JP5268188B2 - 圧力センサの製造方法 - Google Patents
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Description
このため、第2工程において、大判素子接合体を切断して個分けするにあたり、角部集合領域上(第1電極パッド上)には大判押圧部材が存在しないから、前述の特許文献1のようにこれを除去し第1電極パッドを露出させる工程を必要としない。即ち、特許文献1における保持部を除去する第1の切断工程に相当する工程を別途必要としない。従って、大判素子接合体を個々の素子接合体に分ける切断を、一度で行うことができる。よって、圧力センサを安価にすることができる。
更に、Siウエハは、上述の境界上配線を有することなく、各々の角部集合領域内において、角部集合領域内に集まるすべての第1電極パッド及び第2電極パッド同士を接続し、Siウエハに形成されたすべての感圧抵抗体及び感温抵抗体同士を電気的に接続させる複数の接続配線を有する。このため、第1工程において、Siウエハと大判押圧部材を陽極接合により接合するにあたり、Siウエハ上の接続配線と電気的に導通するSiウエハ上のいずれかの場所に陽電極側電圧を印加すれば、すべての感圧抵抗体及び感温抵抗体に陽電極側電圧を印加できる。或いは、Siウエハの第1電極パッド及び第2電極パッドのいずれか一つに陽極接合用の端子を接続すれば、すべての感圧抵抗体及び感温抵抗体に陽電極側電圧を印加できる。従って、Siウエハと大判押圧部材との陽極接合を容易かつ確実に行うことができる。
更に、本発明により製造される圧力センサは、Si素子の第1主面の角部に感温抵抗体が形成され、更に、この感温抵抗体の両端に接続する2つの第2電極パッドも角部に形成されている。このため、第1工程を終えた状態で、感温抵抗体及び2つの第2電極パッドも大判押圧部材の各貫通孔内に露出する。従って、感温抵抗体には、押圧部材による押圧力が掛からない。しかも、第2工程において、大判素子接合体を個々の素子接合体に分けるにあたり、第2電極パッド上には大判押圧部材が存在しないため、これを除去し第2電極パッドを露出させる工程を必要としない。従って、感温抵抗体及び第2電極パッドをも有するにも拘わらず、大判素子接合体を個々の素子接合体に分ける切断を、前述のように一度で行うことができる。よって、圧力センサを安価にすることができる。
更に、本発明より製造される圧力センサは、2つの第1電極パッドのうち一方が第2電極パッドを兼ねているので、Si素子に形成する電極パッド数を4個から3個に減らすことができる。これにより、Si素子自体の小型化や、このSi素子を搭載してなる圧力センサの小型化が可能となる。
なお、{110}面は、(110)面またはこれと等価な面方位を指す。また、<110>方向は、[110]方向またはこれと等価な結晶方向を指す。同様に、後述する<100>方向は、[100]方向またはこれと等価な結晶方向を指す。
ハウジング本体部111は、軸線AX方向の寸法が大きく、ハウジング110の大部分を構成している。このハウジング本体部111の内側には、後述する圧力検出機構120や配線基板170などが収容されている。また、ハウジング本体部111の外周のうち、軸線AX方向の中央付近の所定位置には、この筒内圧センサ付きグロープラグ100を図示しない内燃機関(ディーゼルエンジン)に取り付けるためのネジ部111cが周設されている。なお、図1、図2及び図4の各図において、ネジ山の図示は省略してある。
このうち先端部材121は、金属(具体的にはSUS430、SUJ)からなり、先端面121aが平面(具体的には円状の平面)をなし、基端面121bが、基端側に突出してその中央が頂点となるドーム状の曲面をなす。この先端部材121の先端面121aは、後述するヒータ150の基端面150bに当接している。一方、この先端部材121の基端面121bは、その中央の頂部が次述する中間部材123の先端面123aに当接している。
中間部材123は、金属(具体的にはSUS430)からなり、先端面123aと、これに平行な基端面123bを有する板状(具体的には円板状)をなす。この中間部材123の先端面123aは、上述のように、先端部材121の基端面121bに当接している。一方、この中間部材123の基端面123bは、次述する押圧部材125の先端面125aに当接している。
