圧力センサ素子および圧力センサ
【課題】本発明は、圧力センサ素子の耐久性を向上させることを目的とする。
【解決手段】圧力センサ素子３０は、センサ面３３１および側面３３３を有する板状のシリコン基板３３０と、シリコン基板３３０のセンサ面３３１に接合された第２平面３２２、および側面３３３と略同一平面上に配置された側面３２３を有する板状のガラス基板３２０とを備え、ガラス基板３２０は、更に、第２平面３２２から側面３３３に向かうに従ってセンサ面３３１から離間しながら第２平面３２２と側面３２３とを繋ぐ面取り面３２６を有する。
【解決手段】圧力センサ素子３０は、センサ面３３１および側面３３３を有する板状のシリコン基板３３０と、シリコン基板３３０のセンサ面３３１に接合された第２平面３２２、および側面３３３と略同一平面上に配置された側面３２３を有する板状のガラス基板３２０とを備え、ガラス基板３２０は、更に、第２平面３２２から側面３３３に向かうに従ってセンサ面３３１から離間しながら第２平面３２２と側面３２３とを繋ぐ面取り面３２６を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力を検出する圧力センサに関し、特に、圧力センサにおける圧力センサ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力センサとしては、シリコン基板のセンサ面にガラス基板の接合面を接合した圧力センサ素子を用いたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。シリコン基板にガラス基板を接合した圧力センサ素子では、検出すべき圧力に基づく圧力荷重を伝達するための金属製の伝達部材をガラス基板の接合面に背向する背向面に接合させ、ガラス基板を介してシリコン基板のセンサ面に圧力荷重が伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１７５４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１のような圧力センサでは、圧力センサ素子に予め予荷重をかけた状態から検出すべき圧力を検出しているが、この場合、センサ基板のセンサ面（もしくはガラス基板の接合面）に予荷重による応力が最もかかった状態となっている。そして、この状態で圧力センサが加熱されると、各部材（伝達部材、シリコン基板、ガラス基板）の間の熱膨張率の差に起因して、各部材に熱応力が加わると、最も応力が加わったセンサ面の周縁部と接合するガラス基板の接合面の周縁部にクラック（ひび）が発生してしまう場合があった。
【０００５】
本発明は、上記した課題を踏まえ、圧力センサ素子の耐久性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］ 適用例１の圧力センサ素子は、圧力を感知するセンサ面、および前記センサ面に繋がる第１側面を有する板状のシリコン基板と、前記シリコン基板の前記センサ面に接合された接合面、および前記第１側面と略同一平面上に配置された第２側面を有する板状のガラス基板とを備える圧力センサ素子であって、前記ガラス基板は、更に、前記接合面と前記第２側面とを繋ぐ面取り面を有することを特徴とする。適用例１の圧力センサ素子によれば、ガラス基板における接合面の周縁部のうち第２側面との境界に面取り面を設けることによって、接合面に対して第２側面が直接的に略直角に繋がる場合（面取り面が形成されない場合）と比較して、熱応力に対するガラス基板の強度を向上させることができる。その結果、圧力センサ素子の耐久性を向上させることができる。
【０００８】
［適用例２］ 適用例１の圧力センサ素子において、前記面取り面は、平面、または凹状の円弧面であると良い。適用例２の圧力センサ素子によれば、面取り面を容易に形成することができる。
【０００９】
［適用例３］ 適用例１または適用例２の圧力センサ素子において、前記面取り面は、エッチング加工された面であると良い。適用例３の圧力センサ素子によれば、面取り面を形成する際に面取り面に残された加工クラックやチッピング（剥離）をエッチング加工によって除去することによって、面取り面における加工クラックやチッピングを起点とする損傷を抑制し、熱応力に対するガラス基板の強度を一層向上させることができる。
【００１０】
［適用例４］ 適用例１ないし適用例３のいずれかの圧力センサ素子において、前記ガラス基板は、更に、二つの前記第２側面を繋ぐと共に、前記接合面に対して９０°以下の傾斜角を成して前記センサ面から迫り上がる第３側面を有しても良い。適用例４の圧力センサ素子によれば、センサ面から迫り上がる第３側面に９０°以下の傾斜角を設けることによって、第３側面が接合面に対して垂直を成す場合と比較して、熱応力に対するガラス基板の強度を向上させることができる。
【００１１】
［適用例５］ 適用例４の圧力センサ素子において、前記第３側面は、エッチング加工された面であると良い。適用例５の圧力センサ素子によれば、第３側面を形成する際に第３側面に残された加工クラックやチッピングをエッチング加工によって除去することによって、第３側面における加工クラックやチッピングを起点とする損傷を抑制し、熱応力に対するガラス基板の強度を一層向上させることができる。
【００１２】
［適用例６］ 適用例６の圧力センサは、適用例１ないし適用例５のいずれかの圧力センサ素子を備えることを特徴とする。適用例６の圧力センサによれば、シリコン基板にガラス基板を接合した圧力センサ素子を用いた圧力センサの耐久性を向上させることができる。
【００１３】
本発明の形態は、圧力センサ素子および圧力センサの形態に限るものではなく、例えば、圧力センサを備える内燃機関、圧力センサ素子を製造する方法などの種々の形態に適用することも可能である。また、本発明は、前述の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】圧力センサの構成を示す説明図である。
【図２】圧力検出機構の詳細構成を示す説明図である。
【図３】圧力センサ素子の詳細構成を示す斜視図である。
【図４】圧力センサ素子の詳細構成を示す上面図および側面図である。
【図５】圧力センサ素子の詳細構成を示す拡大断面図である。
【図６】圧力センサ素子の詳細構成を示す拡大断面図である。
【図７】圧力センサ素子の製造工程を示す工程図である。
【図８】貫通孔を形成したガラスウェハを示す説明図である。
【図９】ダイシングラインを形成したガラスウェハを示す説明図である。
【図１０】変形例における圧力センサ素子の詳細構成を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以上説明した本発明の構成および作用を一層明らかにするために、以下本発明を適用した圧力センサについて説明する。
【００１６】
Ａ．実施例：
Ａ−１．圧力センサの構成：
図１は、圧力センサ２０の構成を示す説明図である。圧力センサ２０は、棒状部材１１０を介して棒状部材１１０の中心軸ＣＡ１に沿った方向に伝達される圧力荷重に基づいて、棒状部材１１０に加わる圧力を検出する。圧力センサ２０は、圧力検出機構２１０および配線基板２２０を備える。圧力センサ２０の圧力検出機構２１０は、棒状部材１１０に加わる圧力変化を電気的特性（本実施例では電気抵抗）の変化に変換する機構である。圧力センサ２０の配線基板２２０は、圧力検出機構２１０の電気的特性に基づいて、棒状部材１１０に加わる圧力に応じた電気信号を出力する。本実施例では、圧力センサ２０の配線基板２２０は、圧力に応じた電気信号を、外部端子１８０を介して外部に出力する。
