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JP5969351B2 - Pressure sensor parts - Google Patents

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JP5969351B2
JP5969351B2 JP2012229026A JP2012229026A JP5969351B2 JP 5969351 B2 JP5969351 B2 JP 5969351B2 JP 2012229026 A JP2012229026 A JP 2012229026A JP 2012229026 A JP2012229026 A JP 2012229026A JP 5969351 B2 JP5969351 B2 JP 5969351B2
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Description

本発明は、圧力を検出するための静電容量型の圧力センサ用部品に関するものである。   The present invention relates to a capacitance type pressure sensor component for detecting pressure.

従来、圧力を検出するための圧力センサとして静電容量型の圧力検出装置が用いられている。この静電容量型の圧力センサに用いられる圧力センサ用部品として、表面に静電容量形成用の第1の電極を有している絶縁基板と、絶縁基板との間に所定の空間を設けて絶縁基板の表面に可撓な状態で接合され、第1の電極に対向している静電容量形成用の第2の電極を有しているダイアフラムと、絶縁基体とダイアフラムとの間に設けられたスペーサとを有しているものが知られている。このような圧力センサ用部品は、絶縁基板とダイアフラムとスペーサとが一体的に形成されて、これらによって絶縁基体に密閉された内部空間が形成されたものとなっている。このような圧力センサは、外部の圧力変動に伴ってダイアフラムが撓むと、第1の電極と第2の電極との間隔が変化してその間の静電容量が変化するので、その静電容量の変化によって圧力変動を検知することができるというものである(例えば、特許文献1を参照。)。   Conventionally, a capacitance-type pressure detection device has been used as a pressure sensor for detecting pressure. As a pressure sensor component used in the capacitance type pressure sensor, a predetermined space is provided between the insulating substrate having the first electrode for forming the capacitance on the surface and the insulating substrate. A diaphragm having a second electrode for forming a capacitance which is bonded to the surface of the insulating substrate in a flexible state and is opposed to the first electrode, and is provided between the insulating substrate and the diaphragm. A device having a spacer is known. In such a pressure sensor component, an insulating substrate, a diaphragm, and a spacer are integrally formed, and thereby an internal space sealed in an insulating base is formed. In such a pressure sensor, when the diaphragm bends due to an external pressure fluctuation, the distance between the first electrode and the second electrode changes and the capacitance between them changes. The change in pressure can be detected by the change (see, for example, Patent Document 1).

特開2006−47327号公報JP 2006-47327 A

圧力センサの保護または固定等のために、圧力センサはゴム製または樹脂製の被覆部材で覆われることがある。しかしながら、このような圧力センサを覆っている被覆部材の一部が可撓部に接すると、可撓部が変形したり、圧力による撓み方が変化したりして、外部の圧力を正確に測定することができなくなるという問題点を有していた。   In order to protect or fix the pressure sensor, the pressure sensor may be covered with a rubber or resin coating member. However, when a part of the covering member covering such a pressure sensor comes into contact with the flexible part, the flexible part is deformed or the way of bending due to the pressure is changed, and the external pressure is accurately measured. It had the problem that it could not be done.

本発明の一つの態様による圧力センサ用部品は、基体部と、基体部上に設けられた枠部と、基体部の上方であって枠部の内側に設けられた可撓部と、基体部、枠部、可撓部に囲まれた内部空間を有する絶縁基体と、内部空間を挟むように絶縁基体に設けられている複数の電極とを有しており、枠可撓部よりも上方に位置する上端部を有しており、平面視において上端部が可撓部の中央に向かって伸びており、断面視において、上端部が可撓部の中央部に向かって可撓部に近づくように傾斜している。
A pressure sensor component according to an aspect of the present invention includes: a base portion; a frame portion provided on the base portion; a flexible portion provided above the base portion and inside the frame portion; , frame portion, and an insulating substrate having an inner space surrounded by the flexible portion, so as to sandwich the inner space, and a plurality of electrodes provided on the insulating base, the frame portion from the flexible portion Also has an upper end portion located above, and the upper end portion extends toward the center of the flexible portion in a plan view, and the upper end portion is flexible toward the center portion of the flexible portion in a cross-sectional view. It is inclined to approach the part .

本発明の一つの態様による圧力センサ用部品は、基体部と、基体部上に設けられた枠部と、基体部の上方であって枠部の内側に設けられた可撓部と、基体部、枠部、可撓部に囲
まれた内部空間とを有する絶縁基体と、内部空間を挟むように、絶縁基体に設けられている複数の電極とを有しており、枠部が可撓部よりも上方に位置する上端部を有しており、平面視において上端部が可撓部の中央に向かって伸びており、断面視において、上端部が可撓部の中央部に向かって可撓部に近づくように傾斜していることから、可撓部が上端部によって保護されており、上端部上に配置される例えばゴム製または樹脂製の被覆部材が可撓部に接する可能性を低減でき、外部の圧力を精度良く検出できる。
A pressure sensor component according to an aspect of the present invention includes: a base portion; a frame portion provided on the base portion; a flexible portion provided above the base portion and inside the frame portion; Enclosed in frame, flexible part
An insulating base having an inner space and a plurality of electrodes provided on the insulating base so as to sandwich the inner space, and an upper end portion where the frame portion is positioned above the flexible portion. The upper end portion extends toward the center of the flexible portion in plan view, and the upper end portion is inclined so as to approach the flexible portion toward the center portion of the flexible portion in cross-sectional view. Therefore, the flexible part is protected by the upper end part, and the possibility that a covering member made of, for example, rubber or resin arranged on the upper end part contacts the flexible part can be reduced, and the external pressure can be accurately applied. It can be detected.

