，隔膜可以在第一保持構(gòu)件的周邊部的內(nèi)緣和第二保持構(gòu)件的周邊部的內(nèi)緣之間不產(chǎn)生由約束而引起的過度拉伸應(yīng)力地彎曲，所以能夠使該部分產(chǎn)生的應(yīng)力降低。
[0026]例如，本發(fā)明中，將隔膜作為傳感器隔膜(輸出與施加于一個面和另一個面之間的壓力差相應(yīng)的信號的隔膜)，在傳感器隔膜上承受高壓側(cè)的測量壓力的面必須確定的情況下，將傳感器隔膜的一個面設(shè)為高壓側(cè)的測量壓力的受壓面，將另一個面設(shè)為低壓側(cè)的測量壓力的受壓面。即，將傳感器隔膜的一個面設(shè)為高壓側(cè)的測量壓力的受壓面，將另一個面設(shè)為低壓側(cè)的測量壓力的受壓面，使與高壓側(cè)的測量壓力的受壓面相接合的第一保持構(gòu)件的周邊部的內(nèi)緣，相比于與低壓側(cè)的測量壓力的受壓面相接合的第二保持構(gòu)件的周邊部的內(nèi)緣位于外側(cè)。
[0027]這種結(jié)構(gòu)的情況下，與低壓側(cè)的測量壓力的受壓面相接合的第二保持構(gòu)件，最好是具有凹部的擋塊構(gòu)件，該凹部對在傳感器隔膜上外加過大壓力時的該傳感器隔膜的過度位移進(jìn)行阻止，但不是一定要具有這種凹部，也可以是僅保持傳感器隔膜的簡單形狀的保持構(gòu)件。
[0028]又，本發(fā)明也可以采用如下的結(jié)構(gòu):設(shè)有分別由隔膜、第一保持構(gòu)件、第二保持構(gòu)件構(gòu)成的第一以及第二結(jié)構(gòu)體；以及將一個面設(shè)為第一面，將另一個面設(shè)為第二面，輸出與施加于該第一面和第二面之間的壓力差相應(yīng)的信號的傳感器隔膜，傳感器隔膜被配設(shè)在第一結(jié)構(gòu)體的第二保持構(gòu)件和第二結(jié)構(gòu)體的第二保持構(gòu)件之間，第一結(jié)構(gòu)體的第二保持構(gòu)件中封入有第一壓力傳遞介質(zhì)，該第一壓力傳遞介質(zhì)將施加在第一結(jié)構(gòu)體的隔膜的一個面的測量壓力引導(dǎo)至傳感器隔膜的第一面，第二結(jié)構(gòu)體的第二保持構(gòu)件中封入有第二壓力傳遞介質(zhì)，該第二壓力傳遞介質(zhì)將施加在第二結(jié)構(gòu)體的隔膜的一個面的測量壓力引導(dǎo)至傳感器隔膜的第二面。
[0029]這種結(jié)構(gòu)的情況下，最好是，第一結(jié)構(gòu)體的第二保持構(gòu)件作為具有凹部的擋塊構(gòu)件，該凹部對在第一結(jié)構(gòu)體的隔膜上外加過大壓力時的該隔膜的過度位移進(jìn)行阻止，第二結(jié)構(gòu)體的第二保持構(gòu)件作為具有凹部的擋塊構(gòu)件，該凹部對在第二結(jié)構(gòu)體的隔膜上外加過大壓力時的該隔膜的過度位移進(jìn)行阻止，但不是一定要具備這種凹部，也可以是僅保持傳感器隔膜的簡單形狀的保持構(gòu)件。
[0030]發(fā)明的效果
[0031]根據(jù)本發(fā)明，壓力傳感器芯片具有，使其周邊部與該隔膜的一個面以及另一個面面對面并接合的第一以及第二保持構(gòu)件，由于第一保持構(gòu)件的周邊部的內(nèi)緣相比于第二保持構(gòu)件的周邊部的內(nèi)緣位于外側(cè)，減少由隔膜的約束產(chǎn)生的應(yīng)力，可確保所期待的耐力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明所涉及的壓力傳感器芯片的一實施形態(tài)(實施形態(tài)I)的概略圖。
