技术领域
[0001] 本发明涉及压力传感器。
相关背景技术
[0002] 传感器单元构成液封型半导体压力传感器的一部分，例如如专利文献1所示，该传感器单元配置在形成于基体与隔膜之间的液封室(受压空间)内。这样的传感器单元例如构成为包括如下部件作为主要要素：隔膜，其夹在基体与承接部件之间；作为液封室的受压空间，其形成于隔膜的上方且存积作为压力传递介质的油；传感器芯片，其配设在受压空间内且经由隔膜来检测油的压力变动(专利文献1中，称作半导体压力检测元件)；基体，其支撑传感器芯片；以及多个引线脚，它们从传感器芯片送出输出信号，并且向传感器芯片供电。
[0003] 例如如专利文献2所示，这样的传感器芯片经由由硅系粘接剂构成的粘接剂层粘接于底壁部，该底壁部构成形成于封装部件的凹部的底部。该粘接剂层具有预定的杨氏模量，粘接剂层的厚度设定为110μm以上的预定厚度。像这样设定粘接剂层的厚度是因为：粘接剂层的厚度越大，从封装部件施加给传感器元件的力越容易由粘接剂层缓和，并且越能够极力抑制由温度变化引起的传感器特性的变动。
[0004] 并且，例如如专利文献3所示提出如下技术：伴随压力传感器的小型化的要求，因树脂外壳的热应力而产生变形，为了抑制基于该变形产生的传感器元件的特性的变化，在用于配置传感器元件的台座的树脂外壳的底面的退让部的底部，设置用于涂覆粘接剂的凹部。该凹部具有0.05mm～0.2mm左右的深度。由此防止传感器元件的角部的底面接近至成为与树脂外壳接触的状态，减少树脂外壳的变形对传感器元件的特性产生影响。其结果，缓和来自外部的应力和树脂外壳的变形所引起的应力，从而减少传感器元件的特性变化。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1：日本特开2016-45172号公报
[0008] 专利文献2：日本特开2003-247903号公报
[0009] 专利文献3：日本特开2004-361308号公报
具体实施方式
[0031] 图2简要地示出本发明的压力传感器的一个例子的结构。
[0032] 图2中，压力传感器构成为包括接头部件30和传感器单元收纳部，其中，为了检测压力，接头部件30与引导流体的配管连接，传感器单元收纳部与接头部件30的基座板材28连结，收纳后述的传感器单元，并将来自传感器芯片的检测输出信号供给至预定的压力测定装置。
[0033] 在金属制的接头部件30的内侧具有要被拧入至上述的配管的连接部的外螺纹部的内螺纹部30fs。内螺纹部30fs与将从箭头P所示的方向供给的流体引导至后述的压力室28A的接头部件30的端口30a连通。端口30a的一个开口端朝向压力室28A开口，该压力室28A形成于接头部件30的基座板材28与传感器单元的隔膜32之间。
[0034] 传感器单元收纳部的外部轮廓部由作为罩部件的圆筒状的防水外壳20形成。在树脂制的防水外壳20的下端部形成有开口部20b。在成为内侧的开口部20b的周缘的台阶部卡合有接头部件30的基座板材28的周缘。
[0035] 通过接头部件30的端口30a向压力室28A内供给作为流体的空气或者液体。传感器单元的壳体12的下端面载置于基座板材28。
[0036] 传感器单元检测压力室28A内的压力并送出检测输出信号，该传感器单元构成为包括如下部件作为主要要素：圆筒状的壳体12；金属制的隔膜32，其将压力室28A与壳体12的内周部隔绝；传感器芯片16，其具有多个压力检测元件；金属制的芯片安装部件18，其经由粘接剂层50在一端部支撑传感器芯片16；输入输出端子组40ai(i＝1～8)，其与传感器芯片16电连接；以及密封玻璃14，其将输入输出端子组40ai和油填充用管44固定于芯片安装部件18的外周面与壳体12的内周面之间。
