特許 6663314 圧力センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6663314

(24)【登録日】2020年2月18日

(45)【発行日】2020年3月11日

(54)【発明の名称】圧力センサ

(51)【国際特許分類】

   G01L 9/00 20060101AFI20200227BHJP

【ＦＩ】

   G01L9/00 303K

【請求項の数】8

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2016-135894(P2016-135894)

(22)【出願日】2016年7月8日

(65)【公開番号】特開2018-4591(P2018-4591A)

(43)【公開日】2018年1月11日

【審査請求日】2019年3月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(72)【発明者】

【氏名】瀬戸 祐希

(72)【発明者】

【氏名】小笠原 里奈

【審査官】 森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 特許第３８２１８５２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第５２２７７３０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 米国特許第５５２１８８４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特許第６５７９９６５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第６５２１８７６（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象の流体の圧力を受ける第１主面と、前記第１主面の反対側の第２主面とを有するダイアフラムと、
前記第２主面に加わる圧力よりも大きな圧力が前記第１主面に加わったときに前記ダイアフラムが変形する前記第２主面の変形領域に、平面視で前記ダイアフラムと同心円状に設けられ、前記第２主面から垂直方向に突出した第１台座と、
前記変形領域に、平面視で前記ダイアフラムと同心円状に設けられ、前記第２主面から垂直方向に突出した前記第１台座よりも径の大きい第２台座と、
一の面にひずみゲージを構成する第１抵抗および第２抵抗が形成された第１半導体チップと、
一の面にひずみゲージを構成する第３抵抗および第４抵抗が形成された第２半導体チップと、
一端が、平面視で前記ダイアフラムの前記第２主面の中心を通る第１直線上の前記第１台座上に接合され、他端が前記第１半導体チップの他の面に接合されて、垂設された第１構造体と、
一端が、平面視で前記第１直線上の前記第２台座上に接合され、他端が前記第１半導体チップの他の面に接合されて、垂設された第２構造体と、
一端が、平面視で前記第２主面の中心を通り、前記第１直線に直交する第２直線上の前記第１台座上に接合され、他端が前記第２半導体チップの他の面に接合されて、垂設された第３構造体と、
一端が、平面視で前記第２直線上の前記第２台座上に接合され、他端が前記第２半導体チップの他の面に接合されて、垂設された第４構造体とを有し、
前記第１抵抗および前記第２抵抗は、前記第１半導体チップにおいて、平面視で、前記第１構造体が接合された接合面と前記第２構造体が接合された接合面との間の領域に形成され、
前記第３抵抗および前記第４抵抗は、前記第２半導体チップにおいて、平面視で、前記第３構造体が接合された接合面と前記第４構造体と接合された接合面との間の領域に形成されている
圧力センサ。

【請求項2】

請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記第１半導体チップは、長方形状に形成されるとともに、前記第１半導体チップの長辺が前記第１直線と平行となるように配置され、
前記第２半導体チップは、長方形状に形成されるとともに、前記第２半導体チップの長辺が前記第２直線と平行となるように配置され、
前記第１抵抗と前記第２抵抗とは、前記第１半導体チップの短辺と平行な方向に並んで配置されるとともに、互いに異なる方向に延在して形成され、
前記第３抵抗と前記第４抵抗とは、前記第２半導体チップの短辺と平行な方向に並んで配置されるとともに、互いに異なる方向に延在して形成されている
ことを特徴とする圧力センサ。

【請求項3】

請求項２に記載の圧力センサにおいて、
前記第１抵抗および前記第４抵抗は、同一の方向に延在して形成され、
前記第２抵抗および前記第３抵抗は、前記第１抵抗および前記第４抵抗が延在する方向と垂直な方向に延在して形成されている
ことを特徴とする圧力センサ。

【請求項4】

請求項２または３に記載の圧力センサにおいて、
前記第１抵抗、前記第２抵抗、前記第３抵抗、および前記第４抵抗は、前記ダイアフラムの前記第２主面の中心から等距離に配置されている
ことを特徴とする圧力センサ。

【請求項5】

請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記第１半導体チップは、長方形状に形成されるとともに、前記第１半導体チップの長辺が前記第１直線と平行となるように配置され、
前記第２半導体チップは、長方形状に形成されるとともに、前記第２半導体チップの長辺が前記第２直線と平行となるように配置され、
前記第１抵抗および前記第２抵抗は、前記第１半導体チップの長辺と平行な方向に並んで形成され、
前記第３抵抗および前記第４抵抗は、前記第２半導体チップの長辺と平行な方向に並んで形成されている
ことを特徴とする圧力センサ。

【請求項6】

請求項５に記載の圧力センサにおいて、
前記第１抵抗、前記第２抵抗、前記第３抵抗、および前記第４抵抗は、同一の方向に延在して形成されている
ことを特徴とする圧力センサ。

【請求項7】

請求項５または６に記載の圧力センサにおいて、
前記第１抵抗および前記第４抵抗は、前記ダイアフラムの前記第２主面の中心から等距離に配置され、前記第２抵抗および前記第３抵抗は、前記ダイアフラムの前記第２主面の中心から等距離に配置されている
ことを特徴とする圧力センサ。

【請求項8】

請求項１乃至７の何れか一項に記載の圧力センサにおいて、
前記第１半導体チップは、前記第１構造体および前記第２構造体が接合される領域よりも薄く形成された第１薄肉部を有し、
前記第２半導体チップは、前記第３構造体および前記第４構造体が接合される領域よりも薄く形成された第２薄肉部を有し、
前記第１抵抗および前記第２抵抗は、前記第１半導体チップの前記一の面における前記第１薄肉部に対応する領域内に形成され、
前記第３抵抗および前記第４抵抗は、前記第２半導体チップの前記一の面における前記第２薄肉部に対応する領域内に形成されている
ことを特徴とする圧力センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧力センサに関し、例えばサニタリー用圧力センサに関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、流体の圧力を検出する圧力センサが衛生的な配慮が必要な食品や医薬品等の製造現場等で用いられるサニタリー用圧力センサとして認められるためには、耐食性、清浄性、信頼性、および汎用性等に関する厳しい要件を満足しなければならない。

【0003】

例えば、耐食性として、サニタリー用圧力センサは、圧力の測定対象の流体（例えば液体）が接触する接液部分にステンレス鋼（ＳＵＳ）、セラミックス、およびチタン等の耐食性の高い材料を用いなければならない。また、清浄性として、サニタリー用圧力センサは、洗浄しやすいフラッシュダイアフラム構造を有し、且つ蒸気洗浄に対する高い耐熱衝撃性を有していなければならない。また、信頼性として、サニタリー用圧力センサは、封入剤を使用しない構造（オイルフリー構造）、およびダイアフラムが破れ難い構造（バリア高剛性）を有していなければならない。