[0033]圖2是本發(fā)明所涉及的壓力傳感器芯片的實施形態(tài)2的概略圖。
[0034]圖3是本發(fā)明所涉及的壓力傳感器芯片的實施形態(tài)3的概略圖。
[0035]圖4是本發(fā)明所涉及的壓力傳感器芯片的實施形態(tài)4的概略圖。
[0036]圖5是現(xiàn)有的差壓變送器的概略構(gòu)成圖。
[0037]圖6是該差壓變送器的動作形態(tài)的示意圖。
[0038]圖7是采用了專利文獻(xiàn)I所示的結(jié)構(gòu)的傳感器芯片的概略圖。
【具體實施方式】
[0039]下面，根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施形態(tài)進(jìn)行詳細(xì)地說明。
[0040]〔實施形態(tài)I〕
[0041]圖1是本發(fā)明涉及的壓力傳感器芯片的一實施形態(tài)(實施形態(tài)I)的概略圖。在該圖中，與圖7相同的符號表示與參照圖7說明的構(gòu)成要素相同或者等同的構(gòu)成要素，其說明省略。
[0042]另外，在該實施形態(tài)I中，壓力傳感器芯片用符號IlA表示，以區(qū)別于圖7所示的壓力傳感器芯片11。又，該實施形態(tài)I中，在傳感器隔膜11-1上承受高壓側(cè)的測量壓力的面必須確定。此例中，測量壓力Pa被規(guī)定為高壓側(cè)的測量壓力，測量壓力Pb被規(guī)定為低壓側(cè)的測量壓力。
[0043]該壓力傳感器芯片IlA中，傳感器隔膜11-1的一個面11-1A被設(shè)為高壓側(cè)的測量壓力Pa的受壓面，傳感器隔膜11-1的另一個面11-1B被設(shè)為低壓側(cè)的測量壓力Pb的受壓面。
[0044]又，此壓力傳感器芯片IlA的結(jié)構(gòu)為，擋塊構(gòu)件11-3只設(shè)在傳感器隔膜11_1的另一個面11-1B上，傳感器隔膜11-1的一個面11-1A上設(shè)有簡單的形狀的保持構(gòu)件11-6。
[0045]S卩，擋塊構(gòu)件11-3雖然具有被設(shè)置為沿傳感器隔膜11-1的位移的曲面的凹部
ll-3a，但保持構(gòu)件11-6不設(shè)有這樣的凹部，不作為保護(hù)過大壓力的構(gòu)件發(fā)揮作用。在本實施形態(tài)中，保持構(gòu)件11-6為環(huán)狀。又，本實施形態(tài)中，保持構(gòu)件11-6相當(dāng)于本發(fā)明中的第一保持構(gòu)件，擋塊構(gòu)件11-3相當(dāng)于本發(fā)明中的第二保持構(gòu)件。
[0046]又，該壓力傳感器芯片IIA中，保持構(gòu)件11-6的周邊部Il_6c的內(nèi)緣LI，相比于擋塊構(gòu)件11-3的周邊部ll-3c的內(nèi)緣L2位于外側(cè)。即，使包圍保持構(gòu)件11-6的中空部ll_6a的周邊部ll-6c與傳感器隔膜11-1的一個面11-1A面對面，又，使包圍擋塊構(gòu)件11-3的凹部ll_3a的周邊部ll-3c與傳感器隔膜11_1的另一個面11-1B面對面，使保持構(gòu)件11_6的周邊部ll-6c的內(nèi)緣LI相比于擋塊構(gòu)件11-3的周邊部ll-3c的內(nèi)緣L2位于外側(cè)，使保持構(gòu)件11-6以及擋塊構(gòu)件11-3與傳感器隔膜11-1的一個面11-1A以及另一個面11-1B接
八
口 ο
