壓力傳感器、使用該壓力傳感器的質量流量計以及質量流量控制器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及壓力傳感器，特別是設及適合于利用隔膜的伴隨著壓力施加的變形來 檢測壓力的壓力傳感器、使用該壓力傳感器的質量流量計W及質量流量控制器。
【背景技術】
[0002] 作為利用隔膜的伴隨著壓力施加的變形來檢測壓力的壓力傳感器，眾所周知有通 過在隔膜上形成（貼附等）應變儀，從而檢測隔膜的伴隨著壓力施加的變形作為應變的壓 力傳感器。
[0003] 即使是很小的變形，上述應變儀也會改變自身的電阻。通常，經常使用應變儀W 4個為一組形成，并通過構成橋接電路而作為與壓力成比例的差分電壓輸出進行測量的方 法，能夠構成橋接電路，并補償應變儀本身的溫度特性。例如，即使應變儀本身具有溫度特 性，在由溫度變化導致的4個應變儀的變形分別相等時，應變傳感器的輸出也不變動。
[0004] 另外，在測量對象的壓力低的情況下，使用如下結構的壓力傳感器：通過將娃基 板局部薄膜化而形成作為受壓部的娃隔膜，并在該隔膜上利用雜質擴散來形成應變儀。該 傳感器具有靈敏度高、能夠W-體結構形成1C等優點。
[0005] 然而，該傳感器不適合測量對象的壓力高的情況或需要耐腐蝕性的情況，較多使 用在金屬制的隔膜上貼附應變儀或貼附形成了應變儀的應變傳感器該種結構的壓力傳感 器。
[0006] 在專利文獻1中公開了壓力傳感器，由第一材料構成的第一隔膜構成為將與溫度 相關的橫向膨脹傳遞給第二材料的應變傳感器的應變儀，橫向膨脹的傳遞經由設置于第一 隔膜與第一區域的至少一部分之間的第一結合材料來進行。而且，由第一材料構成的第一 隔膜具有比第二材料的應變傳感器大的熱膨脹系數，第一隔膜將與溫度相關的橫向膨脹傳 遞給應變傳感器的應變儀，并經由設置于第一隔膜與第一區域的至少一部分之間的第一結 合材料進行橫向膨脹的傳遞。
[0007] 另外，在專利文獻2中記載了由隔膜的直徑方向上的厚壁的梁部、除該厚壁的梁 部之外的薄壁的膜部W及形成在厚壁的梁部的上表面的應變傳感器構成的半導體壓力傳 感器的隔膜，能夠設想由厚壁的梁部和薄壁的膜部形成臺階。
[000引在先技術文獻
[0009] 專利文獻
[0010] 專利文獻1 ;日本特開號公報
[0011] 專利文獻2 ;日本特開平6-241930號公報

【發明內容】

[0012] 發明所要解決的課題
[0013] 在上述專利文獻1中，記載了防止由應變傳感器與隔膜的熱膨脹系數之差導致的 應變傳感器的破損的壓力傳感器的結構，但不能期待改善由在高溫下固定應變傳感器導致 的初始零點輸出的偏移、伴隨著傳感器使用時的溫度變化的零點輸出的變動的效果。
[0014] 通常，在將應變傳感器設置在伴隨著壓力施加、溫度變化而使得應變傳感器各向 同性地變形的位置的情況下，由于橋接電路的功能，輸出不會變動。但是，為了伴隨著壓力 施加而得到輸出，應變傳感器的設置位置需要是應變傳感器會產生應變的差的位置。因此， 伴隨著溫度變化而由應變傳感器與隔膜的熱膨脹系數之差引起的應變傳感器的變形也不 是各向同性，并產生上述問題。
[0015] 目P，在W往結構的壓力傳感器中，在隔膜薄膜部的端部固定了應變傳感器的情況 下，伴隨著溫度變化而產生輸出。該是由于，作為隔膜的材料的鋼的熱膨脹系數與作為應變 傳感器的材料的娃的熱膨脹系數具有5倍W上的差。用于高效地將隔膜薄膜部的變形傳送 給應變傳感器的接合層由作為堅硬的材料的Au/Sn、Au/Ge形成的影響也較大。
[0016] 另外，當壓力傳感器的外部的溫度降低時，應變傳感器在X方向（參照圖2)和Y 方向（參照圖2)均產生壓縮的應變。如果兩者的應變相等則輸出不變化，但由于在隔膜薄 膜部的端部的較厚的部分固定有應變傳感器，因Y方向的壓縮應變比X方向大，所W輸出會 變化。其原因在于，X方向由于隔膜薄膜部變形而使得應力緩和，在Y方向上，由于隔膜薄 膜部的面積小而難W變形，所W與X方向相比不能緩和應力。