[0037] 隔膜32支撑于壳体12的与上述的压力室28A对置的一方的下端面。隔膜保护罩34具有多个连通孔34a，该隔膜保护罩34对配设于压力室28A的隔膜32进行保护。隔膜保护罩34的周缘通过焊接与隔膜32的周缘一起接合于不锈钢制的壳体12的下端面。
[0038] 在金属制的隔膜32与所对置的传感器芯片16以及密封玻璃14的端面之间形成液封室，例如经由油填充用管44在液封室填充有预定量的硅油PM、或者氟系惰性液体作为压力传递介质。此外，在填充油后，油填充用管44的一个端部如双点划线所示地被压扁而封闭。
[0039] 硅油例如是具有由硅氧烷键和有机质的甲基构成的二甲基聚硅氧烷构造的硅油。氟系惰性液体例如是具有全氟化碳构造的液体、以及具有氢氟醚构造的液体、或者三氟氯乙烯的低聚物，也可以是氟和氯键合到主链且两端具有氟、氯的构造的化合物。
[0040] 在形成于密封玻璃14的端部的凹部配设的传感器芯片16与隔膜32之间，还设有金属制的电位调整部件17，该金属制的电位调整部件17支撑于密封玻璃14的下端面。电位调整部件17与端子连接，例如亦如日本专利第3987386号公报所示，上述端子具有连通孔且连接于传感器芯片16的电路的零电位。
[0041] 输入输出端子组40ai(i＝1～8)由两根电源用端子、一根输出用端子以及五根调整用端子构成。各端子的两端部分别朝向形成于上述的密封玻璃14的端部的凹部和后述的端子台24的孔突出。两根电源用端子和一根输出用端子经由连接端子36而与各引线38的芯线38a连接。各引线38与预定的压力测定装置连接。此外，图2中仅示出八根端子中的四根端子。输入输出端子组40ai与后述的传感器芯片16之间通过焊线Wi连接。
[0042] 传感器芯片16具有多个压力检测元件，例如构成为包括：主体部，其由硅形成且大致呈矩形；电路层，其形成于主体部的上端面且形成处理电路；作为第二层的绝缘膜层，其层叠于作为第一层的电路层的上表面；铝制的屏蔽层，其形成于该绝缘膜层；以及保护层，其保护屏蔽层的上层部。矩形的传感器芯片16的对角线的长度例如设定为比芯片安装部件18的直径稍大。
[0043] 传感器芯片16经由粘接剂层50而与芯片安装部件18的一端部粘接。
[0044] 如图1中局部放大所示，粘接剂层50形成于凹部18R内，其中，凹部18R形成于芯片安装部件18的与传感器芯片16的被粘接面对置的一端部，并且粘接剂层50形成于密封玻璃14的相邻于芯片安装部件18的一端部的端面与传感器芯片16的面向该端面的外周缘之间的部分。密封玻璃14的相邻于芯片安装部件18的一端部的端面与传感器芯片16的面向该端面的外周缘之间的部分例如由从凹部18R内溢出的多余的粘接剂形成，其中，凹部18R作为测量预定的粘接剂的涂覆量的测量用凹部。凹部18R的一端朝向传感器芯片16的被粘接面开口。作为测量预定的粘接剂的涂覆量的测量用凹部的凹部18R例如具有其粘接剂层的厚度为5μm以上那样的深度Dp。粘接剂层50的材质分别是在由本申请人在先申请的专利申请(申请编号：日本特愿2016-185678号)的说明书中记载的例如硅酮系粘接剂。并且，芯片安装部件18的材质例如是铁镍系合金、或者不锈钢等金属。