[0047]此壓力傳感器IlA中，由于測量壓力Pa必須確定為高壓側(cè)的測量壓力，所以傳感器隔膜11-1只在擋塊構(gòu)件11-3的凹部ll_3a側(cè)彎曲。此情況下，傳感器隔膜11_1可以在保持構(gòu)件11-6的周邊部ll-6c的內(nèi)緣LI (隔膜支點)和擋塊構(gòu)件11-3的周邊部ll_3c的內(nèi)緣L2 (壓力外加側(cè)支點)之間不產(chǎn)生由約束而引起的過度拉伸應(yīng)力地彎曲，因此該部分產(chǎn)生的應(yīng)力降低。由此，由于傳感器隔膜11-1的約束而產(chǎn)生的應(yīng)力降低，可確保所期待的耐力。
[0048]〔實施形態(tài)2〕
[0049]實施形態(tài)I中，具有被設(shè)為沿傳感器隔膜11-1的位移的曲面的凹部ll_3a的擋塊構(gòu)件11-3作為保持構(gòu)件設(shè)置在隔膜11-1的另一個面11-1B上，但也可以設(shè)有不具有此種凹部的簡單形狀的保持構(gòu)件。
[0050]作為實施形態(tài)2，圖2示出了設(shè)有和保持構(gòu)件11-6 —樣的簡單形狀(環(huán)狀)的保持構(gòu)件11-3’來代替擋塊構(gòu)件11-3的例子。此實施形態(tài)2的壓力傳感器芯片IlB中，與實施形態(tài)I的壓力傳感器芯片IlA—樣，使保持構(gòu)件11-6的周邊部ll-6c的內(nèi)緣LI (隔膜支點)相比于保持構(gòu)件11-3’的周邊部ll-3c的內(nèi)緣L2 (壓力外加側(cè)支點)位于外側(cè)，降低由于傳感器隔膜i1-ι的約束產(chǎn)生的應(yīng)力。
[0051]〔實施形態(tài)3〕
[0052]圖3是本發(fā)明所涉及的壓力傳感器芯片的其他實施形態(tài)(實施形態(tài)3)的概略圖。且，此實施形態(tài)3中，壓力傳感器芯片用符號12表示，與實施形態(tài)1、2的壓力傳感器芯片IlAUlB區(qū)別。實施形態(tài)1、2中，傳感器隔膜上承受高壓側(cè)的測量壓力的面必須確定，但實施形態(tài)3中，傳感器隔膜上承受高壓側(cè)的測量壓力的面不確定。
[0053]該壓力傳感器芯片12具有，由隔膜(阻擋隔膜)12_1、第一保持構(gòu)件12-2和第二保持構(gòu)件12-3構(gòu)成的第一結(jié)構(gòu)體12A ;由隔膜(阻擋隔膜)12-4、第一保持構(gòu)件12_5和第二保持構(gòu)件12-6構(gòu)成的第二結(jié)構(gòu)體12B ;以及傳感器隔膜12-7。
[0054]第一結(jié)構(gòu)體12A中，第一保持構(gòu)件12-2上形成有凹部12_2a，第二保持構(gòu)件12_3上形成有凹部12_3a，包圍第一保持構(gòu)件12-2的凹部12_2a的周邊部12_2c與阻擋隔膜12-1的一個面12-1A面對面，又，包圍第二保持構(gòu)件12-3的凹部12_3a的周邊部12_3c與阻擋隔膜12-1的另一個面12-1B面對面，第一保持構(gòu)件于12-2的周邊部12_2c的內(nèi)緣LI相比于第二保持構(gòu)件12-3的周邊部12-3c的內(nèi)緣L2位于外側(cè)，阻擋隔膜12_1的一個面12-1A以及另一個面12-1B與第一保持構(gòu)件12-2以及第二保持構(gòu)件12_3相接合。
[0055]另外，第二保持構(gòu)件12-3的凹部12_3a呈錐狀，作為保護(hù)對阻擋隔膜12_1的過大壓力的構(gòu)件發(fā)揮作用，但第一保持構(gòu)件12-2的凹部12-2a不是錐狀，不作為保護(hù)對阻擋隔膜12-1的過大壓力的構(gòu)件發(fā)揮作用。又，第一保持構(gòu)件12-2上形成有與凹部12-2a連通的壓力導(dǎo)入孔12-2b，第二保持構(gòu)件12-3上形成有與凹部12-3a連通的連通路徑12_3b。且，第二保持構(gòu)件12-3的凹部12-3a，也可被設(shè)置為沿著阻擋隔膜12_1的位移的曲面(非球面)。