【0004】

このように、サニタリー用圧力センサは、使用する材料や構造が他の圧力センサに比べて制限されるため、高感度化が容易ではない。例えば、ダイアフラムが破れ難い構造を実現するためには、ダイアフラムの膜厚を大きくする（ダイアフラムの厚みに対する径のアスペクト比を小さくする）必要があるが、一般に、ダイアフラムの膜厚を大きくするとダイアフラムの変形量が微小となり、センサ感度が低下するという問題がある。そのため、サニタリー用圧力センサでは、ダイアフラムの微小な変形を精度良く検出するための技術が求められている。

【0005】

例えば、特許文献１，２には、拡散抵抗から成るひずみゲージが形成されたＳｉ等の半導体チップ（ビーム部材）に、ダイアフラムの中心部分の変位のみを伝達し、上記半導体チップの歪に基づくピエゾ抵抗効果による拡散抵抗の抵抗値の変化を検出することでセンサの高感度化を狙った荷重変換型の圧力センサが開示されている。

【0006】

具体的に、特許文献１、２に開示された従来の荷重変換型の圧力センサでは、平面視長方形状の半導体チップの中心部分をダイアフラムの中心部分において支持するとともに、上記半導体チップの両端を実質的に変動しない位置に固定している。例えば、特許文献１では、短冊状の半導体チップの中心をピボットと呼ばれる棒状部材によってダイアフラムの中心において支持するとともに、半導体チップの長手方向の両端を、絶縁架台を介してダイアフラムの外周縁に形成された厚肉部分に固定している。また、特許文献２では、矩形状の半導体チップの中心をダイアフラムの中心に固定するとともに、半導体チップの長手方向の両端を変動しない台座上に固定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００４−４５１４０号公報

【特許文献2】特開昭６３−２１７６７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、一般に、サニタリー用圧力センサでは、測定対象の流体が流れる配管との接続部分に継手（例えばフェルール継手）が採用されている。
配管とサニタリー用圧力センサとの接続は、図１９に示すようなクランプバンド（以下、単に「クランプ」とも称する。）と呼ばれる接続部材を用いることによって実現される。具体的には、図２０に示すように、配管２００の継手とサニタリー用圧力センサ３００の継手とを対向させて配置し、その２つの継手をクランプ５０のリング状の固定部５１Ａ，５１Ｂによって挟み込み、ねじ５２によって固定部５１Ａ，５１Ｂを締め付けることによって、配管２００とサニタリー用圧力センサ３００とを接続する。

【0009】

しかしながら、クランプを用いて配管とサニタリー用圧力センサとを接続した場合、サニタリー用圧力センサのダイアフラムが少なからず変形し、センサ出力のゼロ点（オフセット）がシフトするおそれがある。上記特許文献１，２に開示されているような、平面視長方形の半導体チップを有する圧力センサの場合、クランプを固定することによるゼロ点のシフト量は、クランプを締め付けるねじの位置によってばらつくため、ゼロ点を補正することは容易ではない。

【0010】

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、測定対象の流体が流れる配管と圧力センサとをクランプによって接続したときのセンサ出力のゼロ点のシフト量のばらつきを抑えることにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明に係る圧力センサ（１００）は、測定対象の流体の圧力を受ける第１主面（３Ａ）と、第１主面の反対側の第２主面（３Ｂ）とを有するダイアフラム（３）と、第２主面に加わる圧力よりも大きな圧力が第１主面に加わったときにダイアフラムが変形する第２主面の変形領域に、平面視でダイアフラムと同心円状に設けられ、第２主面から垂直方向に突出した第１台座（５）と、変形領域に平面視でダイアフラムと同心円状に設けられ、第２主面から垂直方向に突出した第１台座よりも径の大きい第２台座（６）と、一の面にひずみゲージを構成する第１抵抗（Ｒ１）および第２抵抗（Ｒ２）が形成された第１半導体チップ（１ａ）と、一の面にひずみゲージを構成する第３抵抗（Ｒ３）および第４抵抗（Ｒ４）が形成された第２半導体チップ（１ｂ）と、一端が平面視でダイアフラムの第２主面の中心を通る第１直線（２１）上の第１台座上に接合され、他端が第１半導体チップの他の面に接合されて垂設された第１構造体（２ａ）と、一端が、平面視で第１直線上の第２台座上に接合され、他端が第１半導体チップの他の面に接合されて、垂設された第２構造体（２ｂ）と、一端が、平面視で第２主面の中心を通り第１直線に直交する第２直線（２２）上の第１台座上に接合され、他端が第２半導体チップの他の面に接合されて、垂設された第３構造（２ｃ）体と、一端が、平面視で第２直線上の第２台座上に接合され、他端が第２半導体チップの他の面に接合されて、垂設された第４構造体（２ｄ）とを有し、第１抵抗および第２抵抗は、第１半導体チップにおいて、平面視で第１構造体が接合された接合面と第２構造体が接合された接合面との間の領域に形成され、第３抵抗および第４抵抗は、第２半導体チップにおいて、平面視で第３構造体が接合された接合面と第４構造体と接合された接合面との間の領域に形成されていることを特徴とする。

【0012】

上記圧力センサにおいて、第１半導体チップは、長方形状に形成されるとともに第１半導体チップの長辺が第１直線と平行となるように配置され、第２半導体チップは、長方形状に形成されるとともに第２半導体チップの長辺が第２直線と平行となるように配置され、第１抵抗と第２抵抗とは、第１半導体チップの短辺と平行な方向に並んで配置されるとともに、互いに異なる方向に延在して形成され、第３抵抗と第４抵抗とは、第２半導体チップの短辺と平行な方向に並んで配置されるとともに、互いに異なる方向に延在して形成されていてもよい。

【0013】

上記圧力センサにおいて、第１抵抗および第４抵抗は、同一の方向に延在して形成され、第２抵抗および第３抵抗は、第１抵抗および第４抵抗が延在する方向と垂直な方向に延在して形成されていてもよい。

【0014】

上記圧力センサにおいて、第１抵抗、第２抵抗、第３抵抗、および第４抵抗は、ダイアフラムの第２主面の中心から等距離に配置されていてもよい。

【0015】

上記圧力センサにおいて、第１半導体チップは、長方形状に形成されるとともに、第１半導体チップの長辺が第１直線と平行となるように配置され、第２半導体チップは、長方形状に形成されるとともに、第２半導体チップの長辺が第２直線と平行となるように配置され、第１抵抗および第２抵抗は、第１半導体チップの長辺と平行な方向に並んで形成され、第３抵抗および第４抵抗は、第２半導体チップの長辺と平行な方向に並んで形成されていることを特徴とする。