(a)は、本発明の第1の実施形態における圧力センサ用部品を示す上面図であり、(b)は(a)のA−A線における断面図である。(A) is a top view which shows the components for pressure sensors in the 1st Embodiment of this invention, (b) is sectional drawing in the AA of (a). 本発明の第2の実施形態における圧力センサ用部品を示す上面図である。It is a top view which shows the components for pressure sensors in the 2nd Embodiment of this invention. (a)は、図2に示された圧力センサ用部品のA−A線における断面図であり、(b)は(a)のA部における拡大図である。(A) is sectional drawing in the AA of the pressure sensor components shown by FIG. 2, (b) is an enlarged view in the A section of (a). (a)は、本発明の第3の実施形態における圧力センサ用部品を示す断面図であり、(b)は(a)のA部における拡大図である。(A) is sectional drawing which shows the components for pressure sensors in the 3rd Embodiment of this invention, (b) is an enlarged view in the A section of (a). (a)は、本発明の第4の実施形態における圧力センサ用部品を示す上面図であり、(b)は(a)のA−A線における断面図である。(A) is a top view which shows the components for pressure sensors in the 4th Embodiment of this invention, (b) is sectional drawing in the AA of (a).

本発明のいくつかの例示的な実施形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。   Several exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

(第1の実施形態)
図1に示された例のように、本発明の第1の実施形態における圧力センサ用部品において、絶縁基体1は、基体部2と基体部2上に設けられた枠部3と、基体部2の上方であって枠部3の内側に設けられた可撓部4とを有している。絶縁基体1は、基体部2と枠部3と可撓部4とに囲まれた内部空間5を有している。内部空間5を挟むように複数の電極6が設けられている。枠部3は、可撓領域4よりも上方に位置する上端部31を有しており、上端部31が可撓部4の中央に向かって伸びる延出部31aを有している。なお、本実施形態における圧力センサ用部品は、図1に示された例のように、上端部31および絶縁基体1の側面を被覆部材11によって覆われている。
(First embodiment)
As in the example shown in FIG. 1, in the pressure sensor component according to the first embodiment of the present invention, the insulating base 1 includes a base 2, a frame 3 provided on the base 2, and a base 2 and a flexible portion 4 provided inside the frame portion 3. The insulating base 1 has an internal space 5 surrounded by the base 2, the frame 3, and the flexible part 4. A plurality of electrodes 6 are provided so as to sandwich the internal space 5. The frame portion 3 has an upper end portion 31 positioned above the flexible region 4, and the upper end portion 31 has an extending portion 31 a that extends toward the center of the flexible portion 4. In the pressure sensor component according to the present embodiment, the upper end portion 31 and the side surface of the insulating substrate 1 are covered with the covering member 11 as in the example shown in FIG.

絶縁基体1は、平面視で四角形状に、枠部3の内径および可撓部4、ならびに内部空間5は、平面視で円形状に形成されている。絶縁基体1の内部および表面には、電極6に電気的に接続された配線導体7が形成されている。   The insulating base 1 is formed in a square shape in plan view, and the inner diameter and the flexible portion 4 of the frame portion 3 and the internal space 5 are formed in a circular shape in plan view. A wiring conductor 7 electrically connected to the electrode 6 is formed inside and on the surface of the insulating base 1.

絶縁基体1は、酸化アルミニウム質焼結体,窒化アルミニウム質焼結体,ムライト質焼結体,炭化珪素質焼結体,窒化珪素質焼結体,ガラスセラミックス等の電気絶縁性の焼結体から成り、例えば、図1に示された例のように、複数の絶縁層が積層することにより内部空間5が形成されている。   The insulating substrate 1 is an electrically insulating sintered body such as an aluminum oxide sintered body, an aluminum nitride sintered body, a mullite sintered body, a silicon carbide sintered body, a silicon nitride sintered body, or a glass ceramic. For example, as in the example shown in FIG. 1, the internal space 5 is formed by laminating a plurality of insulating layers.