[0017] 另外，由于在隔膜與應變傳感器的固定時，使用Au/Sn共晶接合等280°CW上的高 溫下的接合，所W當在接合后使溫度降低時，在X方向和Y方向上產生應變差，并作為初始 零點的輸出偏移被檢測到。當產生該初始零點的輸出偏移時，會產生需要用于將偏移量修 正為零的電路或壓力傳感器的使用范圍變窄等問題。另外，在壓力傳感器的使用時，由于在 民生用壓力傳感器中有l〇〇°C左右的溫度變化，在車載用壓力傳感器中有160°C左右的溫 度變化，所W壓力傳感器的零點輸出也會變動。
[0018] 另外，在專利文獻2中未記載應變傳感器配置在隔膜的端部，應變傳感器與臺階 的位置關系也不清楚，明顯不能解決上述問題。
[0019] 本發明鑒于上述點做出，其目的在于提供一種改善了應變傳感器的初始零點的輸 出偏移及伴隨著溫度變化的零點的輸出變動的壓力傳感器、使用該壓力傳感器的質量流量 計W及質量流量控制器。
[0020] 用于解決問題的手段
[0021] 為了實現上述目的，本發明的壓力傳感器的特征在于，具有；由第一材料形成的隔 膜、W及接合在該隔膜上且在第二材料形成有多個應變儀的應變傳感器，所述隔膜由支承 部和因壓力而變形的薄膜部構成，所述應變傳感器與從所述隔膜的中屯、離開的端部位置接 合，而且，在相對于從所述隔膜中屯、到接合了所述應變傳感器的方向垂直的方向上并且在 與所述應變傳感器鄰接或相距規定距離的隔膜上，形成有臺階。
[0022] 另外，為了實現上述目的，本發明的質量流量計的特征在于，裝入上述結構的壓力 傳感器來監視評價對象的壓力。
[0023] 而且，為了實現上述目的，本發明的質量流量控制器的特征在于，裝入上述結構的 壓力傳感器來監視評價對象的壓力。
[0024] 發明效果
[0025] 根據本發明，能夠得到一種改善了應變傳感器的初始零點的輸出偏移及伴隨著溫 度變化的零點的輸出變動的壓力傳感器、使用該壓力傳感器的質量流量計w及質量流量控 制器。
【附圖說明】
[0026] 圖1是表示本發明的壓力傳感器的實施例1的整體結構的俯視圖。
[0027] 圖2是包括沿著虛線A-A的剖面的圖1所示的壓力傳感器的立體圖。
[002引圖3表示在本發明的壓力傳感器中采用的應變傳感器，是由4個應變儀形成的橋 接電路的例子。
[0029] 圖4是表示本發明的壓力傳感器的實施例1中的由隔膜和應變傳感器構成的受壓 結構的俯視圖。
[0030] 圖5是沿著圖4的單點劃線A-A的剖視圖。
[0031] 圖6是表示本發明的壓力傳感器的實施例2中的由隔膜和應變傳感器構成的受壓 結構的俯視圖。
[003引圖7是沿著圖6的單點劃線A-A的剖視圖。
[0033] 圖8是表示本發明的壓力傳感器的實施例3中的由隔膜和應變傳感器構成的受壓 結構的俯視圖。
[0034] 圖9是沿著圖8的單點劃線A-A的剖視圖。
[0035] 圖10是表示本發明的壓力傳感器的實施例4中的由隔膜和應變傳感器構成的受 壓結構的俯視圖。
[0036] 圖11是沿著圖10的單點劃線A-A的剖視圖。
[0037] 圖12是表示本發明的壓力傳感器的實施例5中的由隔膜和應變傳感器構成的受 壓結構的俯視圖。
[003引圖13是沿著圖12的單點劃線A-A的剖視圖。
[0039] 圖14是表示本發明的壓力傳感器的實施例6中的由隔膜和應變傳感器構成的受 壓結構的俯視圖。
[0040] 圖15是沿著圖14的單點劃線A-A的剖視圖。
[0041] 圖16是表示本發明的壓力傳感器的實施例7中的由隔膜和應變傳感器構成的受 壓結構的俯視圖。
[00創圖17是沿著圖16的單點劃線A-A的剖視圖。
[0043] 圖18是表示本發明的壓力傳感器的實施例8中的由隔膜和應變傳感器構成的受 壓結構的俯視圖。
[0044] 圖19是沿著圖18的單點劃線A-A的剖視圖。
[0045] 圖20是表示本發明的壓力傳感器的實施例9中的由隔膜和應變傳感器構成的受 壓結構的俯視