【００１７】
図２は、圧力検出機構２１０の詳細構成を示す説明図である。圧力検出機構２１０は、圧力センサ素子３０、伝達部材２１２、素子ケース２１４および台座２１８を備える。圧力検出機構２１０を構成する各部材は、棒状部材１１０から中心軸ＣＡ１に沿って、伝達部材２１２、圧力センサ素子３０、台座２１８の順に配置され、これらの部材は、素子ケース２１４内に組み付けられている。素子ケース２１４は、棒状部材１１０の後端側に設けられたリング１１２に嵌め込まれている。
【００１８】
圧力検出機構２１０の素子ケース２１４は、棒状部材１１０からの圧力荷重を圧力センサ素子３０へと伝達する。素子ケース２１４の先端側は、リング１１２を介して棒状部材１１０と接続する凸部を備えると共に、素子ケース２１４の後端側は、伝達部材２１２及び圧力センサ素子３０を内包する筒状部を備える。素子ケース２１４の筒状部の伝達部材２１２に当接する面は平面である。素子ケース２１４は、金属（例えば、フェライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）、析出硬化系ステンレス鋼（ＳＵＳ６３０））製である。
【００１９】
圧力検出機構２１０の伝達部材２１２は、素子ケース２１４と協働して、棒状部材１１０からの圧力荷重を圧力センサ素子３０へと伝達する。伝達部材２１２は、後述するガラス基板３２０の第１平面３２１とガラスペースト等の耐熱性接着剤で接合され、ガラス基板３２０の第１平面３２１に接合する面は、平面となっている。一方、素子ケース２１４に当接する面は、素子ケース２１４に向けて突出し、中心軸ＣＡ１上を頂点とする球面となっている。伝達部材２１２は、金属（例えば、チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）、コバール）製である。
【００２０】
圧力検出機構２１０の台座２１８は、伝達部材２１２との間に圧力センサ素子３０を挟持すると共に、中心軸ＣＡ１方向への圧力センサ素子３０の移動を抑制する。これによって、圧力センサ素子３０は、棒状部材１１０から伝達される圧力荷重に応じて圧縮される。
【００２１】
圧力検出機構２１０の圧力センサ素子３０は、ガラス基板３２０、シリコン基板３３０およびガラス基板３４０を備える。圧力センサ素子３０を構成する各部材は、棒状部材１１０から中心軸ＣＡ１に沿って、ガラス基板３２０、シリコン基板３３０，ガラス基板３４０の順に積層され、これらの隣り合う部材同士は陽極接合されている。本実施例では、圧力センサ素子３０の各部材の厚さは、それぞれ０．５ｍｍ程度である。本実施例では、圧力センサ２０に用いられる圧力センサ素子３０が使用される温度範囲は、マイナス４０℃〜プラス３００℃程度である。
【００２２】
Ａ−２．圧力センサ素子の詳細構成：
図３は、圧力センサ素子３０の詳細構成を示す斜視図である。図４は、圧力センサ素子３０の詳細構成を示す上面図および側面図である。図５および図６は、圧力センサ素子３０の詳細構成を示す拡大断面図である。
【００２３】
図３には、ガラス基板３２０側の斜め方向から見た圧力センサ素子３０を図示した。図４の上段には、ガラス基板３２０側から中心軸ＣＡ１に沿って見た圧力センサ素子３０の上面図を図示し、図４の下段には、中心軸ＣＡ１に直交する方向から見た圧力センサ素子３０の側面図を図示した。図５には、図４の上面図に示す線分Ｆ５−Ｆ５で切断した圧力センサ素子３０の断面図を図示した。図６には、図４の上面図に示す線分Ｆ６−Ｆ６で切断した圧力センサ素子３０の断面図を図示した。
【００２４】
圧力センサ素子３０は、図３に示すように、紙面上側からガラス基板３２０、シリコン基板３３０、およびガラス基板３４０が順に積層配置された構造を有する。なお、本実施例では、圧力センサ素子３０の構成として、ガラス基板３２０、シリコン基板３３０、およびガラス基板３４０をそれぞれ説明するが、ガラス基板３４０については、圧力センサ素子３０に必須の構成ではなく、圧力センサ素子３０は、少なくともガラス基板３２０およびシリコン基板３３０を有していればよい。
【００２５】
圧力センサ素子３０のシリコン基板３３０は、シリコン製の部材であり、中心軸ＣＡ１に直交する二つの平面であるセンサ面３３１および背向面３３２を有する板状を成す。シリコン基板３３０のセンサ面３３１は、圧力を感知する平面であり、ガラス基板３２０に陽極接合されている。シリコン基板３３０の背向面３３２は、センサ面３３１に背向する平面であり、ガラス基板３４０に陽極接合されている。
【００２６】
中心軸ＣＡ１方向から見たシリコン基板３３０は正方形であり、シリコン基板３３０は、センサ面３３１および背向面３３２に加え、四つの側面３３３を有する。シリコン基板３３０の側面３３３は、センサ面３３１および背向面３３２に対してそれぞれ略垂直を成して繋がる第１側面である。
【００２７】
本実施例では、シリコン基板３３０のセンサ面３３１には、圧力に応じて電気抵抗が変化する公知の抵抗体（図示しないが、具体的には、特開２０１０−１７５４４７の図８を参照）が電極パッド４１１，４１２，４１３と共に形成されている。図４の上段に示すように、シリコン基板３３０のセンサ面３３１において後述のガラス基板３２０から露出する四つの角のうちの三つの角の各々に、電極パッド４１１，４１２，４１３が個別に形成されている。シリコン基板３３０の電極パッド４１１，４１２，４１３は、それぞれ配線基板２２０へと電気的に接続される。本実施例では、シリコン基板３３０における電極パッドの数は三つであるが、他の実施形態において、二つであっても良いし、四つ以上であっても良く、用途に合わせて電極パッドの数を適宜設定すればよい。
【００２８】
圧力センサ素子３０のガラス基板３４０は、ガラス製の部材であり、中心軸ＣＡ１に直交する二つの平面である第１平面３４１および第２平面３４２を有する板状を成す。ガラス基板３４０の第１平面３４１は、シリコン基板３３０の背向面３３２に陽極接合された接合面であり、ガラス基板３４０の第２平面３４２は、台座２１８に当接する当接面である。
【００２９】
中心軸ＣＡ１方向から見たガラス基板３４０の形状は、シリコン基板３３０と同じ大きさの正方形であり、ガラス基板３４０は、第１平面３４１および第２平面３４２に加え、四つの側面３４３を有する。ガラス基板３４０の側面３４３は、第１平面３４１および第２平面３４２に対してそれぞれ略垂直を成して繋がる端面である。
【００３０】
圧力センサ素子３０のガラス基板３２０は、ガラス製の部材であり、中心軸ＣＡ１に直交する二つの平面である第１平面３２１および第２平面３２２を有する板状を成す。ガラス基板３２０の第１平面３２１は、伝達部材２１２に当接する当接面であり、ガラス基板３２０の第２平面３２２は、シリコン基板３３０のセンサ面３３１に陽極接合された接合面である。本実施例では、ガラス基板３２０の第１平面３２１および第２平面３２２は、シリコン基板３３０との陽極接合に先立って、エッチング加工によって加工クラックやチッピングが除去された面である。
【００３１】
