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壓力傳感器晶片及壓力傳感器的製作方法

2023-05-25 14:40:21 4


本發明涉及壓力傳感器晶片。



背景技術:

壓力傳感器主要檢測氣體或液體的壓力,作為氣壓傳感器或高度傳感器、水壓傳感器而適用於各種裝置。另外,近年來,作為將其用作高度傳感器的情況的一個方面,具有向用於獲得位置信息的導航裝置的應用或向精確計測用戶運動量的計測器的應用,其適用範圍不斷擴大。

一般,壓力傳感器大致分為對以絕對真空為基準而表示的壓力進行測定的壓力傳感器、和對相對於大氣壓等某一任意的供比較的壓力(基準壓)而表示的壓力進行測定的相對壓力傳感器(壓差傳感器)。

作為這些壓力傳感器存在各種形式,而其中一種具備作為mems(microelectromechanicalsystem)傳感器晶片的膜片式壓力傳感器晶片。具備這種膜片式壓力傳感器晶片的絕對傳感器相比於其他傳感器大幅小型化,故而適於上述的嚮導航裝置的應用或向活動量計的應用。

作為公開了搭載這種壓力傳感器晶片的壓力傳感器的構造的文獻,例如具有特開2006-302943號公報(專利文獻1)或特許第5515258號公報(專利文獻2)。

專利文獻1中公開的傳感器封裝具有如下的構造,即,在半導體層經由多個梁支承重錘體,將與框部件的底面面對的支承基板層的底面分成四個區域,僅在其中一個區域將支承基板層的底面和臺座接合。

另外,專利文獻2中公開的壓力傳感器晶片具備:梁部,向基板的開口部內呈懸臂梁狀突出地進行支承;膜片,根據在所述梁部內以密閉狀態形成的壓力基準室的壓力和被測定壓力間的壓差而位移;壓力檢測部,設於所述膜片上並輸出與該膜片的位移對應的信號。

專利文獻1:(日本)特開2006-302943號公報

專利文獻2:(日本)特許第5515258號公報



技術實現要素:

一般,就壓力傳感器及其上搭載的壓力傳感器晶片,要求進一步的小型化和其檢測精度的高精度化。在將壓力傳感器晶片用於導航裝置或活動量計的上述一個方面的情況下也毫不例外,如果考慮這些裝置是可攜式裝置,則對壓力傳感器的進一步小型化(特別是薄型化)的需求尤為強烈,另外能夠以更高精度對氣壓基於高度差異的變化進行檢測成為特別重要的課題。

壓力傳感器,特別是壓電式壓力傳感器因對應力敏感而容易受到外部應力的影響。作為這種外部應力,可列舉因晶片與基板部件的線膨脹差而產生的應力、或因二次裝配而產生的應力,而這些應力是以傳感器晶片與基板(或者asic)的固定部作為起點由於晶片變形而產生的。

關於這點,在上述專利文獻1中記載了如下的內容,通過將支承基板層的底面分成四個區域,而僅在其中一個區域將支承基板層的底面和臺座接合,支承基板層不會像在各區域接合的情況那樣被各接合部約束,減少了從電路基板等受到的外部應力產生的影響。

另外,在專利文獻2中,梁部為向開口部內呈懸臂梁狀突出地對傳感器晶片進行支承的結構,減小了其支承部位的截面面積,因而能夠抑制經由安裝面傳遞至梁部的擾動應力。因此,能夠降低因從安裝面傳遞至膜片的擾動應力引起的幹擾。

另一方面,面向智慧型電話、可穿戴設備的壓力傳感器向小型化發展,需要1mm左右或更小尺寸規格的傳感器晶片,故而難以將固定部設為一點並且具有相對於晶片的相對小的面積。

另外,由於晶片小型化而不能充分確保傳感器部和電連接端子部間的距離,故而因端子部的熱變形產生的應力以及線接合的應力的影響表現得尤其顯著。現有例中,具有減小傳感器部與其他元器件的連接部位的截面面積而降低外部應力的影響的方法,但是其工序複雜,抗下落等衝擊的強度有可能下降。

