特開 2024-119495 センサ部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024119495

(43)【公開日】2024-09-03

(54)【発明の名称】センサ部材

(51)【国際特許分類】

   G01L 9/00 20060101AFI20240827BHJP

【ＦＩ】

G01L9/00 303Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023026424

(22)【出願日】2023-02-22

(71)【出願人】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001494

【氏名又は名称】前田・鈴木国際特許弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】小林 正典

(72)【発明者】

【氏名】海野 健

(72)【発明者】

【氏名】笹原 哲也

(72)【発明者】

【氏名】波多 徹雄

(72)【発明者】

【氏名】ルシ ウエドラオゴ

【テーマコード（参考）】

2F055

【Ｆターム（参考）】

2F055AA40

2F055BB20

2F055CC02

2F055DD04

2F055EE15

2F055FF04

2F055GG11

(57)【要約】

【課題】破損するリスクの少ないセンサ部材を提供すること。
【解決手段】 センサ部材２は、メンブレン３と、前記メンブレン３の一部を被覆する保護膜４と、前記メンブレン３に接続する電極部５と、を有するセンサ部材２であって、前記電極部５は、前記保護膜４の少なくとも一部を覆っている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

メンブレンと
前記メンブレンの一部を被覆する保護膜と、
前記メンブレンに接続する電極部と、を有するセンサ部材であって、
前記電極部は、前記保護膜の少なくとも一部を覆っているセンサ部材。

【請求項2】

前記電極部は、金を有する実装層を有する請求項１に記載のセンサ部材。

【請求項3】

前記電極部は、白金族元素からなる拡散防止層を有する請求項１に記載のセンサ部材。

【請求項4】

前記電極部は、前記メンブレンと密着する密着層を有する請求項１に記載のセンサ部材。

【請求項5】

前記保護膜は、酸窒化物からなる請求項１に記載のセンサ部材。

【請求項6】

前記メンブレンは、金属基材と、前記金属基材に載置される絶縁膜と、前記絶縁膜に載置される歪抵抗膜と、を有する請求項１に記載のセンサ部材。

【請求項7】

前記電極部は、前記歪抵抗膜の上層で、前記歪抵抗膜よりも外側に広がって配置してある請求項６に記載のセンサ部材。

【請求項8】

前記電極部は、前記歪抵抗膜の上層で、前記歪抵抗膜よりも内側に配置してある請求項６に記載のセンサ部材。

【請求項9】

前記歪抵抗膜は、圧力を検知する抵抗部を有する請求項１～８のいずれかに記載のセンサ部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、たとえば圧力センサなどに用いられるセンサ部材に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１のように、歪抵抗膜を有する膜状のセンサが知られている。このようなセンサでは、歪抵抗膜を保護するために、歪抵抗膜を覆うように保護膜が形成してある。

【0003】

しかしながら、保護膜には、密着性が悪い部分があり、剥離不良を生じるリスクがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開2005-249520号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、上記の実情を鑑みてなされ、その目的は、破損するリスクの少ないセンサ部材を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明に係るセンサ部材は、
メンブレンと
前記メンブレンの一部を被覆する保護膜と、
前記メンブレンに接続する電極部と、を有するセンサ部材であって、
前記電極部は、前記保護膜の少なくとも一部を覆っている。

【0007】

このように構成することで、保護膜上に電極が形成されるため、保護膜の端から剥離するような剥離不良や衝撃による破損を防止できる。

【0008】

好ましくは、前記電極部は、金を有する実装層を有する。

【0009】

実装層が金を有するものであることにより、耐熱性の良好なＡｕ配線に対する実装層の密着性が特に良好となる。したがって、このような実装層を有する電極部は、高温耐性が向上するとともに、配線に対する良好な密着力を奏する。

【0010】

好ましくは、前記電極部は、白金族元素からなる拡散防止層を有する。

【0011】

拡散防止層が化学的に安定な白金族元素を含むものであることにより、メンブレンと電極部との相互拡散を効果的に防止できる。

【0012】

好ましくは、前記電極部は、前記メンブレンと密着する密着層を有する。

【0013】

このような密着層を有する積層電極は、メンブレンと電極部との間の相互拡散を効果的に防止できる。また、密着層を有する電極部は、高温環境下におけるメンブレンの特性変化を防止するとともに、高温耐性が向上し、かつ、高温環境に暴露された後でも配線に対する非常に良好な密着力を奏する。