[0056]第二結(jié)構(gòu)體12B中，在第一保持構(gòu)件12-5上形成有凹部12_5a，第二保持構(gòu)件12-6上形成有凹部12-6a，包圍第一保持構(gòu)件12_5的凹部12_5a的周邊部12_5c與阻擋隔膜12-4的一個面12-4A面對面，又，包圍第二保持構(gòu)件12-6的凹部12_6a的周邊部12_6c與阻擋隔膜12-4的另一個面12-4B面對面，第一保持構(gòu)件于12-5的周邊部12_5c的內(nèi)緣LI相比于第二保持構(gòu)件12-6的周邊部12-6c的內(nèi)緣L2位于外側(cè)，阻擋隔膜12_4的一個面12-4A以及另一個面12-4B與第一保持構(gòu)件12_5以及第二保持構(gòu)件12_6相接合。
[0057]另外，第二保持構(gòu)件12-6的凹部12_6a呈錐狀，作為保護(hù)對阻擋隔膜12_4的過大壓力的構(gòu)件發(fā)揮作用，第一保持構(gòu)件12-5的凹部12-5a不是錐狀，不作為保護(hù)對阻擋隔膜12-4的過大壓力的構(gòu)件發(fā)揮作用。又，第一保持構(gòu)件12-5上形成有與凹部12-5a連通的壓力導(dǎo)入孔12-5b，第二保持構(gòu)件12-6上形成有與凹部12-6a連通的連通路徑12_6b。另夕卜，第二保持構(gòu)件12-6的凹部12-6a，也可被設(shè)置為沿著阻擋隔膜12_4的位移的曲面(非球面)。
[0058]此壓力傳感器芯片12中，傳感器隔膜12-7配置于第一結(jié)構(gòu)體12A的第二保持構(gòu)件12-3和第二結(jié)構(gòu)體12B的第二保持構(gòu)件12-6之間。又，在第一結(jié)構(gòu)體12A的第二保持構(gòu)件12-3的凹部12-3a以及連通路徑12_3b封入壓力傳遞介質(zhì)(第一壓力傳遞介質(zhì))12_8，該第一壓力傳遞介質(zhì)將施加在第一結(jié)構(gòu)體12A的阻擋隔膜12-1的一個面12-1A的測量壓力Pb引導(dǎo)至傳感器隔膜12-7的一個面(第一面)12-7A ;在第二結(jié)構(gòu)體12B的第二保持構(gòu)件12-6的凹部12-6a以及連通路徑12_6b封入壓力傳遞介質(zhì)(第二壓力傳遞介質(zhì))12_9，該第二壓力傳遞介質(zhì)將施加在第一結(jié)構(gòu)體12B的阻擋隔膜12-4的一個面12-4A的測量壓力Pa引導(dǎo)至傳感器隔膜12-7的另一個面(第二面)12-7B。
[0059]此壓力傳感器芯片12中，將測量壓力Pa設(shè)為高壓側(cè)的測量壓力，將測量壓力Pb設(shè)為低壓側(cè)的測量壓力的情況下，高壓側(cè)的測量壓力Pa施加在阻擋隔膜12-4的一個面
12-4A上時，阻擋隔膜12-4可以在第一保持構(gòu)件12-5的周邊部12_5c的內(nèi)緣LI (隔膜支點)和第二保持構(gòu)件12-6的周邊部12-6c的內(nèi)緣L2 (壓力外加側(cè)支點)之間不產(chǎn)生由約束而引起的過度拉伸應(yīng)力地彎曲，可降低此部分產(chǎn)生的應(yīng)力。
[0060]又，此壓力傳感器芯片12中，將測量壓力Pb設(shè)為高壓側(cè)的測量壓力，將測量壓力Pa設(shè)為低壓側(cè)的測量壓力的情況下，高壓側(cè)的測量壓力Pb施加在阻擋隔膜12-1的一個面