因此,本發明是為了解決上述問題點而設立的,其目的在於提供可實現小型化及檢測精度的高精度化的壓力傳感器晶片。

為了解決上述課題,本發明的壓力傳感器晶片具備:形成於半導體基板內且密閉的壓力基準室、形成於該壓力基準室與外部之間且通過所述壓力基準室內的壓力與外部的壓力之差而變形的膜片、設於所述膜片且可產生與該膜片的變形相對應的電信號的傳感器部,俯視觀察所述半導體基板時,將包括所述壓力基準室、所述膜片及所述傳感器部在內的檢測部的周圍部分中的一部分作為連接部,留下所述連接部而在所述檢測部的周圍形成有將該半導體基板貫通的貫通槽,所述半導體基板內的除所述檢測部以外的部分與所述檢測部被所述貫通槽分開。

這樣,通過在檢測部的周圍形成貫通槽,使檢測部從除檢測部以外的部分分離,能夠抑制應力向檢測部的傳遞,實現檢測精度的高精度化。

在所述半導體基板,所述檢測部的基板底面也可以與所述半導體基板內的除所述檢測部以外的部分的基板底面相比處於等高或更高的位置。

另外,在所述半導體基板,所述檢測部的基板底面也可以處於比所述連接部的基板底面高的位置,所述連接部的基板底面也可以與除連接部以外的基板底面相比處於等高或更高的位置

由此,例如,能夠不需要進行將連接部位的截面面積減小那樣的複雜的工序而製造。另外,在實現高精度化時,不需要將晶片接合件實現的粘接部分構成得過於脆弱,故而容易實現壓力傳感器晶片的小型化。

所述檢測部在俯視觀察時也可以具有大致圓形的形狀。另外,從所述膜片的中心觀察,所述連接部也可以形成在中心角45度的範圍內。由此,能夠適當設定連接部的大小,可靠地抑制應力的影響。

在所述壓力傳感器晶片,也可以構成為,所述傳感器部包括形成於所述膜片的表面且將電阻值根據該膜片的變形而變化的多個壓電電阻元件連接而構成的電橋電路,所述連接部朝著相對於所述多個壓電電阻元件中任一個壓電電阻元件的配置方向呈45度角度的方向而形成。

在所述壓力傳感器晶片,也可以構成為還具備:輸出端子部,其與所述傳感器部電連接,向外部輸出來自該傳感器部的電信號,所述輸出端子部形成於所述半導體基板的表面,所述連接部朝著沒有配置所述輸出端子部的方向設置。

由此,能夠將連接部配置在對應力靈敏度低的方向,降低基於應力的影響。

為了解決上述課題,本發明的壓力傳感器具備:傳感器基板、所述壓力傳感器晶片,在所述半導體基板的底面中除所述檢測部以外的位置,所述壓力傳感器晶片經由晶片接合件與所述傳感器基板或所述基板上固定的電路部連接。

這樣,通過將所述半導體基板的除檢測部以外、即比貫通槽靠外側的底面相對於傳感器基板固定,即使在傳感器基板等產生了應力的情況下,也可通過貫通槽抑制應力向檢測部的傳遞,因而能夠實現檢測精度的高精度化。

根據本發明,能夠提供可實現小型化及檢測精度的高精度化的壓力傳感器晶片。

附圖說明

圖1是本發明實施方式的壓力傳感器的剖面圖;

圖2是本發明實施方式的壓力傳感器的示意平面圖;

圖3是本發明實施方式的壓力傳感器的分解立體圖;

圖4是圖1所示的壓力傳感器晶片的平面圖;

圖5是圖1所示的壓力傳感器晶片的剖面圖;

圖6(a)~圖6(f)是對貫通槽的形狀進行說明的平面示意圖;

圖7(a)、圖7(b)是壓電電阻係數的說明圖;

圖8(a)、圖8(b)是對貫通槽的形狀和晶片接合件間的位置關係進行表示的圖;

圖9是對在有無貫通槽及連接部的寬度不同的情況下的在檢測部產生的應力的影響進行比較的圖表;

圖10是對連接部的寬度的定義進行表示的圖;

圖11(a)~圖11(d)是對在配置連接部的方向不同的情況下的在檢測部產生的應力的影響進行說明的圖;

圖12(a)、圖12(b)是對配置連接部及端子部的一例進行說明的圖;