【0014】

このような密着層に含まれる元素は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｏなどが例示される。このような元素は、他の金属元素と合金を形成しやすいため、膜間および層間の密着強度を確保して膜の剥離不良を防ぐのに効果的である。

【0015】

好ましくは、前記保護膜は、酸窒化物からなる。

【0016】

このような保護膜は強度が高いため、特に端部における構造的強度を向上させることができ、センサ部材の信頼性を向上させることができる。

【0017】

好ましくは、前記メンブレンは、金属基材と、前記金属基材に載置される絶縁膜と、前記絶縁膜に載置される歪抵抗膜と、を有する。

【0018】

このようなメンブレンは、高温環境での圧力センサとして使用に好適である。また、金属を基材とすることで、機械的強度が高く、信頼性の高い圧力センサを実現できる。なお、センサ部材は、加速度センサ、トルクセンサ、傾斜センサなどの圧力センサ以外の物理量センサに用いてもよい。

【0019】

好ましくは、前記電極部は、前記歪抵抗膜の上層で、前記歪抵抗膜よりも外側に広がって配置してある。

【0020】

電極部と保護膜の密着面積が増加することで、効果的に歪抵抗膜を外部環境から保護できる。

【0021】

好ましくは、前記電極部は、前記歪抵抗膜の上層で、前記歪抵抗膜よりも内側に配置してある。

【0022】

電極部がこのように配置されることで、センサ部材の小型化を実現することができる。

【0023】

好ましくは、前記歪抵抗膜は、圧力を検知する抵抗部を有する。

【0024】

このようなセンサ部材は、圧力センサとして好適に用いられる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】図１は一実施形態に係るセンサ部材を含む圧力センサを上方から見た平面図である。

【図2】図２は図１に示すセンサ部材のII－II線での断面図である。

【図3】図３は図２に示すセンサ部材の拡大図である。

【図4】図４は図１に示す圧力センサの歪抵抗膜の平面図である。

【図5】図５は図１に示す圧力センサの保護膜の平面図である。

【図6】図６は図１に示す圧力センサの電極部の平面図である。

【図7】図７は他の実施形態に係るセンサ部材の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。必要に応じて図面を参照して説明を行うものの、図示する内容は、本発明の理解のために模式的かつ例示的に示したにすぎず、外観や寸法比などは実物と異なり得る。また、以下、実施形態により具体的に説明するが、これらの実施形態に限定されるものではない。

【0027】

第１実施形態
本実施形態に係るセンサ部材２の全体構成について説明する。センサ部材２は、たとえば、図１に示すような圧力センサ１に好適に用いることができる。図２は、図１に示すセンサ部材２のII－II線での断面図である。図２に示すように、センサ部材２は、メンブレ
ン３と、保護膜４と、電極部５と、を有する。

【0028】

メンブレン３は、金属基材３０と、金属基材３０に載置される絶縁膜３１と、絶縁膜３１に載置される歪抵抗膜３２と、を有する。金属基材３０は、絶縁膜３１および歪抵抗膜３２を保持できればよく、たとえば鋼材、アルミ合金、ステンレス、ニッケル合金などの金属で構成される。金属基材３０は、圧力に応じた変形を生じるように構成してあってもよい。金属基材３０としては、上述した金属を用いることができるが、特に、オーステナイト系のＳＵＳ３０４、３１６や、析出硬化系のＳＵＳ６３０、６３１などが、高温での耐久性等の観点から好ましい。

【0029】

金属基材３０の形状は特に限定されない。たとえば、金属基材３０は、下方に空間を持つ中空筒状に形成してあってもよい。金属基材３０は、中空筒の一端に配置される端壁に絶縁膜３１と歪抵抗膜３２とを形成を有するように形成してもよい。このようなセンサ部材２は、金属基材３０の中空空間に流れる流体の圧力を計測することができる。

【0030】

図２に示すように、絶縁膜３１は、金属基材３０の上面を覆う。また、絶縁膜３１は、下方の金属基材３０と、上方の歪抵抗膜３２との間に位置し、金属基材３０と歪抵抗膜３２との間の電気的な絶縁性を確保する。

