WO2018235882A1 - センサチップの接合構造、および、圧力センサ - Google Patents

センサチップの接合構造、および、圧力センサ Download PDF

Info

Publication number
WO2018235882A1
WO2018235882A1 PCT/JP2018/023533 JP2018023533W WO2018235882A1 WO 2018235882 A1 WO2018235882 A1 WO 2018235882A1 JP 2018023533 W JP2018023533 W JP 2018023533W WO 2018235882 A1 WO2018235882 A1 WO 2018235882A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sensor chip
adhesive layer
sensor
thickness
pressure
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/023533
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
和哉 滝本
Original Assignee
株式会社鷺宮製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社鷺宮製作所 filed Critical 株式会社鷺宮製作所
Priority to CN201880041212.0A priority Critical patent/CN110770559B/zh
Priority to US16/625,397 priority patent/US10955305B2/en
Priority to EP18820839.1A priority patent/EP3644033B1/en
Priority to KR1020197037640A priority patent/KR102164947B1/ko
Publication of WO2018235882A1 publication Critical patent/WO2018235882A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/14—Housings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0042—Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G01L19/0627—Protection against aggressive medium in general
    • G01L19/0645—Protection against aggressive medium in general using isolation membranes, specially adapted for protection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0042—Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
    • G01L9/0048—Details about the mounting of the diaphragm to its support or about the diaphragm edges, e.g. notches, round shapes for stress relief
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/84—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of applied mechanical force, e.g. of pressure

Definitions

  • the present invention relates to a bonding structure of a sensor chip and a pressure sensor.
  • a sensor unit constituting a part of a liquid-sealed semiconductor pressure sensor is disposed in a liquid-sealed chamber (pressure receiving space) formed between a base and a diaphragm.
  • Such a sensor unit includes, for example, a diaphragm interposed between the base and the receiving member, a pressure receiving space as a liquid sealing chamber formed above the diaphragm and storing oil as a pressure transfer medium, and in the pressure receiving space
  • a sensor chip referred to as a semiconductor pressure detection element in Patent Document 1 that detects the pressure fluctuation of oil through a diaphragm, a base for supporting the sensor chip, delivery of an output signal from the sensor chip, and A plurality of lead pins for supplying power to the sensor chip is included as a main element.
  • Such a sensor chip is disclosed, for example, in Patent Document 2 in that a bottom wall (chip mounting member) forming the bottom of a recess formed in a package member is attached via an adhesive layer made of a silicone adhesive. May be attached.
  • the adhesive layer has a predetermined Young's modulus, and the thickness of the adhesive layer is set to a predetermined thickness or more.
  • the thickness of the adhesive layer is set because the greater the thickness of the adhesive layer, the more the force applied from the package member to the sensor element is relaxed by the adhesive layer, and the temperature change It is because the fluctuation
  • the sensor chip used for the pressure sensor as described above has a linear expansion coefficient of the sensor chip, a linear expansion coefficient of the adhesive layer, and a bottom wall portion (tip mounting member) when the temperature around the pressure sensor changes.
  • a thermal stress is generated between the sensor chip and the bottom wall based on the difference with the linear expansion coefficient of.
  • Characteristic line La1 shows a characteristic of the sensor chip in which the error of the pressure detection overall accuracy accompanying the ambient temperature change is relatively large, and the characteristic line La2 has a relatively small error in the pressure detection overall accuracy accompanying the ambient temperature change. The characteristic of a certain sensor chip is shown.
  • the ordinate represents pressure detection accuracy (% FS)
  • the abscissa represents time (t)
  • a characteristic line Lb2 representing the output characteristic of a sensor chip with temperature response delay and a sensor without temperature response delay
  • a characteristic line Lb1 representing an output characteristic of the chip is shown.
  • a characteristic line Lt indicates a temperature cycle which changes from a predetermined high temperature Ta in a thermostatic chamber of the test apparatus to a predetermined low temperature Tb.
  • the characteristic line Lb2 in FIG. 6 changes its output after a temperature change, and the characteristic line Lb1 changes its output following the temperature change.
  • the deviation ⁇ D of the accuracy at the predetermined time t1 is relatively small in the characteristic line Lb1, and relatively large in the characteristic line Lb2.
  • One of the causes of the response delay in which the output fluctuates behind such temperature change is the property of the adhesive layer.
  • the pressure sensor in which the sensor chip is incorporated After being manufactured, the output characteristics of the pressure sensor (hereinafter, also referred to as a work) are measured by measuring in the thermostatic layer according to a predetermined temperature cycle.
  • the present invention relates to a bonding structure of a sensor chip and a pressure sensor, wherein an error in pressure detection accuracy (output characteristics) of the sensor chip is within a predetermined range with the sensor unit alone.
  • An object of the present invention is to provide a bonding structure of a sensor chip capable of enhancing the production efficiency of a pressure sensor, and a pressure sensor.
  • a bonding structure of a sensor chip comprises an adhesive layer, and a supporting member for bonding and supporting a sensor chip including a glass pedestal through an adhesive layer applied to an end surface.
  • the adhesive layer to which the sensor chip is bonded is such that the thickness of the glass pedestal of the sensor chip is x (mm) and the shear force is y (N) when the sensor chip is moved 50 ⁇ m substantially parallel to the end face of the support member.
  • the bonding structure of the sensor chip according to the present invention includes the adhesive layer, and the supporting member for bonding and supporting the sensor chip including the glass pedestal through the adhesive layer applied to the end face, and bonding the sensor chip
  • the adhesion layer defines the following relationship when the thickness of the glass pedestal of the sensor chip is defined as x (mm) and the shear force as y (N) when the sensor chip is moved 30 ⁇ m substantially parallel to the end face of the support member. It is characterized in that it has a characteristic that a shear force y (N) satisfying the formula (2) (0 ⁇ y ⁇ 0.463 ⁇ 3 ) is exerted.