標記說明

1:壓力傳感器

2:傳感器基板

7:蓋

8:接合線

10:壓力傳感器晶片

11:背面側基板

12:表面側基板

13:膜片

15:壓力基準室

16:壓電電阻元件

17a:電極

17b:導電圖案

17c:導電圖案

18:感壓部

19:電路部

20:晶片接合件

21:蓋固定件

22:底部填充件

31:電極

40:檢測部

41:貫通槽

42:連接部

具體實施方式

以下,參照附圖對本發明的實施方式進行詳細說明。需要說明的是,在以下表示的實施方式中,對相同或共通的部分標註相同的附圖標記並不重複該說明。

(實施方式1)

圖1~圖3是本發明實施方式1的壓力傳感器的剖面圖、示意平面圖及分解立體圖。另外,圖4及圖5是圖1所示的壓力傳感器晶片的平面圖及剖面圖。以下,參照上述圖1至圖5說明本發明實施方式1的壓力傳感器。

需要說明的是,圖2表示沿著圖1中所示的x1-x1線的壓力傳感器的示意平面圖,圖5表示沿著圖4中所示的x2-x2線的壓力傳感器晶片的剖面。另外,為了在圖2表示壓力傳感器晶片和晶片接合件間的位置關係,在該圖2中,用雙點劃線表示圖1所示的壓力傳感器晶片。

如圖1~圖3所示,本實施方式的壓力傳感器1作為表面安裝型裝置而構成,具備壓力傳感器晶片10、電路部19、晶片接合件20、作為封裝的基板2及蓋7、接合線8、蓋固定件21、底部填充件22。壓力傳感器晶片10通過晶片接合件20與電路部19粘接,電路部19通過底部填充件22固定在基板2上。然後,以覆蓋壓力傳感器晶片10的方式通過蓋固定件21將蓋7固定在傳感器基板2上。由此,壓力傳感器晶片10被收納在由傳感器基板2及蓋7構成的封裝的內部。

如圖4及圖5所示,壓力傳感器晶片10具有包括俯視矩形的表面12a及背面11a的扁平長方體形狀的外形。在壓力傳感器晶片10的表面12a的規定位置分別設有檢測部40、電極17a、導電圖案17b。另外,壓力傳感器晶片10構成為,在檢測部40的周圍形成有從表面12a貫通到背面11a的貫通槽41,僅由未形成該貫通槽41的連接部42保持檢測部40。

壓力傳感器晶片10通過使背面側基板11及表面側基板12貼合而構成。上述壓力傳感器晶片10的表面12a由表面側基板12的一對主表面中的非貼合面而構成,上述壓力傳感器晶片10的背面11a由背面側基板11的一對主表面中的非貼合面而構成。

壓力傳感器晶片10具備:密閉在半導體基板內部的圓盤狀的壓力基準室15、形成在該壓力基準室15與外部之間且因所述壓力基準室15內的壓力與外部壓力之差而變形的薄板狀的膜片13。

檢測部40包括壓力基準室15、膜片13、沿膜片13的周緣設置的多個壓電電阻元件16。另外,壓電電阻元件16是在膜片13因壓力基準室15內的壓力與外部壓力之差而產生了變形的情況下,可產生與該變形對應的電信號的傳感器部的一方式。在本實施方式中,沿膜片13的周緣等間隔地設有四個壓電電阻元件16,導電圖案17c將各壓電電阻元件16電連接而構成電橋電路。此外,不限於此,檢測部40也可以是根據需求精度而具備任意數量的壓電電阻元件16的構成。另外,作為傳感器部,不限於利用了上述那樣的多個壓電電阻元件16,也可以利用電容式元器件。

上述構成的壓力傳感器晶片10通過如下的方法而製造,即,在背面側基板11的貼合面事先形成有凹部,以覆蓋該凹部的方式在規定的壓力環境下與表面側基板12貼合,並將表面側基板12磨削到希望的厚度。由此,在壓力傳感器晶片10的內部形成有上述的壓力基準室15,與事先在背面側基板11上形成的凹部相對的表面側基板12成為膜片13。在本實施方式中,通過在真空環境下使背面側基板11與表面側基板12貼合,壓力基準室15在真空狀態下形成。