【0031】

図１には示されていないが、絶縁膜３１は、金属基材３０の上面のほぼ全体を覆うように形成してある。絶縁膜３１は、たとえばシリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物などの絶縁性の膜で構成される。絶縁膜３１の厚みは、好ましくは１０μｍ以下、さらに好ましくは１～５μｍである。絶縁膜３１は、たとえばＣＶＤなどの蒸着法により金属基材３０の上面に形成することができる。

【0032】

図２に示すように、歪抵抗膜３２は、絶縁膜３１の上に形成されており、図１に示す検出部３４を構成する。図４に示すように、歪抵抗膜３２には、パッド接続部３６、第１抵抗部Ｒ１、第２抵抗部Ｒ２、第３抵抗部Ｒ３および第４抵抗部Ｒ４が、抵抗配線部３５で接続された所定パターンで形成されている。第１～第４抵抗部Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、金属基材３０の変形に応じた歪を生じ、金属基材３０の変形に応じて抵抗値が変化する。これらの第１～第４抵抗部Ｒ１～Ｒ４は、同じく歪抵抗膜３２に形成される抵抗配線部３５により、検出部３４としてのホイートストーンブリッジ回路を構成するように接続されている。

【0033】

また、検出部３４が検出する金属基材３０の変形量は、金属基材３０に作用する流体などの圧力により変化するため、検出部３４は、金属基材３０に作用する圧力を検出することができる。すなわち、図１に示すセンサ部材２の第１～第４抵抗部Ｒ１～Ｒ４は、金属基材３０が、圧力により変形して歪む位置に設けられており、その歪み量に応じて抵抗値が変化するように構成してある。なお、図１に示す圧力センサ１は、パッド部５５から図示しない回路基板に接続して、センサ部材２における検出部３４の出力を受け取ったり、センサ部材２に対して給電部からの電力を供給したりすることができる。

【0034】

第１～第４抵抗部Ｒ１～Ｒ４を有する歪抵抗膜３２は、たとえば、所定の材料の導電性の薄膜を、パターニングすることにより作製することができる。歪抵抗膜３２は、たとえばＣｒとＡｌとを含み、好ましくは、５０～９９ａｔ％のＣｒと、１～５０ａｔ％のＡｌとを含み、さらに好ましくは７０～９０ａｔ％のＣｒと、５～３０ａｔ％のＡｌとを含む。歪抵抗膜３２がＣｒとＡｌとを含むことにより、高温環境下におけるＴＣＲ（Temperature coefficient of Resistance、抵抗値温度係数）やＴＣＳ（Temperature coefficient of sensitivity、抵抗温度係数）が安定し、精度の高い圧力検出が可能となる。また、ＣｒとＡｌの含有量を所定の範囲とすることにより、高いゲージ率と良好な温度安定性を、より高いレベルで両立できる。

【0035】

歪抵抗膜３２は、ＣｒおよびＡｌ以外の元素を含んでいてもよく、たとえば、歪抵抗膜３２は、ОやＮを含んでいてもよい。歪抵抗膜３２に含まれるＯやＮは、歪抵抗膜３２を成膜する際に反応室から除去しきれずに残留したものが、歪抵抗膜３２に取り込まれたものであってもよい。また、歪抵抗膜３２に含まれるＯやＮは、成膜時またはアニール時に雰囲気ガスとして使用されるなどして、意図的に歪抵抗膜３２に導入されたものであってもよい。

【0036】

また、歪抵抗膜３２は、ＣｒおよびＡｌ以外の金属元素を含んでいてもよい。歪抵抗膜３２は、ＣｒおよびＡｌ以外の金属や非金属元素を微量に含み、アニールなどの熱処理が行われることにより、ゲージ率や温度特性が向上する場合がある。歪抵抗膜３２に含まれるＣｒおよびＡｌ以外の金属および非金属元素としては、たとえば、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃ、Ｐ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｓ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｂ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｎおよび希土類元素が挙げられる。

【0037】

歪抵抗膜３２は、スパッタリングや蒸着などの薄膜法により形成することができる。第１～第４抵抗部Ｒ１～Ｒ４は、たとえば薄膜をミアンダ形状にパターニングすることで形成することができる。歪抵抗膜３２の厚みは、特に限定されないが、好ましくは１０μｍ以下、さらに好ましくは０．１～１μｍである。なお、抵抗配線部３５は、図２に示すように、歪抵抗膜３２をパターニングすることにより形成される。