図４に示すように、中心軸ＣＡ１方向から見たガラス基板３２０の形状は、シリコン基板３３０と同じ大きさの正方形における四つの角を各角を中心とする円弧でそれぞれ切り欠いた形状であり、ガラス基板３２０は、第１平面３２１および第２平面３２２に加え、四つの側面３２３および四つの側面３２７を有する。ガラス基板３２０の側面３２３は、中心軸ＣＡ１方向から見た正方形の辺に沿った面であり、ガラス基板３２０の側面３２７は、中心軸ＣＡ１方向から見た正方形を切り欠く円弧面である。
【００３２】
図５に示すように、ガラス基板３２０の側面３２３は、シリコン基板３３０の側面３３３と略同一平面上に配置された第２側面であり、第１平面３２１および第２平面３２２に対してそれぞれ略垂直を成すように繋がっている。本実施例では、ガラス基板３２０の側面３２３は、ガラス基板３２０とシリコン基板３３０とを陽極接合した後に、シリコン基板３３０の側面３３３およびガラス基板３４０の側面３４３と共に、ダイシング加工によって形成された面である。エッチング加工は、シリコン基板３３０のパッシベーション層（ＳｉＯ２）を溶解させて、シリコン基板３３０の電極パッド４１１，４１２，４１３を剥離させる可能性があることから、ダイシング加工によって形成された側面３２３，３３３，３４３にエッチング加工を実施することはできない。そのため、ガラス基板３２０の側面３２３には、ダイシング加工による加工クラックやチッピングが残されている。
【００３３】
図５に示すように、ガラス基板３２０における第１平面３２１と側面３２３との角部には、第１平面３２１と側面３２３とを繋ぐ面取り面３２４が形成され、第２平面３２２と側面３２３との角部には、第２平面３２２と側面３２３とを繋ぐ面取り面３２６が形成されている。ガラス基板３２０の面取り面３２６は、第２平面３２２から側面３２３に向かうに従ってシリコン基板３３０のセンサ面３３１から遠ざかる。本実施例では、ガラス基板３２０の面取り面３２４および面取り面３２６の各断面形状は直線である。本実施例では、ガラス基板３２０の面取り面３２４および面取り面３２６は、エッチング加工によって加工クラックやチッピングが除去された面であり、ガラス基板３２０とシリコン基板３３０との陽極接合に先立って形成される。
【００３４】
さらに、図６に示すように、ガラス基板３２０の側面３２７は、二つの側面３２３を繋ぐと共に、シリコン基板３３０のセンサ面３３１から迫り上がる第３側面であり、第２平面３２２に対して９０°以下の傾斜角θｓを成す。ガラス基板３２０における第１平面３２１と側面３２７との境界には、第１平面３２１と側面３２７とを繋ぐ面取り面３２８が形成されているが、第２平面３２２と側面３２７との角部には、面取り面は形成されていない。本実施例では、ガラス基板３２０の側面３２７および面取り面３２８は、エッチング加工によって加工クラックやチッピングが除去された面であり、ガラス基板３２０とシリコン基板３３０との陽極接合に先立って形成される。
【００３５】
Ａ−３．圧力センサ素子の製造工程：
図７は、圧力センサ素子３０の製造工程を示す工程図である。圧力センサ素子３０の製造工程では、ガラス基板３２０の元であるガラスウェハ５２０を用意する工程（プロセスＰ２０）を実施する。
【００３６】
ガラスウェハ５２０を用意する工程（プロセスＰ２０）では、まず、ガラスウェハ５２０に貫通孔５２７をサンドブラスト加工によって形成する（プロセスＰ２２）。図８は、貫通孔５２７を形成したガラスウェハ５２０を示す説明図である。図８の（ａ）段には、ガラスウェハ５２０の一部を第１平面５２１から見た上面図を図示し、図８の（ｂ）段には、（ａ）段の上面図に示す線分Ｆ８（ｂ）−Ｆ８（ｂ）で切断したガラスウェハ５２０の部分断面図を図示した。
【００３７】
図８に示すように、相互に平行な第１平面５２１および第２平面５２２を有する円板であるガラスウェハ５２０に対して、第１平面５２１から第２平面５２２へと貫通する複数の貫通孔５２７を、第１平面５２１および第２平面５２２上において縦横で等間隔に、サンドブラスト加工によって形成する。貫通孔５２７は、傾斜角θｓの勾配を有する孔であり、第２平面５２２側よりも第１平面５２１側で大きく開口する。本実施例では、複数の貫通孔５２７を形成した後、これらの貫通孔５２７の各々における第１平面５２１との角部に面取り面５２８をサンドブラスト加工によって形成する。ガラスウェハ５２０の第１平面５２１、第２平面５２２、貫通孔５２７、面取り面５２８の各々は、圧力センサ素子３０におけるガラス基板３２０における第１平面３２１、第２平面３２２、側面３２７、面取り面３２８の各々にそれぞれ相当する。
【００３８】
図７の説明に戻り、貫通孔５２７を形成した後（プロセスＰ２２）、ガラスウェハ５２０にダイシングライン５２４，５２６をサンドブラスト加工によって形成する（プロセスＰ２４）。図９は、ダイシングライン５２４，５２６を形成したガラスウェハ５２０を示す説明図である。図９の（ａ）段には、ガラスウェハ５２０の一部を第１平面５２１から見た上面図を図示し、図９の（ｂ）段には、（ａ）段の上面図に示す線分Ｆ９（ｂ）−Ｆ９（ｂ）で切断したガラスウェハ５２０の部分断面図を図示した。
【００３９】
図９に示すように、貫通孔５２７を形成したガラスウェハ５２０に対して、第１平面５２１にダイシングライン５２４を、第２平面５２２にダイシングライン５２６を、それぞれサンドブラスト加工によって形成する。ダイシングライン５２４およびダイシングライン５２６は、複数の貫通孔５２７の各中心を縦横に結ぶ直線に沿った溝であり、本実施例では、「Ｖ」字状の断面形状を有する溝である。ガラスウェハ５２０のダイシングライン５２４は、圧力センサ素子３０におけるガラス基板３２０の面取り面３２４に相当し、ガラスウェハ５２０のダイシングライン５２６は、圧力センサ素子３０におけるガラス基板３２０の面取り面３２６に相当する。
【００４０】
図７の説明に戻り、ダイシングライン５２４，５２６を形成した後（プロセスＰ２４）、ガラスウェハ５２０に対して、フッ酸によるエッチング加工を実施する（プロセスＰ２６）。これによって、ガラスウェハ５２０における第１平面３２１、第２平面３２２、ダイシングライン５２４，５２６、側面３２７および面取り面３２８の各々から、加工クラックやチッピングを除去する。
【００４１】
ガラスウェハ５２０に対するエッチング加工を終え（プロセスＰ２６）、ガラスウェハ５２０の用意が完了すると（プロセスＰ２０）、ガラスウェハ５２０の第２平面５２２にシリコンウェハ５３０を陽極接合する陽極接合工程（プロセスＰ４０）を実施し、ガラスウェハ５２０にガラスウェハ５４０を陽極接合した接合体６３０を作成する。シリコンウェハ５３０は、シリコン基板３３０の元となるシリコン製の円板であり、陽極接合工程（プロセスＰ４０）に先立って抵抗対や電極パッドが予め形成されている。本実施例では、陽極接合工程（プロセスＰ４０）では、ガラスウェハ５２０およびシリコンウェハ５３０を重ね合わせて約２５０〜６００℃に加熱しながら約４００〜１０００Ｖ（ボルト）の電圧を印加する。
【００４２】
陽極接合工程（プロセスＰ４０）の後、接合体６２０のシリコンウェハ５３０側にガラスウェハ５４０を陽極接合する陽極接合工程（プロセスＰ５０）を実施し、接合体６２０にガラスウェハ５４０を陽極接合した接合体６３０を作成する。ガラスウェハ５４０は、ガラス基板３４０の元となるガラス製の円板である。本実施例では、陽極接合工程（プロセスＰ５０）では、接合体６２０およびガラスウェハ５４０を重ね合わせて約２５０〜６００℃に加熱しながら約４００〜１０００Ｖの電圧を印加する。
