JPH0943084A - Sensor device and method for fixing sensor chip - Google Patents
Sensor device and method for fixing sensor chipInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ハウジングと、セ
ンサ素子をガラス製の台座に結合してなるセンサチップ
とを備えたセンサ装置に係わり、特にハウジングへのセ
ンサチップの固着構成を改良したセンサ装置及びそのセ
ンサチップの固着方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sensor device including a housing and a sensor chip formed by connecting a sensor element to a glass pedestal, and more particularly to a sensor having an improved fixing structure of the sensor chip to the housing. The present invention relates to a device and a method of fixing a sensor chip thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば、自動車のガソリンエンジンの燃
料系統において、フューエルタンクとキャニスタとを接
続する管路の損傷を、その管路を流れるガソリン蒸気の
圧力変化によって検出するために、上記管路のガソリン
蒸気圧を相対圧圧力センサ装置によって検出するように
したものがある。2. Description of the Related Art For example, in a fuel system of a gasoline engine of an automobile, in order to detect damage of a pipe connecting a fuel tank and a canister by a pressure change of gasoline vapor flowing through the pipe, There is a device in which the gasoline vapor pressure is detected by a relative pressure sensor device.
【０００３】この相対圧圧力センサ装置は、図７に示す
ように、ハウジング１の内部に大気圧が導入される基準
圧力室２と、ガソリン等の測定対象圧力が導入される測
定圧室３とが形成され、それら両室２及び３間を密閉す
るようにセンサチップ４が固着されている。そして、セ
ンサチップ４の感圧素子５の両面に大気圧と測定圧とが
作用するようになっており、感圧素子５は、ガソリンの
蒸気圧を、大気圧を基準とする圧力（相対圧）として検
出する。As shown in FIG. 7, this relative pressure sensor device includes a reference pressure chamber 2 into which an atmospheric pressure is introduced inside a housing 1, and a measurement pressure chamber 3 into which a pressure to be measured such as gasoline is introduced. Is formed, and the sensor chip 4 is fixed so as to seal between the two chambers 2 and 3. The atmospheric pressure and the measured pressure act on both sides of the pressure-sensitive element 5 of the sensor chip 4, and the pressure-sensitive element 5 uses the vapor pressure of gasoline as a pressure (relative pressure) based on the atmospheric pressure. ).
【０００４】上記センサチップ４は、感圧素子５をガラ
ス製の台座６に結合してなるものであるが、このセンサ
チップ４は、ウェハ状態にある感圧素子５にガラス板を
接合し、この状態で感圧素子５の特性調整を行った後、
ダイシングして得る。このようにして得たセンサチップ
４のガラス製台座６を、ハンダ７により金属製のステム
８に固着し、その後、ステム８を同じくハンダ９によっ
てハウジング１に固着することにより、上述したように
センサチップ４を大気圧室２と測定圧室３との間に固着
するようにしている。The sensor chip 4 comprises a pressure-sensitive element 5 and a glass pedestal 6. The sensor chip 4 has a glass plate bonded to the pressure-sensitive element 5 in a wafer state. After adjusting the characteristics of the pressure sensitive element 5 in this state,
Obtained by dicing. The glass pedestal 6 of the sensor chip 4 thus obtained is fixed to the metal stem 8 by the solder 7, and then the stem 8 is fixed to the housing 1 by the solder 9 as well. The tip 4 is fixed between the atmospheric pressure chamber 2 and the measurement pressure chamber 3.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、センサ
チップ４をステム８にハンダ７により固着する際、セン
サチップ４がハンダ７の溶融熱により加熱される。ハン
ダ（錫と鉛の合金）の溶融温度は、約３２０℃と比較的
高いため、センサチップ４がその熱的影響を受けて高温
度になり、熱歪みを発生する。この熱歪みは、ハンダ７
による固着後もセンサチップ４に残り、この残留歪みに
より感圧素子５の特性が変動して検出圧力に誤差を生ず
る。However, when the sensor chip 4 is fixed to the stem 8 by the solder 7, the sensor chip 4 is heated by the melting heat of the solder 7. Since the melting temperature of the solder (alloy of tin and lead) is relatively high at about 320 ° C., the sensor chip 4 is affected by its thermal effect and becomes a high temperature, causing thermal distortion. This thermal strain is due to solder 7
Even after being fixed due to, the sensor chip 4 remains, and due to this residual strain, the characteristics of the pressure sensitive element 5 fluctuate and an error occurs in the detected pressure.
【０００６】一般にセンサ装置は、或る物理量を検出
し、その検出結果を基にしてシステムの制御を行ったり
するために用いられるため、検出精度の高いことが要求
されるが、上述のようにセンサチップをハンダによりハ
ウジングに固着する従来のセンサ装置では、熱歪みの影
響でセンサ素子の特性が変動するというセンサ装置にと
って致命的ともいうべき問題を生ずるものである。Generally, the sensor device is used for detecting a certain physical quantity and controlling the system based on the detection result, so that it is required to have high detection accuracy. The conventional sensor device in which the sensor chip is fixed to the housing by soldering causes a problem that is fatal to the sensor device in that the characteristics of the sensor element change due to the influence of thermal strain.
【０００７】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、センサ素子の特性変動を防止しながら
センサチップをハウジングに固着することができるセン
サ装置及びセンサチップの固着方法を提供するにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a sensor device and a method for fixing the sensor chip, which can fix the sensor chip to the housing while preventing the characteristic variation of the sensor element. There is.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のセンサ装置は、センサ素子をガラス製の台
座に結合してなるセンサチップを、ハウジング内に、フ
ッ素系接着剤により接着したことを特徴とするものであ
る。In order to achieve the above-mentioned object, the sensor device of the present invention has a sensor chip formed by bonding a sensor element to a pedestal made of glass, and is bonded to the inside of a housing by a fluorine-based adhesive. It is characterized by having done.