【0038】

図２に示すように、保護膜４は、メンブレン３の上（絶縁膜３１および歪抵抗膜３２の上）に形成されている。保護膜４は、歪抵抗膜３２を上から覆う保護部４０と、絶縁膜３１を上から覆う外縁部４１と、を有する。保護膜４は、メンブレン３の少なくとも一部を上から覆っている。

【0039】

保護膜４には、開口４２が、図５に示すような所定パターンで形成されている。図１に示すように、保護膜４は、歪抵抗膜３２のうち第１～第４抵抗部Ｒ１～Ｒ４および抵抗配線部３５の中央部３５ａを被覆しているが、パッド接続部３６および抵抗配線部３５の側部３５ｂを被覆していない。保護膜４のパターンはこれに限定されず、パッド接続部３６の側部を被覆するようなパターンであってもよい。図２に示すように、開口４２は、保護膜４の保護部４０の内側で、歪抵抗膜３２の抵抗配線部３５の中央部３５ａの上面に繋がるように形成されている。

【0040】

保護膜４は、たとえば絶縁膜３１と同様に絶縁性の膜で構成される。保護膜４を構成する絶縁性の膜としては、たとえば、酸化物、窒化物、酸窒化物などが挙げられ、これらの膜は、保護膜４の強度を向上させる観点から好ましい。より具体的には、保護膜４を構成する材料としては、たとえば、ＳｉО₂、ＳｉＯＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＡｌＯ₃、ＺｒＯ₂などが挙げられる。

【0041】

保護膜４は、たとえばＣＶＤや、スパッタリングなどにより、歪抵抗膜３２および絶縁膜３１の上に形成することができるが、保護膜４の形成方法は特に限定されない。保護膜４の厚みは、特に限定されないが、好ましくは１０ｎｍ～１０００ｎｍ、さらに好ましくは１００ｎｍ～３００ｎｍである。

【0042】

図１および図２に示すように、電極部５は、保護膜４の開口４２の中と、保護膜４の上（保護部４０の上）に形成されている。電極部５は、歪抵抗膜３２と電気的に接続する通電部５１と、保護膜４を上から覆う裾部５２と、を有する。電極部５は、保護膜４の少なくとも一部を上から覆っている。

【0043】

電極部５は、図６に示すような配線部５４とパッド部５５とを有する所定パターンで形成されている。図１に示すように、電極部５は、保護膜４の開口４２に対応して、４か所に形成されている。ただし、センサ部材２が有する電極部５の数および配置については、図１に示す例のみには限定されない。また、電極部５の厚みは、特に限定されないが、たとえば５０～５００ｎｍであり、好ましくは１００～３００ｎｍである。

【0044】

図２に示すように、通電部５１は、電極部５のうち、上方からセンサ部材２を見た際に、保護膜４の開口周縁４３より内側に配置される部分である。通電部５１の下側部分は、開口周縁４３の内側であって保護部４０の上端より低い領域である開口４２の内部に配置されており、通電部５１の下端は、歪抵抗膜３２に接触する。また、通電部５１の上側部分は、保護部４０の上端より高い領域に配置されており、裾部５２に接続する。

【0045】

裾部５２は、電極部５のうち、上方からセンサ部材２を見た際に、開口４２の外縁より外側に配置される部分である。図２に示すように、裾部５２は、保護部４０の上に設けられており、開口４２に配置される通電部５１に内側で接続している。図１に示すように、電極部５の配線部５４は、保護膜４の開口４２よりも広がっている。

【0046】

図２に示すように、裾部５２の端縁５３は、保護部４０の上方に配置されている。また、裾部５２の端縁５３は、歪抵抗膜３２の端縁３３よりも内側に配置されている。

【0047】

裾部５２において通電部５１と接続している内側から端縁５３までの長さＬ１は、特に限定されないが、たとえば、通電部５１において歪抵抗膜３２の抵抗配線部３５の中央部３５ａと接触している長さＬ０の０．００１倍～５倍であってもよい。裾部５２の長さＬ１は、歪抵抗膜３２において保護部４０に被覆されている抵抗配線部３５の側部３５ｂの長さＬ２よりも短い。