[0045] 这样，通过如从凹部18R内溢出那样将粘接剂的涂覆量设定为凹部18R的内容积以上，来形成具有均匀膜厚的粘接剂层50，从而不需要高精度地管理粘接剂的涂覆量。
[0046] 排列输入输出端子组40ai的端子台24由树脂材料例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)成形。端子台24具有供输入输出端子组40ai插入的多个孔，并且在内侧具有预定容积的空洞部。端子台24的下端面以覆盖密封玻璃14的上端面的方式通过硅酮系粘接剂粘接于壳体12的上端面。由此，在壳体12的上端面形成具有预定厚度的环状的粘接层10a。并且，在输入输出端子组40ai突出的密封玻璃14的整个上端面，以预定厚度形成有由硅酮系粘接剂构成的包覆层10b。
[0047] 在形成端子台24的空洞部的内周面，且在与密封玻璃14的上端面对置的内周面，形成有朝向密封玻璃14突出的环状突起部24P。环状突起部24P的突出长度根据包覆层10b的粘性等来设定。这样，通过形成环状突起部24P，来利用表面张力将涂覆后的包覆层10b的一部分拉动至环状突起部24P与形成端子台24的空洞部的内周面中大致正交于密封玻璃14的上端面的部分之间的狭小空间内并保持，从而包覆层10b不会偏向端子台24的空洞部内的一方侧地涂覆。并且，包覆层10b以预定厚度形成于密封玻璃14的上端面，但也可以如部分10c所示，形成为还覆盖从密封玻璃14的上端面突出的多个引线脚40ai的一部分。由此，在壳体12的上端面以及密封玻璃14的上端面整体，形成由包覆层10a、包覆层10b以及包覆层10c构成的硅酮系粘接层10作为静电保护层。因此，通过像这样由硅酮系粘接剂形成静电保护层，能够不受ESD保护电路的有无的影响地提高传感器单元的静电耐力。
[0048] 上述的硅酮系粘接剂例如优选是具有柔软性的加成型单组分。硅酮系粘接剂例如是具有低分子硅氧烷键的粘接剂。并且，由于硅酮系粘接剂与硅油兼容性较好，所以即使万一在硅酮系粘接剂中混入有硅油等的情况下，也没有硅酮系粘接剂的粘接性恶化的担忧。
[0049] 在端子台24的外周面以及连结于端子台24且覆盖上述的孔的端盖22的外周面与防水外壳20的内周面之间、并且在防水外壳20的内周面与壳体12的外周面之间，以预定量填充有密封材料26。端子台24以及端盖22以隔着上述的传感器单元而与接头部件30的基座板材28对置的方式配置在防水外壳20内。
[0050] 端盖22的上端面从防水外壳20的开口端朝向上方突出。即，端盖22的上端面的位置成为比防水外壳20的开口端面的位置高的位置。
[0051] 在图1所示的例子中，粘接剂层50在形成于芯片安装部件18的一端部的凹部18R内形成，但并不限定于这样的例子，例如也可以如图3A中局部放大地示出那样，通过使用长度比芯片安装部件18的沿中心轴线的长度稍短的芯片安装部件18′，来在芯片安装部件18′的对置于传感器芯片16的被粘接面的端面与传感器芯片16的被粘接面之间的间隙，形成具有预定深度Dp的凹部18′R。此外，在图3A、后述的图3B、图4A、图4B以及图4C所示的例子中，对于与图1所示的例子中的构成要素相同的构成要素，标注同一符号来示出并省略其重复说明。
[0052] 粘接剂层50形成于凹部18′R内，并且形成于所相邻的密封玻璃14的端面与传感器芯片16的面向该端面的外周缘相交的部分。
[0053] 密封玻璃14的相邻于传感器芯片16的端面与传感器芯片16的面向该端面的外周缘相交的部分例如由从凹部18′R内溢出的多余的粘接剂形成。凹部18′R例如具有其粘接剂层的厚度为5μm以上那样的深度Dp。
