JP2005091237A - センサおよびセンサの電極取出し方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電極の取出構造を溶射法によって形成される配線部材によって構成することにより、形成時のマクロ的な熱的影響を軽減し、測定精度を向上させることができるようにしたセンサおよびセンサの電極取出し方法を提供する。
【解決手段】 プラズマ溶射装置４５によって溶融した微細な導電材料からなる金属粉３０を電極取出し孔７ｂに向けてプラズマ溶射し、第２の配線部材２４を形成する。この第２の配線部材２４は、第１の基板２の外面、電極取出し孔７ｂの内面、電極取出し孔７ｂと可動電極６との間のキャビティ空間および可動電極６の表面上に一連に連続して堆積させた金属粉３０の堆積層で形成されており、これにより可動電極６を第１の基板２の外面に導出させている。
【選択図】 図５

Description

本発明は、静電容量式圧力センサ、加速度センサ等のセンサとその電極取出し方法に関するものである。

被測定媒体の圧力をダイアフラムの変位によって検出するようにした静電容量式圧力センサは、固定電極と可動電極をセンサ本体の内面においてキャビティを挟んで互いに近接して平行に対向するように形成し、ダイアフラムの弾性変形に伴う両電極間の容量変化を検出することにより被測定媒体の圧力を測定するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−２６５４２８号公報

このような静電容量式圧力センサにおける電極の取出構造としては、固定電極と可動電極をセンサ本体のダイアフラム側とは反対側の外面に取り出す構造を採ったものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
国際公開番号ＷＯ９９／４６５７０号

前記国際公開番号ＷＯ９９／４６５７０号に記載された静電容量式センサを図６および図７に示す。この静電容量式センサ１は、第１、第２の基板２，３を直接接合することによりセンサ本体４を形成し、このセンサ本体４の互いに対向する内面に固定電極５と可動電極６を形成している。また、第１の基板２には貫通孔からなる３つの電極取出し孔７ａ〜７ｃを前記固定電極５より外側に位置するように形成している。このうち１つの電極取出し孔７ａは、固定電極取出し用で、残り２つの電極取出し孔７ｂ，７ｃは可動電極取出し用である。

前記第２の基板３は、中央部を薄肉に形成することによって形成したダイアフラム部３Ａと、外周部を厚みを厚くすることによって形成した固定部３Ｂとからなり、この固定部３Ｂを前記第１の基板２の内面に直接接合している。また、第２の基板３のダイアフラム部３Ａの内面側には、可動電極６と固定電極取出し用のパッド部８が形成されている。このパッド部８は、前記可動電極６とは離間して電気的に導通しておらず、ダイアフラム部３Ａより外側に位置し、かつ電極取出し孔７ａと対向するように形成されている。

前記可動電極６は、円形のセンシング用電極６Ａと、このセンシング用電極６Ａを取り囲むリング状のリファレンス用電極６Ｂとで構成されている。また、各センシング用電極６Ａとリファレンス用電極６Ｂには、可動電極取出し部９Ａ，９Ｂが前記ダイアフラム部３Ａより外側に延在するように延設されており、その先端部が前記電極取出し孔７ｂ，７ｃと対向し電極取出し用のパッド部１０Ａ，１０Ｂを構成している。

１１Ａ〜１１Ｃは、前記固定電極５と可動電極６をセンサ本体４の外部に取り出すための接続ピンで、これらの接続ピン１１Ａ〜１１Ｃは前記各電極取出し孔７ａ〜７ｃからセンサ本体４内に挿入され、半田ペースト１２によって各パッド部８，１０Ａ，１０Ｂにそれぞれ電気的および機械的に接続されている。半田ペースト１２による接続に際しては、予め挿入側端に半田ペーストを塗布した接続ピン１１Ａ〜１１Ｃを各電極取出し孔７ａ〜７ｃに挿入してその挿入端を各パッド部８，１０Ａ，１０Ｂにそれぞれ接触させる。そして、この状態で加熱して半田ペーストを溶かした後、冷却、固化させることにより接続する。