【0016】

上記圧力センサにおいて、第１抵抗、第２抵抗、第３抵抗、および第４抵抗は、同一の方向に延在して形成されていてもよい。

【0017】

上記圧力センサにおいて、第１抵抗および第４抵抗は、ダイアフラムの第２主面の中心から等距離に配置され、第２抵抗および第３抵抗は、ダイアフラムの第２主面の中心から等距離に配置されていてもよい。

【0018】

上記圧力センサにおいて、第１半導体チップは、第１構造体および第２構造体が接合される領域よりも薄く形成された第１薄肉部（１ａＣ）を有し、第２半導体チップは、第３構造体および第４構造体が接合される領域よりも薄く形成された第２薄肉部（１ｂＣ）を有し、第１抵抗および第２抵抗は、第１半導体チップの一の面における第１薄肉部に対応する領域内に形成され、第３抵抗および第４抵抗は、第２半導体チップの一の面における第２薄肉部に対応する領域内に形成されていてもよい。

【0019】

なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を括弧を付して記載している。

【発明の効果】

【0020】

以上説明したことにより、本発明によれば、測定対象の流体が流れる配管と圧力センサとをクランプによって接続したときのセンサ出力のゼロ点のシフト量のばらつきを抑えることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】図１は、本発明の一実施の形態に係る圧力センサの構成を示す斜視図である。

【図2】図２は、本発明の一実施の形態に係る圧力センサの構成を示す平面図である。

【図3】図３は、本発明の一実施の形態に係る圧力センサの構成を示す断面図である。

【図4】図４は、半導体チップ１ａの裏面側から見た斜視図である。

【図5】図５は、本発明の一実施の形態に係る圧力センサにおいて、ダイアフラム３が変形したときの支持部材２ａ，２ｂおよび半導体チップ１ａの変位を模式的に示す図である。

【図6】図６は、本発明の一実施の形態に係る圧力センサの比較例として、リング状の台座５，６を設けずに、支持部材２ａ，２ｂとダイアフラム３とを直接接合した場合の半導体チップ１ａの変位を模式的に示す図である。

【図7】図７は、ひずみゲージとしてのブリッジ回路の構成を示す図である。

【図8】図８は、ひずみゲージを構成する抵抗の半導体チップ上の配置例を示す図である。

【図9】図９は、本発明の一実施の形態に係る圧力センサの比較例として、平面視長方形の半導体チップ１Ｘをダイアフラム３の支持面３Ｂの中心３０付近で支持部材２ａｘ，２ｂｘ，２ｃｘによって支持する構造の圧力センサ９０１を示す図である。

【図10】図１０は、図９に示した圧力センサ９０１のセンサ出力についての有限要素法によるシミュレーション結果を示す図である。

【図11】図１１は、本発明の一実施の形態に係る圧力センサと配管とを接続するクランプのねじの固定位置を示す図である。

【図12A】図１２Ａは、クランプ５０のねじ５２を図７に示す位置Ｐ１に固定した場合のダイアフラム３のＺ軸方向の変位を表すコンター図である。

【図12B】図１２Ｂは、クランプ５０のねじ５２を図７に示す位置Ｐ１に固定した場合の半導体チップ１のＺ軸方向の変位を表すコンター図である。

【図13A】図１３Ａは、クランプ５０のねじ５２を図７に示す位置Ｐ２に固定した場合のダイアフラム３のＺ軸方向の変位を表すコンター図である。

【図13B】図１３Ｂは、クランプ５０のねじ５２を図７に示す位置Ｐ２に固定した場合の半導体チップ１のＺ軸方向の変位を表すコンター図である。

【図14】図１４は、本発明の一実施の形態に係る圧力センサのセンサ出力のシミュレーション結果を示す図である。

【図15】図１５は、本発明の一実施の形態に係る圧力センサにおける抵抗の別の配置例を示す図である。

【図16】図１６は、本発明の別の実施の形態に係る圧力センサにおける半導体チップの裏面側から見た斜視図である。

【図17】図１７は、本発明の別の実施の形態に係る圧力センサにおける半導体チップの裏面側から見た斜視図である。

【図18】図１８は、円周方向に切れ目を有する台座の一例を示す図である。

【図19】図１９は、圧力センサと配管とを接続するクランプの平面構造を示す図である。

【図20】図２０は、クランプによる圧力センサと配管との接続構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。

【0023】

図１〜３は、本発明の一実施の形態に係る圧力センサの構成を示す図である。
図１には、本実施の形態に係る圧力センサ１００の斜視図が示され、図２には、図１のＺ方向から見たときの圧力センサ１００の平面構造が示され、図３には、図２のＡ−Ａ断面における圧力センサ１００の断面構造が示されている。なお、図１では、ハウジング４のみ１８０度の断面構造が示されている。

【0024】

図１〜３に示される圧力センサ１００は、測定対象の流体の圧力によってダイアフラムが撓んだときのダイアフラムの変位を、ひずみゲージが形成された半導体チップに伝達することにより、上記流体の圧力を検知する装置である。

【0025】

具体的に、圧力センサ１００は、２つの半導体チップ１ａ，１ｂ、支持部材２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、ダイアフラム３、台座５，６、およびハウジング４から構成されている。また、図示はしないが、圧力センサ１００は、検知した圧力の値等の各種情報をユーザに提示するための表示部（例えば液晶ディスプレイ）等を更に有していてもよい。

【0026】

なお、図１〜３には、圧力センサ１００におけるダイアフラム３の撓みを半導体チップ１ａ，１ｂに伝達する機構が図示されており、半導体チップ１ａ，１ｂから出力される信号を処理する回路等のその他の機能部については図示されていない。

【0027】

また、ダイアフラム３の平面方向に平行な互いに直交する方向をＸ軸方向およびＹ方向と言い、ダイアフラム３の平面方向（Ｘ軸およびＹ軸）と垂直な方向をＺ軸方向と言うことがある。

【0028】

半導体チップ１ａ，１ｂ、ダイアフラム３、台座５，６、および支持部材２ａ〜２ｄは、耐食性の高い金属材料から成るハウジング４に収容されている。ハウジング４は、図１〜３に示されるように、筒状に形成され、一方の端部４Ａが測定対象の流体が流れる配管と接続するための継手形状を有している。ハウジング４の内部は、例えば空気で満たされており、内壁４Ｂ側の圧力は例えば大気圧である。

【0029】

ダイアフラム３は、測定対象の流体の圧力を受けるとともに、半導体チップ１ａ，１ｂおよび支持部材２を支持する膜である。ダイアフラム３は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、セラミックス、およびチタン等の耐食性の高い材料によって構成され、例えば平面視円形状に形成されている。

【0030】

ダイアフラム３は、ハウジング４の端部４Ａ側に固定され、ハウジング４の端部４Ａの開口部分を塞いでいる。例えば、ダイアフラム３は、その外周縁がハウジング４の端部４Ａ側の内壁４Ｂと隙間なく接合されている。