[0054] 这样，通过如从凹部18′R内溢出那样将粘接剂的涂覆量设定为凹部18′R的内容积以上，来形成具有相同膜厚的粘接剂层50，从而不需要高精度地管理粘接剂的涂覆量。
[0055] 另外，在上述的例子中，传感器单元的传感器芯片16由保持在密封玻璃14内的芯片安装部件18的一端部支撑，但并不限定于这种例子，例如，传感器芯片16也可以不使用芯片安装部件18，如图3B所示地构成为直接固定于密封玻璃14′的与传感器芯片16的被粘接面对置的部分。在密封玻璃14′的与传感器芯片16的被粘接面对置的部分，形成有用于形成粘接剂层50的凹部14′Ga。例如在成形密封玻璃14′时，凹部14′Ga利用碳制的夹具来形成。凹部14′Ga例如具有其粘接剂层50的厚度为5μm以上那样的预定深度Dp。粘接剂层50形成于凹部14′Ga内，并且形成于密封玻璃14的相邻于传感器芯片16的端面与传感器芯片16的面向该端面的外周缘相交的部分。密封玻璃14的相邻于传感器芯片16的端面与传感器芯片16的面向该端面的外周缘相交的部分例如由从凹部14′Ga内溢出的多余的粘接剂形成。
[0056] 另外，也可以如图4A中局部放大地示出那样，芯片安装部件48的直径设定为比传感器芯片16的四边形的对角线的长度(以下也称作对角线的长度)大。在这样的情况下，传感器芯片16经由粘接剂层50而粘接于芯片安装部件18的一端部。
[0057] 粘接剂层50形成于凹部48R内，其中，凹部48R形成于芯片安装部件48的与传感器芯片16的被粘接面对置的一端部，并且粘接剂层50形成于芯片安装部件48的一端部的端面延长后的面与面向该端面的传感器芯片16的外周缘交叉的部分。芯片安装部件48的一端部的端面延长后的面与面向该端面的传感器芯片16的外周缘交叉的部分例如由从凹部48R内溢出的多余的粘接剂利用表面张力来形成。凹部48R例如具有其粘接剂层的厚度为5μm以上那样的深度Dp。芯片安装部件48的材质与上述的芯片安装部件18的材质相同，例如是铁镍系合金或者不锈钢等金属。
[0058] 这样，通过如从凹部48R内溢出那样将粘接剂的涂覆量设定为凹部48R的内容积以上，来形成具有均匀的膜厚的粘接剂层50，从而不需要高精度地管理粘接剂的涂覆量。
[0059] 另外，也可以如图4B中局部放大地示出那样，通过使用长度比芯片安装部件48的沿中心轴线的长度稍短的芯片安装部件48′，来在芯片安装部件48′的对置于传感器芯片16的被粘接面的端面与传感器芯片16的被粘接面之间，形成具有预定深度Dp的凹部48′R。
[0060] 粘接剂层50形成于凹部48′R内，并且形成于密封玻璃14的相邻于传感器芯片16的端面延长后的面与传感器芯片16的面向该端面的外周缘相交的部分。
[0061] 密封玻璃14的相邻于传感器芯片16的端面延长后的面与传感器芯片16的面向该端面的外周缘相交的部分例如由从凹部48′R内溢出的多余的粘接剂形成。凹部48′R例如具有其粘接剂层的厚度为5μm以上那样的深度Dp。
[0062] 这样，通过如从凹部48′R内溢出那样将粘接剂的涂覆量设定为凹部48′R的内容积以上，来形成具有均匀的膜厚的粘接剂层50，从而不需要高精度地管理粘接剂的涂覆量。