絶縁基体1は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、次のようにして製作される。まず、酸化アルミニウム,酸化珪素,酸化マグネシウム,酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に、適当な有機バインダ,溶剤,可塑剤,分散剤を添加混合して泥漿状となすとともに、これをドクターブレード法によりシート状に成形して複数枚のセラミックグリーンシートを得る。これらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工,切断加工を施すことにより、絶縁基体1用のセラミックグリーンシートを得る。このとき、枠部3用のセラミックグリーンシートのいくつかには、金型やパンチングによる打ち抜き加工またはレーザ加工等の孔加工方法により、内部空間5となる貫通孔を形成しておく。これらのセラミックグリーンシートを積層することにより、内部空間5を有する絶縁基体1用のセラミックグリーンシート積層体を形成する。そして、このセラミックグリーンシート積層体を約1600℃の温度で焼成することにより、基体部2と枠部3と可撓部4とに囲まれた内部空間5を有する絶縁基体1が製作される。   If the insulating base 1 is made of, for example, an aluminum oxide sintered body, it is manufactured as follows. First, a ceramic raw material powder such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, and calcium oxide is mixed with a suitable organic binder, solvent, plasticizer, and dispersant to form a slurry, and this is formed into a sheet by the doctor blade method. To obtain a plurality of ceramic green sheets. A ceramic green sheet for the insulating substrate 1 is obtained by subjecting these ceramic green sheets to appropriate punching and cutting. At this time, in some of the ceramic green sheets for the frame portion 3, a through hole serving as the internal space 5 is formed by a hole processing method such as punching by a die or punching or laser processing. By laminating these ceramic green sheets, a ceramic green sheet laminate for the insulating substrate 1 having the internal space 5 is formed. Then, by firing this ceramic green sheet laminate at a temperature of about 1600 ° C., an insulating substrate 1 having an internal space 5 surrounded by the substrate portion 2, the frame portion 3 and the flexible portion 4 is manufactured.

上端部31が可撓部4よりも上方に位置することによって、焼成前の絶縁基体1用のセラミックグリーンシート積層体の可撓部4となる領域または焼成後の圧力センサ用部品の可撓部4に外部の物が当たることが低減され、比較的厚みの薄い可撓部4が損傷してしまう可能性を低減できる。上端部31は、延出部31aの中央部に孔3bを有している。上端部31が孔3bを有していることによって、可撓部4に外部の圧力を加えることができる。   Since the upper end portion 31 is positioned above the flexible portion 4, the region to be the flexible portion 4 of the ceramic green sheet laminate for the insulating substrate 1 before firing or the flexible portion of the pressure sensor component after firing. 4 is reduced from hitting an external object, and the possibility that the relatively thin flexible part 4 is damaged can be reduced. The upper end portion 31 has a hole 3b in the central portion of the extending portion 31a. Since the upper end portion 31 has the hole 3b, external pressure can be applied to the flexible portion 4.

内部空間5を挟んで対向する可撓部4の下面および基体部2の上面に、互いに対向する電極6が形成されている。電極6は、静電容量形成用の電極である。互いに対向している電極6同士の間には、対向している電極6同士の対向面積および間隔に応じた静電容量が形成される。例えば、図1に示された例においては、絶縁基体1に外部から圧力が加えら
れると、その圧力に応じて可撓部4が内部空間5側に撓んで対向する電極6同士の間隔が、圧力が加えられる前に比べて小さくなって、電極6同士の間の静電容量が大きくなる。圧力センサは、このような静電容量の変化を検出することによって、外部の圧力の変化を静電容量の変化として検出できる。なお、圧力が大きく減少した場合は、その圧力に応じて可撓部4が内部空間5と反対側に撓んで対向する電極6の間隔が大きくなって、電極6同士の間の静電容量が小さくなることとなる。
Electrodes 6 facing each other are formed on the lower surface of the flexible portion 4 and the upper surface of the base portion 2 that face each other across the internal space 5. The electrode 6 is an electrode for forming a capacitance. Between the electrodes 6 facing each other, a capacitance is formed according to the facing area and interval between the electrodes 6 facing each other. For example, in the example shown in FIG. 1, when a pressure is applied to the insulating substrate 1 from the outside, the flexible portion 4 is bent toward the inner space 5 according to the pressure, and the interval between the electrodes 6 facing each other is It becomes smaller than before the pressure is applied, and the capacitance between the electrodes 6 increases. The pressure sensor can detect a change in external pressure as a change in capacitance by detecting such a change in capacitance. When the pressure is greatly reduced, the flexible portion 4 is deflected to the opposite side to the internal space 5 according to the pressure, and the distance between the opposing electrodes 6 is increased, and the electrostatic capacitance between the electrodes 6 is increased. It will be smaller.