固定電極５と可動電極６の材料としては、Ｐｔ／密着増強膜、例えばＰｔ／Ｎｂが用いられる。半田ペースト１２の材料としては、濡れ性の低い材料、例えばＳｎ−Ａｇが用いられる。固定電極取出し用パッド部８の材料としては、半田ペースト１２と濡れ性の高いＡｕ／バリア層／密着増強膜、例えばＡｕ／Ｐｔ／Ｎｂが用いられる。可動電極取出し用パッド部１０Ａ，１０Ｂは電極材料と同一材料であるため、半田ペースト１２との濡れ性を高めるために、表面にＡｕ／Ｐｔ／Ｎｂ膜１３が前記固定電極用パッド部８の形成と同時に形成されている。

この他、固定電極５と可動電極６の端子を外部に取り出す構造として、半田の代わりにスパッタリングによって配線部材を形成した半導体加速度センサも知られている（例えば、特許文献３参照）。なお、出願人は本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に密接に関連する先行技術文献を出願時までに見つけ出すことはできなかった。
特開平６−１６０４２０号公報

前記特開平６−１６０４２０号公報に記載された半導体加速度センサは、ガラス板に形成した各貫通孔の内面およびその付近の所定部位に配線を金属蒸着（スパッタリング）によってそれぞれ形成し、これらの配線と固定電極と可動電極をそれぞれ電気的に接続したものである（段落「００２６」〜「００３１」、図６）。

前記国際公開番号ＷＯ９９／４６５７０号に記載された静電容量式圧力センサは、半田ペースト１２を用いて接続ピン１１Ａ〜１１Ｃを各パッド部８，１０Ａ，１０Ｂに接続するとき、半田ペースト１２とパッド部８，１０Ａ，１０Ｂとの濡れ性が低いと十分な接合強度が得られず、反対に濡れ性が高いと、溶融半田ペースト１２がパッド部８，１０Ａ，１０Ｂから流れ出して固定電極５と可動電極６を短絡させたり、パッド部８，１０Ａ，１０Ｂと接続ピン１１Ａ〜１１Ｃの接続不良が生じるため、材料選択の自由度が狭いという問題があった。

また、接続ピン１１Ａ〜１１Ｃを接続するために必要な一定量の半田ペーストを加熱溶融するとその熱容量が大きく、冷却固化するまでに時間がかかるため、ダイアフラム部３Ａへの熱的影響により残留応力が生じるという問題もあった。このような残留応力が生じると、当然のことながらダイアフラム部３Ａが圧力変化に対して正確に追従して変形せず圧力センサとしての測定精度が低下する。

一方、上記した特開平６−１６０４２０号公報に記載された半導体加速度センサは、スパッタリングによって配線を成膜しているために、配線の成膜速度が極端に遅く、また拡散が大きいために膜厚の厚い（通常、１０〜５０μｍ程度）被膜を形成することが困難であり、しかも寿命が短いという問題があった。特に、可動電極取出し用のパッドと可動電極取出し孔とはキャビティ空間を介して離間しているため、これら両者間のキャビティ空間に蒸着金属をスパッタリングして可動電極取出し孔の内周面に形成される配線と可動電極取出し用のパッド部とを電気的に接続する必要があり、キャビティ空間の厚みが配線の膜厚以上に大きい場合は成膜によって接続することができず不適である。

本発明は上記した従来の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、導電材料の溶射により堆積させた堆積層によって電極の取出しを行うことにより、溶射時の熱的影響を軽減し、測定精度を向上させることができるようにしたセンサおよびセンサの電極取出し方法を提供することにある。

第１の発明に係るセンサは、外周部が互いに接合されることにより内部にキャビティが形成された絶縁材料からなる第１、第２の基板を備え、これらの基板の互いに対向するキャビティ内面に電極をそれぞれ形成したセンサにおいて、前記第１の基板に内端が前記キャビティに連通し外端が第１の基板の外面に開口する電極取出し孔を前記第２の基板の電極に対応して形成し、前記電極取出し孔および前記キャビティを介して前記第２の基板の電極と前記第１の基板の外面との間を配線部材によって電気的に接続してなり、前記配線部材を、導電材料の溶射によって前記第１の基板の外面、前記電極取出し孔の内面、前記電極取出し孔と前記第２の基板の電極との間のキャビティ空間および前記第２の基板の電極の表面上に電気的に導通するように堆積させた堆積層で形成したものである。