  • a pressure sensor according to the present invention includes the above-described bonding structure of the sensor chip.
  • the pressure sensor according to the present invention is disposed in the liquid seal chamber isolated by the metal diaphragm and filled with the pressure transfer medium, and the end face of the support member facing the diaphragm in the liquid seal chamber.
  • a sensor chip integrally formed with a pressure detection element for detecting a pressure detection element and an integrated electronic circuit for processing an output signal of the pressure detection element, and a lead pin for leading an output signal from the sensor chip to the outside A pressure sensor comprising the bonding structure of the sensor chip described above.
  • the size of the sensor chip may be not less than 2.5 mm and not more than 4.0 mm.
  • the thickness of the glass pedestal of the sensor chip is 0.3 mm to 0.5 mm, 0.5 mm to 0.7 mm, 0.7 mm to 0.9 mm, 0.9 mm to 1.1 mm
  • the range may be any of 1.1 mm or more, 1.5 mm or less, 1.5 mm or more and 2.0 mm or less, and 2.0 mm or more and 2.5 mm or less.
  • the adhesive layer is formed of any of silicone gel, fluoro gel, silicone adhesive, and fluoro adhesive, and the thickness of the adhesive layer is 0.5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, preferably 5 ⁇ m or more. It may be 100 ⁇ m or less.
  • the adhesive layer to which the sensor chip is bonded is a glass pedestal of the sensor chip
  • the shear force y (N) satisfying the relation (1 ⁇ 0 ⁇ 1. ⁇ 1. 3889 x 3 ) is applied. Therefore, the error in the pressure detection accuracy (output characteristics) of the sensor chip is within a predetermined range by the sensor unit alone, and the production efficiency of the pressure sensor can be enhanced.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of an example of a measuring apparatus used in a manufacturing inspection step in an example of a bonding structure of a sensor chip according to the present invention.
  • FIG. 2A is a front view showing the measuring device shown in FIG.
  • FIG. 2B is an enlarged view showing a portion IIB in FIG. 2A.
  • FIG. 2C is a view on arrow IIC in FIG. 2B.
  • FIG. 2D is a partially enlarged view of FIG. 2B.
  • FIG. 2E is a view on arrow IIE in FIG. 2D.
  • FIG. 2F is a view on arrow IIF in FIG. 2D.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of an example of a measuring apparatus used in a manufacturing inspection step in an example of a bonding structure of a sensor chip according to the present invention.
  • FIG. 2A is a front view showing the measuring device shown in FIG.
  • FIG. 2B is an enlarged view showing
  • FIG. 3A is a view serving to explain deflection of a typical glass pedestal and a sensor chip used in an example of the bonding structure of the sensor chip according to the present invention.
  • FIG. 3B is a side view of the glass pedestal and sensor chip shown in FIG. 3A.
  • FIG. 3C is a view provided for explaining an adhesive layer used in an example of a bonding structure of a sensor chip according to the present invention.
  • FIG. 3D is a view showing a circular adhesive layer.
  • FIG. 3E is a characteristic diagram showing the characteristics of the adhesive layer according to the thickness of each glass pedestal in the sensor unit obtained by the measuring device shown in FIG.
  • FIG. 3F is a partially enlarged characteristic view of a portion of the characteristic view shown in FIG. 3E.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view showing a configuration of a pressure sensor provided with a sensor unit provided with an example of a bonding structure of a sensor chip according to the present invention.
  • FIG. 4B is a partial cross-sectional view showing the relevant parts in FIG. 4A in an enlarged manner.
  • FIG. 5 is a diagram showing a characteristic line representing the fluctuation of the pressure detection comprehensive accuracy accompanying the change of temperature.
  • FIG. 6 is a diagram showing characteristic lines representing output characteristics of a sensor chip having a temperature response delay and a sensor chip having no temperature response delay.
  • FIG. 4A schematically shows a configuration of a pressure sensor provided with a sensor unit having an example of a bonding structure of a sensor chip according to the present invention.
  • the pressure sensor is connected to the joint member 30 connected to the pipe to which the fluid whose pressure is to be detected is led, and the base plate 28 of the joint member 30 and accommodates a sensor unit to be described later And a sensor unit storage unit for supplying a signal to a predetermined pressure measurement device.
  • the metal joint member 30 has an internal thread portion 30 fs which is screwed into the external thread portion of the connection portion of the above-mentioned pipe.
  • the female screw portion 30 fs communicates with the port 30 a of the joint member 30 for guiding the fluid supplied from the direction indicated by the arrow P to a pressure chamber 28 A described later.
  • One open end of the port 30a opens toward a pressure chamber 28A formed between the base plate 28 of the joint member 30 and the diaphragm 32 of the sensor unit.
  • the outer shell of the sensor unit housing is formed by a cylindrical waterproof case 20 as a cover member.
  • An opening 20 b is formed at the lower end of the waterproof case 20 made of resin.
  • the peripheral edge of the base plate 28 of the joint member 30 is engaged with the step portion on the peripheral edge of the opening 20 b which is the inner side.
  • a sensor unit that detects the pressure in the pressure chamber 28A and sends out a detection output signal includes a cylindrical housing 12, a metal diaphragm 32 that isolates the pressure chamber 28A from the inner periphery of the housing 12, and a plurality of pressures
  • the diaphragm 32 is supported on one lower end surface of the housing 12 facing the pressure chamber 28A described above.
  • the diaphragm protection cover 34 for protecting the diaphragm 32 disposed in the pressure chamber 28A has a plurality of communication holes 34a.
  • the peripheral edge of the diaphragm protective cover 34 is joined to the lower end surface of the stainless steel housing 12 by welding along with the peripheral edge of the diaphragm 32.