【０００９】この発明によれば、センサチップをフッ素
系接着剤によりハウジングに固着するので、センサチッ
プが高温度に加熱されることがない。しかも、フッ素系
接着剤は、膨潤性が低いので、長期間使用しても劣化し
難い。According to the present invention, since the sensor chip is fixed to the housing with the fluorine-based adhesive, the sensor chip is not heated to a high temperature. Moreover, since the fluorinated adhesive has a low swelling property, it does not easily deteriorate even if it is used for a long period of time.
【００１０】また、本発明のセンサチップの固着方法
は、センサ素子をガラス製の台座に結合してなるセンサ
チップを、ハウジング内に固着する方法において、ステ
ムの表面に前記センサチップの台座をフッ素系接着剤に
より固着し、その後、前記ハウジングのステム配置面に
前記ステムをフッ素系接着剤により固着したことを特徴
とするものである。According to the method of fixing a sensor chip of the present invention, in the method of fixing a sensor chip formed by coupling a sensor element to a glass pedestal in a housing, the pedestal of the sensor chip is made of fluorine on the surface of the stem. It is characterized in that it is fixed by a system adhesive, and then the stem is fixed by a fluorine-based adhesive on the stem arrangement surface of the housing.
【００１１】そして、ステムと台座、ステムとハウジン
グをそれぞれフッ素系接着剤で固着する前に、台座を除
く少なくともステム及びハウジングのフッ素系接着剤を
塗布する面にプライマを塗布するようにしたことを特徴
とするものである。Before fixing the stem and the pedestal and the stem and the housing with the fluorine-based adhesive, a primer is applied to at least the surface of the stem and the housing, excluding the pedestal, to which the fluorine-based adhesive is applied. It is a feature.
【００１２】上記プライマは、接着剤の接着強度を高め
るために用いられるものであるが、この発明によれば、
プライマをガラス製の台座に塗布せず、ステムにだけ塗
布するので、台座に孔が明けられていたような場合で
も、プライマが孔内に浸入してセンサ素子に付着するこ
とがない。The above-mentioned primer is used for increasing the adhesive strength of the adhesive, and according to the present invention,
Since the primer is not applied to the glass pedestal but only to the stem, the primer does not penetrate into the hole and adhere to the sensor element even if the pedestal has a hole.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明を自動車の燃料系統
に設けられる相対圧圧力センサ装置に適用した一実施例
につき図１〜図６を参照しながら説明する。相対圧圧力
センサ装置の全体を示す図１において、ハウジング１１
は、樹脂、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレー
ト）製のもので、その中央部に基準圧室１２と測定圧室
１３とが上下に隣接して形成されている。このハウジン
グ１１には、複数本のターミナル１４（１本のみ図示）
がインサート成形により一体化して設けられている。こ
のターミナル１４の一端側は基準圧室１２内に一面が露
出するように配置され、他端側はハウジング１１の右側
に横向きに開口するよう形成されたコネクタシェル１５
内に突出されてコネクタとして構成されている。そし
て、相対圧圧力センサ装置は、このコネクタを介して外
部に接続される。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment in which the present invention is applied to a relative pressure sensor device provided in a fuel system of an automobile will be described below with reference to FIGS. In FIG. 1 showing the entire relative pressure sensor device, a housing 11 is provided.
Is made of resin, for example, PBT (polybutylene terephthalate), and a reference pressure chamber 12 and a measurement pressure chamber 13 are formed vertically adjacent to each other in the central portion thereof. In this housing 11, a plurality of terminals 14 (only one is shown)
Are integrally provided by insert molding. One end side of the terminal 14 is arranged so that one surface is exposed inside the reference pressure chamber 12, and the other end side is formed on the right side of the housing 11 so as to be opened laterally.
It projects inside and is configured as a connector. The relative pressure sensor device is connected to the outside via this connector.
【００１４】ここで、基準圧室１２内のコネクタシェル
１５側には、隔壁１１ａにより区画された副室１６が形
成されていると共に、ターミナル１４には、副室１６内
に連通する空気逃げ孔１４ａが形成されており、コネク
タシェル１５への相手側コネクタの差し込み時に、コネ
クタシェル１５内の空気が圧力上昇してターミナル１４
のインサート部を通りハウジング１１内に侵入しようと
するような事態が生じた場合、その空気が途中で副室１
６内に逃げ出るようにして直接的に基準圧室１２内に漏
れ出ることのないようにしている。A sub chamber 16 defined by a partition wall 11a is formed on the connector shell 15 side in the reference pressure chamber 12, and an air escape hole communicating with the sub chamber 16 is formed in the terminal 14. 14a is formed, and when the mating connector is inserted into the connector shell 15, the air in the connector shell 15 rises in pressure and the terminal 14
When a situation occurs in which the air passes through the insert part of the housing 11 and tries to enter the housing 11, the air flows in the middle of the sub chamber 1
6 so as not to leak directly into the reference pressure chamber 12.