第２の発明に係るセンサは、外周部が互いに接合されることにより内部にキャビティが形成された絶縁材料からなる第１、第２の基板を備え、これらの基板の互いに対向するキャビティ内面に電極をそれぞれ形成したセンサにおいて、前記第１の基板の内面に形成されている電極に対応して第１の基板に貫通孔からなり前記キャビティに連通する電極取出し用孔を形成し、前記電極取出し孔を介して前記第１の基板の外面と前記第１の基板の電極とを配線部材によって電気的に接続してなり、前記配線部材を、導電材料の溶射によって前記第１の基板の外面、前記電極取出し孔の内面、前記第１の基板の電極、前記キャビティ空間および前記第２の基板のキャビティ内面に電気的に導通するように堆積させた堆積層で形成したものである。

第３の発明に係るセンサは、貫通孔からなる固定電極取出し孔および可動電極取出し孔を有する第１の基板と、ダイアフラム部と、このダイアフラム部を取り囲む固定部とからなり、前記固定部が前記第１の基板に接合されることにより前記第１の基板とともにキャビティを形成する第２の基板と、前記第１、第２の基板の互いに対向するキャビティ内面にそれぞれ形成された固定電極および可動電極と、前記固定電極取出し孔を介して前記固定電極と前記第１の基板の外面との間を接続するように形成された第１の配線部材と、前記可動電極取出し孔を介して前記可動電極と前記第１の基板の外面との間を接続するように形成された第２の配線部材とを備え、前記第２の配線部材を、導電材料の溶射によって前記第１の基板の外面、前記電極取出し孔の内面、前記電極取出し孔と前記可動電極との間のキャビティ空間および前記可動電極の表面上に電気的に導通するように堆積させた堆積層で形成したものである。

第４の発明に係るセンサは、上記第３の発明において、前記第２の基板のダイアフラム部の内面には前記第１の基板側の固定電極の電極取出し用パッド部が前記固定電極取出し用孔に対応して形成されており、この固定電極取出し孔およびキャビティを介して前記電極取出し用パッド部と前記第１の基板の外面との間を前記第１の配線部材によって電気的に接続してなり、前記第１の配線部材を、導電材料の溶射によって前記第１の基板の外面、前記固定電極取出し孔の内面、前記固定電極取出し孔と前記電極取出し用パッド部との間のキャビティ空間および前記電極取出し用パッド部の表面上に電気的に導通するように堆積させた堆積層で形成したものである。

第５の発明に係るセンサの電極取出し方法は、いずれか一方の基板に貫通孔からなる電極取出し孔が形成され、また少なくともいずれか一方の基板の内面にキャビティ形成用凹部が形成された第１、第２の基板とを備え、これらの基板の内面に電極を前記キャビティ形成用凹部を挟んで対向するようにそれぞれ形成する工程と、前記第１、第２の基板を互いに接合することによりこれら基板の内面間にキャビティを形成する工程と、導電材料からなる微細な金属粉を溶射によって前記電極取出し孔からキャビティ内の前記第２の基板の電極に向けて溶射し、前記金属粉を前記第１の基板の外面、前記電極取出し孔の内面、前記電極取出し孔と前記第２の基板の電極との間のキャビティ空間および前記第２の基板の電極の表面上に電気的に導通するように堆積させることにより、前記電極と前記第１の基板の外面との間を前記金属粉の堆積層によって電気的に接続する工程とを備えたものである。

本発明においては、導電材料からなる微細な溶融した金属粉を溶射法によって電極取出し孔に向けて溶射し、溶融した微細な金属粉を粒単位で順次冷却固化して堆積させて配線部材とし、この堆積層からなる配線部材によって電極を基板外部に導出させるようにしているので、半田あるいは半田ペーストを用いた場合に比べてマクロ的な熱的影響を著しく軽減することができ、センサの測定精度を向上させることができる。
また、溶射法による配線部材の形成は、半田ペーストのように流動せず速やかに冷却、固化するため、電極のパッド部を濡れ性の悪い材料で形成する必要がなく、材料選択の自由度が大きく、また電極どうしが短絡したりすることもなく、信頼性の高いセンサを得ることができる。
さらに、溶射法は、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤ等に比べて成膜速度が速く、比較的膜厚の厚い溶射皮膜を容易に形成できるため長寿命化を図ることができる。