【0031】

ダイアフラム３の一方の面は、測定対象の流体と接する受圧面（接液面）３Ａとして作用し、他方の面は、支持部材２ａ〜２ｄを介して半導体チップ１ａ，１ｂを支持する支持面３Ｂとして作用する。ダイアフラム３は、測定対象の流体から受圧面３Ａに加わる圧力と支持面３Ｂに加わる圧力（例えば大気圧）との圧力差に応じて撓む。

【0032】

なお、本願の図面において、各圧力センサのダイアフラム３およびハウジング４の図示を省略する場合がある。

【0033】

半導体チップ１ａは、平面視矩形状に形成され、Ｓｉ等の半導体材料から成る基板と、この基板に公知の半導体製造技術によって形成された抵抗Ｒ１，Ｒ２を含み、半導体チップ１ａに発生したひずみを抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値の変化として検知するひずみゲージとから構成されている。

【0034】

また、半導体チップ１ｂは、半導体チップ１ａと同様に、平面視矩形状に形成され、Ｓｉ等の半導体材料から成る基板と、この基板に公知の半導体製造技術によって形成された抵抗Ｒ３，Ｒ４を含み、半導体チップ１ａに発生したひずみを抵抗Ｒ３，Ｒ４の抵抗値の変化として検知するひずみゲージとから構成されている。

【0035】

以下、半導体チップ１ａにおいて、ひずみゲージを構成する抵抗Ｒ１，Ｒ２が形成された一の面を「主面１ａＡ」と、主面１ａＡの反対側の面を「裏面１ａＢ」と言い、半導体チップ１ｂにおいて、ひずみゲージを構成する抵抗Ｒ３，Ｒ４が形成された一の面を「主面１ｂＡ」と、主面１ｂＡの反対側の面を「裏面１ｂＢ」と言うことがある。

【0036】

図４は、半導体チップ１ａの裏面側から見た斜視図である。
図４に示されるように、半導体チップ１ａのダイアフラム３と対向する面、すなわち半導体チップ１ａの裏面１ａＢには、支持部材２ａ，２ｂが接合される部分よりも薄く形成された薄肉部（ザグリ）１ａＣが形成されている。また、図示はしないが、半導体チップ１ｂの裏面１ｂＢにも同様に、支持部材２ｃ，２ｄが接合される部分よりも薄く形成された薄肉部１ｂＣが形成されている。

【0037】

薄肉部１ａＣは、例えば公知のエッチング技術により、半導体チップ１ａをその裏面１ａＢから選択的に削り取ることによって形成することができる。薄肉部１ｂＣも同様である。

【0038】

ここで、半導体チップ１ａと半導体チップ１ｂは、同じ力が加わったときに同じ応力が発生するように同一の形状に形成されている。本実施の形態では、一例として、半導体チップ１ａと半導体チップ１ｂは同一の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）と同一の長さおよび幅（Ｘ軸方向の長さとＹ軸方向の長さ）を有する平面視長方形状に形成されているものとして説明する。

【0039】

台座５は、ダイアフラム３の支持面３Ｂにおいて支持部材２ａ，２ｂを支えるための部材（架台）である。また、台座６は、ダイアフラム３の支持面３Ｂにおいて支持部材２ｃ，２ｄを支えるための部材（架台）である。台座５，６は、ダイアフラム３と一体形成されている。

【0040】

なお、本実施の形態では、台座５，６がダイアフラム３と同一材料によって一体形成されているものとして説明するが、台座５，６がダイアフラム３の支持面３Ｂ上に固定されているのであれば、台座５，６とダイアフラム３とが異なる材料によって構成されていてもよいし、台座５，６は、ダイアフラム３と別に形成され、接着剤によって支持面３Ｂに接合されていてもよい。

【0041】

図２に示されるように、台座５は、ダイアフラム３が撓んだときに、支持している支持部材２ａと支持部材２ｃの変位量が等しくなるように、ダイアフラム３と同心円状に設けられ、支持面３Ｂから垂直方向に突出している。同様に、台座６は、ダイアフラム３が撓んだときに、支持している支持部材２ｂと支持部材２ｄの変位量が等しくなるように、ダイアフラム３と同心円状に設けられ、支持面３Ｂから垂直方向に突出している。

【0042】

より具体的には、台座５は、ダイアフラム３の中心３０を中心点とするリング状に形成されている。また、台座６は、ダイアフラム３の中心３０を中心点とし、台座５よりも大きい半径を有するリング状に形成されている。台座５，６は、それらの軸が支持面３Ｂと垂直になるように、支持面３Ｂに固定されている。

【0043】

支持部材２ａ，２ｂは、ダイアフラム３上で半導体チップ１ａを支持する柱として機能する構造体である。同様に、支持部材２ｃ，２ｄは、ダイアフラム３上で半導体チップ１ｂを支持する柱として機能する構造体である。

【0044】

支持部材２ａ〜２ｄは、例えば角柱状（例えば四角柱状）に形成されている。また、支持部材２ａ〜２ｄは、電気的な絶縁性を有する材料によって構成されている。より好ましくは、支持部材２ａ〜２ｄは、電気的な絶縁性およびある程度の剛性を有し、且つ熱伝導率のより小さい材料によって構成されている。支持部材２ａ〜２ｄの材料としては、ガラス（例えばホウケイ酸ガラス（パイレックス（登録商標）））を例示することができる。

【0045】

第１構造体としての支持部材２ａは、一端が平面視でダイアフラム３の裏面３Ｂの中心３０を通って直交する２本の直線２１，２２のうち一方の直線２１上の台座５上に接合され、他端が半導体チップ１ａの裏面１ａＢに接合されて、ダイアフラム３上に垂設されている。また、第２構造体としての支持部材２ｂは、一端が平面視で直線２１上の台座６上に接合され、他端が半導体チップ１ａの裏面１ａＢに接合されて、ダイアフラム３上に垂設されている。

【0046】

図１〜図３に示すように、支持部材２ａ，２ｂは、一端において台座５，６上に夫々接合され、他端において半導体チップ１ａの裏面に接合され、支持部材２ｃ，２ｄは、一端において台座５，６上に夫々接合され、他端において半導体チップ１ｂの裏面に接合されている。支持部材２ａ〜２ｄと半導体チップ１ａ，１ｂおよび台座５，６との間の接合には、例えば接着剤が用いられている。

【0047】

第３構造体としての支持部材２ｃは、一端が上記２本の直線２１，２２のうち他方の直線２２上の台座５上に接合され、他端が半導体チップ１ｂの裏面１ｂＢに接合されている。また、第４構造体としての支持部材２ｄは、一端が直線２２上の台座６上に接合され、他端が半導体チップ１ｂの裏面１ｂＢに接合されている。