【００１５】上記基準圧室１２の上面はプラスチック製
のリッド１７により閉鎖されている。このリッド１７
は、周囲部が基準圧室１２の周りに形成された溝１１ｂ
に挿入されて接着剤１８により気密に固着されている。
そして、基準圧室１２は、ハウジング１１に形成された
大気圧導入路１９により大気中に開放されている。この
大気圧導入路１９の奥方には、撥水フィルタ２０を備え
た筒状のプラグ２１が固着されている。撥水フィルタ２
０は、周知の多孔質フィルタからなるもので、液体の付
着を防止するための撥水処理がなされており、この撥水
フィルタ２０により空気の流通を許容しつつ塵埃や水滴
などの通過を阻止するようにしている。また、ハウジン
グ１１には、測定圧室１３に連通する管状の測定圧導入
ポート２２が下方に突出して形成され、この測定圧導入
ポート２２に導圧管（図示せず）が接続されるようにな
っている。The upper surface of the reference pressure chamber 12 is closed by a lid 17 made of plastic. This lid 17
Is a groove 11b whose peripheral portion is formed around the reference pressure chamber 12.
And is airtightly fixed by the adhesive 18.
The reference pressure chamber 12 is open to the atmosphere by an atmospheric pressure introducing passage 19 formed in the housing 11. A tubular plug 21 having a water repellent filter 20 is fixed to the inner side of the atmospheric pressure introducing passage 19. Water repellent filter 2
No. 0 is a well-known porous filter that has been subjected to a water repellent treatment for preventing liquid from adhering, and this water repellent filter 20 allows the passage of air while blocking the passage of dust and water droplets. I am trying to do it. Further, a tubular measurement pressure introducing port 22 communicating with the measurement pressure chamber 13 is formed on the housing 11 so as to project downward, and a pressure guiding pipe (not shown) is connected to the measurement pressure introducing port 22. ing.
【００１６】測定圧室１３の相対圧力（大気圧を基準と
した圧力）は、センサチップ２３により検出されるよう
になっている。このセンサチップ２３は、センサ素子と
しての感圧素子２４を、この感圧素子２４と熱膨張係数
が近似した例えばガラス製の台座２５に陽極接合などに
より気密に固着してなり、台座２５には、感圧素子２４
の裏面側に測定圧を導入するために貫通孔２６が形成さ
れている。The relative pressure of the measurement pressure chamber 13 (pressure based on atmospheric pressure) is detected by the sensor chip 23. In this sensor chip 23, a pressure-sensitive element 24 as a sensor element is airtightly fixed to a pedestal 25 made of, for example, a glass having a thermal expansion coefficient similar to that of the pressure-sensitive element 24 by anodic bonding or the like. , Pressure sensitive element 24
A through-hole 26 is formed on the back surface side to introduce a measurement pressure.
【００１７】ここで、感圧素子２４は、例えば単結晶シ
リコンから形成され、図２に示すように、中央部に薄肉
な圧力応動部２４ａを有している。そして、圧力応動部
２４ａには、例えばエピタキシャル手段により４個の抵
抗からなるブリッジ回路が形成されている。また、感圧
素子２４の表面には、耐湿性の向上を図るために例えば
ＳｉＮからなる保護膜２７が形成されている。なお、前
記圧力応動部２４ａは、エピタキシャル層でエッチング
が終了するように電気ストップエッチング手段により、
高い寸法精度に仕上げられている。Here, the pressure sensitive element 24 is formed of, for example, single crystal silicon, and has a thin pressure responsive portion 24a at the center as shown in FIG. A bridge circuit composed of four resistors is formed in the pressure responsive portion 24a by, for example, epitaxial means. A protective film 27 made of, for example, SiN is formed on the surface of the pressure sensitive element 24 in order to improve the moisture resistance. The pressure responsive portion 24a is formed by an electric stop etching means so that the etching is completed in the epitaxial layer.
Finished with high dimensional accuracy.
【００１８】かかるセンサチップ２３は、ステム２８に
フッ素系接着剤２９により接着されている。このステム
２８は、ガラス製の台座２５と熱膨張係数が近似する材
料、例えば金属、具体的には４２アロイ（鉄：５８％、
ニッケル：４２％の合金）により形成されている。そし
て、このステム２８は、凹部３０の底面に同じくフッ素
系接着剤３１により固着されており、このステム２８の
接着により、センサチップ２３がステム２８を介して基
準圧室１２と測定圧室１３との間に気密に固着された状
態となる。The sensor chip 23 is adhered to the stem 28 with a fluorine-based adhesive 29. The stem 28 is made of a material having a thermal expansion coefficient similar to that of the glass pedestal 25, such as metal, specifically 42 alloy (iron: 58%,
Nickel: 42% alloy). The stem 28 is also fixed to the bottom surface of the recess 30 with a fluorine-based adhesive 31, and the sensor chip 23 is bonded to the reference pressure chamber 12 and the measurement pressure chamber 13 via the stem 28 by the adhesion of the stem 28. It will be in a state of being airtightly fixed between.
【００１９】上記ステム２８には、センサチップ２３の
台座２５の貫通孔２６を測定圧室１３に連通させる透孔
３２が形成されている。従って、感圧素子２４の圧力応
動部２４ａは、表面側に基準圧室１２に導入された大気
圧を受けると共に、裏面側に測定圧室１３に導入された
測定対象圧を受け、その圧力差に応じた量だけ変形して
その変形量に応じた電圧を圧力検出信号として出力す
る。感圧素子２４の出力端子は、ターミナル１４にボン
ディングワイヤ３３を介して接続されており、感圧素子
２４の検出信号をターミナル１４から外部に取り出すこ
とができるようになっている。The stem 28 is formed with a through hole 32 for communicating the through hole 26 of the pedestal 25 of the sensor chip 23 with the measurement pressure chamber 13. Therefore, the pressure responsive portion 24a of the pressure sensitive element 24 receives the atmospheric pressure introduced into the reference pressure chamber 12 on the front surface side and the measurement target pressure introduced into the measurement pressure chamber 13 on the rear surface side, and the pressure difference between them. And a voltage corresponding to the amount of deformation is output as a pressure detection signal. The output terminal of the pressure-sensitive element 24 is connected to the terminal 14 via the bonding wire 33, and the detection signal of the pressure-sensitive element 24 can be taken out from the terminal 14 to the outside.