【００４３】
陽極接合工程（プロセスＰ５０）の後、ダイシング加工により接合体６３０から複数の圧力センサ素子３０を切り出すダイシング工程（プロセスＰ６０）を実施する。ダイシング工程（プロセスＰ６０）では、ダイシングライン５２４，５２６の中心に沿って接合体６３０を切断する。ダイシング工程（プロセスＰ６０）による接合体６３０の切り口は、圧力センサ素子３０における各部材の側面３２３，３３３，３４３になる。
【００４４】
ダイシング工程（プロセスＰ６０）を終えると、複数の圧力センサ素子３０が完成する。なお、シリコン基板３３０の電極パッド４１１，４１２，４１３が剥離する可能性があることから、ダイシング加工後の圧力センサ素子３０に対してエッチング加工を実施することはできない。そのため、圧力センサ素子３０における各部材の側面３２３，３３３，３４３には、ダイシング加工による加工クラックやチッピングが残されている。
【００４５】
Ａ−４．効果：
以上説明した圧力センサ２０によれば、ガラス基板３２０における第２平面３２２の周縁部のうち側面３２３との角部に面取り面３２６を設けることによって、第２平面３２２に対して側面３２３が直接的に略直角に繋がる場合（面取り面３２６が形成されない場合）と比較して、熱応力に対するガラス基板３２０の強度を向上させることができる。その結果、圧力センサ素子３０の耐久性を向上させることができ、ひいては圧力センサ２０の耐久性を向上させることができる。
【００４６】
また、ガラス基板３２０の面取り面３２６は平面であるため、面取り面３２６を容易に形成することができる。
【００４７】
また、ガラス基板３２０の面取り面３２６は、エッチング加工された面であるため、面取り面３２６を形成する際に面取り面３２６に残された加工クラックやチッピングをエッチング加工によって除去することによって、面取り面３２６における加工クラックやチッピングを起点とする損傷を抑制し、熱応力に対するガラス基板３２０の強度を一層向上させることができる。
【００４８】
また、シリコン基板３３０のセンサ面３３１から迫り上がるガラス基板３２０の側面３２７は、ガラス基板３２０の第２平面３２２に対して９０°以下の傾斜角θｓを成すため、側面３２７が第２平面３２２に対して垂直を成す場合と比較して、熱応力に対するガラス基板３２０の強度を向上させることができる。
【００４９】
また、ガラス基板３２０の側面３２７は、エッチング加工された面であるため、側面３２７を形成する際に側面３２７に残された加工クラックやチッピングをエッチング加工によって除去することによって、側面３２７における加工クラックやチッピングを起点とする損傷を抑制し、熱応力に対するガラス基板３２０の強度を一層向上させることができる。
【００５０】
また、ガラス基板３２０における第１平面３２１の周縁部には面取り面３２４，３２８が形成されているため、第１平面３２１の周縁部が面取り加工されていない場合と比較して、外力に対するガラス基板３２０の強度を向上させることができる。
【００５１】
Ｂ．他の実施形態：
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。例えば、圧力センサ素子３０は、圧力センサ２０への利用に限るものではなく、汎用的に用いられる圧力センサに組み込まれても良いし、特定の用途に用いられる圧力センサに組み込まれても良い。
【００５２】
また、前述の実施例では、図５に示すように、ガラス基板３２０の面取り面３２４，３２６は平面であったが、これに限るものではなく、凹状の円弧面であっても良い。図１０は、変形例における圧力センサ素子３０の詳細構成を示す拡大断面図である。図１０の変形例では、ガラス基板３２０の面取り面３２４，３２６は凹状の円弧面である。図１０の変形例における圧力センサ素子３０を製造工程では、ダイシングライン５２４，５２６を形成する工程（プロセスＰ２４）において、「Ｖ」字状の断面形状を有する溝に代えて、半円状の断面形状を有する溝によるダイシングライン５２４，５２６をサンドブラスト加工によって形成する。そのため、ガラス基板３２０の面取り面３２６が凹状の円弧面であっても、面取り面３２６を容易に形成することができる。
【００５３】
また、前述の実施例では、圧力センサ素子３０を製造工程において、サンドブラスト加工によって貫通孔５２７、面取り面５２８、ダイシングライン５２４，５２６を形成したが（プロセスＰ２２，Ｐ２４）、他の実施形態において、貫通孔５２７、面取り面５２８、ダイシングライン５２４，５２６の少なくとも一つを、サンドブラスト加工に代えて、切削加工によって形成しても良い。
【００５４】
また、前述の実施例では、ガラス基板３２０に面取り面３２４，３２８を形成したが、他の実施形態において、面取り面３２４，３２８を形成しなくても良い。また、前述の実施例では、ガラス基板３２０の側面３２７は、円弧面であったが、他の実施形態において、平面であっても良い。また、ガラス基板３２０の側面３２７は、第２平面３２２に対して９０°以下の傾斜角θｓを成す面としたが、他の実施形態において、第２平面３２２に対して垂直を成す面であっても良い。
【符号の説明】
【００５５】
２０…圧力センサ
３０…圧力センサ素子
１１０…棒状部材
１１２…リング
１８０…外部端子
２１０…圧力検出機構
２１２…伝達部材
２１４…素子ケース
２１８…台座
２２０…配線基板
３２０…ガラス基板
３２１…第１平面
３２２…第２平面
３２３…側面
３２４…面取り面
３２６…面取り面
３２７…側面
３２８…面取り面
３３０…シリコン基板
３３１…センサ面
３３２…背向面
３３３…側面
３４０…ガラス基板
３４１…第１平面
３４２…第２平面
３４３…側面
４１１，４１２，４１３…電極パッド
５２０…ガラスウェハ
５２１…第１平面
５２２…第２平面
５２４…ダイシングライン
５２６…ダイシングライン
５２７…貫通孔
５２８…面取り面
５３０…シリコンウェハ
５４０…ガラスウェハ
６２０…接合体
６３０…接合体
ＣＡ１…中心軸
θｓ…傾斜角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力を検出する圧力センサに関し、特に、圧力センサにおける圧力センサ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力センサとしては、シリコン基板のセンサ面にガラス基板の接合面を接合した圧力センサ素子を用いたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。シリコン基板にガラス基板を接合した圧力センサ素子では、検出すべき圧力に基づく圧力荷重を伝達するための金属製の伝達部材をガラス基板の接合面に背向する背向面に接合させ、ガラス基板を介してシリコン基板のセンサ面に圧力荷重が伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１７５４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１のような圧力センサでは、圧力センサ素子に予め予荷重をかけた状態から検出すべき圧力を検出しているが、この場合、センサ基板のセンサ面（もしくはガラス基板の接合面）に予荷重による応力が最もかかった状態となっている。そして、この状態で圧力センサが加熱されると、各部材（伝達部材、シリコン基板、ガラス基板）の間の熱膨張率の差に起因して、各部材に熱応力が加わると、最も応力が加わったセンサ面の周縁部と接合するガラス基板の接合面の周縁部にクラック（ひび）が発生してしまう場合があった。