12-1A上時，阻擋隔膜12-1可以在第一保持構(gòu)件12-2的周邊部12_2c的內(nèi)緣LI (隔膜支點)和第二保持構(gòu)件12-3的周邊部12-3c的內(nèi)緣L2 (壓力外加側(cè)支點)之間不產(chǎn)生由約束而引起的過度拉伸應(yīng)力地彎曲，可降低此部分產(chǎn)生的應(yīng)力。
[0061]這樣，采用此實施形態(tài)3的壓力傳感器芯片12的話，可以降低由阻擋隔膜12-1以及12-4的約束產(chǎn)生的應(yīng)力，因此可確保所期待的耐壓。
[0062]〔實施形態(tài)4〕
[0063]實施形態(tài)3中，在阻擋隔膜12-1的另一個面12-1B設(shè)有具有被設(shè)成錐狀的凹部
12-3a的第二保持構(gòu)件12-3，又，在阻擋隔膜12_4的另一個面12-4B設(shè)有具有被設(shè)成錐狀的凹部12-6a的第二保持構(gòu)件12-6，但也可設(shè)有不具有此種形狀的凹部的簡單形狀的保持構(gòu)件。
[0064]作為實施形態(tài)4，圖4中示出設(shè)有具有與第一保持構(gòu)件12-2、12_5相同簡單形狀的第二保持構(gòu)件12-3’、12-6’來代替第二保持構(gòu)件12-3、12-6的例子。即使在此實施形態(tài)4的壓力傳感器芯片12’中，也與實施形態(tài)3的壓力傳感器芯片12—樣,使第一保持構(gòu)件
12-2、12-5的周邊部12-2c、12-5c的內(nèi)緣LI (隔膜支點)相比于第二保持構(gòu)件12_3’、12_6’周邊部12-3c、12-6c的內(nèi)緣L2 (壓力外加側(cè)支點)位于外側(cè)，降低由于阻擋隔膜12_1、12_4的約束產(chǎn)生的應(yīng)力。
[0065]另外，在上述實施形態(tài)中，將傳感器隔膜做成形成電阻值根據(jù)壓力變化而變化的電阻應(yīng)變儀的類型，但也可以是靜電電容式的傳感器芯片。靜電電容式的傳感器芯片具有:具備規(guī)定的空間(電容室)的基板、配置在該基板的空間上的隔膜、形成在基板上的固定電極、和形成在隔膜上的可動電極。通過隔膜受到壓力并變形，使得可動電極與固定電極的間隔產(chǎn)生變化并使其間的靜電電容產(chǎn)生變化。
[0066]又，上述各個實施形態(tài)中，隔膜支點和壓力外加側(cè)支點間的位置的位移量是在考慮過傳感器應(yīng)滿足的諸性能(耐壓性、大小、精度、靈敏度等)后決定的。隔膜支點和壓力外加側(cè)支點之間位置的位移量變大，在提高應(yīng)力松弛效應(yīng)、提高耐壓性的同時，也可能使傳感器大型化，或產(chǎn)生制造上的制約。因此，在滿足傳感器的諸性能的范圍內(nèi)，確定隔膜支點和壓力外加側(cè)支點之間的位置的位移量是重要的。
[0067]〔實施形態(tài)的擴展〕
[0068]以上，雖然參照實施形態(tài)對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限于上述實施形態(tài)。對于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及詳細(xì)內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明的技術(shù)思想范圍內(nèi)，進(jìn)行能夠理解的各種變更。又，關(guān)于各實施形態(tài)，可以在不矛盾的范圍進(jìn)行任意地組合并實施。
[0069]符號說明
[0070]11A, 11B... 壓力傳感器芯片、11-1…傳感器隔膜、11-1A----個面、11-1B…另一個