【００２０】このようなセンサチップ２３の台座２５の
下半部及びステム２８は、気密性及び接着強度をより一
層高めるために、凹部３０に注入されたフッ素系接着剤
３４内に埋め込まれている。更に、耐湿性の向上のため
に、フッ素系接着剤３４に重ねて、例えばシリコンゲル
３５が充填されている。このシリコンゲル３５は、セン
サチップ２３の台座２５の上半部を埋め込むと共に、感
圧素子２４の表面を薄く覆っている。更に、シリコンゲ
ル３５は、ボンディングワイヤ３３及び基準圧室１２に
露呈するターミナル１４の表面を覆っていると共に、副
室１６内にも注入されて副室１６内に露呈するターミナ
ル１４の表面を覆っている。なお、上記したフッ素系接
着剤２９，３１，３４は、具体的にはＳＩＦＥＬ２１０
（商品名：信越化学工業株式会社）である。The lower half of the pedestal 25 of the sensor chip 23 and the stem 28 are embedded in the fluorine-based adhesive 34 injected into the recess 30 in order to further enhance the airtightness and the adhesive strength. . Furthermore, in order to improve the moisture resistance, for example, silicon gel 35 is filled so as to overlap the fluorine-based adhesive 34. The silicon gel 35 fills the upper half of the pedestal 25 of the sensor chip 23 and covers the surface of the pressure sensitive element 24 thinly. Further, the silicon gel 35 covers the surface of the terminal 14 exposed to the bonding wire 33 and the reference pressure chamber 12, and also covers the surface of the terminal 14 exposed to the sub chamber 16 by being injected into the sub chamber 16 as well. ing. The above-mentioned fluorine-based adhesives 29, 31, and 34 are specifically, SIFEL 210.
(Product name: Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).
【００２１】ここで、センサチップ２３をハウジング１
１に固着する手順を説明する。先ず、図２に単体で示す
感圧素子２４は、ウェハ状態において台座２５と陽極結
合により固着され、この状態で圧力応動部２４ａに４個
の抵抗を形成することに併せて、それら抵抗の抵抗値を
調整する特性調整が行われる。この後、ダイシングして
センサチップ２３として形成される。Here, the sensor chip 23 is attached to the housing 1
The procedure for sticking to No. 1 will be described. First, the pressure-sensitive element 24 shown as a single body in FIG. 2 is fixed to the pedestal 25 by anodic bonding in the wafer state, and in this state, four resistors are formed in the pressure responsive portion 24a, and at the same time, the resistance of those resistors is increased. Characteristic adjustment for adjusting the value is performed. After that, dicing is performed to form the sensor chip 23.
【００２２】さて、第１工程では、図３（ａ）に示すよ
うに、ステム２８の表裏両面にプライマ３６が塗布され
る。次の第２工程では、図３（ｂ）に示すように、ステ
ム２８の表面のうち、透孔３２の周囲部分に前記フッ素
系接着剤２９を薄く塗布する。そして、センサチップ２
３の台座２５をステム２８の接着剤２９塗布部分に載せ
て接着し、フッ素系接着剤２９を加熱硬化させる。この
フッ素系接着剤２９の加熱硬化は、約１５０℃にて行わ
れる。以上によりセンサチップ２３がステム２８にフッ
素系接着剤２９により固着される。Now, in the first step, as shown in FIG. 3A, the primer 36 is applied to both front and back surfaces of the stem 28. In the next second step, as shown in FIG. 3B, the fluorine-based adhesive 29 is thinly applied on the surface of the stem 28 around the through holes 32. And the sensor chip 2
The pedestal 25 of No. 3 is placed and adhered on the portion of the stem 28 where the adhesive 29 is applied, and the fluorine-based adhesive 29 is cured by heating. The heat curing of the fluorine-based adhesive 29 is performed at about 150 ° C. As described above, the sensor chip 23 is fixed to the stem 28 with the fluorine-based adhesive 29.
【００２３】ここで、前記プライマ３６とは、粘性の非
常に低い物質、例えばヘプタン（第１石油類）をいい、
接着剤２９とステム２８との接着強度を上げるために塗
布されるものである。そして、このプライマ３６をステ
ム２８にだけ塗布し、センサチップ２３の台座２５に塗
布しない理由は、第１に、プライマ３６が台座２５の貫
通孔２７内に浸入して感圧素子２４の裏面に達すると、
その特性が変動するおそれがあるから、これを避けるた
めである。Here, the primer 36 means a substance having a very low viscosity, for example, heptane (first petroleum),
It is applied to increase the adhesive strength between the adhesive 29 and the stem 28. The reason why the primer 36 is applied only to the stem 28 and not to the pedestal 25 of the sensor chip 23 is that, firstly, the primer 36 penetrates into the through hole 27 of the pedestal 25 and is applied to the back surface of the pressure sensitive element 24. When you reach
This is to avoid this because the characteristics may change.