  • the liquid sealing chamber 13 formed between the metal diaphragm 32 and the sensor chip 16 facing the end face of the hermetic glass 14 has, for example, a predetermined amount of silicone oil PM as a pressure transfer medium, or a fluorine-based inert liquid Is filled via the oil filling pipe 44. After the oil filling, one end of the oil filling pipe 44 is crushed and closed as indicated by a two-dot chain line.
  • the silicone oil is, for example, a silicone oil having a dimethylpolysiloxane structure consisting of a siloxane bond and an organic methyl group.
  • the fluorine-based inert liquid is, for example, a liquid having a perfluorocarbon structure, a liquid having a hydrofluoroether structure, or a low polymer of trifluorinated chlorinated ethylene, and fluorine and chlorine are bonded to the main chain.
  • the both ends may have a structure of fluorine or chlorine.
  • a metal potential adjusting member 17 is further supported on the lower end surface of the hermetic glass 14 between the sensor chip 16 and the diaphragm 32 disposed in the recess formed at the end of the hermetic glass 14.
  • the potential adjustment member 17 is connected to a terminal having a communication hole and connected to the zero potential of the circuit of the sensor chip 16 as also disclosed in, for example, Japanese Patent No. 3987386.
  • the two power supply terminals and the one output terminal are connected to the core wires 38 a of the lead wires 38 via the connection terminals 36.
  • Each lead 38 is connected to a predetermined pressure measuring device. In FIG. 4A, only four out of eight terminals are shown.
  • the sensor chip 16 has a plurality of pressure detection elements forming a bridge circuit on the upper portion of the silicon diaphragm, and for example, a pressure detection element at the upper end surface of the main body formed substantially in a rectangular shape with silicon And an electronic circuit layer formed by integrating and forming the amplifier circuit, the linear correction circuit, the temperature correction circuit, and the correction data holding circuit, which process the output signal of the bridge circuit described above, and the electronic circuit as the first layer. And an oxide film forming an insulating film layer as a second layer stacked on the upper surface of the layer.
  • the sensor chip 16 may be formed on a glass pedestal having a predetermined thickness together with a diaphragm portion.
  • the sensor chip 16 integrated with the glass pedestal is bonded to one end of a chip mount member 18 via an adhesive layer 50 as described later.
  • the glass pedestal thickness of the sensor chip 16 is, for example, 0.3 mm or more and 3.0 mm or less, preferably 0.3 mm or more and 1.2 mm or less, and the sensor chip size is For example, the verification was performed using one having a size of 0.8 mm or more and 5.0 mm or less, preferably 2.5 mm or more and 4.0 mm or less.
  • the cause of the deviation in detection accuracy of the sensor chip 16 due to tip bending due to the displacement of the diaphragm part of the sensor chip 16 is also a factor of the integrated glass pedestal and the ease of deflection ( ⁇ ) of the sensor chip 16
  • ⁇ ease of deflection
  • FIGS. 3A and 3B a simplified model in which a concentrated load acts on the free end of a cantilever beam with respect to the deflection of the glass pedestal and the sensor chip (deflection angle d ⁇ / dx is assumed to be smaller than 1)
  • a cantilever 16 ′ hereinafter also referred to as a beam 16 ′
  • the beam 16 ' has a rectangular cross section having a width b and a thickness t, and a length l, and is supported at one end.
  • EI Young's modulus
  • I second moment of area
  • the thickness of the glass pedestal of the sensor chip 16 and the size of the sensor chip 16 are not limited to this, but merely determine the application range of the load described later.
  • the sensor chip 16 is bonded to one end of the chip mount member 18 via an adhesive layer 50 as a bonding layer.
  • the material of the adhesive layer 50 may be, for example, an epoxy adhesive, a urethane adhesive, a silicone adhesive, a fluorine adhesive or a silicone gel, in the order of generally high Young's modulus (equivalent to being hard). It can be suitably selected from the group of such as a fluorinated gel.
  • silicone gel and fluorine gel were used as the material of the adhesive layer this time.
  • the thickness of the adhesive layer used is 0.5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, preferably 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the degree of fixation (strong or weak etc.) of the sensor chip 16 to one end of the chip mount member 18 is determined, for example, when shear force (load) is applied to the adhesive layer 50 by a pressing jig 56 in a measuring device described later. This is represented by a change in load corresponding to a predetermined amount of movement of the pressing jig 56 (see FIG. 3F).
  • the sensor chip 16 the chip mounting member 18 a predetermined thickness l, the Young's modulus E, geometrical moment of inertia I, an adhesive layer 50 having a circular contact area pi] r 2
  • the applied load P 3 EI ⁇ / l 3
  • the chip mounting member of the sensor chip 16 is inversely proportional to the thickness l 3 of the adhesive layer 50 because the flexural rigidity (EI) is constant
  • the degree of fixation to one end of the sheet 18 tends to be weaker as the thickness l of the adhesive layer 50 is thicker, and tends to be stronger as the thickness l of the adhesive layer 50 is thinner (so adhesion If the agent layer 50 is thick, the degree of fixation of the sensor chip may be loose, and
  • the thicker the adhesive layer the cross-sectional area of the adhesive layer
  • the softer the adhesive layer and the adhesive at low temperature Since the strain due to the difference with the linear expansion coefficient is small, the thermal stress applied to the adhesive layer is small. Accordingly, since the thermal stress is reduced, the influence of the visco-elastic property to which the sensor chip 16 is subjected is reduced, and the influence of the accuracy deviation due to the temperature response is reduced. In addition, since the thermal stress is reduced, the influence of the deformation to which the sensor chip 16 is subjected is small, so the low temperature accuracy is improved.
  • the adhesive layer is not limited to such an example, and may be, for example, a thin adhesive film as an adhesive layer.