【0048】

ダイアフラム３に垂設された支持部材２ａ〜２ｄの高さ（Ｚ軸方向の長さ）は互いに等しくされている。支持部材２ａ〜２ｄによって支持された半導体チップ１ａ，１ｂの主面１Ａ，１ｂＡとダイアフラム３の支持面３Ｂとは、互いに平行となる。

【0049】

次に、実施の形態１に係る圧力センサ１００における半導体チップ１ａ，１ｂの応力の発生原理について説明する。なお、半導体チップ１ａと半導体チップ１ｂの応力の発生原理は同様であるため、ここでは、半導体チップ１ａを例にとり、応力の発生原理を説明する。

【0050】

図５は、圧力センサ１００において、ダイアフラム３が変形したときの支持部材２ａ，２ｂおよび半導体チップ１ａの変位を模式的に示す図であり、図６は、実施の形態１に係る圧力センサ１００の比較例として、リング状の台座５，６を設けずに、直接支持部材２ａ，２ｂとダイアフラム３とを接合した場合の半導体チップ１ａの変位を模式的に示す図である。

【0051】

先ず、図６に示すように、リング状の台座５，６を設けずに、支持部材２ａ，２ｂをダイアフラム３の支持面３Ｂに直接接合した場合、流体からの圧力Ｐによってダイアフラム３が変形したとき、支持部材２ａ，２ｂは、ダイアフラム３に対して垂直な状態を保ったまま傾く。すなわち、支持部材２ａと支持部材２ｂは共に、ダイアフラム３の変形に応じて、Ｚ軸方向のみならず、Ｘ軸方向にも変位が生じる。これにより、ダイアフラム３の変位が半導体チップ１ａに適切に伝達されず、半導体チップ１ａには、ほとんどひずみが生じないため、半導体チップ１ａによって流体の圧力を検出することは困難である。

【0052】

これに対し、実施の形態１に係る圧力センサ１００によれば、図５に示すように、流体からの圧力Ｐによってダイアフラム３が変形したとき、台座５，６とダイアフラム３との接合部分の剛性により、台座５，６がＺ軸に対してほとんど傾くことなく、Ｚ軸方向にのみ変位する。その結果、支持部材２ａ，２ｂには、主に、ダイアフラム３の中心からの距離に応じたダイアフラム３のＺ軸方向の変位が伝達される。

【0053】

これにより、半導体チップ１ａの主面１ａＡ側の内部には、支持部材２ａと支持部材２ｂとの間のＺ軸方向の変位差に応じた引張応力が生じる。したがって、半導体チップ１ａにおける上記引張応力が生じる領域に、上述したひずみゲージ（ブリッジ回路）を構成する抵抗Ｒ１，Ｒ２を適切に形成しておくことにより、測定対象の流体の圧力を高精度に検知することが可能となる。

【0054】

なお、半導体チップ１ｂは、半導体チップ１ａと同様に、ダイアフラム３と同心円状の台座５，６上で２本の柱（支持部材２ｃ，２ｄ）によって支持されているので、半導体チップ１ａと同様の原理で応力が生じる。

【0055】

ここで、台座５，６におけるダイアフラム３との接合面の幅（リングの径方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）の長さ）が大きくなるほど、ダイアフラム３の変形が阻害されてセンサ感度が低下する。その一方で、上記幅が狭くなるほど、台座５，６とダイアフラム３との接合部分の剛性が小さくなり、台座５，６がダイアフラム３の変形に対してＸ軸方向へ傾きやすくなるとともに、支持部材２ａ，２ｂとの間の接着強度が低下してしまう。したがって、上記幅は、要求されるセンサ感度や接着強度を考慮して適宜する必要がある。

【0056】

次に、圧力センサ１００におけるひずみゲージについて具体的に説明する。
図７に示すように、圧力センサ１００のひずみゲージは、例えば半導体チップ１ａに形成された２つの抵抗（例えば拡散抵抗）Ｒ１，Ｒ２と半導体チップ１ｂに形成されたＲ３，Ｒ４とを電気的に接続したブリッジ回路１６によって構成されている。なお、図１〜４では、抵抗Ｒ１〜Ｒ４を接続するための信号線の図示を省略している。

【0057】

ここで、抵抗Ｒ１〜Ｒ４の相対的なばらつきを低減するために、半導体チップ１ａと半導体チップ１ｂとは同一ロットの半導体基板から切り出したものであることが好ましい。

【0058】

圧力センサ１００では、ブリッジ回路１６に一定の電流を流した状態において、半導体チップ１ａ，１ｂの内部に夫々応力が発生したとき、それらの応力による抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値の変化を電圧の変化として検出することにより、測定対象の流体の圧力を測定することができる。

【0059】

図８に、実施の形態１に係る圧力センサにおける抵抗Ｒ１〜Ｒ４の半導体チップ１ａ，１ｂ上の配置例を示す。なお、図８では、台座５，６を図示していない。

【0060】

抵抗Ｒ１，Ｒ２は、流体の圧力によってダイアフラム３が撓んだときに、半導体チップ１ａに生じる応力が正（＋）となる領域、すなわち半導体チップ１ａの主面１ａＡ側の引張応力が生じる領域に形成されている。具体的には、図８に示すように、抵抗Ｒ１，Ｒ２は、半導体チップ１ａにおいて、平面視で、直線２１上に配置された支持部材２ａの接合面と支持部材２ｂの接合面との間の薄肉部１ａＣに対応する主面１ａＡ側の領域内に形成される。

【0061】

抵抗Ｒ３，Ｒ４は、流体の圧力によってダイアフラム３が撓んだときに、半導体チップ１ｂに生じる応力が正（＋）となる領域、すなわち半導体チップ１ｂの主面１ｂＡ側の引張応力が生じる領域に形成されている。具体的には、図８に示すように、抵抗Ｒ１，Ｒ２は、半導体チップ１ｂにおいて、平面視で、直線２２上に配置された支持部材２ｃの接合面と支持部材２ｄの接合面との間の薄肉部１ｂＣに対応する主面１ｂＡ側の領域内に形成される。

【0062】

抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、例えば平面視矩形状に形成されている。本実施の形態では、抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、平面視で同一の長方形状（短冊状）を有し、互いの抵抗値が等しいものとして説明するが、これに限定されるものではない。

【0063】

抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とは、平面視で、互いに異なる方向に延在し、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４とは、平面視で、互いに異なる方向に延在していてもよい。ここで、抵抗Ｒ１〜Ｒ４が延在する方向とは、抵抗Ｒ１〜Ｒ４に電圧が印加されたときに電流が流れる方向を言う。

【0064】

ここで、図８に示すように、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ４は平面視で同一の方向に延在し、抗Ｒ２および抵抗Ｒ３は平面視で同一の方向に延在していてもよい。また、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ４が延在する方向と抵抗Ｒ２および抵抗Ｒ３が延在する方向とは、互いに９０度相違していてもよい。例えば、図８に示すように、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ４は、直線２１と平行な方向に延在し、抵抗Ｒ２および抵抗Ｒ３は、直線２２と平行な方向に延在していてもよい。