【００２４】このようにしてセンサチップ２３をステム
２８に接着した後の第３工程では、図３（ｃ）に示すよ
うに、ハウジング１１のステム配置面である凹部３０の
底面にプライマ３７を塗布する。次に、図３（ｄ）に示
す第４工程でプライマ３７に重ねて前記フッ素系接着剤
３１を薄く塗布し、その接着剤３１にセンサチップ２３
を接着したステム２８を載せて接着する。そして、フッ
素系接着剤３１を加熱硬化させる。これにて、センサチ
ップ２３がステム２８を介してハウジング１１に固着さ
れたこととなる。この場合、先の第１工程でステム２８
の裏面にもプライマ３６が塗布され入るので、フッ素系
接着剤３１はステム２８及び凹部３０の底面に対する接
着強度がプライマ３６，３７により高められるものであ
る。In the third step after adhering the sensor chip 23 to the stem 28 in this way, as shown in FIG. 3C, a primer 37 is applied to the bottom surface of the recess 30 which is the stem arrangement surface of the housing 11. To do. Next, in the fourth step shown in FIG. 3D, the fluorine-based adhesive 31 is thinly applied on the primer 37, and the sensor chip 23 is applied to the adhesive 31.
The stem 28 to which is adhered is placed and adhered. Then, the fluorine-based adhesive 31 is cured by heating. Thus, the sensor chip 23 is fixed to the housing 11 via the stem 28. In this case, in the first step, the stem 28
Since the primer 36 is also applied to the back surface of the above, the adhesive strength of the fluorine-based adhesive 31 to the bottom surfaces of the stem 28 and the recess 30 is increased by the primers 36 and 37.
【００２５】この後、感圧素子２４とターミナル１４と
をボンディングワイヤ３２により接続し、次の図３
（ｅ）に示す第５工程で台座２５、ステム２８、凹部３
０内面にプライマ３８を塗布する。そして、最後の図３
（ｆ）に示す第６工程で凹部３０内に前記フッ素系接着
剤３４を注入し、フッ素系接着剤３４を加熱硬化させ
る。これにより、フッ素系接着剤３４中にステム２８及
び台座２５が埋め込まれるので、センサチップ２３がよ
り強固にハウジング１１に接着されると共に、基準圧室
１２と測定圧室１３との間の気密性がより向上する。After that, the pressure sensitive element 24 and the terminal 14 are connected by a bonding wire 32, and the following FIG.
In the fifth step shown in (e), the pedestal 25, the stem 28, the recess 3
The primer 38 is applied to the inner surface of the 0. And the last figure 3
In the sixth step shown in (f), the fluorine-based adhesive 34 is injected into the recess 30 and the fluorine-based adhesive 34 is heated and cured. As a result, since the stem 28 and the pedestal 25 are embedded in the fluorine-based adhesive 34, the sensor chip 23 is more firmly adhered to the housing 11, and the airtightness between the reference pressure chamber 12 and the measurement pressure chamber 13 is increased. Will be improved.
【００２６】ここで、凹部３０の底面に薄く塗布したフ
ッ素系接着剤３１によりステム２８を固着した後、接着
剤３４を注入する理由は、先にフッ素系接着剤３１によ
りステム２８と凹部３０の内底面との間をシールしてお
き、フッ素系接着剤３４を凹部３０内に注入したとき、
接着剤３４が測定圧室１３内に漏れ出ないようにすると
ころにある。以上のようにしてセンサチップ２３をハウ
ジング１１に固着した後、フッ素系接着剤３４に重ねて
前記シリコンゲル３５を注入し、最後にリッド１７をハ
ウジング１１に固着するものである。Here, the reason for injecting the adhesive 34 after the stem 28 is fixed by the fluorine-based adhesive 31 thinly applied to the bottom surface of the recess 30 is that the stem 28 and the recess 30 are first filled with the fluorine-based adhesive 31. A seal is made between the inner bottom surface and the fluorine-based adhesive 34 when injected into the recess 30,
This is to prevent the adhesive 34 from leaking into the measurement pressure chamber 13. After the sensor chip 23 is fixed to the housing 11 as described above, the silicon gel 35 is poured over the fluorine-based adhesive 34 and finally the lid 17 is fixed to the housing 11.
【００２７】さて、本実施例では、センサチップ２３の
台座２５をフッ素系接着剤２９によりステム２８に固着
し、そのステム２８を同じくフッ素系接着剤３１により
ハウジング１１に固着している。フッ素系接着剤の加熱
硬化温度は、１５０℃程度であるため、従来のハンダで
固着する場合とは異なり、センサチップ２３が高温度に
加熱されるおそれがない。従って、センサチップ２３が
固着後も残留する程大きな熱歪みを生じることがなく、
特性変動の発生を防止できる。In this embodiment, the pedestal 25 of the sensor chip 23 is fixed to the stem 28 with the fluorine-based adhesive 29, and the stem 28 is also fixed to the housing 11 with the fluorine-based adhesive 31. Since the heat curing temperature of the fluorine-based adhesive is about 150 ° C., the sensor chip 23 is unlikely to be heated to a high temperature unlike the case of fixing with a conventional solder. Therefore, the thermal distortion does not occur so much that the sensor chip 23 remains after being fixed,
It is possible to prevent characteristic fluctuations.
【００２８】図４は、従来のセンサチップ４をハンダ
７，９によりステム８を介してハウジング１に固着した
相対圧圧力センサ装置と、本発明のセンサチップ２３を
フッ素系接着剤２９，３１，３４によりステム２８を介
して固着した相対圧圧力センサ装置との検出誤差を比較
試験した結果を示す。この図４から理解されるように、
従来のものは、検出誤差が大きく、且つ個々のセンサ装
置間のばらつきも大きい。これに対し、本発明のもの
は、検出誤差が小さく、且つセンサ装置間のばらつきも
小さく、本発明が特性変動の発生防止に優れていること
が理解される。FIG. 4 shows a relative pressure sensor device in which a conventional sensor chip 4 is fixed to a housing 1 via a stem 8 with solders 7 and 9, and a sensor chip 23 of the present invention is fixed to a fluorine-based adhesive 29, 31 ,. The result of the comparison test of the detection error with the relative pressure sensor device fixed by 34 through the stem 28 is shown. As understood from FIG.