平面視において、基体部2に設けられた電極6は、可撓部4に設けられた電極6よりも面積が小さく、可撓部4側の電極6からはみ出さないように配置されていることが好ましい。平面視において互いに対向する電極6の大きさがそれぞれ異なる場合は、小さい電極6の全体が大きい電極6の全体と重なるように配置することが好ましい。このような構成とすることによって、絶縁基体1を作製する際に互いに対向する電極6の対向する位置がずれても、電極6同士の対向する面積が少なくなることを低減できる。また、可撓部4の外部の圧力の変化による電極6同士の間の距離の変化率は、可撓部4の中央において大きく、可撓部4の外周において小さい。したがって、基体部2に設けられた電極6の面積が可撓部4に設けられた電極6の面積よりも小さいと、電極6同士の間の距離の変化率の大きい可撓部4の中央において電極6同士の対向している面積の割合を向上できるので、外部の圧力の変化による静電容量の変化率が大きくなり、圧力検出装置の感度を高めることができる。   In plan view, the electrode 6 provided on the base portion 2 has a smaller area than the electrode 6 provided on the flexible portion 4 and is disposed so as not to protrude from the electrode 6 on the flexible portion 4 side. Is preferred. When the sizes of the electrodes 6 facing each other in plan view are different from each other, the small electrodes 6 are preferably arranged so as to overlap the entire large electrodes 6. With such a configuration, even when the opposing positions of the electrodes 6 facing each other are shifted when the insulating base 1 is manufactured, it is possible to reduce the reduction of the facing area between the electrodes 6. Further, the rate of change in the distance between the electrodes 6 due to the change in pressure outside the flexible portion 4 is large at the center of the flexible portion 4 and small at the outer periphery of the flexible portion 4. Therefore, if the area of the electrode 6 provided on the base portion 2 is smaller than the area of the electrode 6 provided on the flexible portion 4, the center of the flexible portion 4 where the rate of change of the distance between the electrodes 6 is large. Since the ratio of the area where the electrodes 6 face each other can be improved, the rate of change in capacitance due to a change in external pressure increases, and the sensitivity of the pressure detection device can be increased.

配線導体7は、絶縁基体1の表面および内部に形成されており、互いに対向する電極6にそれぞれ電気的に接続されており、電極6間の静電容量の変化を電気的な信号として、外部回路基板へ伝えるための配線として機能するものである。このような静電容量の変化を配線導体7を介して電気的な信号として外部回路基板に伝達させて、外部回路基板に搭載された電子部品で演算処理することによって、外部の圧力の大きさおよび変化を検知できる。   The wiring conductor 7 is formed on the surface and inside of the insulating base 1, and is electrically connected to the electrodes 6 facing each other, and the change in capacitance between the electrodes 6 is used as an electrical signal to externally. It functions as wiring for transmitting to the circuit board. By transmitting such a change in capacitance to the external circuit board as an electrical signal through the wiring conductor 7 and performing arithmetic processing with an electronic component mounted on the external circuit board, the magnitude of the external pressure is increased. And can detect changes.

電極6および配線導体7は、タングステン,モリブデン,銅,銀等の金属粉末を用いたメタライズ導体から成る。例えば、絶縁基体1が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ,溶剤,可塑剤,分散剤等を添加混合して得たメタライズペーストをスクリーン印刷法によって絶縁基体1用のセラミックグリーンシートに所定のパターンに印刷塗布し、これを絶縁基体1用のセラミックグリーンシート積層体とともに焼成することによって、絶縁基体1の内部および表面に所定のパターンに形成される。絶縁基体1内で上下方向に延びる配線導体7は、セラミックグリーンシートに貫通孔を形成しておき、この貫通孔にメタライズペーストを充填することによって形成される。   The electrode 6 and the wiring conductor 7 are made of a metallized conductor using a metal powder such as tungsten, molybdenum, copper, or silver. For example, if the insulating substrate 1 is made of an aluminum oxide sintered body, a metallized paste obtained by adding and mixing an appropriate organic binder, solvent, plasticizer, dispersant, etc. to a metal powder such as tungsten is screen-printed. A predetermined pattern is formed on the surface and inside of the insulating substrate 1 by printing and applying a predetermined pattern on the ceramic green sheet for the insulating substrate 1 by the method, and baking this together with the ceramic green sheet laminate for the insulating substrate 1. Is done. The wiring conductor 7 extending in the vertical direction in the insulating substrate 1 is formed by forming a through hole in the ceramic green sheet and filling the through hole with a metallized paste.

配線導体7の露出部の表面には、ニッケル、金等の耐蝕性に優れる金属めっき層が被着される。配線導体7が腐食することを低減できるとともに、外部回路基板と配線導体7とを強固に接合できる。例えば、露出部の表面には、厚さ1〜10μm程度のニッケルめっき
層と厚さ0.1〜3μm程度の金めっき層とが順次被着される。
On the surface of the exposed portion of the wiring conductor 7, a metal plating layer having excellent corrosion resistance such as nickel and gold is applied. Corrosion of the wiring conductor 7 can be reduced, and the external circuit board and the wiring conductor 7 can be firmly joined. For example, a nickel plating layer having a thickness of about 1 to 10 μm and a gold plating layer having a thickness of about 0.1 to 3 μm are sequentially deposited on the surface of the exposed portion.

枠部3は、互いに対向する電極6間に所定の間隔を設けるためのものである。内部空間5を囲んでいる貫通孔を有する枠形状を有している。枠部3の厚みが0.01mm未満であると、電極6間の間隔が比較的小さいことから、可撓部4の可撓範囲が小さいものとなるので、測定できる圧力の値の範囲が比較的小さくなる。また、枠部3の厚みが5mmを超えると、電極6同士の間の間隔が比較的大きいことから、電極6同士の距離の変化率が小さくなり静電容量の変化率が小さくなって、圧力センサの感度が低くなる。従って、枠部3は、内部空間5を形成する部分の厚みが0.01mm〜5mmの範囲であることが好ましい。   The frame portion 3 is for providing a predetermined interval between the electrodes 6 facing each other. It has a frame shape having a through hole surrounding the internal space 5. If the thickness of the frame portion 3 is less than 0.01 mm, the distance between the electrodes 6 is relatively small, and therefore the flexible range of the flexible portion 4 is small. Therefore, the range of pressure values that can be measured is relatively small. Get smaller. Further, if the thickness of the frame portion 3 exceeds 5 mm, the distance between the electrodes 6 is relatively large, so that the rate of change of the distance between the electrodes 6 becomes small and the rate of change of the capacitance becomes small. The sensitivity of the sensor is reduced. Therefore, it is preferable that the thickness of the part in which the frame part 3 forms the internal space 5 is 0.01 mm-5 mm.