以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１（ａ），（ｂ）は本発明を静電容量式圧力センサに適用した一実施の形態を示す断面図およびＡ−Ａ線断面図、図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１のＢ部とＣ部の拡大図である。なお、従来技術で示した構成部品、部分については同一符号をもって示し、その説明を適宜省略する。これらの図において、全体を符号２０で示す静電容量式圧力センサは、サファイア、シリコン等によって形成した第１、第２の基板２，３を接合することにより形成されたセンサ本体４を備え、内部中央にキャビティ２１が形成されている。本実施の形態においては、第１、第２の基板２，３をサファイアによって形成し、これら両基板を直接接合によって接合した例を示している。

前記第１の基板２は平板状に形成されており、その内面中央に固定電極５が形成され、またセンサ本体４の内外を連通させる貫通孔からなる固定電極取出し孔７ａおよび可動電極取出し孔７ｂ，７ｃが前記固定電極５の外側に位置するようにそれぞれ形成されている。固定電極５は、キャビティ２１の直径より小さい円形に形成されている。各電極取出し孔７ａ，７ｂ，７ｃは、外側の開口部の孔径が４００μｍ程度で、内側開口部の孔径が３００μｍ程度のテーパ孔に形成されている。

前記第２の基板３は、中央部に薄肉形成された弾性変形可能なダイアフラム部３Ａと、このダイアフラム部３Ａの周囲を取り囲む厚肉の固定部とで構成されている。ダイアフラム部３Ａは、第２の基板３の内面中央部にエッチング等によって円形のキャビティ形成用凹部を形成することによって形成されている。また、ダイアフラム部３Ａに内面には、可動電極６と固定電極取出し用パッド部８とが形成されている。この固定電極取出し用パッド部８は、前記ダイアフラム部３Ａより外側でかつ前記固定電極取出し孔７ａと対向する位置に形成されており、前記可動電極６とは離間している。

前記可動電極６は、センシング用電極６Ａと、リファレンス用電極６Ｂとで構成されている。また、センシング用電極６Ａとリファレンス用電極６Ｂには、可動電極取出し部９Ａ，９Ｂがダイアフラム部３Ｂより外側に延在するように一体に延設されており、その先端部が可動電極取出し用パッド部１０Ａ，１０Ｂをそれぞれ形成し、前記可動電極取出し孔７ｂ，７ｃとそれぞれ対向している。固定電極取出し用パッド部８と可動電極取出し用パッド部１０Ａ，１０Ｂの幅は、４００〜５００μｍ程度であり、前記電極取出し孔７ａ，７ｂ，７ｃの内側開口部の孔径より大きく設定されている。

前記固定電極５、可動電極６、固定電極取出し用パッド部８および可動電極取出し用パッド部１０Ａ，１０Ｂの材料としては、Ｐｔ／密着増強膜が用いられる。密着増強膜としては、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａ等が用いられる。本実施の形態においては、固定電極５、可動電極６およびパッド部８，１０Ａ，１０ＢをそれぞれＰｔ／Ｎｂによって形成した例を示している。固定電極５、可動電極６、パッド部８，１０Ａ，１０Ｂの上層側はＰｔ、下層側はＮｂである。なお、可動電極取出し用パッド部１０Ａ，１０Ｂの表面には、図６に示したＡｕ／Ｐｔ／Ｎｂ膜１３が形成されていない。これは、本発明においては半田ペースト１２によって接続ピン１１Ａ〜１１Ｃをパッドに接続していないため、半田ペースト１２との濡れ性を配慮する必要がないためである。また、固定電極取出し用パッド部８は必ずしも必要ではない。

前記第１の基板２には、前記固定電極５を外部に取り出すための電極取出構造を構成する第１の配線部材２３が、前記固定電極取出し孔７ａを介して前記固定電極５と前記第１の基板２の前記電極取出し孔７ａ〜７ｃが形成される面（以下、外面という）との間を電気的および機械的に接続するように形成されている。また、同様に前記可動電極６を外部に取り出すための電極取出構造を構成する第２の配線基板２４が、前記可動電極取出し孔７ｂ，７ｃを介して前記可動電極６と前記第１の基板２の外面との間を電気的および機械的に接続するようにそれぞれ形成されている。