前述の圧力検出機構120には、3本の配線165,165,165が接続されている。これらの配線165,165,165は、圧力検出機構120から基端側に向けて延びて後述する配線基板170にそれぞれ接続されている。また、ヒータ150にも、1本の配線(図示外)が接続され、基端側に向けて延びて配線基板170に接続されている。
先端面125aのうちの凸曲面125a1は、先端面125aの中央に位置し、先端側(図6及び図7中、上方)に向けて突出してその中央が頂点125azとなるドーム状の曲面をなす。また、この頂点125azは、厚み方向に見て、Si素子130の第1主面130aの中心H及び感圧抵抗体131の回転中心Gと重なっている。一方、先端面125aのうちの平面125a2は、基端面125aに平行な面とされ、凸曲面125a1の周囲を取り囲んでいる。
また、本実施形態では、大判押圧部材225の貫通孔225hを円孔としているので、大判押圧部材225に貫通孔225hを容易かつ確実に形成でき、また、大判素子接合体240を切断する際にも、貫通孔225hの内周から大判押圧部材225に亀裂が入るのをより確実に防止できる。
また、本実施形態では、Siウエハ230がSOI基板であるため、製造される筒内圧センサ付きグロープラグ100のSi素子130もSOI基板となる。従って、高温下での絶縁抵抗の低下を抑制し、Si素子130ひいては筒内圧センサ付きグロープラグ100のの高温耐性を向上させることができる。
例えば、上記実施形態では、グロープラグに圧力検出機構120を内蔵した形態の圧力センサ100を例示したが、これに限らず、グロープラグとしての機能を有さずに、筒内圧Pの検出を行う圧力センサを構成することもできる。
また、上記実施形態では、Si素子130の高温耐性を向上させるために、Si素子130をSOI基板としているが、筒内圧センサ付きグロープラグ100を適宜変更することにより、Si素子130が高温環境下に晒されない構成とする場合には、Si素子130をSOI基板以外のSi素子としてもよい。
120 圧力検出機構
125 押圧部材
125a 先端面(逆側面)
125a1 凸曲面
125a2 平面
125b 基端面
127 支持部材
127a 先端面
127b 基端面
130 Si素子
130a 第1主面
130ah1,130ah2,130ah3,130ah4 角部
130b 第2主面
131 感圧抵抗体
131c 感圧部位
133 感温抵抗体
133c 感温部位
135 電極パッド(第1電極パッド,第2電極パッド)
136 電極パッド(第1電極パッド)
137 電極パッド(第2電極パッド)
140 素子接合体
225 大判押圧部材
225a 大判先端面
225b 大判基端面
225h 貫通孔
226 押圧部材領域
227 大判支持部材
227a 大判先端面
227b 大判基端面
228 支持部材領域
230 Siウエハ
230a 大判第1主面
230b 大判第2主面
230ah 角部集合領域
231 接続配線
235 素子領域
240 大判素子接合体
241 素子接合体領域
AX 軸線
Claims (8)
- 第1主面及びこれに平行な第2主面を有する矩形板状をなし、検出対象である圧力Pにより自身に生じる応力を検出するSi素子であって、
前記第1主面に形成され、前記圧力Pに応じて自身の第1抵抗値が変化する感圧抵抗体、
前記第1主面の4つの角部のうちの2つの角部にそれぞれ形成され、前記感圧抵抗体の両端にそれぞれ電気的に接続する2つの第1電極パッド、
前記第1主面の4つの前記角部のいずれかに形成され、このSi素子の温度Tに応じて自身の第2抵抗値が変化する一方、前記圧力Pによる抵抗値変化率が前記感圧抵抗体よりも小さい感温抵抗体、及び、
前記第1主面の4つの前記角部のうちの2つの角部にそれぞれ形成され、前記感温抵抗体の両端にそれぞれ電気的に接続する2つの第2電極パッド、を有し、
2つの前記第1電極パッドのうち一方は、前記第2電極パッドを兼ねてなる
Si素子と、
4つの前記角部をそれぞれ避けて前記第1主面に接合してなり、前記圧力Pに応じた押圧力により前記第1主面を押圧して、前記Si素子を厚み方向に圧縮する押圧部材と、
を有する素子接合体を備える