枠部3は、上端部31に中央部に孔3bを有する延出部31aを有している。延出部31aは、例えば、平面視で絶縁基体1が7.0mmSQの矩形状であり、延出部31aが直径4.5mmの円形である場合、孔3bは、平面視で直径2.0mm〜直径4.0mm程度に設けられている。孔3bは円形、多角形状等を取ることができ、外部の圧力が可撓部4に良好に伝わる大きさと形状に形成されている。   The frame part 3 has an extension part 31a having a hole 3b in the center part at the upper end part 31. For example, when the extending portion 31a has a rectangular shape of 7.0 mmSQ in plan view and the extending portion 31a has a circular shape with a diameter of 4.5 mm, the hole 3b has a diameter of 2.0 mm to 4.0 mm in plan view. It is provided in about mm. The hole 3b can take a circular shape, a polygonal shape, or the like, and is formed in a size and a shape that allows external pressure to be transmitted to the flexible portion 4 satisfactorily.

可撓部4は、外部の圧力に応じて内部空間5側または、内部空間5の反対側に撓んで、圧力検出用のダイアフラムとして機能する。図1に示された例では、可撓部4は内部空間5の上部において枠部3の貫通孔と重なっている。可撓部4の厚みが0.01mm未満であると、機械的強度が小さく、セラミックグリーンシートを用いて作製すると破損する可能性が高い。また、可撓部4の厚みが1mmを超えると、撓みにくくなるので、圧力検出装置用のダイアフラムとして機能しにくくなる。したがって、可撓部4の厚みは0.01〜1mmの範囲であることが好ましい。このような厚みの可撓部4を有する圧力検出装置用基体を用いた圧力検出装置は、例えば80kPa(低圧用圧力検出装置)〜2000kPa(高圧用圧力検出装置)の圧力の下で感度良く機能する。   The flexible portion 4 bends to the inner space 5 side or the opposite side of the inner space 5 according to the external pressure, and functions as a pressure detecting diaphragm. In the example shown in FIG. 1, the flexible portion 4 overlaps the through hole of the frame portion 3 in the upper portion of the internal space 5. When the thickness of the flexible portion 4 is less than 0.01 mm, the mechanical strength is small, and there is a high possibility of breakage when produced using a ceramic green sheet. Moreover, since it will become difficult to bend if the thickness of the flexible part 4 exceeds 1 mm, it will become difficult to function as a diaphragm for pressure detection apparatuses. Therefore, the thickness of the flexible portion 4 is preferably in the range of 0.01 to 1 mm. The pressure detection device using the base for the pressure detection device having the flexible portion 4 having such a thickness functions with high sensitivity under a pressure of, for example, 80 kPa (pressure detection device for low pressure) to 2000 kPa (pressure detection device for high pressure). To do.

内部空間5は、平面視において円形状を有する円柱形状であることが好ましい。内部空間5が平面視において円形状である場合、すなわち枠部3の貫通孔およびの可撓部4が円形状であることによって、外部の圧力が加わった際に、可撓部4を均等に撓ませやすい。したがって、厚みの比較的薄い可撓部4の一部が大きく変形することを低減でき、外部の圧力を感度良く検出できる。また、このような場合には、電極6は、平面視において内部空間5の形状と同様に、円形状であることが好ましい。このような電極形状とすることで、可撓部4を均等に撓ませることができる。   The internal space 5 is preferably a cylindrical shape having a circular shape in plan view. When the internal space 5 has a circular shape in plan view, that is, the through-hole of the frame portion 3 and the flexible portion 4 have a circular shape, when the external pressure is applied, the flexible portion 4 is evenly distributed. Easy to bend. Accordingly, it is possible to reduce a large deformation of a part of the flexible portion 4 having a relatively small thickness, and to detect the external pressure with high sensitivity. In such a case, the electrode 6 preferably has a circular shape as in the shape of the internal space 5 in plan view. By setting it as such an electrode shape, the flexible part 4 can be bent equally.