  • the material of the chip mount member 18 as a support member for supporting the sensor chip 16 is, for example, a metal such as an iron-nickel alloy or stainless steel. As a result, distortion of the sensor chip 16 due to temperature change can be reduced, and further, improvement in detection accuracy of the sensor chip 16 and improvement in deviation of detection accuracy due to temperature response can be achieved.
  • the sensor chip 16 in the sensor unit is supported by one end of the chip mount member 18 held in the hermetic glass 14.
  • the present invention is not limited to this example.
  • the sensor chip 16 is configured to be directly fixed to the flat surface forming the recess of the above-mentioned hermetic glass 14 without using the chip mounting member 18 It may be done.
  • the terminal block 24 for aligning the input / output terminal group 40ai is formed of a resin material such as polybutylene terephthalate (PBT).
  • the terminal block 24 has a cavity of a predetermined volume inside along with a plurality of holes into which the input / output terminal group 40ai is inserted.
  • the lower end surface of the terminal block 24 is bonded to the upper end surface of the housing 12 by a silicone adhesive so as to cover the upper end surface of the hermetic glass 14.
  • an annular adhesive layer 10 a having a predetermined thickness is formed on the upper end surface of the housing 12.
  • a covering layer 10b made of a silicone-based adhesive is formed with a predetermined thickness on the entire upper end surface of the hermetic glass 14 from which the input / output terminal group 40ai protrudes.
  • annular projection 24P protruding toward the hermetic glass 14 is provided on the inner peripheral surface forming the hollow portion of the terminal block 24 and facing the upper end surface of the hermetic glass 14. Is formed.
  • the protrusion length of the annular protrusion 24P is set in accordance with the viscosity and the like of the covering layer 10b.
  • the coating layer 10 b is applied without being biased to one side in the hollow portion of the terminal block 24 since it is pulled and held in the narrow space between the portion substantially orthogonal to the upper end surface of the terminal block 14.
  • the silicone-based adhesive layer 10 composed of the covering layer 10 a and the covering layer 10 b is formed on the upper end face of the housing 12 and the entire upper end face of the hermetic glass 14 as an electrostatic protection layer. Therefore, the electrostatic protection layer is formed by the silicone adhesive as described above, whereby the electrostatic resistance of the sensor unit is improved without being influenced by the presence or absence of the ESD protection circuit.
  • the above-mentioned silicone adhesive is preferably, for example, a flexible addition one-component system.
  • the silicone adhesive is, for example, an adhesive having a low molecular weight siloxane bond.
  • an epoxy adhesive may be used instead of the silicone adhesive.
  • a sealing material 26 is filled in a predetermined amount between the outer circumferential surface of The terminal block 24 and the end cap 22 are disposed in the waterproof case 20 so as to face the base plate 28 of the joint member 30 with the above-described sensor unit interposed therebetween.
  • the upper end surface of the end cap 22 protrudes upward from the open end of the waterproof case 20. That is, the position of the upper end face of the end cap 22 is higher than the position of the open end face of the waterproof case 20.
  • a sensor unit subassembly (hereinafter also referred to as a work) SA incorporated in the pressure sensor is previously measured for the property of the adhesive layer 50 in the work SA by the method of measuring the property of the adhesive.
  • the workpiece SA includes a cylindrical housing 12, a sensor chip 16 having a plurality of pressure detection elements, a metal chip mount member 18 supporting the sensor chip 16 at one end via an adhesive layer 50, and an input / output.
  • One example of the method of measuring the characteristics of the adhesive described above is performed using the measuring device shown in FIG.
  • the measuring device is placed, for example, in an atmosphere of room temperature 20 ° C. to 30 ° C. and humidity 10 to 80% RH.
  • the measuring apparatus detects and detects a load applied to a workpiece SA, which is disposed on an XY axis stage, a Z axis stage 58, and a fixed table 53 in the XY axis stage.
  • Characteristic curve (see FIG. 5) based on the push-pull gauge 52 outputting the signal SL, the detection signal SL from the push-pull gauge 52, and the detection signal SS representing the movement amount of the moving table of the upper stage 64 and lower stage 66 in the XY axis stage.
  • a personal computer (not shown) as a signal processing unit for forming 3G).
  • the personal computer is provided with a storage unit for storing program data for controlling a stage manufactured by Sigma Kouki Co., Ltd. (type SGSP20-85) described later and load recording software data (ZP Recorder manufactured by Imada Co., Ltd.) ing.
  • a work support 62 for supporting the work SA is movably provided on the Z-axis stage 58. As shown in FIG. 2B, the workpiece SA is removably fixed to the workpiece support 62 with a mounting screw so that the end face of the housing 12 abuts on the mounting surface of the workpiece support 62.
  • the XY axis stage is disposed on a predetermined base 60 as shown in FIG. 2A.
  • the XY-axis stage is movable relative to the lower stage 66 including a fixed table and a movable table fixed to the base 60, the upper stage 64 of the fixed table 53 coupled to the movable table of the lower stage 66, and the upper stage 64 And a fixed table 53 connected to the moving table disposed in
  • the lower stage 66 and the upper stage 64 include a drive motor (not shown) that is driven via a ball screw.
  • XY axis stage and the Z axis stage 58 for example, a stage manufactured by Sigma Kouki Co., Ltd. (type SGSP20-85) is used.
  • the movement table of the lower stage 66 is movable along the Y coordinate axis at the rectangular coordinates shown in FIGS. 1 and 2A. Further, the moving table of the upper stage 64 is movable along the X coordinate axis.
  • the driving motor is, for example, a stepping motor or a servomotor, and supplies a detection signal SS representing the moving amount of the moving table of the upper stage 64 and the lower stage 66 to the personal computer.
  • the push-pull gauge 52 is fixed at a predetermined position on the fixed table 53.
  • a push-pull gauge manufactured by Imada Co., Ltd. (type ZP-50N) is used.
  • the push-pull gauge 52 includes a push rod 54 having a pressing jig 56 shown in FIG. 2B at one end.