圧力センサの製造方法であって、
切断により前記Si素子となる素子領域を複数格子状に含むSiウエハであって、切断により前記第1主面となる第1ウエハ主面、及び、切断により前記第2主面となる第2ウエハ主面を有するSiウエハ、並びに、
切断により前記押圧部材となる押圧部材領域を複数格子状に含む大判押圧部材であって、前記Siウエハの第1ウエハ主面のうち、4つの前記第1主面の各々1つの前記角部が集まった角部集合領域に対応した位置に、この角部集合領域が収まる形態の貫通孔をそれぞれ有する大判押圧部材、を用意し、
前記Siウエハの前記第1ウエハ主面に前記大判押圧部材を接合して、切断により前記素子接合体となる素子接合体領域を複数格子状に含み、前記大判押圧部材の各々の前記貫通孔内に前記Siウエハの前記角部集合領域が露出する大判素子接合体を形成する第1工程と、
前記大判素子接合体を切断して、前記貫通孔を4分割すると共に、前記角部集合領域を4つの角部に分割し、個々の前記素子接合体に分ける第2工程と、を備え、
前記Siウエハは、
隣り合う前記素子領域同士の境界上にこの境界に沿って延びて、前記角部集合領域からこれに隣在する前記角部集合領域まで届く境界上配線を有することなく、
各々の前記角部集合領域内において、当該角部集合領域内に集まるすべての前記第1電極パッド及び前記第2電極パッド同士を接続し、このSiウエハに形成されたすべての前記感圧抵抗体及び前記感温抵抗体同士を電気的に接続させる複数の接続配線を有し、
前記第1工程では、
前記接続配線を通じてすべての前記感圧抵抗体及び前記感温抵抗体に陽電極側電圧を印加し、前記Siウエハと前記大判押圧部材とを陽極接合により接合する
圧力センサの製造方法。 - 請求項1に記載の圧力センサの製造方法であって、
前記素子接合体は、
前記Si素子の前記第2主面に接合し、前記Si素子を支持する支持部材を備え、
前記第1工程は、
切断により前記支持部材となる支持部材領域を複数格子状に含む大判支持部材を更に用意し、
前記Siウエハの前記第2ウエハ主面にこの大判支持部材を接合して、前記大判素子接合体を形成する
圧力センサの製造方法。 - 請求項1または請求項2に記載の圧力センサの製造方法であって、
前記押圧部材は、
自身から見て前記Si素子側とは逆方向の外側に位置する外側面に、前記逆方向に突出するドーム状の凸曲面を含み、
前記大判押圧部材の各々の前記押圧部材領域は、切断により前記凸曲面を含む前記外側面となる形態を有する
圧力センサの製造方法。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の圧力センサの製造方法であって、
前記Siウエハは、
前記第1ウエハ主面の面方位が{110}面とされてなり、
各々の前記感圧抵抗体は、
前記Siウエハの<110>方向に延びる感圧部位を主とする形態とされてなる
圧力センサの製造方法。 - 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の圧力センサの製造方法であって、
前記Siウエハは、
前記第1ウエハ主面の面方位が{110}面とされてなり、
各々の前記感温抵抗体は、
前記Siウエハの<100>方向に延びる感温部位を主とする形態とされてなる
圧力センサの製造方法。 - 請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の圧力センサの製造方法であって、
前記大判押圧部材の前記貫通孔は、円孔である
圧力センサの製造方法。 - 請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の圧力センサの製造方法であって、
前記Siウエハは、SOI基板である
圧力センサの製造方法。 - 請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の圧力センサの製造方法であって、
前記圧力センサは、
内燃機関に取り付け可能に構成されてなり、
内燃機関の筒内圧の変化に応じて、前記押圧部材による前記第1主面の押圧力が変化する形態に構成されてなる
圧力センサの製造方法。
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