このような第１、第２の配線部材２３，２４の形成に当たっては、予め第１の基板２の外面で各電極取出し孔７ａ，７ｂ，７ｃの周縁部と、これらの孔の内周面に密着増強膜２２をそれぞれ形成しておくことが好ましい。密着増強膜２２は、第１の基板２に対して第１、第２の配線部材２３，２４の密着力を高めるために形成される膜であり、前記固定電極５と可動電極６の密着増強膜と同様な材料（Ｎｂ）によって形成される。なお、固定電極取出し孔７ａの内周面に形成される密着増強膜２２と固定電極５とは機械的および電気的に接続している。

前記第１、第２の配線部材２３，２４はＰｔ等の導電材料からなる金属粉の溶射によって形成されるもので、３つの堆積層、すなわち前記第１の基板２の外面で各電極取出し孔７ａ，７ｂ，７ｃの周縁部に堆積させた堆積層２３ａ，２４ａと、各電極取出し孔７ａ，７ｂ，７ｃの内周面に堆積させた堆積層２３ｂ，２４ｂと、前記パッド部８，１０Ａ，１０Ｂの上面にそれぞれ堆積させた堆積層２３ｃ，２４ｃとからなり、これらの堆積層はそれぞれ一連に連続し電気的に導通した堆積層を形成している。そして、このような第１、第２の配線部材２３，２４を形成する堆積層は、各種溶射法のうちの１つであるプラズマジェットを利用した通常のプラズマ溶射法によって形成される。

プラズマ溶射法は、一般に、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎ₂ 等の不活性ガスの超高温プラズマジェット中に粉末状の溶射材料を供給して加熱溶融し、溶射ガンにより溶融した微細な粉末を被コーティング部材に溶射することにより溶射被膜を形成する方法であり、特に直線性に優れていて溶射被膜の広がりが少なく、また成膜速度が速く、比較的膜厚の厚い溶射被膜を容易に形成できるという大きな特長を有している。また、微細な粉末状の溶射材料はプラズマ溶射部分に当たると速やかに熱を失って冷却、固化するため、被コーティング部材への熱的な影響も少ないという特長を有している。

図２に示すように、プラズマ溶射法によって溶融した微細な導電材料からなる金属粉３０を、第１の基板２の外面で各電極取出し孔７ａ〜７ｃに向けて溶射すると、その一部は第１の基板２の外面で各電極取出し孔７ａ，７ｂ，７ｃの周縁部に堆積して堆積層２３ａ，２４ａを形成し、また一部は各電極取出し孔７ａ，７ｂ，７ｃの内周面に堆積して堆積層２３ｂ，２４ｂを形成し、残りの金属粉は各電極取出し孔７ａ〜７ｃをそれぞれ通過してパッド部８，１０Ａ，１０Ｂの表面に当たって堆積し堆積層２３ｃ，２４ｃをそれぞれ形成する。これらの堆積層２３ｃ，２４ｃは、プラズマ溶射が進むにしたがって徐々に高くなり（厚くなり）、遂にはキャビティ２１の空間（キャビティ空間）を横断して第１の基板２の下面にまで達する柱状の堆積層となり、各電極取出し孔７ａ〜７ｃの内面に堆積した堆積層２３ｂ，２４ｂにそれぞれ接合して一体化する。したがって、このような堆積層からなる第１、第２の配線部材２３，２４によって固定電極５と可動電極６を第１の基板２の外面へそれぞれ取出することができる。

次に、上記構造からなる静電容量式センサ２０の製造手順を図３〜図５に基づいて説明する。なお、これらの図においては、１つのセンサチップについてのみ示しているが、実際は半導体の製造と同様に所要の大きさのウエハに所定の加工を施した後、ダイシング等によって所望の大きさに切断することにより同一構造からなる多数のセンサを同時に製作することにより、コスト低減を図るとともに品質の一定なものを得るようにしている。

先ず、両面を研磨した所定の大きさおよび厚さのサファイアウエハ４０を用意する（図３（ａ））。このサファイアウエハ４０は上記した第１の基板２となる基材であり、このサファイアウエハ４０に貫通孔からなる電極取出し孔７ａ，７ｂ，７ｃを機械加工、レーザー加工、超音波加工等によって形成する（同図（ｂ））。

次いで、サファイアウエハ４０の内側となる面に固定電極５を形成する（同図（ｃ））。固定電極５は、真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等によって形成される。