[0063] 另外，在上述的例子中，传感器单元的传感器芯片16由保持在密封玻璃14内的芯片安装部件48的一端部支撑，但并不限定于这样的例子，例如，传感器芯片16也可以不使用芯片安装部件48，如图4C所示地构成为直接固定于密封玻璃14′的与传感器芯片16的被粘接面对置的部分。在密封玻璃14′的与传感器芯片16的被粘接面对置的部分，形成有用于形成粘接剂层50的凹部14′Gb。也可以如图4C中局部放大地示出那样，形成凹部14′Gb的内周面的直径设定为比传感器芯片16的对角线的长度大。例如在成形密封玻璃14′时，凹部14′Gb利用碳制的夹具来形成。凹部14′Gb例如具有其粘接剂层50的厚度为5μm以上的预定深度Dp。粘接剂层50形成于凹部14′Gb内，并且形成于密封玻璃14′的相邻于传感器芯片16的端面与传感器芯片16的面向该端面的外周缘相交的部分。密封玻璃14′的相邻于传感器芯片16的端面与传感器芯片16的面向该端面的外周缘相交的部分例如由从凹部14′Gb内溢出的多余的粘接剂形成。
[0064] 图5A局部放大地示出本发明的压力传感器的另一个例子中的传感器单元的主要部分。
[0065] 图5A中，例如亦如专利文献1所示，传感器单元构成为包括如下部件作为主要要素：隔膜(未图示)，其夹在基体54与承接部件(未图示)之间；作为液封室的受压空间(未图示)，其形成于隔膜的上方且存积作为压力传递介质的油；传感器芯片16，其配设在受压空间内且经由隔膜来检测油的压力变动；金属制的基体54，其支撑传感器芯片16；以及多个引线脚40′ai，它们从传感器芯片16送出输出信号，并且向传感器芯片16供电。
[0066] 此外，在图5A、后述的图5B、图6A以及图6B所示的例子中，对于与图1所示的例子中的构成要素相同的构成要素标注同一符号来示出，并省略其重复说明。
[0067] 传感器芯片16直接固定于与传感器芯片16的被粘接面对置的基体54的表面。在与传感器芯片16的被粘接面对置的基体54的部分，形成有用于形成粘接剂层50的凹部54Ga。凹部54Ga的一端朝向传感器芯片16的被粘接面开口。凹部54Ga例如具有其粘接剂层50的厚度为5μm以上那样的预定深度Dp。基体54的形成凹部54Ga的内周面的直径设定为比传感器芯片16的对角线的长度稍小。
[0068] 粘接剂层50形成于凹部54Ga内，并且形成于基体54的相邻于传感器芯片16的端面与传感器芯片16的面向该端面的外周缘相交的部分。基体54的相邻于传感器芯片16的端面与传感器芯片16的面向该端面的外周缘相交的部分例如由从凹部54Ga内溢出的多余的粘接剂形成。这样，通过如从凹部54Ga内溢出那样将粘接剂的涂覆量设定为凹部54Ga的内容积以上，来形成具有均匀的膜厚的粘接剂层50，从而不需要高精度地管理粘接剂的涂覆量。
[0069] 各引线脚40′ai经由密封玻璃56支撑于基体54的各贯通孔。各引线脚40′ai与传感器芯片16之间通过焊线Wi连接。
[0070] 在图5A所示的例子中，基体54由金属材料成形，但不限定于这样的例子，例如也可以如图5B所示，基体54′由树脂材料成形。
[0071] 传感器芯片16直接固定于与传感器芯片16的被粘接面对置的基体54′的的表面。在与传感器芯片16的被粘接面对置的基体54′的部分，形成有用于形成粘接剂层50的凹部
54′Gb。凹部54′Gb的一端朝向传感器芯片16的被粘接面开口。凹部54′Gb例如具有其粘接剂层50的厚度为5μm以上那样的预定深度Dp。基体54′的形成凹部54′Gb的内周面的直径设定为比传感器芯片16的对角线的长度稍小。