【0048】

図３は、図２に示すセンサ部材２の拡大図である。図３に示すように、電極部５は、歪抵抗膜３２の上に重なる密着層５０ｃと、密着層５０ｃの上に重なる拡散防止層５０ｂと、拡散防止層５０ｂの上に重なる実装層５０ａとを有してもよい。電極部５は、異なる材料で形成される３層以上の多層膜構造を有してもよい。ただし、電極部５としては、図３に示すような３層構造のもののみには限定されず、電極部５は、１層、２層または４層以上の積層構造を有していてもよい。

【0049】

図３に示すように、電極部５のうち最も下層にある密着層５０ｃは、歪抵抗膜３２および保護膜４に直接接触する。密着層５０ｃは、歪抵抗膜３２とのオーミック接続を確保して、電極付き歪抵抗膜３２の電気的特性を向上させる。また、密着層５０ｃは、電極部５と、歪抵抗膜３２および保護膜４との密着強度を確保して、膜および層の剥離不良を防止する。

【0050】

密着層５０ｃは、蒸着法や、スパッタリングなどにより形成することができる。密着層５０ｃの厚みは、特に限定されないが、たとえば１～５０ｎｍであり、好ましくは５～２０ｎｍである。密着層５０ｃは、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｏのうち少なくともいずれか１つを含むことが好ましい。これらの元素は、他金属と合金を作り易いため、このような元素を含む密着層５０ｃは、歪抵抗膜３２および拡散防止層５０ｂとの密着強度を確保して、膜および層間の剥離不良を防止できる。

【0051】

また、密着層５０ｃは、Ｔｉを含むことが、特に好ましい。Ｔｉは、Ａｕなどを含む実装層５０ａに拡散しづらく、実装層５０ａの上表面への析出を生じにくい傾向がある。そのため、Ｔｉを含む密着層５０ｃを有する電極部５は、電極部５が高温環境に曝された後も、歪抵抗膜３２に対して好適な密着性を奏する。また、密着層５０ｃは、Ｔｉを含むことが、特に好ましい。

【0052】

さらに、ＴｉはＣｒ中へも拡散しづらいため、密着層５０ｃを構成するＴｉは、高温環境下においても、ＣｒおよびＡｌを含む歪抵抗膜３２中へ拡散しづらい特性を有する。したがって、Ｔｉを含む密着層５０ｃを有する電極付き歪抵抗膜３２は、高温環境下における使用においても、電極部５中の元素の歪抵抗膜３２中への拡散を防止することができ、組成変化による歪抵抗膜３２の性能低下を防止することができる。

【0053】

また、密着層５０ｃは、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｏのうち複数の元素を含むことも好ましい。また、密着層５０ｃは、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｏのうち少なくともいずれか１つからなることも好ましい。さらに、密着層５０ｃは、Ｔｉからなることも、特に好ましい。また、密着層５０ｃは、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｏのうち複数の元素からなることも好ましい。

【0054】

なお、密着層５０ｃ、拡散防止層５０ｂおよび実装層５０ａが、１または複数の指定する元素からなるという場合、指定する元素以外の他元素が、不可避的または意図的にこれらの層に含まれることを排除しない。その場合、他元素の含有率は、たとえば１０ａｔ％未満、好ましくは３ａｔ％未満、さらに好ましくは１ａｔ％未満である。

【0055】

図３に示すように、拡散防止層５０ｂは、電極部５において、密着層５０ｃと実装層５０ａの間に配置してあり、上下方向を実装層５０ａと密着層５０ｃによって挟まれている。拡散防止層５０ｂは、歪抵抗膜３２や密着層５０ｃなど、拡散防止層５０ｂより下に配置されている膜および層に含まれる元素が、拡散防止層５０ｂより上に配置されている実装層５０ａへ拡散することを防止し、また、実装層５０ａの上表面へ析出することを防止する。なお、拡散防止層５０ｂは、歪抵抗膜３２や電極部５が４層以上の多層構造である場合にも、実装層５０ａの直下に配置されることが好ましい。

【0056】

拡散防止層５０ｂは、蒸着法や、スパッタリングなどにより形成することができる。拡散防止層５０ｂの厚みは、特に限定されないが、たとえば１～５００ｎｍであり、好ましくは５～５０ｎｍである。拡散防止層５０ｂの厚みが薄すぎると連続膜を形成することが難しくなり、拡散防止機能が弱められる場合があり、厚みが厚すぎると、膜剥がれの問題が生じたり、成膜時間の増加による生産性（スループット）低下の問題が生じたりする場合がある。

