JPH0943084A - センサ装置及びセンサチップの固着方法 - Google Patents
センサ装置及びセンサチップの固着方法Info
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- JPH0943084A JPH0943084A JP7193883A JP19388395A JPH0943084A JP H0943084 A JPH0943084 A JP H0943084A JP 7193883 A JP7193883 A JP 7193883A JP 19388395 A JP19388395 A JP 19388395A JP H0943084 A JPH0943084 A JP H0943084A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 感圧素子をガラス製の台座に結合してなるセ
ンサチップを、感圧素子の特性変動を防止しながらハウ
ジングに固着する。 【解決手段】 センサチップ２３の台座２５をステム２
８にフッ素系接着剤２９により接着する。その後、ステ
ム２８をハウジング１１の凹部３０の底面にフッ素系接
着剤３１により接着する。次に、フッ素系接着剤３４を
凹部３０内に注入し、ステム２８、台座２５をより強固
に接着する。フッ素系接着剤２９，３１，３４を硬化さ
せるための加熱温度は低いので、その熱的影響で感圧素
子２４の特性が変動することはない。
ンサチップを、感圧素子の特性変動を防止しながらハウ
ジングに固着する。 【解決手段】 センサチップ２３の台座２５をステム２
８にフッ素系接着剤２９により接着する。その後、ステ
ム２８をハウジング１１の凹部３０の底面にフッ素系接
着剤３１により接着する。次に、フッ素系接着剤３４を
凹部３０内に注入し、ステム２８、台座２５をより強固
に接着する。フッ素系接着剤２９，３１，３４を硬化さ
せるための加熱温度は低いので、その熱的影響で感圧素
子２４の特性が変動することはない。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【図１】本発明の一実施例を示す縦断側面図
【図２】感圧素子の縦断側面図
【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
面図
【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
を示す図
【図５】各種接着剤の特性図
【図６】ステムの有無による特性変動の実験結果を示す
図
図
【図７】従来のセンサチップの固着構成を示す縦断面図
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。
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。
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (5)
- 【請求項１】 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センサ装置。 - 【請求項２】 前記センサ素子は感圧素子からなり、そ
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。 - 【請求項３】 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。 - 【請求項４】 前記ステム配置面は前記ハウジング内に
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。 - 【請求項５】 前記ステムと前記台座、前記ステムと前
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。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19388395A JP3892065B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | センサ装置及びセンサチップの固着方法 |
| US08/686,601 US5747694A (en) | 1995-07-28 | 1996-07-26 | Pressure sensor with barrier in a pressure chamber |
| US09/003,711 US5900554A (en) | 1995-07-28 | 1998-01-07 | Pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19388395A JP3892065B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | センサ装置及びセンサチップの固着方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0943084A true JPH0943084A (ja) | 1997-02-14 |
| JP3892065B2 JP3892065B2 (ja) | 2007-03-14 |
Family
ID=16315327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19388395A Expired - Fee Related JP3892065B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | センサ装置及びセンサチップの固着方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3892065B2 (ja) |
Cited By (8)
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|---|---|---|---|---|
| JP2001024353A (ja) * | 1999-07-12 | 2001-01-26 | Nec Eng Ltd | 圧力調整構造 |
| FR2798732A1 (fr) * | 1999-09-17 | 2001-03-23 | Denso Corp | Dispositif formant capteur de pression a semiconducteurs comportant une plaquette de capteur recouverte par un element de protection |
| US6512255B2 (en) | 1999-09-17 | 2003-01-28 | Denso Corporation | Semiconductor pressure sensor device having sensor chip covered with protective member |
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| JP2007078461A (ja) * | 2005-09-13 | 2007-03-29 | Denso Corp | 圧力センサ |
| JP2016102763A (ja) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | ミツミ電機株式会社 | 半導体センサ装置 |
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| JP2018200326A (ja) * | 2018-09-14 | 2018-12-20 | ミツミ電機株式会社 | 半導体センサ装置 |
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|---|---|---|---|---|
| DE102016201847A1 (de) * | 2015-05-28 | 2016-12-01 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur Erfassung eines Drucks eines fluiden Mediums und Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung |
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-
1995
- 1995-07-28 JP JP19388395A patent/JP3892065B2/ja not_active Expired - Fee Related
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