本実施形態の圧力センサ用部品は、基体部2と、基体部2上に設けられた枠部3と、基体部2の上方であって枠部3の内側に設けられた可撓部4と、基体部2、枠部3、可撓部4に囲まれた内部空間5とを有する絶縁基体1と、内部空間5を挟むように、絶縁基体1に設けられている複数の電極6と、枠部3が可撓部4よりも上方に位置する上端部31を有しており、平面視において上端部31が可撓部4の中央に向かって伸びていることから、可撓部4の中央に向かって伸びている上端部31によってゴム製または樹脂製の被覆部材11が可撓部4に接する可能性を低減することができ、外部の圧力を精度良く検出することができる。   The pressure sensor component of the present embodiment includes a base portion 2, a frame portion 3 provided on the base portion 2, a flexible portion 4 provided above the base portion 2 and inside the frame portion 3, and An insulating base 1 having an internal space 5 surrounded by the base portion 2, the frame portion 3, and the flexible portion 4, and a plurality of electrodes 6 provided on the insulating base 1 so as to sandwich the internal space 5. Since the frame portion 3 has an upper end portion 31 positioned above the flexible portion 4 and the upper end portion 31 extends toward the center of the flexible portion 4 in plan view, The possibility of the rubber or resin coating member 11 coming into contact with the flexible portion 4 can be reduced by the upper end portion 31 extending toward the center, and the external pressure can be detected with high accuracy.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態による圧力センサ用部品について、図2および図3を参照しつつ説明する。
(Second Embodiment)
Next, a pressure sensor component according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施形態における圧力センサ用部品において、上述の実施形態の圧力センサ用部品と異なる点は、断面視において、延出部31aが、可撓部4の中央部に向かって可撓部4に近づくように傾斜している点である。   In the pressure sensor component in the present embodiment, the difference from the pressure sensor component in the above-described embodiment is that the extension portion 31a approaches the flexible portion 4 toward the central portion of the flexible portion 4 in a cross-sectional view. It is a point inclined like this.

また、基体部2の下面に、凹部8が形成されている点、絶縁基体1の上面に内部空間5とつながる通路9を有している点および、電極6の一方が基体部2の内部に設けられている点である。   Further, the concave portion 8 is formed on the lower surface of the base portion 2, the passage 9 connected to the internal space 5 is provided on the upper surface of the insulating base 1, and one of the electrodes 6 is inside the base portion 2. It is a point provided.

本実施形態の圧力センサ用部品は、延出部31aが可撓部4に向かって傾斜していることによって、例えば圧力センサ部品を上方からゴム製または樹脂製の被覆部材11で覆った際に、厚みの大きい上端部31の外周側にゴム製または樹脂製の被覆部材11から加わる応力の多くを加えることができる。したがって、ゴム製または樹脂製の被覆部材11から延出部31aに加わる応力が小さいので、延出部31aにクラック等が生じることを低減できる。   In the pressure sensor component of the present embodiment, when the extending portion 31a is inclined toward the flexible portion 4, for example, when the pressure sensor component is covered with a rubber or resin coating member 11 from above, for example. A large amount of stress applied from the rubber or resin coating member 11 can be applied to the outer peripheral side of the thick upper end portion 31. Therefore, since the stress applied to the extended portion 31a from the rubber or resin coating member 11 is small, it is possible to reduce the occurrence of cracks or the like in the extended portion 31a.

このような延出部31aは、複数の絶縁基体1用のセラミックグリーンシートを積層する際またはセラミックグリーンシート積層体を焼成する際に、可撓部4側に傾斜するようにして形成される。   Such an extension portion 31a is formed so as to be inclined toward the flexible portion 4 when the ceramic green sheets for the plurality of insulating substrates 1 are laminated or when the ceramic green sheet laminate is fired.

凹部8は、例えば、電子部品を収納するために用いられており、このような場合には、絶縁基体1は電子部品を保護するための容器としても機能する。このとき、配線導体7は電子部品にも接続されて、静電容量の変化を電子部品へ伝えるため、または電子部品にて演算処理した電気信号を外部回路基板へ伝えるための配線としても機能する。演算処理装置等の電子部品が圧力センサ用部品に搭載されている場合には、電子部品が外部回路基板に搭載された場合と比べて、電極6と電子部品との間の配線長を短くできるので、電気信号の減衰が小さいので、外部の圧力を精度良く検出できる。また、電子部品が内蔵された圧力検出装置とすることで、このような圧力検出装置および外部回路基板等を含めた圧力センサモジュールを小型化できる。   The recess 8 is used, for example, for housing an electronic component. In such a case, the insulating base 1 also functions as a container for protecting the electronic component. At this time, the wiring conductor 7 is also connected to the electronic component, and functions as a wiring for transmitting a change in capacitance to the electronic component or transmitting an electric signal calculated by the electronic component to the external circuit board. . When an electronic component such as an arithmetic processing unit is mounted on a pressure sensor component, the wiring length between the electrode 6 and the electronic component can be shortened as compared with the case where the electronic component is mounted on an external circuit board. Therefore, since the attenuation of the electric signal is small, the external pressure can be detected with high accuracy. In addition, by using a pressure detection device incorporating an electronic component, a pressure sensor module including such a pressure detection device and an external circuit board can be downsized.