The conventional one has a large detection error and a large variation among the individual sensor devices. On the other hand, it is understood that the present invention has a small detection error and a small variation between the sensor devices, and thus the present invention is excellent in preventing occurrence of characteristic variation.
【００２９】ところで、接着剤２９，３１，３４は、セ
ンサチップ２３とステム２８とハウジング１１を相互に
固着すると共に、基準圧室１２と測定圧室１３との間を
シールする機能を長期間保持できるものでなければなら
ない。それらの機能は、接着剤２９，３１，３４の劣化
に伴い低下するが、その接着剤２９，３１，３４の劣化
は、耐薬品性、換言すれば膨潤性と密接な関係がある。
特に、本実施例では、測定圧室１３内にガソリンが浸入
する環境下で使用されるので、接着剤２９，３１，３４
がガソリンを含んで膨潤するものであってはならない。By the way, the adhesives 29, 31, and 34 fix the sensor chip 23, the stem 28, and the housing 11 to each other, and maintain the function of sealing between the reference pressure chamber 12 and the measurement pressure chamber 13 for a long time. It must be possible. Those functions are deteriorated with the deterioration of the adhesives 29, 31, 34, and the deterioration of the adhesives 29, 31, 34 is closely related to chemical resistance, in other words, swelling property.
Particularly, in the present embodiment, since the measuring pressure chamber 13 is used in an environment where gasoline enters, the adhesive 29, 31, 34 is used.
Must not swell with gasoline.
【００３０】一方、相対圧圧力センサ装置が高温雰囲気
で使用された場合（８０℃程度までを想定）、ハウジン
グ１１が高温になって熱歪みを生ずると、その歪みがセ
ンサチップ２３に伝わるおそれがある。接着剤２９，３
１，３４は、ハウジング１１とセンサチップ２３及びス
テム２８との間、センサチップ２３とステム２８との間
に存在しているため、それら接着剤２９，３１，３４が
弾性に富んでいれば、そのハウジング１１の歪みを接着
剤２９，３１，３４で吸収してセンサチップ２３に伝わ
らないようにすることができる。On the other hand, when the relative pressure sensor device is used in a high temperature atmosphere (up to about 80 ° C.), if the housing 11 becomes hot and causes thermal strain, the strain may be transmitted to the sensor chip 23. is there. Adhesive 29,3
1, 34 exist between the housing 11 and the sensor chip 23 and the stem 28, and between the sensor chip 23 and the stem 28, so that if the adhesives 29, 31, 34 are highly elastic, The distortion of the housing 11 can be absorbed by the adhesives 29, 31, 34 and prevented from being transmitted to the sensor chip 23.
【００３１】このように接着剤２９，３１，３４は、接
着強度が大きく、センサチップ２３を強固に固着できる
ことの他、膨潤性が低く、長期にわたり劣化しないこ
と、及び弾性が大きく、ハウジング１１の歪みを吸収で
きることが好ましいが、本発明者は、好ましい接着剤の
接着強度、膨潤性、及び弾性を定量的に把握すべく、種
々の実験を行った。この結果、接着強度と直接的に関係
する引張強度は０．１３ＭＰａ以上、劣化に関係する膨
潤性（膨潤度）は２０％以下、弾性に関係するヤング率
は５ＭＰａ以下であると良いことが判明した。As described above, the adhesives 29, 31 and 34 have high adhesive strength, can firmly fix the sensor chip 23, have low swelling property, do not deteriorate for a long period of time, and have high elasticity, so that the housing 11 can be fixed. Although it is preferable that the strain can be absorbed, the inventor conducted various experiments in order to quantitatively grasp the adhesive strength, swelling property, and elasticity of the preferable adhesive. As a result, it was found that the tensile strength directly related to the adhesive strength is 0.13 MPa or more, the swelling property (swelling degree) related to deterioration is 20% or less, and the Young's modulus related to elasticity is 5 MPa or less. did.
【００３２】以上のような事情に鑑み、本発明では、接
着剤２９，３１，３４を膨潤性の低い（耐薬品性の高
い）、ヤング率の小さい（弾性の大きい）フッ素系接着
剤としたものであるが、図５にフッ素系接着剤とエポキ
シ系接着剤、シリコン系接着剤、フロロシリコン系接着
剤の特性を示す。同図から明らかなように、エポキシ系
接着剤は、ヤング率、膨潤度が共に大き過ぎ、シリコン
系接着剤とフロロシリコン系接着剤は、引張強度及びヤ
ング率については良いが、膨潤度が大き過ぎるため、い
ずれも不適格である。これに対し、フッ素系接着剤は、
引張強度、ヤング率、膨潤度のいずれも好ましい数値範
囲内にあり、他のエポキシ系、シリコン系、フロロシリ
コン系の各接着剤に比べて優れている。In view of the above circumstances, in the present invention, the adhesives 29, 31, 34 are fluorine-based adhesives having a low swelling property (high chemical resistance) and a small Young's modulus (high elasticity). FIG. 5 shows the characteristics of the fluorine-based adhesive, the epoxy-based adhesive, the silicon-based adhesive, and the fluorosilicone-based adhesive. As is clear from the figure, the epoxy adhesive has too large Young's modulus and swelling degree, and the silicone adhesive and the fluorosilicone adhesive have good tensile strength and Young's modulus, but large swelling degree. All are ineligible because they pass. In contrast, the fluorinated adhesive is
The tensile strength, Young's modulus, and swelling degree are all within the preferred numerical ranges, and are superior to other epoxy-based, silicone-based, and fluorosilicone-based adhesives.