  • the pressing jig 56 is made of stainless steel (SUS303) and has a pressing element 56P at its tip as shown in a partially enlarged view in FIGS. 2D, 2E and 2F.
  • the width D5 of the neck portion of the pressing jig 56 is set to, for example, 2.5 mm.
  • the length D2 along the moving direction of the neck portion of the pressing jig 56 is set to, for example, 1.7 mm.
  • the distance D3 from the lower end surface of the neck portion of the pressing jig 56 to the main body portion is set to, for example, 2.5 mm.
  • a chamfer CA of 1 mm and a chamfer CB of 0.5 mm are applied to a portion of the pressing jig 56 connected to the body portion from the neck portion.
  • the other portion of the neck portion of the pressing jig 56 is chamfered in a predetermined manner.
  • the pressing element 56P is formed in a substantially triangular prism.
  • the height D4 of the pressing element 56P is set to, for example, 1 mm.
  • the height D1 to the apex of the triangle of the pressing element 56P is set to, for example, 0.7 mm.
  • the triangular included angle ⁇ of the pressing element 56P is set to 90 °.
  • the pressing element 56P at the tip of the pressing jig 56 is separated from the side surface of the sensor chip 16 of the workpiece SA supported by the workpiece support 62 by a predetermined distance, for example, about 0.001 mm. It is arranged to face each other.
  • the position of the apex of the triangle on the central axis CL of the pressing jig 56 in the pressing element 56P is set, for example, within a predetermined range ⁇ Da within ⁇ 0.1 mm with respect to the center line of the sensor chip 16 There is.
  • the distance ⁇ Db from the lower end surface of the pressing element 56P to the upper surface of the sensor chip 16 is set, for example, in the range of 0.3 mm ⁇ 0.2 mm.
  • the push-pull gauge 52 detects a load (reaction force from the sensor chip 16) acting on the tip of the pressing jig 56
  • the detection signal SL is supplied to the personal computer.
  • a load sampling frequency of 1 Hz or more is supplied.
  • the fixed table 53 and the pressing element 56P of the pressing jig 56 are moved by a predetermined stroke at a moving speed of 1 ⁇ m / s, for example, after coming into contact with the side surface of the sensor chip 16.
  • a shearing force along the moving direction (the Y coordinate axis direction) of the tip of the pressing jig 56 shown by the arrow in FIG. 2B is applied to the adhesive layer 50.
  • the personal computer forms a characteristic line representing the characteristic of the adhesive layer 50 in the sensor unit based on the detection signal SS and the detection signal SL, and displays it on the display unit. For example, characteristic lines Lc, Lc ', Ld1, and Ld2 as shown in FIG. 3G are displayed on the display unit.
  • the ordinate represents the load (N) applied by the tip of the pressing jig 56
  • the abscissa represents the movement distance ( ⁇ m) of the tip of the pressing jig 56, and the adhesive to which the shearing force was applied
  • the characteristic line which shows from elastic displacement of a layer to plastic displacement is shown.
  • the moving distance ( ⁇ m) of the tip of the pressing jig 56 is defined as 0 ( ⁇ m) where the tip is pushed into the sensor chip 16 and the tip abuts on the outer peripheral surface of the sensor chip 16.
  • the measurement is performed in a state where the work SA does not rotate when the tip of the pressing jig 56 is pushed into the sensor chip 16.
  • FIG. 3G shows characteristic lines Ld1 and Ld2 expressing the characteristics of the adhesive layer 50 in the sensor unit, and characteristic lines Lc and Lc ′ expressing the characteristics of the adhesive layer in the comparative example.
  • Characteristic lines Ld1 and Ld2 represent the characteristics of the adhesive layer having thicknesses of 5 ⁇ m and 20 ⁇ m, respectively.
  • the material of the adhesive layer is, for example, a silicone gel.
  • Characteristic lines Lc and Lc ′ represent the characteristics of the adhesive layer whose thickness is set to 1 ⁇ m.
  • the material of the adhesive layer is, for example, a silicone gel.
  • the load gradually increases as the movement distance increases, and the load takes a value of 0.1 (N) or more and 0.3 (N) or less in a region where the movement distance is 40 ⁇ m to 60 ⁇ m.
  • the load gradually increases as the movement distance increases, and the load takes a value of 0.03 (N) or more and 0.05 (N) or less in a region where the movement distance is 40 ⁇ m to 60 ⁇ m.
  • the load sharply increases as the movement distance increases, and the load is 0.75 (N) or more in a region where the movement distance is 40 ⁇ m to 60 ⁇ m.
  • the inventor of the present application manufactures a pressure sensor incorporating a work SA as in the above-mentioned example and a pressure sensor incorporating a sensor unit as in the comparative example, and each pressure according to a predetermined temperature cycle in a thermostatic layer.
  • the error of pressure detection overall accuracy with ambient temperature change in the sensor was verified.
  • the sensor chip 16 bonded by the adhesive layer 50 having the characteristics according to the characteristic lines Ld1 and Ld2
  • the characteristic of the sensor chip having a relatively small error in the pressure detection overall accuracy accompanying the ambient temperature change is obtained .
  • the sensor chip 16 bonded by the adhesive layer having the characteristic according to the characteristic line Lc ' provides the characteristic of the sensor chip having a relatively small error in the total pressure detection accuracy accompanying the ambient temperature change.
  • the characteristic of the sensor chip having a relatively large error in the pressure detection overall accuracy accompanying the ambient temperature change was obtained.
  • the obtained characteristic line crosses the region COI (see the hatched region in FIG. 3G) whose load (shearing force) exceeds zero and is 0.6 (N) or less
  • the sensor chip bonded by the adhesive layer having the characteristic according to the characteristic line can obtain the characteristic of the high-precision sensor chip having a relatively small error in the total pressure detection accuracy accompanying the ambient temperature change. It will be.