【0065】

また、抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、ダイアフラム３の中心３０から等距離（例えば、±１０％以内のずれ幅）に配置されていてもよい。具体的には、ダイアフラム３の中心３０から長方形状の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，およびＲ４の夫々の中心までの距離を互いに等しくしてもよい。例えば、図８に示すように、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，およびＲ４を、平面視でダイアフラム３と中心３０を共通にする円１５の円周上に配置してもよい。
ここで、円１５の径は、特に限定されないが、円１５が半導体チップ１ａ，１ｂの夫々の薄肉部１ａＣ，１ｂＣ内に収まる長さであることが望ましい。

【0066】

このように構成した圧力センサ１００によれば、以下に示す効果がある。以下、実施の形態１に係る圧力センサ１００と別の圧力センサ９０１とを比較することにより、圧力センサ１００の効果について説明する。

【0067】

先ず、実施の形態１に係る圧力センサ１００の比較例としての圧力センサ９０１について説明する。

【0068】

図９は、比較例としての圧力センサ９０１を示す図である。
圧力センサ９０１は、平面視長方形の半導体チップ１Ｘと、ダイアフラム３の支持面３Ｂの中心３０を通る直線２５上に並んで垂設され、半導体チップ１Ｘを支持する３つの支持部材２ａｘ，２ｂｘ，２ｃｘとを有している。

【0069】

図１０は、上記圧力センサ９０１のセンサ出力（ブリッジ回路の出力信号）についての有限要素法（ＦＥＭ：Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）によるシミュレーション結果を示す図である。図１０において、横軸は半導体チップ１Ｘの長手方向の中心を“０”としたときのその中心からの半導体チップ１Ｘの長手方向の距離を表し、縦軸は半導体チップ１Ｘの４つの抵抗Ｒ１〜Ｒ４の応力分布から換算したブリッジ回路１６の出力信号（｜Ｖａ−Ｖｂ｜）の大きさを表している。

【0070】

図１０において、参照符号Ｐ１は、クランプ５０のねじ５２を図９に示す直線２５上の位置Ｐ１で固定した場合に抵抗Ｒ１〜Ｒ４を形成する位置を半導体チップ１Ｘの中心に対して変化させたときの抵抗Ｒ１〜Ｒ４の応力分布から換算したブリッジ回路１６の出力信号の大きさを表し、参照符号Ｐ２は、クランプ５０のねじ５２を図９に示す直線２５上の位置Ｐ２で固定した場合に抵抗Ｒ１〜Ｒ４を形成する位置を半導体チップ１Ｘの中心に対して変化させたときの抵抗Ｒ１〜Ｒ４の応力分布から換算したブリッジ回路１６の出力信号の大きさを表している。

【0071】

長方形状の半導体チップ１Ｘを備える圧力センサ９０１では、ねじ５２の締め付け位置によって、半導体チップ１Ｘの応力分布が大きく異なるので、直線２６に対して線対称に配置された４つの抵抗の抵抗比のずれもねじ５２の締め付け位置によって変わる。その結果、図９，１０に示されるように、圧力センサ９０１では、センサ出力（ひずみゲージを構成するブリッジ回路１６の出力信号）のゼロ点のシフト量がねじ５２の締め付け位置によって大きくばらつく。

【0072】

これに対し、実施の形態１に係る圧力センサ１００の場合、後述するように、圧力センサ９０１に比べて、センサ出力（ひずみゲージを構成するブリッジ回路１６の出力信号）のゼロ点のシフト量のばらつきが小さくなる。以下、実施の形態１に係る圧力センサ１００について詳細に説明する。

【0073】

図１１は、実施の形態１に係る圧力センサ１００と配管とを接続するクランプのねじの固定位置を示す図である。

【0074】

図１２Ａは、クランプ５０のねじ５２を図１１に示す直線２２上の位置Ｐ１で固定したときのダイアフラム３のＺ軸方向の変位を表すコンター図（等値線図）であり、図１２Ｂは、クランプ５０のねじ５２を図１１に示す直線２２上の位置Ｐ１で固定したときの半導体チップ１ａ，１ｂのＺ軸方向の変位を表すコンター図である。

【0075】

図１３Ａは、クランプ５０のねじ５２を図１１に示す直線２１上の位置Ｐ２で固定したときのダイアフラム３のＺ軸方向の変位を表すコンター図（等値線図）であり、図１３Ｂは、クランプ５０のねじ５２を図１１に示す直線２１上の位置Ｐ２で固定したときの半導体チップ１ａ，１ｂのＺ軸方向の変位を表すコンター図である。
図１２Ａ，１２Ｂ，１３Ａ，１３Ｂに示されるコンター図は、Ｚ軸方向の変位の大きさが同じ領域を同色で表示したものである。

【0076】

図１２Ａ，１３Ａから理解されるように、実施の形態１に係る圧力センサ１００の場合、平面視でねじ５２を締め付ける位置を９０度相違させると、ダイアフラム３のＺ軸方向の変位が反転する。

【0077】

このとき、本実施の形態に係る圧力センサ１００では、平面視でダイアフラム３の中心３０を通って直交する２本の直線２１，２２上に４つの支持部材２ａ〜２ｄを固定し、それらの支持部材２ａ〜２ｄによって平面視長方形状の半導体チップ１ａ，１ｂをダイアフラム３の支持面３Ｂで夫々支持しているので、図１２Ｂ，１３Ｂに示されるように半導体チップ１ａ，１ｂのＺ軸方向の変位も反転する。

【0078】

そこで、本実施の形態に係る圧力センサ１００では、ひずみゲージを構成する抵抗Ｒ１〜Ｒ４を、クランプ５０をねじ５２で締め付けたときに、互いに逆方向の応力分布が発生する半導体チップ１ａ，１ｂの領域に夫々配置する。具体的には、図８に示したように、半導体チップ１ａにおいて支持部材２ａと支持部材２ｂとの間の領域に一組の抵抗対（抵抗Ｒ１，Ｒ２）を形成し、半導体チップ１ｂにおいて支持部材２ｃと支持部材２ｄとの間の領域にもう一組の抵抗対（抵抗Ｒ３，Ｒ４）を形成する。

【0079】

これによれば、クランプ５０のねじ５２の締め付けたときに、半導体チップ１ａにおいて抵抗Ｒ１，Ｒ２が形成された支持部材２ａと支持部材２ｂとの間の領域と、半導体チップ１ｂにおいて抵抗Ｒ３，Ｒ４が形成された支持部材２ｃと支持部材２ｄとの間の領域には、互いに逆方向の応力が生じるので、抵抗Ｒ１〜Ｒ４の延在方向を適切に設定することにより、上記応力によって抵抗Ｒ１〜Ｒ４の各抵抗値が変化する方向を揃えることが可能となる。