【０００５】
本発明は、上記した課題を踏まえ、圧力センサ素子の耐久性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］ 適用例１の圧力センサ素子は、圧力を感知するセンサ面、および前記センサ面に繋がる第１側面を有する板状のシリコン基板と、前記シリコン基板の前記センサ面に接合された接合面、および前記第１側面と略同一平面上に配置された第２側面を有する板状のガラス基板とを備える圧力センサ素子であって、前記ガラス基板は、更に、前記接合面と前記第２側面とを繋ぐ面取り面を有することを特徴とする。適用例１の圧力センサ素子によれば、ガラス基板における接合面の周縁部のうち第２側面との境界に面取り面を設けることによって、接合面に対して第２側面が直接的に略直角に繋がる場合（面取り面が形成されない場合）と比較して、熱応力に対するガラス基板の強度を向上させることができる。その結果、圧力センサ素子の耐久性を向上させることができる。
【０００８】
［適用例２］ 適用例１の圧力センサ素子において、前記面取り面は、平面、または凹状の円弧面であると良い。適用例２の圧力センサ素子によれば、面取り面を容易に形成することができる。
【０００９】
［適用例３］ 適用例１または適用例２の圧力センサ素子において、前記面取り面は、エッチング加工された面であると良い。適用例３の圧力センサ素子によれば、面取り面を形成する際に面取り面に残された加工クラックやチッピング（剥離）をエッチング加工によって除去することによって、面取り面における加工クラックやチッピングを起点とする損傷を抑制し、熱応力に対するガラス基板の強度を一層向上させることができる。
【００１０】
［適用例４］ 適用例１ないし適用例３のいずれかの圧力センサ素子において、前記ガラス基板は、更に、二つの前記第２側面を繋ぐと共に、前記接合面に対して９０°以下の傾斜角を成して前記センサ面から迫り上がる第３側面を有しても良い。適用例４の圧力センサ素子によれば、センサ面から迫り上がる第３側面に９０°以下の傾斜角を設けることによって、第３側面が接合面に対して垂直を成す場合と比較して、熱応力に対するガラス基板の強度を向上させることができる。
【００１１】
［適用例５］ 適用例４の圧力センサ素子において、前記第３側面は、エッチング加工された面であると良い。適用例５の圧力センサ素子によれば、第３側面を形成する際に第３側面に残された加工クラックやチッピングをエッチング加工によって除去することによって、第３側面における加工クラックやチッピングを起点とする損傷を抑制し、熱応力に対するガラス基板の強度を一層向上させることができる。
【００１２】
［適用例６］ 適用例６の圧力センサは、適用例１ないし適用例５のいずれかの圧力センサ素子を備えることを特徴とする。適用例６の圧力センサによれば、シリコン基板にガラス基板を接合した圧力センサ素子を用いた圧力センサの耐久性を向上させることができる。
【００１３】
本発明の形態は、圧力センサ素子および圧力センサの形態に限るものではなく、例えば、圧力センサを備える内燃機関、圧力センサ素子を製造する方法などの種々の形態に適用することも可能である。また、本発明は、前述の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】圧力センサの構成を示す説明図である。
【図２】圧力検出機構の詳細構成を示す説明図である。
【図３】圧力センサ素子の詳細構成を示す斜視図である。
【図４】圧力センサ素子の詳細構成を示す上面図および側面図である。
【図５】圧力センサ素子の詳細構成を示す拡大断面図である。
【図６】圧力センサ素子の詳細構成を示す拡大断面図である。
【図７】圧力センサ素子の製造工程を示す工程図である。
【図８】貫通孔を形成したガラスウェハを示す説明図である。
【図９】ダイシングラインを形成したガラスウェハを示す説明図である。
【図１０】変形例における圧力センサ素子の詳細構成を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以上説明した本発明の構成および作用を一層明らかにするために、以下本発明を適用した圧力センサについて説明する。
【００１６】
Ａ．実施例：
Ａ−１．圧力センサの構成：
図１は、圧力センサ２０の構成を示す説明図である。圧力センサ２０は、棒状部材１１０を介して棒状部材１１０の中心軸ＣＡ１に沿った方向に伝達される圧力荷重に基づいて、棒状部材１１０に加わる圧力を検出する。圧力センサ２０は、圧力検出機構２１０および配線基板２２０を備える。圧力センサ２０の圧力検出機構２１０は、棒状部材１１０に加わる圧力変化を電気的特性（本実施例では電気抵抗）の変化に変換する機構である。圧力センサ２０の配線基板２２０は、圧力検出機構２１０の電気的特性に基づいて、棒状部材１１０に加わる圧力に応じた電気信号を出力する。本実施例では、圧力センサ２０の配線基板２２０は、圧力に応じた電気信号を、外部端子１８０を介して外部に出力する。
【００１７】
図２は、圧力検出機構２１０の詳細構成を示す説明図である。圧力検出機構２１０は、圧力センサ素子３０、伝達部材２１２、素子ケース２１４および台座２１８を備える。圧力検出機構２１０を構成する各部材は、棒状部材１１０から中心軸ＣＡ１に沿って、伝達部材２１２、圧力センサ素子３０、台座２１８の順に配置され、これらの部材は、素子ケース２１４内に組み付けられている。素子ケース２１４は、棒状部材１１０の後端側に設けられたリング１１２に嵌め込まれている。
【００１８】
圧力検出機構２１０の素子ケース２１４は、棒状部材１１０からの圧力荷重を圧力センサ素子３０へと伝達する。素子ケース２１４の先端側は、リング１１２を介して棒状部材１１０と接続する凸部を備えると共に、素子ケース２１４の後端側は、伝達部材２１２及び圧力センサ素子３０を内包する筒状部を備える。素子ケース２１４の筒状部の伝達部材２１２に当接する面は平面である。素子ケース２１４は、金属（例えば、フェライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）、析出硬化系ステンレス鋼（ＳＵＳ６３０））製である。
【００１９】
圧力検出機構２１０の伝達部材２１２は、素子ケース２１４と協働して、棒状部材１１０からの圧力荷重を圧力センサ素子３０へと伝達する。伝達部材２１２は、後述するガラス基板３２０の第１平面３２１とガラスペースト等の耐熱性接着剤で接合され、ガラス基板３２０の第１平面３２１に接合する面は、平面となっている。一方、素子ケース２１４に当接する面は、素子ケース２１４に向けて突出し、中心軸ＣＡ１上を頂点とする球面となっている。伝達部材２１２は、金属（例えば、チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）、コバール）製である。
【００２０】
圧力検出機構２１０の台座２１８は、伝達部材２１２との間に圧力センサ素子３０を挟持すると共に、中心軸ＣＡ１方向への圧力センサ素子３０の移動を抑制する。これによって、圧力センサ素子３０は、棒状部材１１０から伝達される圧力荷重に応じて圧縮される。