  • the area COI is an area in which the load is 0.6 (N) or less in the range of the moving distance of 20 ⁇ m to 60 ⁇ m, and the point P1 (moving distance, load: 20 ⁇ m, 0.1 (N)) and the point P2 (Movement distance, load: 40 ⁇ m, 0.6 (N)) This is an area surrounded by a straight line connecting the two. In other words, the area COI can be said to be an area where the adhesive layer is relatively soft.
  • the characteristic line is a region where the load is 0.3 (N) or less, and the point P3 (moving distance, load: 50 ⁇ m, 0.3 (N)) and point P0 (moving distance, load : It is preferable to cross the area
  • the thickness of the adhesive layer is preferably set, for example, in the range of 0.5 ⁇ m or more and 1.0 ⁇ m or less, or in the range of 1.0 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less. It is confirmed based on the verification result by.
  • FIGS. 3E and 3F show the change of the load (y) applied to the adhesive layer 50 in the sensor unit when the movement distance of the tip of the pressing jig 56 in the above-mentioned measuring apparatus is, for example, 30 ⁇ m and 50 ⁇ m. It shows according to each thickness x (mm) of the glass pedestal of the sensor chip 16 (size of ⁇ 2.5 mm or more and ⁇ 4.0 mm or less) described above.
  • the characteristic lines Lt1 and Lt2 are formed on a glass pedestal whose thickness x is set in the range of 0.3 mm to 3.0 mm when the movement distance of the tip of the pressing jig 56 is, for example, 50 ⁇ m and 30 ⁇ m.
  • the thickness of the adhesive layer 50 is, for example, 0.5 ⁇ m to 100 ⁇ m, preferably 5 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the movement distance of the tip of the pressing jig 56 is set to 30 ⁇ m and 50 ⁇ m as an example of the range for evaluating the adhesive layer 50 because the movement distance described above is in the range of 20 ⁇ m to 60 ⁇ m and the movement distance is When 30 ⁇ m, the changed load can be accurately detected, and when the moving distance is 50 ⁇ m, the changed load can be more accurately detected, and moreover, the adhesive layer 50 itself is in a range not to be plastically deformed and broken. .
  • the sensor chip 16 bonded by the adhesive layer 50 having the characteristics according to the characteristic line Lt1 and the characteristic line Lt2 has a relatively small error in the pressure detection overall accuracy accompanying the ambient temperature change. It has been verified that the characteristics of the sensor chip can be obtained. Also, in the sensor chip 16 in which the load is in the range of more than zero and less than the characteristic line Lt1 and in the range of more than zero and less than the characteristic line Lt2, the pressure is detected with the ambient temperature change. It has been verified that the characteristics of a sensor chip having a relatively small overall accuracy error can be obtained.
  • Such a characteristic line is used based on such a characteristic line without requiring a test for an error in pressure detection comprehensive accuracy accompanying an ambient temperature change in the pressure sensor. It is speculated that a good pressure sensor can be obtained that incorporates various sensor units.