さらに、サファイアウエハ４０の外側となる面で各電極取出し孔７ａ〜７ｃの周縁部とその内周面に密着増強膜２２をスパッタリング等によって形成する（同図（ｄ））。これによって第１の基板２が形成される。

次に、同じく両面を研磨した所定の大きさおよび厚さのサファイアウエハ４１を用意する（図４（ａ））。このサファイアウエハ４１は上記した第２の基板３となる基材であり、このサファイアウエハ４１の内側となる面の中央に凹部４２をフォトリソグラフィ、エッチングまたはエンドミルによって形成し（同図（ｂ））、その内面に前記固定電極５と同様な材料および方法によって固定電極取出し用パッド部８と、可動電極取出し用パッド部１０Ａ，１０Ｂを含む可動電極６を形成する（同図（ｃ））。これによって第２の基板３が形成される。サファイアウエハ４１の凹部４２が形成された中央の薄肉部は、上記した第２の基板３のダイアフラム部３Ａとなる部分であり、その外側の厚肉部は固定部３Ｂとなる部分である。

次に、サファイアウエハ４０，４１を洗浄した後、互いに重ね合わせて所定温度に加熱して直接接合することによりセンサ本体４を形成する（同図（ｄ））。

次に、図５に示すようにプラズマ溶射装置４５によって第１、第２の配線部材２３，２４を後述する方法によって形成する。なお、これらの配線部材２３，２４をプラズマ溶射法によって成膜する前処理工程として、その被膜の密着力を増大させるためにプラズマ溶射部の表面を化学腐食（chemical etching）等により粗面にしておいてもよい。

プラズマ溶射装置４５による第１、第２の配線部材２３，２４の形成に当たっては、サファイアウエハ４０の表面にマスク４６を載置し、プラズマ溶射部以外の部分を覆う。次に、陽極と陰極との間に所定の電圧を印加して作動ガス（Ａｒ）を高温高圧のプラズマガスとする。このプラズマガス中に導電材料からなる微細な金属粉３０を搬送ガス（Ａｒ）とともに送給して溶融する。そして、この溶けた金属粉３０を溶射ガン４７によってプラズマガス４８とともに各電極取出し孔７ａ，７ｂ，７ｃに向けて順次溶射することにより第１、第２の配線部材２３，２４を形成する。

ここで、図５は可動電極取出し孔７ｂに対して第２の配線部材２４を成膜する場合を示している。金属粉３０を可動電極取出し孔７ｂに向けて溶射すると、その一部は第１の基板２の表面および電極取出し孔７ｂの内周面に形成されている密着増強膜２２に順次当って冷却、固化し堆積することにより堆積層２４ａ，２４ｂをそれぞれ形成し、遂には互いに接合して一体化する（図１参照）。一方、密着増強膜２２に当たらないで可動電極取出し孔７ｂを通過した金属粉３０は、パッド部１０Ａの表面に当たると冷却、固化し堆積することにより堆積層２４ｃを形成する。そして、この堆積層２４ｃは溶融した金属粉３０が飛んできて順次堆積させることにより徐々に成長して高くなり、遂にはキャビティ空間を横断して可動電極取出し孔７ｂの内周面に堆積した堆積層２４ｂの下端と接合して一体化する。したがって、パッド部１０Ａと堆積層２４ａとは堆積層２４ｂおよび堆積層２４ｃを介して電気的に導通し、もって可動電極取出し孔７ｂへのプラズマ溶射法による第２の配線部材２４の形成を終了する。

プラズマ溶射による可動電極取出し孔７ｂへの第２の配線部材２４の形成工程が終了すると、同様に電極取出し孔７ａ，７ｃに対してもプラズマ溶射を順次行うことにより第１、第２の配線部材２３，２４をそれぞれ形成する（図４（ｅ））。

第１、第２の配線部材２３，２４の膜厚は、通常１０μｍ〜１００μｍである。金属粉３０の平均粒径は、通常１０〜５０μｍ程度であるが、望ましくは１０〜４０μｍのものが好ましく、さらには平均粒径を１０μｍ以下、好ましくは０．５〜１μｍにすると、より緻密で内部に気孔が殆ど存在せず基板や電極に対する密着力をより一層増大させることができる。また、粒径が小さいと孔径の小さい電極取出し孔にも溶射することができる。