【００３３】従って、接着剤２９，３１，３４にフッ素
系を使用した本実施例では、その接着剤２９，３１，３
４によりセンサチップ２３をハウジング１１に強固に固
着でき、しかも接着剤２９，３１，３４は、基準圧室１
２と測定圧室１３との圧力差に十分に耐えて両室１２，
１３間のシールを良好に行い得ると共に、温度変化に伴
うハウジング１１の歪みを吸収してセンサチップ２３に
伝えないようにすることができ、且つ劣化することなく
大きな接着強度、弾性を長期にわたり維持できるもので
ある。Therefore, in this embodiment in which a fluorine-based adhesive is used as the adhesive 29, 31, 34, the adhesive 29, 31, 3 is used.
4, the sensor chip 23 can be firmly fixed to the housing 11, and the adhesives 29, 31, and 34 are fixed to the reference pressure chamber 1
2 can withstand the pressure difference between 2 and the measurement pressure chamber 13,
It is possible to satisfactorily seal between 13, and it is possible to absorb the distortion of the housing 11 due to the temperature change and not transmit it to the sensor chip 23, and maintain a large adhesive strength and elasticity without deterioration for a long time. It is possible.
【００３４】なお、フッ素系接着剤は本実施例で用いた
材料に限定されるものではなく、上記した引張強度、ヤ
ング率、膨潤度を満たすものであれば、他のものでも良
いことはいうまでもない。The fluorine-based adhesive is not limited to the material used in this embodiment, and other materials may be used as long as they satisfy the above tensile strength, Young's modulus and swelling degree. There is no end.
【００３５】一方、本実施例では、センサチップ２３を
ステム２８に固着してハウジング１１に固着するように
した。このようにステム２８を用いると、ハウジング１
１の歪み吸収がより良好に行われる。すなわち、図６
は、センサチップ２３をステム２８に接着し、それらセ
ンサチップ２３及びステム２８を接着剤によりハウジン
グ１１に固着した本実施例構造の相対圧圧力センサ装置
（図６にチップ−ステム接着と表示）と、センサチップ
２３を接着剤により直接ハウジング１１に固着した相対
圧圧力センサ装置（同チップ−ハウジング接着と表示）
とについて、ハウジング１１の雰囲気温度を種々変化さ
せた場合の検出圧力誤差を測定した結果を示すものであ
る。なお、測定圧力は、−７．５ｍｍＨｇと一定に保持
した。On the other hand, in this embodiment, the sensor chip 23 is fixed to the stem 28 and fixed to the housing 11. When the stem 28 is used in this manner, the housing 1
Strain absorption of 1 is better performed. That is, FIG.
Is a relative pressure sensor device of the structure of this embodiment in which the sensor chip 23 is adhered to the stem 28 and the sensor chip 23 and the stem 28 are fixed to the housing 11 with an adhesive (shown as chip-stem adhesion in FIG. 6). , A relative pressure sensor device in which the sensor chip 23 is directly fixed to the housing 11 with an adhesive (shown as the same chip-housing adhesion)
6 shows the results of measuring the detected pressure error when the ambient temperature of the housing 11 is variously changed. The measurement pressure was kept constant at -7.5 mmHg.
【００３６】この図６から明らかなように、検出誤差の
許容範囲±１．５ｍｍＨｇに対し、ステム２８を用いな
いものでは、雰囲気温度８０℃で検出誤差が＋３ｍｍＨ
ｇに達するのに対し、ステム２８を用いるものでは、検
出誤差は最大＋１ｍｍＨｇ程度であり、ステム２８を用
いると、ハウジング１１の熱歪みがセンサチップ２３
（感圧素子２４）に伝わり難く、検出誤差が小さくなる
ことが理解される。As is apparent from FIG. 6, the detection error is within the allowable range of ± 1.5 mmHg, but in the case where the stem 28 is not used, the detection error is +3 mmH at the ambient temperature of 80 ° C.
However, when the stem 28 is used, the detection error is about +1 mmHg at the maximum, and when the stem 28 is used, the thermal strain of the housing 11 causes the sensor chip 23.
It is understood that it is difficult to be transmitted to the (pressure sensitive element 24) and the detection error is reduced.
【００３７】なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施
例に限定されるものではなく、以下のような拡張或いは
変更が可能である。センサ装置としては、相対圧圧力セ
ンサに限られず、絶対圧を測定する圧力センサであって
も、加速度センサ装置その他のセンサ装置であっても良
く、要はセンサチップをハウジング内に固着するセンサ
装置に広く適用できるものである。ハウジング１１は、
樹脂製のものに限られない。ステム２８の裏面に塗布す
るプライマ３６は、センサチップ２３の台座２５をステ
ム２８に接着した後であっても良い。ステム２８は金属
製に限られず、樹脂製であっても良い。フッ素系接着剤
３４はセンサチップ２３の接着強度、基準圧室１２と測
定圧室１３との間のシールを一層確実にするためのもの
であるが、これは基準圧室１２と測定圧室１３との圧力
差等を考慮して適宜設ければ良いものである。The present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings, but can be extended or modified as follows. The sensor device is not limited to the relative pressure sensor, and may be a pressure sensor that measures absolute pressure, an acceleration sensor device, or another sensor device. In short, a sensor device in which a sensor chip is fixed in a housing. It is widely applicable to. The housing 11 is
The material is not limited to resin. The primer 36 applied to the back surface of the stem 28 may be after the pedestal 25 of the sensor chip 23 is adhered to the stem 28. The stem 28 is not limited to being made of metal and may be made of resin. The fluorinated adhesive 34 is for further ensuring the adhesive strength of the sensor chip 23 and the seal between the reference pressure chamber 12 and the measurement pressure chamber 13, which is the same as the reference pressure chamber 12 and the measurement pressure chamber 13. It may be provided as appropriate in consideration of the pressure difference between
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上説明したように本発明のセンサ装置
及びセンサチップの固着方法では、センサチップをフッ
素系接着剤によりハウジングに固着するので、その固着
に起因するセンサチップの歪みを極力防止でき、センサ
素子の特性変動を防止できる。As described above, in the sensor device and the method of fixing the sensor chip of the present invention, the sensor chip is fixed to the housing by the fluorine-based adhesive, so that the distortion of the sensor chip due to the fixing can be prevented as much as possible. Therefore, it is possible to prevent the characteristic variation of the sensor element.