  • the characteristic line shown in the above-mentioned FIG. 3F which can obtain characteristics of a sensor chip with high accuracy in which an error in pressure detection comprehensive accuracy accompanying a change in ambient temperature is relatively small preferably has a moving distance of 40 ⁇ m to 60 ⁇ m In this case, the characteristic line may cross the region where the load (shearing force) is 0.01 (N) or more and 0.6 (N) or less.
  • the application area and thickness of the adhesive to the sensor chip can be appropriately selected, and in addition, an adhesive tape or the like can be used. Is freely selectable.
  • the error in the pressure detection accuracy (output characteristic) of the sensor chip is within a predetermined range with the sensor unit alone (workpiece SA), and the production efficiency of the pressure sensor can be enhanced. Recognize.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

センサチップの接合構造において、押圧治具（５６）の先端の移動距離が例えば、５０μｍ、および、３０μｍである場合、厚みｘが、０．３ｍｍ～２．５ｍｍの範囲に設定されたガラス台座に形成された接着剤層（５０）に作用した荷重（剪断力）（Ｎ）の特性線が、特性線Ｌｔ１（ｙ＝１．３８８９ｘ3）および、特性線Ｌｔ２（ｙ＝０．４６３ｘ3）上、または、零を超え特性線Ｌｔ１または特性線Ｌｔ２以下の領域内にあるもの。

Description

センサチップの接合構造、および、圧力センサ
　本発明は、センサチップの接合構造、および、圧力センサに関する。
　液封型の半導体圧力センサの一部を構成するセンサユニットは、例えば、特許文献１に示されるように、ベースとダイアフラムとの間に形成される液封室（受圧空間）内に配されている。そのようなセンサユニットは、例えば、ベースと受け部材との間に挟み込まれたダイアフラムと、ダイアフラムの上方に形成され圧力伝達媒体としてのオイルを貯留する液封室としての受圧空間と、受圧空間内に配されダイアフラムを介しオイルの圧力変動を検出するセンサチップ（特許文献１においては、半導体圧力検出素子と呼称される）と、センサチップを支持するベースと、センサチップからの出力信号の送出およびセンサチップへの電力供給を行う複数のリードピンとを主な要素として含んで構成されている。
　そのようなセンサチップは、例えば、特許文献２に示されるように、パッケージ部材に形成された凹部の底部を形成する底壁部（チップマウント部材）にシリコーン系接着剤からなる接着剤層を介して接着される場合がある。その接着剤層は、所定のヤング率を有し、接着剤層の厚さが、所定の厚さ以上に設定されている。このように接着剤層の厚さが設定されるのは、接着剤層の厚さが大であるほど、パッケージ部材からセンサ素子に加わる力が接着剤層によって緩和されやすく、しかも、温度変化によるセンサ特性の変動を極力抑制できるからである。
特開２０１６－４５１７２号公報 特開２００３－２４７９０３号公報
　上述のような圧力センサに用いられるセンサチップは、圧力センサの周囲の温度が変化した場合、センサチップの線膨張係数、および、接着剤層の線膨張係数と、底壁部（チップマウント部材）の線膨張係数との差に基づいて熱応力が、センサチップおよび底壁部相互間に生じる。これにより、センサチップが歪むのでセンサチップの出力特性がその歪み分だけ変化し、その結果、圧力検出精度に誤差が生じる場合がある。例えば、図５に示されるように、圧力検出総合精度（％ＦＳ）が圧力センサの周囲温度の変化に伴い変化する場合がある。図５は、縦軸に圧力検出総合精度（％ＦＳ）をとり、横軸に温度（℃）をとり、圧力検出総合精度の温度の変化に伴う変動をあらわす特性線Ｌａ１およびＬａ２を示す。特性線Ｌａ１は、周囲温度変化に伴う圧力検出総合精度の誤差が比較的大であるセンサチップの特性を示し、特性線Ｌａ２は、周囲温度変化に伴う圧力検出総合精度の誤差が比較的小であるセンサチップの特性を示す。
　また、接着剤層の粘弾性の性質により、上述の熱応力が変化した場合、その熱応力が平衡状態となるまで所定の時間が必要とされるので温度応答による検出精度ズレの悪化による圧力検出精度（％ＦＳ）の誤差も生じる場合がある。図６は、縦軸に圧力検出精度（％ＦＳ）をとり、横軸に時間（ｔ）をとり、温度応答遅れのあるセンサチップの出力特性をあらわす特性線Ｌｂ２と、温度応答遅れのないセンサチップの出力特性をあらわす特性線Ｌｂ１を示す。なお、図６において、特性線Ｌｔは、試験装置の恒温槽内の所定の高温Ｔａから所定の低温Ｔｂまで変化する温度サイクルを示す。図６における特性線Ｌｂ２は、温度変化に遅れて出力が変動し、特性線Ｌｂ１は、温度変化に追従して出力が変動している。これにより、所定の時点ｔ１で精度のずれΔＤは、特性線Ｌｂ１において比較的小であり、特性線Ｌｂ２において比較的大となっている。このような温度変化に遅れて出力が変動する応答遅れの要因の１つは、接着剤層の特性である。
　従来、上述のようなセンサチップの圧力検出精度（出力特性）の誤差が、所定の範囲内にあるような良品のセンサチップであるか否かの評価は、センサチップが組み込まれた圧力センサが製作された後、その圧力センサ（以下、ワークともいう）の出力特性が恒温層内で所定の温度サイクルに従い測定されることにより行われる。
　しかしながら、製作された圧力センサの温度特性を確認するためには恒温槽内でワークを馴染ませるのに時間が掛かり、作業効率が悪化していた。
　以上の問題点を考慮し、本発明は、センサチップの接合構造、および、圧力センサであって、センサユニット単体でセンサチップの圧力検出精度（出力特性）の誤差が所定の範囲内にあるとともに、圧力センサの生産効率を高めることができるセンサチップの接合構造、および、圧力センサを提供することを目的とする。
　上述の目的を達成するために、本発明に係るセンサチップの接合構造は、接着層と、端面に塗布された接着層を介してガラス台座を含むセンサチップを接着し支持する支持部材と、を備え、センサチップを接着した接着層は、センサチップが支持部材の端面に対し略平行に５０μｍ移動せしめられるとき、センサチップのガラス台座の厚みをx（ｍｍ）、剪断力をy（N）と定義するとき、関係式（１）（０＜ｙ≦１．３８８９ｘ3）を満たす剪断力y（N）が作用される特性を有することを特徴とする。
　また、本発明に係るセンサチップの接合構造は、接着層と、端面に塗布された接着層を介してガラス台座を含むセンサチップを接着し支持する支持部材と、を備え、センサチップを接着した接着層は、センサチップが支持部材の端面に対し略平行に３０μｍ移動せしめられるとき、センサチップのガラス台座の厚みをx（ｍｍ）、剪断力をy（N）と定義するとき、以下の関係式（２）（０＜ｙ≦０．４６３ｘ3）を満たす剪断力y（N）が作用される特性を有することを特徴とする。