【0057】

拡散防止層５０ｂは、第５または６周期に属する遷移元素を含むことが、歪抵抗膜３２や密着層５０ｃなどに含まれる元素の上層への拡散を防止する観点から好ましい。具体的には、拡散防止層５０ｂは、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕから選ばれる１または複数の元素を含むことが好ましい。

【0058】

また、拡散防止層５０ｂは、白金族元素を含むことがさらに好ましい。具体的には、拡散防止層５０ｂは、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔから選ばれる１または複数の元素を含むことが好ましい。白金族元素は、反応性が小さく化学的に安定であるため、白金族元素を含む拡散防止層５０ｂは、高温環境においても、特に好適な拡散防止効果を奏する。なお、白金族元素の中でも特にＰｔは、他の電極分野でも使用されている実績があり、他の白金族元素より技術的蓄積がある。

【0059】

拡散防止層５０ｂは、第５または６周期に属する遷移元素からなることも好ましい。また、拡散防止層５０ｂは、白金族元素からなることも好ましい。

【0060】

図３に示すように、電極部５のうち最も上層にある実装層５０ａは、電極付き歪抵抗膜３２の上表面に露出する。図１に示すパッド部５５での実装層５０ａには、ＡｕやＡｌなどの細線で構成される図示しない外部配線が、ワイヤボンディングなどにより接合される。なお、ＡｕやＡｌの細線による図示しない外部配線を用いる圧力センサ１は、ハンダの融点以上となる高温環境でも使用可能であり、耐熱性が良好である。また、Ａｕの細線による中間配線７２を用いる圧力センサ１は、Ａｌの細線による外部配線を用いる圧力センサより耐熱性を向上させることができる。

【0061】

実装層５０ａは、蒸着法や、スパッタリングなどにより形成することができる。実装層５０ａの厚みは、特に限定されないが、たとえば１０～４００ｎｍであり、好ましくは１００～３００ｎｍである。実装層５０ａの厚みが薄すぎると連続膜を形成することが難しくなり、外部配線との密着性が低下するおそれがある。実装層５０ａの厚みが厚すぎると、膜剥がれの問題が生じたり、成膜時間の増加による生産性（スループット）低下の問題が生じたりする場合がある。

【0062】

実装層５０ａは、Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉのすくなくともいずれかを含むことが、耐熱性および外部配線との接合性の観点から好ましい。また、耐熱性を高めてさらに高温環境への対応性を高める観点から、実装層５０ａは、高温環境においても低抵抗かつ融点の高いＡｕを含むことがさらに好ましい。また、外部配線の材料としてＡｕの細線を用いる場合、実装層５０ａがＡｕを含むことにより、中間配線７２と実装層５０ａの材料が、いずれもＡｕとなる。これにより、外部配線と実装層５０ａとの接合部分の密着性が向上する。

【0063】

また、実装層５０ａは、Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉのすくなくともいずれかからなることも好ましく、Ａｕからなることも、特に好ましい。

【0064】

図２に示すように、本実施形態では、センサ部材２は、電極部５が保護膜４の少なくとも一部を覆っている。歪抵抗膜に積層された保護膜では、その端が他の部分よりも剥離しやすいが、このように構成することで、保護膜４上に電極が形成されるため、保護膜４の端（たとえば開口周縁４３など）から剥離するような剥離不良や衝撃による破損を防止できる。

【0065】

また、図３に示すように、電極部５は、金を有する実装層５０ａを有してもよい。実装層５０ａが金を有するものであることにより、耐熱性の良好なＡｕ配線に対する実装層５０ａの密着性が特に良好となる。したがって、このような実装層５０ａを有する電極部５は、高温耐性が向上するとともに、配線に対する良好な密着力を奏する。

【0066】

また、電極部５は、白金族元素からなる拡散防止層５０ｂを有してもよい。拡散防止層５０ｂが化学的に安定な白金族元素を含むものであることにより、メンブレン３と電極部５との相互拡散を効果的に防止できる。