【0080】

具体的には、クランプ５０のねじ５２を締め付けたときに、抵抗Ｒ１の抵抗値と抵抗Ｒ４の抵抗値が同一の方向に変化し、抵抗Ｒ２の抵抗値と抵抗Ｒ３の抵抗値が同一の方向に変化するように、抵抗Ｒ１〜Ｒ４の延在方向を決定すればよい。例えば、図８に示したように、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ４を同一方向に延在させ、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３とを同一方向に延在させる。これによれば、クランプ５０のねじ５２を締め付けたときに、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ４の抵抗値が同一の方向に同程度変化するとともに、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の抵抗値が同一の方向に同程度変化する。

【0081】

このように、クランプ５０のねじ５２を締め付けたときに、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ４の抵抗値が同一方向に変化するように抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ４の延在方向を選ぶことにより、ひずみゲージを構成するブリッジ回路１６の出力信号Ｖａ側の抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ４の抵抗比のずれを抑えることが可能となる。同様に、クランプ５０のねじ５２を締め付けたときに、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の抵抗値が同一方向に変化するように抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の延在方向を選ぶことにより、ひずみゲージを構成するブリッジ回路１６の出力信号Ｖｂ側の抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の抵抗比のずれを抑えることが可能となる。

【0082】

図１４は、図１１に示すようにクランプ５０を固定するねじ５２の位置を変えたときの圧力センサ１００のブリッジ回路１６の出力信号についてのＦＥＭによるシミュレーション結果を示す図である。図１４には、圧力センサ１００のブリッジ回路１６の抵抗Ｒ１〜Ｒ４を図８のとおりに配置した場合のシミュレーション結果が示されている。

【0083】

図１４において、横軸は半導体チップ１ａ，１ｂの長手方向の中心を“０”としたときのその中心からの半導体チップ１ａ，１ｂの長手方向の距離を表し、縦軸は２つの半導体チップ１ａ，１ｂの４つの抵抗Ｒ１〜Ｒ４の応力分布から換算したブリッジ回路１６の出力信号（｜Ｖａ−Ｖｂ｜）の大きさを表している。なお、本シミュレーションでは、半導体チップ１ａと半導体チップ１ｂがともに同一の形状を有し、半導体チップ１ａ上の抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ４の位置と半導体チップ１ｂ上の抵抗Ｒ２および抵抗Ｒ３の位置が同一（図８の円１５の円周上に配置されている）としている。
図１４において、参照符号Ｐ１は、クランプ５０のねじ５２を図１１に示す直線２２上の位置Ｐ１に固定した場合に抵抗Ｒ１〜Ｒ４を形成する位置を半導体チップ１ａ，１ｂの中心に対して変化させたときの抵抗Ｒ１〜Ｒ４の応力分布から換算したブリッジ回路１６の出力信号の大きさを表し、参照符号Ｐ２は、クランプ５０のねじ５２を図１１に示す直線２１上の位置Ｐ２に固定した場合に抵抗Ｒ１〜Ｒ４を形成する位置を半導体チップ１ａ，１ｂの中心に対して変化させたときの抵抗Ｒ１〜Ｒ４の応力分布から換算したブリッジ回路１６の出力信号の大きさを表している。

【0084】

上述したように、抵抗Ｒ１〜Ｒ４を図８に示すように配置することにより、ブリッジ回路１６における出力信号Ｖａ側の抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ４の抵抗比のずれと、出力信号Ｖｂ側の抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の抵抗比のずれを抑えることができるので、クランプ５０のねじ５２を締め付ける前と後でのブリッジ回路１６の出力信号Ｖａ，Ｖｂの変動が抑えられるとともに、クランプ５０のねじ５２を締め付ける位置を変えた場合における、出力信号Ｖａ，Ｖｂの変動量のばらつきも抑えられる。その結果、図１４に示すように、クランプ５０のねじ５２の締め付けたときの圧力センサ１００のセンサ出力（ブリッジ回路１６の出力信号｜Ｖａ−Ｖｂ｜）のゼロ点のシフト量が抑えられ、クランプ５０のねじ５２の締め付け位置の違いによる上記シフト量のばらつきも抑えることが可能となる。

【0085】

以上、本実施の形態に係る圧力センサ１００によれば、上述の圧力センサ９０１のように平面視でダイアフラム３の中心を通る一つの直線２６に対して線対称にブリッジ回路を構成する４つの抵抗を配置するのではなく、ダイアフラム３の中心３０を通って直交する２本の直線２１，２２上に夫々配置した半導体チップ１ａ，１ｂにおいて、半導体チップ１ａを支持する２つの支持部材２ａと支持部材２ｂとの間の領域に抵抗Ｒ１，Ｒ２を配置し、半導体チップ１ｂを支持する２つの支持部材２ｃと支持部材２ｄとの間の領域に抵抗Ｒ３，Ｒ４を配置しているので、クランプ５０のねじ５２を締め付けたときの抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ４の抵抗比の変動と抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の抵抗比の変動を抑えることが可能となる。これにより、クランプ５０のねじ５２を締め付けることによる圧力センサ１００のセンサ出力（ブリッジ回路１６の出力信号｜Ｖａ−Ｖｂ｜）のゼロ点のシフト量を抑えることが可能となるとともに、クランプ５０のねじ５２の締め付け位置の違いによる上記シフト量のばらつきを抑えることが可能となる。

【0086】

特に、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ４とを同一の方向に延在させ、且つ抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３とを同一の方向に延在させることにより、クランプ５０のねじ５２の締め付けたときに、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ４とを同一方向に同程度だけ抵抗値を変化させることが可能となるとともに、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３とを同一方向に同程度だけ抵抗値を変化させることが可能となるので、クランプ５０のねじ５２を締め付けることによる圧力センサ１００のセンサ出力（ブリッジ回路１６の出力信号｜Ｖａ−Ｖｂ｜）のゼロ点のシフト量を更に抑えることが可能となるとともに、クランプ５０のねじ５２の締め付け位置の違いによる上記シフト量のばらつきを更に抑えることが可能となる。

【0087】

また、抵抗Ｒ１〜Ｒ４を平面視でダイアフラム３の中心３０から等距離の位置（例えば円１５の円周上）に形成することにより、ねじ５２を締め付けたときに発生する半導体チップ１ａ，１ｂの応力に基づく、抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値の夫々の変化量を等しくすることができるので、センサ出力のゼロ点のシフト量とそのばらつきを、更に低減することが可能となる。