需要說明的是,作為背面側基板11及表面側基板12,優選使用半導體基板,例如矽基板,作為一例,其貼合可適用soi(silicononinsulator)技術。此外,在表面側基板12為矽基板的情況下,可在矽基板的表面12a通過使雜質擴散而形成擴散層電阻,作為所述壓電電阻元件16。作為背面側基板11,不限於矽基板,也可利用玻璃基板等。

在壓力傳感器晶片10的俯視觀察下(圖4),將檢測部40的周圍部分中的一部分作為連接部42,留下連接部42而在檢測部40的周圍形成有將背面側基板11及表面側基板12貫通的貫通槽41。即,壓力傳感器晶片10內的除檢測部40以外的部分(以下也稱為周邊部)43和檢測部40被貫通槽41分開。作為形成貫通槽41的方法,可舉出如下的工藝,即,使背面側基板11及表面側基板12貼合,在形成壓電電阻元件16或導電圖案17b、17c、電極17a之後,從表面挖槽,從背面磨削直到槽露出;或者在對表面或背面進行磨削之後,從相反側的面挖槽。這樣,本實施方式的壓力傳感器晶片10構成為,在貼合的背面側基板11及表面側基板12設置貫通槽41,使周邊部43和檢測部40分開,因而檢測部40的底面與周邊部43的底面的高度相同。此外,不限於此,也可以將檢測部40的底面通過蝕刻等形成為比周邊部43的底面高。另外,在該情況下,連接部42的基板底面也可以形成在與除連接部42以外的基板底面相比等高或較高的位置。

電路部19是具有放大電路或溫度補償電路等進行規定的信號處理的電路和存儲器等的集成電路。例如是asic(applicationspecificintegratedcircuit)。電路部19用樹脂或金屬、陶瓷等密封,具有包括俯視矩形的表面19b及背面19a的扁平長方體形狀的外形。另外,電路部19在表面19b具備用於電信號的輸入輸出的電極33。

如圖1及圖2所示,傳感器基板2主要為由絕緣材料形成的平板狀。需要說明的是,作為構成傳感器基板2的絕緣材料,可利用陶瓷材料或樹脂材料等。由傳感器基板2的表面2a及asic的表面19b形成的空間填充有底部填充件22,在該表面2a上的與電路部19相鄰的位置設有與壓力傳感器晶片10連接的多個電極(焊盤)31。多個電極31分別經由導電圖案32與在電路部19的下面設置的電極33連接。

另外,壓力傳感器晶片10通過晶片接合件20固定在作為電路部19的asic的背面19a,壓力傳感器晶片10的電極17a和傳感器基板2的電極31經由金或銅、鋁等接合線8而電連接。由此,電路部19經由電極33、導電圖案32、電極31、接合線8、電極17a、導電圖案17b、17c而與壓電電阻元件16連接。需要說明的是,在本實施方式中,電極17a為壓力傳感器晶片10的輸出端子部的一方式。

然後,箱狀的蓋7將其開口部朝向傳感器基板2側而覆蓋電路部19和電極31,通過粘接樹脂等蓋固定件21被固定。蓋7是由樹脂或金屬等形成的具有規定剛性的部件,通過覆蓋壓力傳感器晶片10,防止除測定對象的氣體或液體以外的物體與壓力傳感器晶片接觸,保護壓力傳感器晶片10。

需要說明的是,作為將蓋7內的空間與蓋7外的空間連通的連通部71,蓋7包括具有孔或狹縫、格子、網眼之類的開口的部件。通過該連通部71,蓋7內的壓力與蓋7外的壓力相等,成為在膜片13上附加了與壓力傳感器1的周圍同等的壓力的狀態,因而壓力傳感器1能夠通過測定膜片13上附加的壓力,求出壓力傳感器1周圍的壓力。需要說明的是,連通部71不限於單純的開口,只要是以使蓋7內的壓力與蓋7外的壓力相等的方式傳遞壓力的構成即可。例如,也可以是在連通部71的開口夾著過濾部或防水膜的結構。

在上述構成的壓力傳感器1,通過在膜片13的表面附加外氣壓,膜片13根據該外氣壓與壓力基準室15內的基準壓力之差而變形。然後,多個壓電電阻元件16的電阻值根據其變形程度而分別變化,電橋電路的中點電位變動,並且在電路部19,中點電位的變動量被轉換成電信號。轉換後的電信號作為與所述外氣壓相對應的傳感器輸出,例如作為表示所述外氣壓的絕對壓向外部輸出。需要說明的是,在該電信號輸出時,也可以使所生成的電信號暫時存儲在存儲器部。