【００２１】
圧力検出機構２１０の圧力センサ素子３０は、ガラス基板３２０、シリコン基板３３０およびガラス基板３４０を備える。圧力センサ素子３０を構成する各部材は、棒状部材１１０から中心軸ＣＡ１に沿って、ガラス基板３２０、シリコン基板３３０，ガラス基板３４０の順に積層され、これらの隣り合う部材同士は陽極接合されている。本実施例では、圧力センサ素子３０の各部材の厚さは、それぞれ０．５ｍｍ程度である。本実施例では、圧力センサ２０に用いられる圧力センサ素子３０が使用される温度範囲は、マイナス４０℃〜プラス３００℃程度である。
【００２２】
Ａ−２．圧力センサ素子の詳細構成：
図３は、圧力センサ素子３０の詳細構成を示す斜視図である。図４は、圧力センサ素子３０の詳細構成を示す上面図および側面図である。図５および図６は、圧力センサ素子３０の詳細構成を示す拡大断面図である。
【００２３】
図３には、ガラス基板３２０側の斜め方向から見た圧力センサ素子３０を図示した。図４の上段には、ガラス基板３２０側から中心軸ＣＡ１に沿って見た圧力センサ素子３０の上面図を図示し、図４の下段には、中心軸ＣＡ１に直交する方向から見た圧力センサ素子３０の側面図を図示した。図５には、図４の上面図に示す線分Ｆ５−Ｆ５で切断した圧力センサ素子３０の断面図を図示した。図６には、図４の上面図に示す線分Ｆ６−Ｆ６で切断した圧力センサ素子３０の断面図を図示した。
【００２４】
圧力センサ素子３０は、図３に示すように、紙面上側からガラス基板３２０、シリコン基板３３０、およびガラス基板３４０が順に積層配置された構造を有する。なお、本実施例では、圧力センサ素子３０の構成として、ガラス基板３２０、シリコン基板３３０、およびガラス基板３４０をそれぞれ説明するが、ガラス基板３４０については、圧力センサ素子３０に必須の構成ではなく、圧力センサ素子３０は、少なくともガラス基板３２０およびシリコン基板３３０を有していればよい。
【００２５】
圧力センサ素子３０のシリコン基板３３０は、シリコン製の部材であり、中心軸ＣＡ１に直交する二つの平面であるセンサ面３３１および背向面３３２を有する板状を成す。シリコン基板３３０のセンサ面３３１は、圧力を感知する平面であり、ガラス基板３２０に陽極接合されている。シリコン基板３３０の背向面３３２は、センサ面３３１に背向する平面であり、ガラス基板３４０に陽極接合されている。
【００２６】
中心軸ＣＡ１方向から見たシリコン基板３３０は正方形であり、シリコン基板３３０は、センサ面３３１および背向面３３２に加え、四つの側面３３３を有する。シリコン基板３３０の側面３３３は、センサ面３３１および背向面３３２に対してそれぞれ略垂直を成して繋がる第１側面である。
【００２７】
本実施例では、シリコン基板３３０のセンサ面３３１には、圧力に応じて電気抵抗が変化する公知の抵抗体（図示しないが、具体的には、特開２０１０−１７５４４７の図８を参照）が電極パッド４１１，４１２，４１３と共に形成されている。図４の上段に示すように、シリコン基板３３０のセンサ面３３１において後述のガラス基板３２０から露出する四つの角のうちの三つの角の各々に、電極パッド４１１，４１２，４１３が個別に形成されている。シリコン基板３３０の電極パッド４１１，４１２，４１３は、それぞれ配線基板２２０へと電気的に接続される。本実施例では、シリコン基板３３０における電極パッドの数は三つであるが、他の実施形態において、二つであっても良いし、四つ以上であっても良く、用途に合わせて電極パッドの数を適宜設定すればよい。
【００２８】
圧力センサ素子３０のガラス基板３４０は、ガラス製の部材であり、中心軸ＣＡ１に直交する二つの平面である第１平面３４１および第２平面３４２を有する板状を成す。ガラス基板３４０の第１平面３４１は、シリコン基板３３０の背向面３３２に陽極接合された接合面であり、ガラス基板３４０の第２平面３４２は、台座２１８に当接する当接面である。
【００２９】
中心軸ＣＡ１方向から見たガラス基板３４０の形状は、シリコン基板３３０と同じ大きさの正方形であり、ガラス基板３４０は、第１平面３４１および第２平面３４２に加え、四つの側面３４３を有する。ガラス基板３４０の側面３４３は、第１平面３４１および第２平面３４２に対してそれぞれ略垂直を成して繋がる端面である。
【００３０】
圧力センサ素子３０のガラス基板３２０は、ガラス製の部材であり、中心軸ＣＡ１に直交する二つの平面である第１平面３２１および第２平面３２２を有する板状を成す。ガラス基板３２０の第１平面３２１は、伝達部材２１２に当接する当接面であり、ガラス基板３２０の第２平面３２２は、シリコン基板３３０のセンサ面３３１に陽極接合された接合面である。本実施例では、ガラス基板３２０の第１平面３２１および第２平面３２２は、シリコン基板３３０との陽極接合に先立って、エッチング加工によって加工クラックやチッピングが除去された面である。
【００３１】
図４に示すように、中心軸ＣＡ１方向から見たガラス基板３２０の形状は、シリコン基板３３０と同じ大きさの正方形における四つの角を各角を中心とする円弧でそれぞれ切り欠いた形状であり、ガラス基板３２０は、第１平面３２１および第２平面３２２に加え、四つの側面３２３および四つの側面３２７を有する。ガラス基板３２０の側面３２３は、中心軸ＣＡ１方向から見た正方形の辺に沿った面であり、ガラス基板３２０の側面３２７は、中心軸ＣＡ１方向から見た正方形を切り欠く円弧面である。
【００３２】
図５に示すように、ガラス基板３２０の側面３２３は、シリコン基板３３０の側面３３３と略同一平面上に配置された第２側面であり、第１平面３２１および第２平面３２２に対してそれぞれ略垂直を成すように繋がっている。本実施例では、ガラス基板３２０の側面３２３は、ガラス基板３２０とシリコン基板３３０とを陽極接合した後に、シリコン基板３３０の側面３３３およびガラス基板３４０の側面３４３と共に、ダイシング加工によって形成された面である。エッチング加工は、シリコン基板３３０のパッシベーション層（ＳｉＯ２）を溶解させて、シリコン基板３３０の電極パッド４１１，４１２，４１３を剥離させる可能性があることから、ダイシング加工によって形成された側面３２３，３３３，３４３にエッチング加工を実施することはできない。そのため、ガラス基板３２０の側面３２３には、ダイシング加工による加工クラックやチッピングが残されている。
【００３３】
図５に示すように、ガラス基板３２０における第１平面３２１と側面３２３との角部には、第１平面３２１と側面３２３とを繋ぐ面取り面３２４が形成され、第２平面３２２と側面３２３との角部には、第２平面３２２と側面３２３とを繋ぐ面取り面３２６が形成されている。ガラス基板３２０の面取り面３２６は、第２平面３２２から側面３２３に向かうに従ってシリコン基板３３０のセンサ面３３１から遠ざかる。本実施例では、ガラス基板３２０の面取り面３２４および面取り面３２６の各断面形状は直線である。本実施例では、ガラス基板３２０の面取り面３２４および面取り面３２６は、エッチング加工によって加工クラックやチッピングが除去された面であり、ガラス基板３２０とシリコン基板３３０との陽極接合に先立って形成される。
【００３４】
