于将检测到的液体压力变换为电信号与外部进行输入或输出，因此通过金线和/或铝线等键合线25进行所需要的布线连接。
[0043]图7为应用于本发明的使用了应变测量方式的半导体压力传感器的压力传感单元4的一个示例的主要部分剖面图。
[0044]压力传感单元4具备:具有成为真空基准室109的凹部1010的半导体压力传感芯片101、和玻璃基板1011，该玻璃基板1011静电结合于凹部1010的开口部侧的半导体压力传感芯片101(背面)。通过在半导体压力传感芯片101固定玻璃基板1011，从而形成真空基准室109。在半导体压力传感芯片101具备隔膜102a和与该隔膜102a电连接的应变测量电阻102。具备与该应变测量电阻102电连接、在半导体压力传感芯片101上配置的作为硅氧化膜103的层间绝缘膜，和在该硅氧化膜103上配置的作为Al-S1-Cu膜的铝布线层104。在该铝布线层104上，具备Pt膜和/或Au膜等的焊盘电极108，和覆盖硅氧化膜103以及铝布线层104的钝化膜106。
[0045]并且，作为半导体压力传感芯片101，在同样的半导体压力传感芯片101上，还能够包括根据半导体温度传感器等的温度检测部、数模转换器、和输出信号放大电路等。
[0046]并且，作为压力传感单元4，也可以仅为不设置玻璃基板1011的半导体压力传感芯片101。并且，也可以为在具备用于配置外部导出端子以及半导体压力传感芯片101的凹部的树脂壳体(未图示)内配置图7所记载的压力传感单元4的构成。
[0047]应予说明，本发明能够使用应变测量方式的半导体压力传感器以外的例如静电电容式的半导体压力传感器。并且，能够使用半导体压力传感器以外的压力传感器。
[0048]由于层叠热膨胀系数不同的不同种类的金属材料而形成金属隔膜23，因此能够使金属隔膜23具有与双金属相同的功能。图2为图1的虚线框A的放大剖面图。如图2中的箭头所示那样，该金属隔膜23在加热时，热膨胀系数大的外侧金属板部23a大幅度伸展，而热膨胀系数小的另一侧的内侧金属板部23b几乎不伸展。其结果为，当热膨胀系数大的外侧金属板部23a在外侧时，金属隔膜23如图3所示那样，以从虚线的位置向外侧膨胀的方式变形，内部空间变形为向图面上方凸出的凸状。相反，当进行了冷却时表现出与加热时相反的动作，金属隔膜23以向内侧凹陷的方式变形，内部空间变形为凹状。通过利用该凸状和凹状之差，密封在内部的作为压力传导介质的硅油24由温度变化产生的体积膨胀收缩而导致的内压变化，能够通过金属隔膜23的热变形来吸收。
[0049]也就是说，当外部环境或测定液体的温度高时，当本发明的双重隔膜式压力传感器20的温度上升，如图3所示，引起作为压力传导介质的硅油24热膨胀，在构成压力传感器20的金属容器21的内部产生正的压力(内压)。然而，在由热膨胀系数小的内侧金属板部23b和热膨胀系数大的外侧金属板部23a构成的金属隔膜23本身，也同时产生向外侧膨胀的应力，使得由于温度上升而引起的金属容器21内的气密空间的体积增加，结果导致在金属容器21的内部产生负的压力。其结果为，如果使由上述内压使体积增加方向的正的压力的增加部分和由金属隔膜的变型引起的体积增加而导致的负的压力的减少部分相等，则能够抵消内压的产生。其结果为，能够为改善压力传感器的温度特性做出贡献。
[0050]并且，为了通过该金属隔膜缓和硅油24的内压上升，优选在金属隔膜23成形同心圆状的波形形状23c。