如上述,在本實施方式的壓力傳感器1,壓力傳感器晶片10的背面11a的四角通過晶片接合件20與電路部19粘接,該粘接了的周邊部43和檢測部40被貫通槽41分開。換言之,檢測部40的被貫通槽41包圍的部分與周邊部43分離,檢測部40僅由連接部42保持。

通過這樣地構成,例如在外部環境的溫度發生變化的情況下,能夠大幅減輕隨著傳感器基板2或蓋7、電路部19等線膨脹係數不同的部件而產生的應力向膜片13的傳遞,並能夠抑制對傳感器輸出造成的影響。以下,表示對其原因的探討。

作為對壓力傳感器晶片的性能造成影響的特性之一,具有傳感器輸出滯後。在壓力傳感器晶片上附加的壓力為零的情況和為額定壓力的情況下各自的輸出電流(或電壓)值之間劃出理想直線,求出其與實測電流(或電壓)值之間的差作為誤差值,壓力上升時的誤差值與壓力下降時的誤差值之差的絕對值相對於滿量程以百分比表示傳感器輸出滯後。該傳感器輸出滯後越小越好,在傳感器輸出滯後小的情況下,可實現檢測精度的高精度化。

作為該傳感器輸出滯後變大的主要原因,例如在外部環境的溫度發生變化的情況下,在傳感器基板2或蓋7、電路部19等線膨脹係數不同的部件之間產生應力,該應力經由晶片接合件20或接合線8傳遞至壓力傳感器晶片10,有時會對壓力的測定造成影響。另外,伴隨著接合線8的熱引起的變化,而向電極17a產生應力,有時會對測定造成影響。針對伴隨著這些熱而產生的應力,已知有通過構成為使用柔軟的晶片接合件20來保持壓力傳感器晶片,從而將這些應力吸收,減輕對傳感器的影響。然而,用晶片接合件20不能減輕所有的應力,特別在小型傳感器中,由晶片接合件20抑制的應力的影響也受限於自身結構。

就這點,在本實施方式的壓力傳感器1,由晶片接合件20固定的周邊部43和檢測部40被貫通槽41分開,因而即使在周邊部43產生了隨著所述熱而產生的應力,也不會從連接部42以外的部分向檢測部40傳遞,因而對膜片13造成的影響被大幅減輕。另外,對於將壓力傳感器1裝配到電路基板時的裝配應力,其對膜片13造成的影響也同樣被大幅減輕。

需要說明的是,在周邊部43產生的應力也可能經由連接部42向檢測部40傳遞,但連接部42相對於檢測部40僅在一個方向上存在,除連接部42以外沒有固定檢測部40的部分,故而例如,即使隨著熱而產生的應力或裝配應力從連接部42側被傳遞,其僅從一個方向對檢測部40施加應力,因而與未同周邊分離的情況相比,該應力產生的膜片13的變形輕微。

這樣,在壓力傳感器1,即使在周邊部43產生隨著熱等而產生的應力,也可抑制其向檢測部40的傳遞,故而無需通過減小晶片接合件20的彈性率或減小由晶片接合件20粘接的面積而使晶片接合件20變得過於脆弱,因而能夠提高抗下落等衝擊的強度。

(關於槽形狀)

圖6是對貫通槽的形狀進行說明的平面示意圖。如圖6(a)所示,壓力傳感器晶片10的貫通槽41在俯視觀察時沿著與膜片13或壓力基準室15的中心51同心的圓52圓弧狀地形成。即,由貫通槽41所切分的圓52的內側的部分為檢測部40。另外,未設有貫通槽41的部分為連接部42。需要說明的是,電極17a的位置不限於貫通槽41的形狀,因而圖6中省略了電極17a。在圖6的例子中,電極17a可以與貫通槽41的形狀和連接部42的配置方向無關地設置在周邊部43的表面12a上的任何位置。