さらに、図６に示すように、ガラス基板３２０の側面３２７は、二つの側面３２３を繋ぐと共に、シリコン基板３３０のセンサ面３３１から迫り上がる第３側面であり、第２平面３２２に対して９０°以下の傾斜角θｓを成す。ガラス基板３２０における第１平面３２１と側面３２７との境界には、第１平面３２１と側面３２７とを繋ぐ面取り面３２８が形成されているが、第２平面３２２と側面３２７との角部には、面取り面は形成されていない。本実施例では、ガラス基板３２０の側面３２７および面取り面３２８は、エッチング加工によって加工クラックやチッピングが除去された面であり、ガラス基板３２０とシリコン基板３３０との陽極接合に先立って形成される。
【００３５】
Ａ−３．圧力センサ素子の製造工程：
図７は、圧力センサ素子３０の製造工程を示す工程図である。圧力センサ素子３０の製造工程では、ガラス基板３２０の元であるガラスウェハ５２０を用意する工程（プロセスＰ２０）を実施する。
【００３６】
ガラスウェハ５２０を用意する工程（プロセスＰ２０）では、まず、ガラスウェハ５２０に貫通孔５２７をサンドブラスト加工によって形成する（プロセスＰ２２）。図８は、貫通孔５２７を形成したガラスウェハ５２０を示す説明図である。図８の（ａ）段には、ガラスウェハ５２０の一部を第１平面５２１から見た上面図を図示し、図８の（ｂ）段には、（ａ）段の上面図に示す線分Ｆ８（ｂ）−Ｆ８（ｂ）で切断したガラスウェハ５２０の部分断面図を図示した。
【００３７】
図８に示すように、相互に平行な第１平面５２１および第２平面５２２を有する円板であるガラスウェハ５２０に対して、第１平面５２１から第２平面５２２へと貫通する複数の貫通孔５２７を、第１平面５２１および第２平面５２２上において縦横で等間隔に、サンドブラスト加工によって形成する。貫通孔５２７は、傾斜角θｓの勾配を有する孔であり、第２平面５２２側よりも第１平面５２１側で大きく開口する。本実施例では、複数の貫通孔５２７を形成した後、これらの貫通孔５２７の各々における第１平面５２１との角部に面取り面５２８をサンドブラスト加工によって形成する。ガラスウェハ５２０の第１平面５２１、第２平面５２２、貫通孔５２７、面取り面５２８の各々は、圧力センサ素子３０におけるガラス基板３２０における第１平面３２１、第２平面３２２、側面３２７、面取り面３２８の各々にそれぞれ相当する。
【００３８】
図７の説明に戻り、貫通孔５２７を形成した後（プロセスＰ２２）、ガラスウェハ５２０にダイシングライン５２４，５２６をサンドブラスト加工によって形成する（プロセスＰ２４）。図９は、ダイシングライン５２４，５２６を形成したガラスウェハ５２０を示す説明図である。図９の（ａ）段には、ガラスウェハ５２０の一部を第１平面５２１から見た上面図を図示し、図９の（ｂ）段には、（ａ）段の上面図に示す線分Ｆ９（ｂ）−Ｆ９（ｂ）で切断したガラスウェハ５２０の部分断面図を図示した。
【００３９】
図９に示すように、貫通孔５２７を形成したガラスウェハ５２０に対して、第１平面５２１にダイシングライン５２４を、第２平面５２２にダイシングライン５２６を、それぞれサンドブラスト加工によって形成する。ダイシングライン５２４およびダイシングライン５２６は、複数の貫通孔５２７の各中心を縦横に結ぶ直線に沿った溝であり、本実施例では、「Ｖ」字状の断面形状を有する溝である。ガラスウェハ５２０のダイシングライン５２４は、圧力センサ素子３０におけるガラス基板３２０の面取り面３２４に相当し、ガラスウェハ５２０のダイシングライン５２６は、圧力センサ素子３０におけるガラス基板３２０の面取り面３２６に相当する。
【００４０】
図７の説明に戻り、ダイシングライン５２４，５２６を形成した後（プロセスＰ２４）、ガラスウェハ５２０に対して、フッ酸によるエッチング加工を実施する（プロセスＰ２６）。これによって、ガラスウェハ５２０における第１平面３２１、第２平面３２２、ダイシングライン５２４，５２６、側面３２７および面取り面３２８の各々から、加工クラックやチッピングを除去する。
【００４１】
ガラスウェハ５２０に対するエッチング加工を終え（プロセスＰ２６）、ガラスウェハ５２０の用意が完了すると（プロセスＰ２０）、ガラスウェハ５２０の第２平面５２２にシリコンウェハ５３０を陽極接合する陽極接合工程（プロセスＰ４０）を実施し、ガラスウェハ５２０にガラスウェハ５４０を陽極接合した接合体６３０を作成する。シリコンウェハ５３０は、シリコン基板３３０の元となるシリコン製の円板であり、陽極接合工程（プロセスＰ４０）に先立って抵抗対や電極パッドが予め形成されている。本実施例では、陽極接合工程（プロセスＰ４０）では、ガラスウェハ５２０およびシリコンウェハ５３０を重ね合わせて約２５０〜６００℃に加熱しながら約４００〜１０００Ｖ（ボルト）の電圧を印加する。
【００４２】
陽極接合工程（プロセスＰ４０）の後、接合体６２０のシリコンウェハ５３０側にガラスウェハ５４０を陽極接合する陽極接合工程（プロセスＰ５０）を実施し、接合体６２０にガラスウェハ５４０を陽極接合した接合体６３０を作成する。ガラスウェハ５４０は、ガラス基板３４０の元となるガラス製の円板である。本実施例では、陽極接合工程（プロセスＰ５０）では、接合体６２０およびガラスウェハ５４０を重ね合わせて約２５０〜６００℃に加熱しながら約４００〜１０００Ｖの電圧を印加する。
【００４３】
陽極接合工程（プロセスＰ５０）の後、ダイシング加工により接合体６３０から複数の圧力センサ素子３０を切り出すダイシング工程（プロセスＰ６０）を実施する。ダイシング工程（プロセスＰ６０）では、ダイシングライン５２４，５２６の中心に沿って接合体６３０を切断する。ダイシング工程（プロセスＰ６０）による接合体６３０の切り口は、圧力センサ素子３０における各部材の側面３２３，３３３，３４３になる。
【００４４】
ダイシング工程（プロセスＰ６０）を終えると、複数の圧力センサ素子３０が完成する。なお、シリコン基板３３０の電極パッド４１１，４１２，４１３が剥離する可能性があることから、ダイシング加工後の圧力センサ素子３０に対してエッチング加工を実施することはできない。そのため、圧力センサ素子３０における各部材の側面３２３，３３３，３４３には、ダイシング加工による加工クラックやチッピングが残されている。
【００４５】
Ａ−４．効果：
以上説明した圧力センサ２０によれば、ガラス基板３２０における第２平面３２２の周縁部のうち側面３２３との角部に面取り面３２６を設けることによって、第２平面３２２に対して側面３２３が直接的に略直角に繋がる場合（面取り面３２６が形成されない場合）と比較して、熱応力に対するガラス基板３２０の強度を向上させることができる。その結果、圧力センサ素子３０の耐久性を向上させることができ、ひいては圧力センサ２０の耐久性を向上させることができる。
【００４６】
また、ガラス基板３２０の面取り面３２６は平面であるため、面取り面３２６を容易に形成することができる。
【００４７】
また、ガラス基板３２０の面取り面３２６は、エッチング加工された面であるため、面取り面３２６を形成する際に面取り面３２６に残された加工クラックやチッピングをエッチング加工によって除去することによって、面取り面３２６における加工クラックやチッピングを起点とする損傷を抑制し、熱応力に対するガラス基板３２０の強度を一層向上させることができる。
【００４８】
また、シリコン基板３３０のセンサ面３３１から迫り上がるガラス基板３２０の側面３２７は、ガラス基板３２０の第２平面３２２に対して９０°以下の傾斜角θｓを成すため、側面３２７が第２平面３２２に対して垂直を成す場合と比較して、熱応力に対するガラス基板３２０の強度を向上させることができる。