プラズマ溶射法による第１、第２の配線部材２３，２４の形成工程が終了すると、プラズマ溶射装置４５からウエハを取り出してエッチング、ダイシング、レーザー等によって複数個のセンサ２０に切断分離し、もってセンサ２０の製作を終了する。

このように、プラズマ溶射法によって第１、第２の配線部材２３，２４を形成すると、成膜速度が蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、イオンプレーティング等に比べて格段に速いため成膜時間を大幅に短縮することができ、また１０〜１００μｍ程度の膜厚の厚い溶射被膜を容易に形成できることから、パッド部８，１０Ａ，１０Ｂと第１、第２の配線部材２３，２４との電気的な接続が確実で、長寿命化を図ることができる。
また、一般にプラズマ溶射は大気中または減圧下で行えるため、蒸着装置、スパッタリング装置、ＣＶＤ等に比べて取り扱いが容易である。

また、溶融した一つひとつの金属粉３０は粒径が通常１０〜５０μｍ程度と非常に小さく、したがって熱容量も小さく、パッド部８，１０Ａ，１０Ｂ上に順次堆積して堆積層２３ｃ，２４ｃを形成するため、図６、図７に示した従来の半田ペースト１２を用いて接続ピン１１Ａ〜１１Ｃをパッド部に接続する方式に比べてダイアフラム部３Ａに対するマクロ的な熱的影響を著しく軽減することができる。それ故、ダイアフラム部３Ａに熱歪みが殆ど生じず、センサ２０としての検出精度を向上させることができる。

さらに、プラズマ溶射法は、Ａｒ等の不活性ガスを利用しているためクリーン度が高く、金属粉３０の酸化が少なく、制御性が高い等の優れた特長をも有している。

なお、上記した実施の形態においては、電極取出し孔７ａ，７ｂ，７ｃの内周面および第１の基板２の外面側に密着増強膜２２を成膜した例を示したが、この密着増強膜２２は必ずしも必要ではない。

また、上記した実施の形態では、溶射法として通常のプラズマ溶射法を用いて第１、第２の配線部材２３，２４を形成した例を示したが、本発明はこれに何ら特定されるものではなく、ガスの燃焼を利用したフレーム溶射、ガス爆発を利用した爆発溶射、金属ワイヤ間のアーク放電を利用したアーク溶射、金属ワイヤの放電爆発を利用した線爆溶射、マイクロプラズマ溶射等によって形成してもよい。

また、上記した実施の形態では、第２の基板３にキャビティ形成用凹部を形成した例を示したが、これに限らず第１の基板２にのみ、または第１、第２の基板２，３にキャビティ形成用凹部を形成してもよい。

本実施の形態ではダイアフラム部３Ａを有する静電容量式圧力センサ２０に適用した例を示したが、必ずしもダイアフラム部３Ａを備えないもので、固定部３Ｂを圧縮可能な薄肉に形成し、この固定部３Ｂの圧縮変形によって電極５，６間の静電容量変化を検出するようにした静電容量式圧力センサであってもよい。また、圧力センサに限らず加速度センサ等の他のセンサに対しても適用することが可能である。

（ａ）、（ｂ）は本発明を静電容量式圧力センサに適用した一実施の形態を示す断面図およびＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１のＢ部とＣ部の拡大図である。 （ａ）〜（ｄ）はセンサの製造工程を説明するための図である。 （ａ）〜（ｅ）はセンサの製造工程を説明するための図である。 プラズマ溶射法による配線部材の形成工程を説明するための図である。 静電容量式圧力センサの従来例を示す断面図である。 図６のVII −VII 線断面図である。

符号の説明

１…静電容量式圧力センサ、２…第１の基板、３…第２の基板、３Ａ…ダイアフラム部、３Ｂ…固定部、４…センサ本体、５…固定電極、６…可動電極、７ａ〜７ｃ…電極取出し孔、８，１０Ａ，１０Ｂ…パッド部、２０…静電容量式圧力センサ、２１…キャビティ、２３…第１の配線部材、２４…第２の配線部材、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ…堆積層、３０…金属粉、４０，４１…サファイアウエハ、４５…プラズマ溶射装置。

Claims (5)