【0088】

また、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ４が延在する方向と抵抗Ｒ２および抵抗Ｒ３が延在する方向を約９０度相違させることにより、測定対象の流体からの圧力によりダイアフラム３の受圧面３Ａに圧力が加わったときの、ブリッジ回路１６の出力信号Ｖａ側の抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ４の抵抗比のずれ量とブリッジ回路１６の出力信号Ｖｂ側の抵抗Ｒ２およびＲ３の抵抗比のずれ量を、更に大きくすることができるので、ダイアフラム３の受圧面３Ａに加わる圧力に対する圧力センサ１００のセンサ感度を更に高めることが可能となる。

【0089】

また、抵抗Ｒ１〜Ｒ４を平面視で半導体チップ１ａ，１ｂの夫々の薄肉部１ａＣ，１ｂＣに対応する領域内に形成することにより、抵抗Ｒ１〜Ｒ４に応力が集中し易くなるので、ダイアフラム３の受圧面３Ａに加わる圧力に対する圧力センサ１００のセンサ感度を更に高めることが可能となる。

【0090】

なお、上記実施の形態では、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とが半導体チップ１ａの短辺と平行な方向（直線２２と平行な方向）に並んで形成され、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４とが半導体チップ１ｂの短辺と平行な方向（直線２１と平行な方向）に並んで形成されている場合を例示したが（図８参照）、クランプ５０のねじ５２を締め付けたときに、抵抗Ｒ１の抵抗値と抵抗Ｒ４の抵抗値が同一の方向に変化し、抵抗Ｒ２の抵抗値と抵抗Ｒ３の抵抗値が同一の方向変化するように抵抗Ｒ１〜Ｒ４を配置すればよい。例えば、図１５に示すように抵抗Ｒ１〜Ｒ４に配置してもよい。

【0091】

図１５は、実施の形態１に係る圧力センサにおける抵抗の別の配置例を示す図である。
なお、図１５では、台座５，６の図示を省略している。
図１５に示す圧力センサ１００Ａでは、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２を半導体チップ１ａの長辺と平行な方向（直線２１に平行な方向）に並べて形成し、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４を半導体チップ１ｂの長辺と平行な方向（直線２２に平行な方向）に並べて形成している。ここで、抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、例えば平面視長方形状に形成され、互いに同一の方向に延在している。例えば、図１５に示すように抵抗Ｒ１〜Ｒ４を夫々直線２２と平行な方向に延在させる。

【0092】

これによれば、図８に示した抵抗Ｒ１〜Ｒ４の配置例と同様に、クランプ５０のねじ５２を締め付けたときに、抵抗Ｒ１の抵抗値と抵抗Ｒ４の抵抗値が同一の方向に変化し、抵抗Ｒ２の抵抗値と抵抗Ｒ３の抵抗値が同一の方向に変化するので、センサ出力のゼロ点のシフト量とそのばらつきを低減することが可能となる。

【0093】

また、図１５において、ダイアフラム３の中心３０から抵抗Ｒ１までの距離（例えば抵抗Ｒ１の中心までの距離）ＬＲ１とダイアフラム３の中心３０から抵抗Ｒ４までの距離（例えば抵抗Ｒ４の中心までの距離）ＬＲ４とを等しくし（例えば±１０％の誤差を含む）、且つ、ダイアフラム３の中心３０から抵抗Ｒ２までの距離（例えば抵抗Ｒ２の中心までの距離）ＬＲ２とダイアフラム３の中心３０から抵抗Ｒ３までの距離（例えば抵抗Ｒ３の中心までの距離）ＬＲ３とを等しく（例えば±１０％の誤差を含む）してもよい。

【0094】

これによれば、ねじ５２の締め付けによる応力に基づく、抵抗Ｒ１の抵抗値の変動量と抵抗Ｒ４の抵抗値の変化量とが等しくなり、且つ抵抗Ｒ２の抵抗値の変動量と抵抗Ｒ３の抵抗値の変化量とが等しくなるので、センサ出力のゼロ点のシフト量とそのばらつきを、更に低減することが可能となるとともに、ダイアフラム３の受圧面３Ａに圧力が加わったときの抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ４の抵抗比のずれと抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の抵抗比のずれを更に大きくすることができるので、圧力センサ１００のセンサ感度を更に高めることが可能となる。

【0095】

以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

【0096】

例えば、上記実施の形態において、半導体チップ１ａの裏面１ａＢに薄肉部１ａＣを形成する場合を例示したが、圧力センサとして十分なセンサ感度が得られる場合には、図１６に示す圧力センサ１００Ｂように、半導体チップ１ａに薄肉部１ａＣを形成せずに、主面１ａＡと裏面１ａＢとの間の厚さを均一にしてもよい。半導体チップ１ｂについても同様である。

【0097】

また、上記実施の形態では、支持部材２ａ，２ｂの側面と半導体チップ１ａの側面とが同一の平坦な面となるように、支持部材２ａ，２ｂを半導体チップ１ａの裏面１ａＢに接合する場合を例示したが、支持部材２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを半導体チップ１ａ，１ｂの側面よりも内側に接合してもよい。例えば、図１７に示す圧力センサ１００Ｃのように、支持部材２ａ，２ｂを、図４の圧力センサ１００よりも半導体チップ１の中心１０に近づけた位置に接合してもよい。

【0098】

また、上記実施の形態において、台座５，６がその円周方向に沿って連続的に形成される場合を例示したが、これに限られず、円周方向に沿って不連続に形成されていてもよい。例えば、図１８に示される圧力センサ１００Ｄのように、台座５，６を４等分に分割し、台座５，６が円周方向に４つの切れ目を有していてもよい。

【0099】

また、上記実施の形態において、円１５の径の長さは、図８等に示した長さに限定されるものではなく、要求される性能等に応じて変更可能であることは言うまでもない。

【0100】

また、図１５において、抵抗Ｒ１〜Ｒ４が同一の方向に延在している場合の例として、抵抗Ｒ１〜Ｒ４を夫々直線２２と平行な方向に延在させる場合を示したが、これに限られず、例えば、抵抗Ｒ１〜Ｒ４を夫々直線２１と平行な方向に延在させてもよい。

【0101】

また、上記実施の形態において、抵抗Ｒ１〜Ｒ４が平面視長方形状である場合を例示したが、これに限られるものではない。例えば、平面視正方形状であってもよい。

【符号の説明】

【0102】

１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ…圧力センサ、１ａ，１ｂ…半導体チップ、１ａＡ，１ｂＡ…半導体チップの主面、１ａＢ，１ｂＢ…半導体チップの裏面、１ａＣ，１ｂＣ…薄肉部、１０…半導体チップの中心、支持部材…２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、３…ダイアフラム、３Ａ…受圧面、３Ｂ…支持面、３０…ダイアフラムの中心、４…ハウジング、４Ａ…ハウジングの端部、４Ｂ…ハウジングの内壁、５，６…台座、Ｒ１〜Ｒ４…抵抗。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図13A】

【図13B】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】