[0072] 粘接剂层50形成于凹部54′Gb内，并且形成于基体54′的相邻于传感器芯片16的端面与传感器芯片16的面向该端面的外周缘相交的部分。基体54′的相邻于传感器芯片16的端面与传感器芯片16的面向该端面的外周缘相交的部分例如由从凹部54′Gb内溢出的多余的粘接剂形成。这样，通过如从凹部54′Gb内溢出那样将粘接剂的涂覆量设定为凹部54′Gb的内容积以上，来形成具有均匀的膜厚的粘接剂层50，从而不需要高精度地管理粘接剂的涂覆量。
[0073] 图6A局部放大地示出本发明的压力传感器的另一个例子中的传感器单元的主要部分。
[0074] 图6A中，例如亦如专利文献1所示，传感器单元构成为包括如下部件作为主要要素：隔膜(未图示)，其夹在基体64与承接部件(未图示)之间；作为液封室的受压空间(未图示)，其形成于隔膜的上方且存积作为压力传递介质的油；传感器芯片16，其配设在受压空间内且经由隔膜来检测油的压力变动；金属制的基体64，其支撑传感器芯片16；多个引线脚40′ai，它们从传感器芯片16送出输出信号，并且向传感器芯片16供电。
[0075] 传感器芯片16构成为直接固定于与传感器芯片16的被粘接面对置的基体64的表面。在基体64的与传感器芯片16的被粘接面对置的部分，形成有用于形成粘接剂层50的凹部64Ga。形成凹部64Ga的内周面的直径设定为比传感器芯片16的对角线的长度大。凹部64Ga例如具有其粘接剂层50的厚度为5μm以上那样的预定深度Dp。
[0076] 粘接剂层50形成于凹部64Ga内，并且形成于基体64的相邻于传感器芯片16的端面的延长面与传感器芯片16的面向该端面的外周缘相交的部分。基体64的相邻于传感器芯片16的端面延长后的面与传感器芯片16的面向该端面的外周缘相交的部分例如由从凹部
64Ga内溢出的多余的粘接剂形成。
[0077] 各引线脚40′ai经由密封玻璃56而支撑于基体64的各贯通孔。各引线脚40′ai与传感器芯片16之间通过焊线Wi连接。
[0078] 在图6A所示的例子中，基体64由金属材料成形，但不限定于这样的例子，例如也可以如图6B所示，基体64′由树脂材料成形。
[0079] 传感器芯片16直接固定于与传感器芯片16的被粘接面对置的基体64′的表面。在与传感器芯片16的被粘接面对置的基体64′的部分，形成有用于形成粘接剂层50的凹部64′Gb。凹部64′Gb的一端朝向传感器芯片16的被粘接面开口。凹部64′Gb例如具有其粘接剂层50的厚度为5μm以上那样的预定深度Dp。基体64′的形成凹部64′Gb的内周面的直径设定为比传感器芯片16的对角线的长度稍大。
[0080] 粘接剂层50形成于凹部64′Gb内，并且形成于基体64′的相邻于传感器芯片16的端面延长后的面与传感器芯片16的面向该端面的外周缘相交的部分。基体54′的相邻于传感器芯片16的端面延长后的面与传感器芯片16的面向该端面的外周缘相交的部分例如由从凹部64′Gb内溢出的多余的粘接剂形成。这样，通过如从凹部64′Gb内溢出那样将粘接剂的涂覆量设定为凹部64′Gb的内容积以上，来形成具有均匀的膜厚的粘接剂层50，从而不需要高精度地管理粘接剂的涂覆量。
[0081] 此外，在上述的本发明的压力传感器的一个例子中，如从凹部18R内溢出那样将粘接剂的涂覆量设定为凹部18R的内容积以上，但不限定于这样的例子，例如也可以以使所涂覆的粘接剂的从凹部的底部至顶部为止的高度成为凹部18R的深度以上的高度的方式在凹部18R的空洞内的大致中央部的一部分涂覆粘接剂，并粘接传感器芯片16。在这样的情况下，在涂覆于用于粘接传感器芯片的中央部的粘接剂的周围，在凹部内形成空洞。