如圖7所示,在膜片13上設置的壓電電阻元件16存在壓電電阻係數大的晶體取向和壓電電阻係數小的晶體取向。因此,優選在壓電電阻係數小的晶體取向,即在對應力靈敏度低的取向配置連接部42。在圖6(a)的例子中,在通過中心51的一直線61上配置有壓電電阻元件16中的壓電電阻元件16a、16b,在與該直線61正交的直線62上配置有壓電電阻元件16c、16d。然後,將從中心51向壓電電阻元件16c的方向設為0度,在左旋45度的方向配置有連接部42。換言之,通過壓電電阻元件16c及中心51的直線62與通過中心51及連接部42的直線63所成的中心角α為45度。這樣,通過相對於壓電電阻元件16的配置方向在45度的方向配置連接部42,能夠抑制經由連接部42傳遞的應力的影響。另外,通過這樣進行配置,連接部的截面(例如連接部中與直線63正交的面)不與直線61及62平行,避開了劈開面,因而抗下落等衝擊的強度提高。需要說明的是,配置連接部42的方向不限於45度,也可以是其他的方向。在圖6(b)的例子中,以連接部42相對於中心51在90度方向的方式設置貫通槽41。進而,配置連接部42的方向不限於90度,也可以是其他的方向,例如0度、180度、270度等。即使這樣在除45度以外的方向設置連接部42的情況下,也可得到通過貫通槽41將檢測部40與周邊部43隔離的效果,故而可抑制隨著熱而產生的應力的影響和在將壓力傳感器安裝到電路基板時產生的裝配應力的影響。

在上述例中,沿圓52圓弧狀地形成貫通槽,但不限於沿正圓形成,也可以是沿類圓的形狀。需要說明的是,類圓是橢圓或水滴形、卵形等,只要是能夠包圍檢測部40的形狀即可。貫通槽的形狀不限於圓,也可以是其他的形狀。在圖6(c)的例子中,俯視觀察時,沿著中心與膜片13或壓力基準室15的中心51一致的四邊54形成有貫通槽41c。即,由貫通槽41c所切分的四邊54的內側的部分為檢測部40c。另外,未設有貫通槽41c的部分為連接部42c。在圖6(c)的例子中,以連接部42c相對於中心51在45度的方向的方式設有貫通槽41c。即使這樣將貫通槽41c設為沿著四邊的形狀(以下也單稱為矩形),也可得到與圖6(a)同樣的效果。

另外,在圖6(d)中,代替圖6(c)的連接部42c,以連接部42d相對於中心51在0度的方向的方式設有貫通槽41d。配置連接部42d的方向不限於0度,也可以是其他的方向,例如90度、180度、270度等。即使這樣在除45度以外的方向設置連接部42d的情況下,也可得到通過貫通槽41d將檢測部40d與周邊部43隔離的效果,故而可抑制隨著熱而產生的應力的影響。

進而,在圖6(e)中,以使圖6(c)中的貫通槽41c的端部朝向中心51的相反側、即壓力傳感器晶片10的外側延伸的方式設有貫通槽41e。該情況下,連接部42e是四邊54中未設有貫通槽41e的部分、即圖6(e)中右上角部分且由貫通槽41e的端部(向外側延伸的部分)夾著的部分。在圖6(f)中,以使圖6(d)中的貫通槽41d的端部朝向中心51的相反側、即壓力傳感器晶片10的外側延伸的方式設有貫通槽41f。在該情況下,連接部42f是四邊54的外側且由貫通槽41f夾著的部分。需要說明的是,雖然省略了圖示,但也可以以使圖6(a)或圖6(b)的貫通槽41的端部朝向中心51的相反側、即壓力傳感器晶片10的外側延伸的方式設置貫通槽。

如上所述,貫通槽既可以為圓弧狀也可以為矩形,但是在將晶片接合件20配置在壓力傳感器晶片10的四角的情況下,如圖8(a)所示,優選形成圓弧狀的貫通槽41。這是因為,圖8(a)的圓弧狀的貫通槽41與晶片接合件20間的間隔寬於圖8(b)的矩形的貫通槽41與晶片接合件20間的間隔,故而間隙可取得大。

(比較例1)

以下,說明在壓力傳感器晶片10設置貫通槽41並使連接部42的寬度不同的情況下的應力的影響。圖9是比較使連接部42的寬度不同的情況下的應力的影響的圖表。

如圖9所示,關於伴隨著熱產生的應力的影響,在將無貫通槽設為100%的情況下,設有貫通槽時的應力的影響為10%以下。另外,可知在將連接部的寬度改變為大、中、小的情況下,連接部的寬度越小,隨著熱產生的應力的影響越少。