1. 外周部が互いに接合されることにより内部にキャビティが形成された絶縁材料からなる第１、第２の基板を備え、これらの基板の互いに対向するキャビティ内面に電極をそれぞれ形成したセンサにおいて、
   前記第１の基板に内端が前記キャビティに連通し外端が第１の基板の外面に開口する電極取出し孔を前記第２の基板の電極に対応して形成し、前記電極取出し孔および前記キャビティを介して前記第２の基板の電極と前記第１の基板の外面との間を配線部材によって電気的に接続してなり、前記配線部材を、導電材料の溶射によって前記第１の基板の外面、前記電極取出し孔の内面、前記電極取出し孔と前記第２の基板の電極との間のキャビティ空間および前記第２の基板の電極の表面上に電気的に導通するように堆積させた堆積層で形成したことを特徴とするセンサ。
2. 外周部が互いに接合されることにより内部にキャビティが形成された絶縁材料からなる第１、第２の基板を備え、これらの基板の互いに対向するキャビティ内面に電極をそれぞれ形成したセンサにおいて、
   前記第１の基板の内面に形成されている電極に対応して第１の基板に貫通孔からなり前記キャビティに連通する電極取出し用孔を形成し、前記電極取出し孔を介して前記第１の基板の外面と前記第１の基板の電極とを配線部材によって電気的に接続してなり、前記配線部材を、導電材料の溶射によって前記第１の基板の外面、前記電極取出し孔の内面、前記第１の基板の電極、前記キャビティ空間および前記第２の基板のキャビティ内面に電気的に導通するように堆積させた堆積層で形成したことを特徴とするセンサ。
3. 貫通孔からなる固定電極取出し孔および可動電極取出し孔を有する第１の基板と、ダイアフラム部と、このダイアフラム部を取り囲む固定部とからなり、前記固定部が前記第１の基板に接合されることにより前記第１の基板とともにキャビティを形成する第２の基板と、前記第１、第２の基板の互いに対向するキャビティ内面にそれぞれ形成された固定電極および可動電極と、前記固定電極取出し孔を介して前記固定電極と前記第１の基板の外面との間を接続するように形成された第１の配線部材と、前記可動電極取出し孔を介して前記可動電極と前記第１の基板の外面との間を接続するように形成された第２の配線部材とを備え、前記第２の配線部材を、導電材料の溶射によって前記第１の基板の外面、前記電極取出し孔の内面、前記電極取出し孔と前記可動電極との間のキャビティ空間および前記可動電極の表面上に電気的に導通するように堆積させた堆積層で形成したことを特徴とするセンサ。
4. 請求項３記載のセンサにおいて、
   前記第２の基板のダイアフラム部の内面には前記第１の基板側の固定電極の電極取出し用パッド部が前記固定電極取出し用孔に対応して形成されており、この固定電極取出し孔およびキャビティを介して前記電極取出し用パッド部と前記第１の基板の外面との間を前記第１の配線部材によって電気的に接続してなり、
   前記第１の配線部材を、導電材料の溶射によって前記第１の基板の外面、前記固定電極取出し孔の内面、前記固定電極取出し孔と前記電極取出し用パッド部との間のキャビティ空間および前記電極取出し用パッド部の表面上に電気的に導通するように堆積させた堆積層で形成したことを特徴とするセンサ。
5. いずれか一方の基板に貫通孔からなる電極取出し孔が形成され、また少なくともいずれか一方の基板の内面にキャビティ形成用凹部が形成された第１、第２の基板とを備え、これらの基板の内面に電極を前記キャビティ形成用凹部を挟んで対向するようにそれぞれ形成する工程と、
   前記第１、第２の基板を互いに接合することによりこれら基板の内面間にキャビティを形成する工程と、
   導電材料からなる微細な金属粉を溶射によって前記電極取出し孔からキャビティ内の前記第２の基板の電極に向けて溶射し、前記金属粉を前記第１の基板の外面、前記電極取出し孔の内面、前記電極取出し孔と前記第２の基板の電極との間のキャビティ空間および前記第２の基板の電極の表面上に電気的に導通するように堆積させることにより、前記電極と前記第１の基板の外面との間を前記金属粉の堆積層によって電気的に接続する工程と、
   を備えたことを特徴とするセンサの電極取出し方法。
   

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