面、11-3...擋塊構(gòu)件、11-3&夂凹部、11-3卜..壓力導(dǎo)入孔、11-3(^..周邊部、11-4，11-5丨基座、ll_4a, 11-5&...壓力導(dǎo)入孔、11-6...保持構(gòu)件、11-63彳中空部、11-6(^..周邊部、LI, L2...內(nèi)緣、12...壓力傳感器芯片，12-1，12-4…隔膜(阻擋隔膜)、12-2，12_5…第一保持構(gòu)件、
12-3，12-6第二保持構(gòu)件、12A… 第一結(jié)構(gòu)體、12B…第二結(jié)構(gòu)體、12-7…傳感器隔膜、12-8，
12-9…壓力傳遞介質(zhì)。
【權(quán)利要求】
1.一種壓力傳感器芯片，其具有第一以及第二保持構(gòu)件，所述第一以及第二保持構(gòu)件的周邊部與隔膜的一個面以及另一個面面對面并接合，所述壓力傳感器芯片的特征在于， 所述第一保持構(gòu)件的周邊部的內(nèi)緣相比于所述第二保持構(gòu)件的周邊部的內(nèi)緣位于外側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力傳感器芯片，其特征在于， 所述隔膜為輸出與施加于所述一個面和所述另一個面之間的壓力差相應(yīng)的信號的傳感器隔膜， 所述傳感器隔膜的所述一個面被設(shè)為高壓側(cè)的測量壓力的受壓面， 所述傳感器隔膜的所述另一個面被設(shè)為低壓側(cè)的測量壓力的受壓面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓力傳感器芯片，其特征在于， 所述第二保持構(gòu)件具有凹部， 所述凹部對在所述傳感器隔膜上外加過大壓力時的該傳感器隔膜的過度位移進(jìn)行阻止。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力傳感器芯片，其特征在于，具有， 分別由所述隔膜、所述第一保持構(gòu)件、和所述第二保持構(gòu)件構(gòu)成的第一以及第二結(jié)構(gòu)體； 以及將一個面作為第一面，將另一個面作為第二面，輸出與施加于該第一面和第二面之間的壓力差相應(yīng)的信號的傳感器隔膜， 所述傳感器隔膜被配設(shè)在所述第一結(jié)構(gòu)體的第二保持構(gòu)件和所述第二結(jié)構(gòu)體的第二保持構(gòu)件之間， 在所述第一結(jié)構(gòu)體的第二保持構(gòu)件中封入有第一壓力傳遞介質(zhì)，該第一壓力傳遞介質(zhì)將施加在所述第一結(jié)構(gòu)體的隔膜的一個面的測量壓力引導(dǎo)至所述傳感器隔膜的第一面，在所述第二結(jié)構(gòu)體的第二保持構(gòu)件中封入有第二壓力傳遞介質(zhì)，該第二壓力傳遞介質(zhì)將施加在所述第二結(jié)構(gòu)體的隔膜的一個面的測量壓力引導(dǎo)至所述傳感器隔膜的第二面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓力傳感器芯片，其特征在于， 所述第一結(jié)構(gòu)體的第二保持構(gòu)件具有凹部， 所述凹部對在所述第一結(jié)構(gòu)體的隔膜上外加過大壓力時的該隔膜的過度位移進(jìn)行阻止， 所述第二結(jié)構(gòu)體的第二保持構(gòu)件具有凹部， 所述凹部對在所述第二結(jié)構(gòu)體的隔膜上外加過大壓力時的該隔膜的過度位移進(jìn)行阻止。
【文檔編號】G01L13/06GK103728086SQ201310479851
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月15日
【發(fā)明者】德田智久, 瀨戶祐希 申請人:阿自倍爾株式會社