圖10是對連接部42的寬度進行說明的說明圖。例如,如圖10所示,連接部42的寬度能夠用連接部42的兩端421、422與中心51所成的中心角β來表示。例如,可以將連接部42的大小設為中心角90度以下,優選設為45度以下。需要說明的是,如果將連接部42設得過小,其抗下落等衝擊的強度下降,因而也可以根據期望強度將連接部42的大小設定為中心角30度以下、20度以下等。另外,也可以如下地設定下限值,例如從中心角45度以下到10度以上、從中心角30度以下到20度以上等。

此時,連接部的大小也可以用例如連接部42兩端的直線距離、圖6a中沿圓52的連接部42兩端的距離、貫通槽41在圓52的圓周中所佔的比例(開口率)來表示。例如,在貫通槽41c為矩形的情況下,將開口率設為12.5%以下。

(比較例2)

以下,說明在壓力傳感器晶片10設置貫通槽41,在電極17a產生的應力的影響。圖11是說明使配置連接部42的方向不同的情況下的應力的影響的圖,圖11(a)是比較應力的影響的圖表,圖11(b)是表示未設有貫通槽41的情況的圖,圖11(c)是表示將連接部42配置在電極17a側的情況的圖,圖11(d)是表示將連接部42配置在與電極17a不同的方向的情況的圖。

如圖11(a)所示,在將無貫通槽時的應力的影響設為100%的情況下,將連接部42如圖11(c)那樣地設為0度方向,配置在電極17a側的情況下的應力的影響為10%。另外,將連接部42如圖11(d)那樣地設為45度方向,配置在電極17a側的情況下的應力的影響為極小值。於是,通過將連接部42配置在與電極17a不同的方向,能夠大幅抑制在電極產生的應力的影響。例如,在隨著熱產生的應力的影響中,在電極17a產生的應力所佔的比例大的情況下,也可以如圖12(a)、圖12(b)那樣在相對於中心51與電極17a相反的方向上配置連接部42。

如上述,在本實施方式中,通過在檢測部40的周圍形成貫通槽41、41c、41d、41e、41f,使檢測部40從周邊部43分離,能夠抑制隨著熱產生的應力或裝配應力等在傳感器晶片外產生的應力向檢測部40的傳遞,實現檢測精度的高精度化。

貫通槽41、41c、41d、41e、41f能夠通過乾式刻蝕或磨削進行加工,不需要複雜的工序,因而能夠容易製造本實施方式的壓力傳感器晶片10。另外,在實現高精度化時,無需將晶片接合件實現的粘接部分構成得過於脆弱。因此,容易實現壓力傳感器晶片10的小型化。

另外,本實施方式的壓力傳感器晶片10中,在貼合了的背面側基板11及表面側基板12設置貫通槽41、41c、41d、41e、41f,而使周邊部43與檢測部40分離。即,使檢測部40的底面11a與連接部42及周邊部43的底面11a保持相同高度地分離,能夠不像以往那樣使用將犧牲層取出等複雜的工序而容易地形成。需要說明的是,不限於此,檢測部40的底面11a也可以設為比周邊部43的底面11a高的位置。

另外,連接部42、42c、42d、42e、42f從膜片的中心觀察時形成在中心角45度的範圍內,從而從連接部42傳遞的應力的方向被限定,故而能夠抑制應力對膜片13的影響。

進而,連接部42、42c、42d、42e、42f以朝向相對於壓電電阻元件16的配置方向呈45度的角度的方向的方式形成,由此將連接部42、42c、42d、42e、42f設置在壓電電阻元件16的電阻係數低的方向,能夠抑制經由連接部42、42c、42d、42e、42f而傳遞的應力的影響。

而且,連接部42、42c、42d、42e、42f以朝向未配置有電極17a的方向的方式設置,由此能夠抑制在電極17a產生的應力的影響。

上述的本發明的實施方式中表示的各種材料或尺寸、形狀等只不過是示例,本發明不限於此。另外,顯然可以在不脫離本發明主旨的範圍內對上述的實施方式中表示的特徵結構進行組合。

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