[0051]用于形成这样的金属隔膜23，使用由热膨胀系数为15.9X 10 6(20°C )、厚度为15μπι的SUS316L(日本标准，对应中国标准的GB S31603)不锈钢构成的外侧金属板部23a作为直径为1mm的正面侧(外侧)材料。将该不锈钢外侧金属板部23a，和作为内侧材料的由热膨胀系数为4.3X 10 6(20°C )，厚度为15μπι的Fe/Ni42(42合金)构成的内侧金属板部23b贴合，成形为等间隔的四个同心圆，且波的振幅高度为50 μπι的波形形状。如图1所示，将该金属隔膜23焊接于金属容器21的开口部21a的上边沿部。该金属容器21在其凹部底部21b接合有压力传感单元4。在该凹部底部21b所设置的贯穿孔22，藉由玻璃封窗固定有金属端子26。在上述压力传感单元4和与金属容器21绝缘的多个金属端子的上端部26a之间进行所需的键合线25的布线。上述的金属隔膜的厚度能够选自15μηι?40μηι的范围。
[0052]如上所述，在金属隔膜23被焊接至金属容器21的开口部21a的上边沿部之后，经由上述多个金属端子26中的管状的金属端子(未图示)，将热膨胀系数为317 X 10 6 (20°C )的硅油24注入金属容器21的凹部内，并填满内部空间。之后，通过压扁导出到金属容器21的外部的部分的管，而将硅油24密封在金属容器21内，从而能够得到本发明的双重隔膜式压力传感器。
[0053] 根据该双重隔膜式压力传感器，能够确保隔膜材料的板厚在加工限度以上。并且，能够将由温度变化引起的内压的上升控制在最小限度，并减少在压力测定时给温度特性带来的不良影响。
【主权项】
1.一种双重隔膜式压力传感器，其特征在于，具备: 压力传感单元，搭载于具有凹部的金属容器的底部； 金属隔膜，与所述容器凹部的开口部气密接合； 压力传导介质，充满由该金属隔膜和所述容器的凹部形成的空间；和 金属端子，以与所述容器电绝缘且气密的状态贯穿所述容器的底部。2.根据权利要求1所述的双重隔膜式压力传感器，其特征在于， 所述金属隔膜具有由热膨胀系数大的外侧隔膜和热膨胀系数小的内侧隔膜贴合而成的结构。3.根据权利要求2所述的双重隔膜式压力传感器，其特征在于， 所述金属隔膜是厚度从15 μπι至40 μπι选出的任意厚度的隔膜，所述热膨胀系数大的外侧隔膜为SUS316L不锈钢，所述热膨胀系数小的内侧隔膜为Fe/Ni42。4.根据权利要求3所述的双重隔膜式压力传感器，其特征在于， 所述金属隔膜为圆形，具有同心圆状的波形形状。5.根据权利要求4所述的双重隔膜式压力传感器，其特征在于， 所述同心圆状的波形形状为等间隔的3个?5个同心圆，波的振幅高度为30?50 μπι的波形形状。6.根据权利要求1所述的双重隔膜式压力传感器，其特征在于， 所述压力传导介质为硅油。7.根据权利要求1所述的双重隔膜式压力传感器，其特征在于， 所述容器由不锈钢构成。8.根据权利要求1所述的双重隔膜式压力传感器，其特征在于， 所述压力传感单元具备半导体压力传感芯片。9.根据权利要求1所述的双重隔膜式压力传感器，其特征在于， 所述压力传感单元为半导体压力传感芯片。
【专利摘要】本发明提供一种双重隔膜式压力传感器，以将由温度变化引起的内压的上升控制在最小限度。该双重隔膜式压力传感器具备以下构成：压力传感单元(4)，搭载于具有凹部的金属容器(21)的底部(21b)；金属隔膜(23)，与上述金属容器(21)凹部的开口部(21a)气密接合；压力传导介质(24)，充满由该金属隔膜(23)和上述容器(21)的凹部形成的空间；金属端子(26)，以与上述容器(21)电绝缘且气密的状态贯穿上述容器(21)的底部(21b)；向外部输出对由上述半导体压力传感单元(4)检测到的外部压力进行了变换而得的电信号。
【IPC分类】G01L19/04, G01L7/08
【公开号】CN105203249
【申请号】CN201510236167
【发明人】芦野仁泰
【申请人】富士电机株式会社
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年5月11日
【公告号】US20150369680