電子部品は、上述した演算処理を行うための演算処理装置としての半導体素子、チップコンデンサまたはチップ抵抗等の受動素子あるいは加速度センサ等である。電子部品は、例えばエポキシ樹脂等の封止樹脂により凹部8を覆ったり、凹部8を塞ぐように金属やセラミックスからなる蓋体を絶縁基体1に接合することにより封止される。   The electronic component is a semiconductor element, a passive element such as a chip capacitor or a chip resistor, an acceleration sensor, or the like as an arithmetic processing device for performing the arithmetic processing described above. The electronic component is sealed by covering the concave portion 8 with a sealing resin such as an epoxy resin or joining a lid made of metal or ceramic to the insulating base 1 so as to close the concave portion 8.

通路9は、絶縁基体1の焼成時に発生するガスを内部空間5から外部に排出するための通路として用いられる。圧力センサ用部品は、通路9を有することによって、可撓部4の変形を低減できる。通路9は、図2および図3に示された例のように、絶縁基体1の焼成後に封止材10によって封止される。封止材10としてAgろう材を用いる場合には、通路9の開口部に接合用の金属層を設けておき、Agろう材を金属層に接合することによって封止される。   The passage 9 is used as a passage for discharging the gas generated when the insulating substrate 1 is fired from the internal space 5 to the outside. Since the pressure sensor component has the passage 9, the deformation of the flexible portion 4 can be reduced. The passage 9 is sealed with the sealing material 10 after the insulating substrate 1 is fired, as in the example shown in FIGS. When an Ag brazing material is used as the sealing material 10, a metal layer for bonding is provided in the opening of the passage 9, and sealing is performed by bonding the Ag brazing material to the metal layer.

電極6が基体部2の内部に埋設されている場合には、外部から大きな圧力が印加された際に、可撓部4が大きく撓んで電極6同士が短絡してしまうことを低減できる。また、基体部2に設けられた電極6が可撓部4に設けられた電極6に比べて小さい場合に、圧力センサ用部品をめっき液に浸漬した際に、通路9から内部空間5にめっき液が入り込んで、電極6の表面にめっきが被着されて、電極6の面積が大きくなってしまうことを低減できる。   In the case where the electrode 6 is embedded in the base portion 2, it is possible to reduce the occurrence of a short circuit between the electrodes 6 due to the flexible portion 4 being greatly bent when a large pressure is applied from the outside. Further, when the electrode 6 provided on the base portion 2 is smaller than the electrode 6 provided on the flexible portion 4, when the pressure sensor component is immersed in the plating solution, the inner space 5 is plated from the passage 9. It can be reduced that the liquid enters and plating is applied to the surface of the electrode 6 to increase the area of the electrode 6.

基体部2の内部に埋設されている電極6は、電極6用のメタライズペーストが印刷されたセラミックグリーンシート上に他のセラミックグリーンシートを積層することによって作製できる。または、電極6用のメタライズペーストが印刷されたセラミックグリーンシート上に、セラミックグリーンシートと実質的に同質のセラミックペーストを、電極6用のメタライズペーストを印刷塗布しておくことにより製作される。セラミックペーストは、主成分のセラミック粉末に有機バインダおよび有機溶剤を、また必要に応じて分散剤等を加えて、ボールミル,三本ロールミルまたはプラネタリーミキサー等の混練手段によって混合および混練して製作される。また、絶縁層をセラミックグリーンシートにより形成する場合は、セラミックペーストを印刷して形成する場合と比較して、電極6上の絶縁層の厚みばらつきを低減できるので、電極6間の比誘電率のばらつきの小さい圧力センサ用部品を得ることができる。なお、電極6から内部空間5に接する基体部2の上面までの距離は15μm以上としておくことが好ましい。   The electrode 6 embedded in the base portion 2 can be produced by laminating another ceramic green sheet on the ceramic green sheet on which the metallized paste for the electrode 6 is printed. Alternatively, it is manufactured by printing and applying a ceramic paste substantially the same quality as the ceramic green sheet on the ceramic green sheet on which the metalized paste for the electrode 6 is printed. The ceramic paste is manufactured by adding an organic binder and organic solvent to the main component ceramic powder, and adding a dispersing agent if necessary, and mixing and kneading with a kneading means such as a ball mill, a three-roll mill or a planetary mixer. The Further, when the insulating layer is formed of a ceramic green sheet, the variation in the thickness of the insulating layer on the electrode 6 can be reduced as compared with the case of forming the ceramic paste by printing. It is possible to obtain a pressure sensor component with little variation. The distance from the electrode 6 to the upper surface of the base portion 2 that is in contact with the internal space 5 is preferably 15 μm or more.

(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態による圧力センサ用部品について、図4を参照しつつ説明する。
(Third embodiment)
Next, a pressure sensor component according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施形態における圧力センサ用部品において、上述の実施形態の圧力センサ用部品と異なる点は、断面視において、上端部31の内側面が曲面状に曲がっている曲面部を有している点である。すなわち、本実施形態の圧力センサ用部品は、上端部31の内側面のうち、可撓部4の上方に伸びている部分と可撓部4と対向している部分との間において、曲面状の形状を有している。   The pressure sensor component according to the present embodiment is different from the pressure sensor component according to the above-described embodiment in that the inner surface of the upper end portion 31 has a curved portion that is curved in a cross-sectional view. is there. That is, the pressure sensor component of the present embodiment has a curved surface shape between the portion extending above the flexible portion 4 and the portion facing the flexible portion 4 on the inner surface of the upper end portion 31. It has the shape of