【００４９】
また、ガラス基板３２０の側面３２７は、エッチング加工された面であるため、側面３２７を形成する際に側面３２７に残された加工クラックやチッピングをエッチング加工によって除去することによって、側面３２７における加工クラックやチッピングを起点とする損傷を抑制し、熱応力に対するガラス基板３２０の強度を一層向上させることができる。
【００５０】
また、ガラス基板３２０における第１平面３２１の周縁部には面取り面３２４，３２８が形成されているため、第１平面３２１の周縁部が面取り加工されていない場合と比較して、外力に対するガラス基板３２０の強度を向上させることができる。
【００５１】
Ｂ．他の実施形態：
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。例えば、圧力センサ素子３０は、圧力センサ２０への利用に限るものではなく、汎用的に用いられる圧力センサに組み込まれても良いし、特定の用途に用いられる圧力センサに組み込まれても良い。
【００５２】
また、前述の実施例では、図５に示すように、ガラス基板３２０の面取り面３２４，３２６は平面であったが、これに限るものではなく、凹状の円弧面であっても良い。図１０は、変形例における圧力センサ素子３０の詳細構成を示す拡大断面図である。図１０の変形例では、ガラス基板３２０の面取り面３２４，３２６は凹状の円弧面である。図１０の変形例における圧力センサ素子３０を製造工程では、ダイシングライン５２４，５２６を形成する工程（プロセスＰ２４）において、「Ｖ」字状の断面形状を有する溝に代えて、半円状の断面形状を有する溝によるダイシングライン５２４，５２６をサンドブラスト加工によって形成する。そのため、ガラス基板３２０の面取り面３２６が凹状の円弧面であっても、面取り面３２６を容易に形成することができる。
【００５３】
また、前述の実施例では、圧力センサ素子３０を製造工程において、サンドブラスト加工によって貫通孔５２７、面取り面５２８、ダイシングライン５２４，５２６を形成したが（プロセスＰ２２，Ｐ２４）、他の実施形態において、貫通孔５２７、面取り面５２８、ダイシングライン５２４，５２６の少なくとも一つを、サンドブラスト加工に代えて、切削加工によって形成しても良い。
【００５４】
また、前述の実施例では、ガラス基板３２０に面取り面３２４，３２８を形成したが、他の実施形態において、面取り面３２４，３２８を形成しなくても良い。また、前述の実施例では、ガラス基板３２０の側面３２７は、円弧面であったが、他の実施形態において、平面であっても良い。また、ガラス基板３２０の側面３２７は、第２平面３２２に対して９０°以下の傾斜角θｓを成す面としたが、他の実施形態において、第２平面３２２に対して垂直を成す面であっても良い。
【符号の説明】
【００５５】
２０…圧力センサ
３０…圧力センサ素子
１１０…棒状部材
１１２…リング
１８０…外部端子
２１０…圧力検出機構
２１２…伝達部材
２１４…素子ケース
２１８…台座
２２０…配線基板
３２０…ガラス基板
３２１…第１平面
３２２…第２平面
３２３…側面
３２４…面取り面
３２６…面取り面
３２７…側面
３２８…面取り面
３３０…シリコン基板
３３１…センサ面
３３２…背向面
３３３…側面
３４０…ガラス基板
３４１…第１平面
３４２…第２平面
３４３…側面
４１１，４１２，４１３…電極パッド
５２０…ガラスウェハ
５２１…第１平面
５２２…第２平面
５２４…ダイシングライン
５２６…ダイシングライン
５２７…貫通孔
５２８…面取り面
５３０…シリコンウェハ
５４０…ガラスウェハ
６２０…接合体
６３０…接合体
ＣＡ１…中心軸
θｓ…傾斜角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力を感知するセンサ面、および前記センサ面に繋がる第１側面を有する板状のシリコン基板と、
前記シリコン基板の前記センサ面に接合された接合面、および前記第１側面と略同一平面上に配置された第２側面を有する板状のガラス基板と
を備える圧力センサ素子であって、
前記ガラス基板は、更に、前記接合面と前記第２側面とを繋ぐ面取り面を有することを特徴とする圧力センサ素子。
【請求項２】
前記面取り面は、平面、または凹状の円弧面であることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ素子。
【請求項３】
前記面取り面は、エッチング加工された面であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧力センサ素子。
【請求項４】
前記ガラス基板は、更に、二つの前記第２側面を繋ぐと共に、前記接合面に対して９０°以下の傾斜角を成して前記センサ面から迫り上がる第３側面を有する請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項５】
前記第３側面は、エッチング加工された面であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧力センサ素子。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の圧力センサ素子を備える圧力センサ。
【請求項１】
圧力を感知するセンサ面、および前記センサ面に繋がる第１側面を有する板状のシリコン基板と、
前記シリコン基板の前記センサ面に接合された接合面、および前記第１側面と略同一平面上に配置された第２側面を有する板状のガラス基板と
を備える圧力センサ素子であって、
前記ガラス基板は、更に、前記接合面と前記第２側面とを繋ぐ面取り面を有することを特徴とする圧力センサ素子。
【請求項２】
前記面取り面は、平面、または凹状の円弧面であることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ素子。
【請求項３】
前記面取り面は、エッチング加工された面であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧力センサ素子。
【請求項４】
前記ガラス基板は、更に、二つの前記第２側面を繋ぐと共に、前記接合面に対して９０°以下の傾斜角を成して前記センサ面から迫り上がる第３側面を有する請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の圧力センサ素子。
【請求項５】
前記第３側面は、エッチング加工された面であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧力センサ素子。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の圧力センサ素子を備える圧力センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１４１２８４（Ｐ２０１２−１４１２８４Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１２２００（Ｐ２０１１−２１２２００）
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
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