【0067】

また、電極部５は、メンブレン３と密着する密着層５０ｃを有してもよい。このような密着層５０ｃを有する電極部５は、メンブレン３と電極部５との間の相互拡散を効果的に防止できる。また、密着層５０ｃを有する電極部５は、高温環境下におけるメンブレン３の特性変化を防止するとともに、高温耐性が向上し、かつ、高温環境に暴露された後でも配線に対する非常に良好な密着力を奏する。

【0068】

このような密着層５０ｃに含まれる元素は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｏなどが例示される。このような元素は、他の金属元素と合金を形成しやすいため、膜間および層間の密着強度を確保して膜の剥離不良を防ぐのに効果的である。

【0069】

保護膜４は、酸窒化物からなっていてもよい。このような保護膜４は強度が高いため、特に端部における構造的強度を向上させることができ、センサ部材２の信頼性を向上させることができる。

【0070】

また、図１に示すように、本実施形態では、歪抵抗膜３２は、圧力を検知する抵抗部Ｒ１～Ｒ４を有する。このようなセンサ部材２は、圧力センサ１として好適に用いられる。

【0071】

図２に示すように、本実施形態では、メンブレン３は、金属基材３０と、金属基材３０に載置される絶縁膜３１と、絶縁膜３１に載置される歪抵抗膜３２と、を有する。このようなメンブレン３は、高温環境での圧力センサとして使用に好適である。また、金属を基材とすることで、機械的強度が高く、信頼性の高い圧力センサを実現できる。

【0072】

また、電極部５は、歪抵抗膜３２の上層で、歪抵抗膜３２よりも内側に配置してある。電極部５がこのように配置されることで、センサ部材２の小型化を実現することができる。

【0073】

第２実施形態
図７に示す本実施形態に係るセンサ部材２ａは、電極部５が第１実施形態と異なるのみであり、共通する部分の説明は省略し、以下、異なる部分について主として詳細に説明する。以下において説明しない部分は、第１実施形態の説明と同様である。

【0074】

図７に示すように、裾部５２は、保護膜４の上に配置されている。裾部５２の端縁５３は、外縁部４１の上方に配置されている。裾部５２の端縁５３は、歪抵抗膜３２の端縁３３よりも外側に配置されている。

【0075】

図７に示すように、裾部５３は、保護部４０を覆うと共に、外縁部４１の少なくとも一部を覆っている。裾部５２において通電部５１と接続している内側から端縁５３までの長さＬ１は、歪抵抗膜３２において保護部４０に被覆されている被保護部分の長さＬ２よりも長い。

【0076】

電極部５は、歪抵抗膜３２の上層で、歪抵抗膜３２よりも外側に広がって配置してある。このように配置されることで、電極部５と保護膜４の密着面積が増加し、効果的に歪抵抗膜３２を外部環境から保護できる。

【0077】

なお、上述した実施形態は、特許請求の範囲の要旨を逸脱しない範囲内での種々、設計変更した形態、あるいは各実施形態の構成を入れ替えた形態も技術的範囲に含むものである。

【0078】

たとえば、金属基材３０は、下方に空間を持つ中空筒状に形成してあってもよい。金属基材３０は、中空筒の一端に配置される端壁に絶縁膜３１と歪抵抗膜３２とを形成を有するように形成してもよい。このようなセンサ部材を用いることで、金属基材３０の中空空間に流れる流体の圧力を計測することができる。

【0079】

なお、センサ部材は、圧力センサ以外のセンサに用いてもよく、センサ部材２が用いられるセンサの例としては、たとえば、加速度センサ、トルクセンサ、傾斜センサなどの物理量センサが挙げられる。

【符号の説明】

【0080】

１…圧力センサ
２，２ａ…センサ部材
３…メンブレン
３０…金属基材
３１…絶縁膜
３２…歪抵抗膜
３３…端縁
３４…検出部
Ｒ１…第１抵抗部
Ｒ２…第２抵抗部
Ｒ３…第３抵抗部
Ｒ４…第４抵抗部
３５…抵抗配線部
３５ａ…中央部
３５ｂ…側部
３６…パッド接続部
４…保護膜
４０…保護部
４１…外縁部
４２…開口
４３…開口周縁
５…電極部
５０ａ…実装層
５０ｂ…拡散防止層
５０ｃ…密着層
５１…通電部
５２…裾部
５３…端縁
５４…配線部
５５…パッド部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】