本実施形態の圧力センサ用部品は、断面視において上端部31の内側面が曲面状に曲がっている曲面部を有していることによって、圧力センサ部品に上方からゴム製または樹脂製の被覆部材を圧接させた際に、枠部3の内側面と延出部31aとの間に角部が無いので、応力の集中を低減して、枠部3にクラック等が生じることを低減できる。   The pressure sensor component of the present embodiment has a curved surface portion in which the inner surface of the upper end portion 31 is curved in a sectional view, so that the pressure sensor component is covered with a rubber or resin covering member from above. Since there is no corner between the inner side surface of the frame part 3 and the extension part 31a, the stress concentration can be reduced and the occurrence of cracks or the like in the frame part 3 can be reduced.

(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態による圧力センサ用部品について、図5を参照しつつ説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a pressure sensor component according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施形態における圧力センサ用部品において、上述の実施形態の圧力センサ用部品と異なる点は、枠部3の可撓部4の直上に伸びている延出部31aに複数の孔3bが設けられている点である。また、複数の孔3bは格子状に配置されていたり、千鳥状に配置されていても構わない。   In the pressure sensor component according to the present embodiment, the difference from the pressure sensor component according to the above-described embodiment is that a plurality of holes 3 b are provided in the extending portion 31 a that extends directly above the flexible portion 4 of the frame portion 3. It is a point. Further, the plurality of holes 3b may be arranged in a lattice pattern or in a staggered pattern.

本実施形態の圧力センサ用部品は、延出部31aに複数の孔3bが設けられていることにより、急激な圧力変動が起こったとしても、複数の孔3bによって、外気を延出部31aと可撓部4との間を通過させることができるので、外部の圧力変動を精度良く検出することができる。   In the pressure sensor component of the present embodiment, the plurality of holes 3b are provided in the extending part 31a, so that even if a sudden pressure fluctuation occurs, the outside air is separated from the extending part 31a by the plurality of holes 3b. Since it can pass between the flexible parts 4, an external pressure fluctuation | variation can be detected accurately.

なお、本発明は、上記の実施の形態の例に限定されるものではなく、種々の変更は可能である。例えば、配線導体7を、絶縁基体1の側面または下面に設けても良い。図3に示された例では、配線導体7を、凹部8の側壁部の外側面から側壁部の下面にかけて複数設けている。すなわち、絶縁基体1の側面に切り欠き部を形成し、この切り欠き部の内面に端子電極として機能する配線導体7を、いわゆるキャスタレーション導体として設けている。   In addition, this invention is not limited to the example of said embodiment, A various change is possible. For example, the wiring conductor 7 may be provided on the side surface or the lower surface of the insulating substrate 1. In the example shown in FIG. 3, a plurality of wiring conductors 7 are provided from the outer surface of the side wall portion of the recess 8 to the lower surface of the side wall portion. That is, a notch is formed on the side surface of the insulating base 1, and the wiring conductor 7 that functions as a terminal electrode is provided as a so-called castellation conductor on the inner surface of the notch.

1・・・・絶縁基体
2・・・・基体部
3・・・・枠部
31・・・・上端部
31a・・・延出部
4・・・・可撓部
5・・・・内部空間
6・・・・電極
7・・・・配線導体
8・・・・凹部
9・・・・通路
10・・・・封止材
11・・・・被覆部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulation base 2 ... Base part 3 ... Frame part
31 ... Upper end
31a ... Extension part 4 ... flexible part 5 ... internal space 6 ... electrode 7 ... wiring conductor 8 ... recess 9 ... passage
10 ... Sealing material
11 ... Coating member

Claims (2)

基体部と、該基体部上に設けられた枠部と、前記基体部の上方であって枠部の内側に設けられた可撓部と、前記基体部、枠部、可撓部に囲まれた内部空間とを有する絶縁基体と、
前記内部空間を挟むように、前記絶縁基体に設けられている複数の電極とを備えており、前記枠部が前記可撓部よりも上方に位置する上端部を有しており、
平面視において、前記上端部が前記可撓部の中央に向かって伸びており、
断面視において、前記上端部が前記可撓部の中央部に向かって前記可撓部に近づくように傾斜していることを特徴とする圧力センサ用部品。
A base part, a frame part provided on the base part, a flexible part provided above the base part and inside the frame part, and surrounded by the base part, the frame part, and the flexible part An insulating substrate having an internal space;
A plurality of electrodes provided on the insulating base so as to sandwich the internal space, and the frame portion has an upper end portion located above the flexible portion,
In plan view, the upper end extends toward the center of the flexible part ,
The pressure sensor component according to the cross-sectional view, wherein the upper end portion is inclined toward the flexible portion toward the central portion of the flexible portion .
断面視において、前記上端部の内側面が、曲面状に曲がっている曲面部を有することを特徴とする請求項1に記載の圧力センサ用部品。   2. The pressure sensor component according to claim 1, wherein, in a cross-sectional view, the inner side surface of the upper end portion has a curved surface portion bent in a curved shape.
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