【００３９】更に、本発明のセンサチップの固着方法で
は、センサチップをステムに接着する際、フッ素系接着
剤の接着強度を高めるために塗布されるプライマをセン
サチップ側には塗布しないので、プライマがセンサ素子
に付着するおそれがない。Further, in the method of fixing the sensor chip of the present invention, when the sensor chip is adhered to the stem, the primer applied to enhance the adhesive strength of the fluorine-based adhesive is not applied to the sensor chip side. Is not likely to adhere to the sensor element.
【図１】本発明の一実施例を示す縦断側面図FIG. 1 is a longitudinal side view showing one embodiment of the present invention.
【図２】感圧素子の縦断側面図FIG. 2 is a vertical sectional side view of a pressure sensitive element.
【図３】センサチップの固着のため工程を順に示す縦断
面図FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing the steps in order for fixing the sensor chip.
【図４】センサチップの固着による特性変動の実験結果
を示す図FIG. 4 is a diagram showing an experimental result of characteristic fluctuation due to sticking of a sensor chip.
【図５】各種接着剤の特性図[Figure 5] Characteristic diagram of various adhesives
【図６】ステムの有無による特性変動の実験結果を示す
図FIG. 6 is a diagram showing an experimental result of characteristic variation with and without a stem.
【図７】従来のセンサチップの固着構成を示す縦断面図FIG. 7 is a vertical cross-sectional view showing a fixing structure of a conventional sensor chip.
図中、１１はハウジング、１２は基準圧室、１３は測定
圧室、１４はターミナル、１９は大気圧導入路、２２は
測定圧導入ポート、２３はセンサチップ、２４は感圧素
子（センサ素子）、２５は台座、２８はステム、２９，
３１，３４はフッ素系接着剤、３６，３７はプライマで
ある。In the figure, 11 is a housing, 12 is a reference pressure chamber, 13 is a measurement pressure chamber, 14 is a terminal, 19 is an atmospheric pressure introduction path, 22 is a measurement pressure introduction port, 23 is a sensor chip, 24 is a pressure sensitive element (sensor element). ), 25 is a pedestal, 28 is a stem, 29,
Reference numerals 31 and 34 are fluorine-based adhesives, and 36 and 37 are primers.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 正人 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masato Imai 1-1-1, Showa-cho, Kariya city, Aichi Prefecture Nihondenso Co., Ltd.
Claims (5)
なるセンサチップを、ハウジング内にフッ素系接着剤に
より接着したことを特徴とするセンサ装置。1. A sensor device comprising a sensor chip formed by bonding a sensor element to a pedestal made of glass, and being bonded to the inside of a housing with a fluorine-based adhesive.
の感圧素子により前記ハウジング内に導入される測定対
象圧力を検出することを特徴とする請求項１記載のセン
サ装置。2. The sensor device according to claim 1, wherein the sensor element is a pressure-sensitive element, and the pressure-sensitive element detects the pressure to be measured introduced into the housing.
なるセンサチップを、ハウジング内に固着する方法にお
いて、 ステムの表面に前記センサチップのガラス製の台座をフ
ッ素系接着剤により固着し、 その後、前記ハウジングのステム配置面に前記ステムを
フッ素系接着剤により固着したことを特徴とするセンサ
チップの固着方法。3. A method of fixing a sensor chip, which is formed by connecting a sensor element to a glass pedestal, in a housing, wherein the glass pedestal of the sensor chip is fixed to the surface of the stem with a fluorine-based adhesive, After that, the method of fixing the sensor chip, wherein the stem is fixed to the surface of the housing on which the stem is arranged with a fluorine-based adhesive.
形成された凹部の底面であり、この凹部の底面に前記ス
テムを固着した後、前記凹部にフッ素系接着剤を注入し
たことを特徴とする請求項３記載のセンサチップの固着
方法。4. The stem arrangement surface is a bottom surface of a recess formed in the housing, and the stem is fixed to the bottom surface of the recess, and then a fluorine-based adhesive is injected into the recess. The method for fixing the sensor chip according to claim 3.
記ハウジングをそれぞれフッ素系接着剤で固着する前
に、前記台座を除く少なくとも前記ステム及び前記ハウ
ジングの前記フッ素系接着剤を塗布する面にプライマを
塗布することを特徴とする請求項３または４記載のセン
サチップの固着方法。5. A primer is applied to at least the surface of the stem and the housing excluding the pedestal, to which the fluorine-based adhesive is applied, before fixing the stem and the pedestal, and the stem and the housing with a fluorine-based adhesive. 5. The method of fixing a sensor chip according to claim 3, wherein the method is applied.
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