　さらに、本発明に係る圧力センサは、上述のセンサチップの接合構造を備える。
　さらにまた、本発明に係る圧力センサは、金属製のダイヤフラムにより隔絶され圧力伝達媒体が充填される液封室と、液封室内におけるダイヤフラムに向き合う支持部材の端面に配され、液封室内の圧力を検出する圧力検出素子および圧力検出素子の出力信号を処理する集積化された電子回路とが一体に形成されたセンサチップと、センサチップからの出力信号を外部に導出するためのリードピンとを備える圧力センサであって、上述のセンサチップの接合構造を備える。
　上述の圧力センサにおいて、センサチップのサイズは、□２．５ｍｍ以上□４．０ｍｍ以下であってもよい。
　上述の圧力センサにおいて、センサチップのガラス台座の厚さは、０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下、０．５ｍｍ以上０．７ｍｍ以下、０．７ｍｍ以上０．９ｍｍ以下、０．９ｍｍ以上１．１ｍｍ以下、または、１．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下、１．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下、および、２．０ｍｍ以上２．５ｍｍ以下のうちのいずれかの範囲であってもよい。
　接着層は、シリコーン系ゲル、フッ素系ゲル、シリコーン系接着剤、および、フッ素系接着剤のうちのいずれかで形成され、接着層の厚みは、０．５μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは、５μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。
　本発明に係るセンサチップの接合構造、および、圧力センサによれば、センサチップを接着した接着層は、センサチップが支持部材の端面に対し略平行に５０μｍ移動せしめられるとき、センサチップのガラス台座の厚みをx（ｍｍ）、剪断力をy（N）と定義するとき、関係式（１）（０＜ｙ≦１．３８８９ｘ3）を満たす剪断力y（N）が作用される特性を有するのでセンサユニット単体でセンサチップの圧力検出精度（出力特性）の誤差が所定の範囲内にあるとともに、圧力センサの生産効率を高めることができる。
図１は、本発明に係るセンサチップの接合構造の一例における製造の検査工程に用いられる測定装置の一例の構成を概略的に示す図である。 図２Ａは、図１に示される測定装置を示す正面図である。 図２Ｂは、図２ＡにおけるＩＩＢ部を拡大して示す拡大図である。 図２Ｃは、図２ＢにおけるＩＩＣ矢視図である。 図２Ｄは、図２Ｂにおける部分拡大図である。 図２Ｅは、図２ＤにおけるＩＩＥ矢視図である。 図２Ｆは、図２ＤにおけるＩＩＦ矢視図である。 図３Ａは、本発明に係るセンサチップの接合構造の一例に用いられる代表的なガラス台座およびセンサチップの撓みの説明に供される図である。 図３Ｂは、図３Ａに示されるガラス台座およびセンサチップの側面図である。 図３Ｃは、本発明に係るセンサチップの接合構造の一例に用いられる接着剤層の説明に供される図である。 図３Ｄは、円形の接着剤層をあらわす図である。 図３Ｅは、図１に示される測定装置によって得られたセンサユニットにおける各ガラス台座の厚みに応じた接着剤層の特性をあらわす特性図である。 図３Ｆは、図３Ｅに示される特性図の一部を部分的に拡大した特性図である。 図３Ｇは、図１に示される測定装置によって得られたセンサユニットにおける接着剤層の特性をあらわす特性図である。 図４Ａは、本発明に係るセンサチップの接合構造の一例を備えるセンサユニットを備える圧力センサの構成を示す断面図である。 図４Ｂは、図４Ａにおける要部を部分的に拡大して示す部分断面図である。 図５は、圧力検出総合精度の温度の変化に伴う変動をあらわす特性線を示す図である。 図６は、温度応答遅れのあるセンサチップおよび温度応答遅れのないセンサチップの出力特性をあらわす特性線を示す図である。
　図４Ａは、本発明に係るセンサチップの接合構造の一例を有するセンサユニットを備える圧力センサの構成を概略的に示す。
　図４Ａにおいて、圧力センサは、圧力が検出されるべき流体が導かれる配管に接続される継手部材３０と、継手部材３０のベースプレート２８に連結され後述するセンサユニットを収容しセンサチップからの検出出力信号を所定の圧力測定装置に供給するセンサユニット収容部と、を含んで構成されている。
　金属製の継手部材３０は、上述の配管の接続部の雄ねじ部にねじ込まれる雌ねじ部３０ｆｓを内側に有している。雌ねじ部３０ｆｓは、矢印Ｐの示す方向から供給される流体を後述する圧力室２８Ａに導く継手部材３０のポート３０ａに連通している。ポート３０ａの一方の開口端は、継手部材３０のベースプレート２８とセンサユニットのダイヤフラム３２との間に形成される圧力室２８Ａに向けて開口している。
　センサユニット収容部の外郭部は、カバー部材としての円筒状の防水ケース２０により形成されている。樹脂製の防水ケース２０の下端部には、開口部２０ｂが形成されている。内側となる開口部２０ｂの周縁の段差部には、継手部材３０のベースプレート２８の周縁が係合されている。
　圧力室２８Ａ内には、継手部材３０のポート３０ａを通じて流体としての空気または液体が供給される。センサユニットのハウジング１２の下端面は、ベースプレート２８に溶着されている。
　圧力室２８Ａ内の圧力を検出し検出出力信号を送出するセンサユニットは、円筒状のハウジング１２と、圧力室２８Ａとハウジング１２の内周部とを隔絶する金属製のダイヤフラム３２と、複数の圧力検出素子を有するセンサチップ１６と、接着剤層５０を介してセンサチップ１６を一端部で支持する金属製のチップマウント部材１８と、センサチップ１６に電気的に接続される入出力端子群４０ａｉ（ｉ＝１～８）と、入出力端子群４０ａｉおよびオイル充填用パイプ４４をチップマウント部材１８の外周面とハウジング１２の内周面との間に固定するハーメチックガラス１４と、を主な要素として含んで構成されている。
　ダイヤフラム３２は、上述の圧力室２８Ａに向き合うハウジング１２の一方の下端面に支持されている。圧力室２８Ａに配されるダイヤフラム３２を保護するダイヤフラム保護カバー３４は、複数の連通孔３４ａを有している。ダイヤフラム保護カバー３４の周縁は、ダイヤフラム３２の周縁とともに溶接によりステンレス鋼製のハウジング１２の下端面に接合されている。
　金属製のダイヤフラム３２と向かい合うセンサチップ１６およびハーメチックガラス１４の端面との間に形成される液封室１３には、例えば、圧力伝達媒体として所定量のシリコーンオイルＰＭ、または、フッ素系不活性液体がオイル充填用パイプ４４を介して充填されている。なお、オイル充填用パイプ４４の一方の端部は、オイル充填後、二点鎖線で示されるように、押し潰され閉塞される。
　シリコーンオイルは、例えば、シロキサン結合と有機質のメチル基とからなるジメチルポリシロキサン構造を持つシリコーンオイルとされる。フッ素系不活性液体は、例えば、パーフルオロカーボン構造をもつ液体、および、ハイドロフルオロエーテル構造をもつ液体、または、三フッ化塩化エチレンの低重合物であって、主鎖にフッ素および塩素が結合し、両端がフッ素、塩素の構造を有するものでもよい。
　ハーメチックガラス１４の端部に形成される凹部に配されるセンサチップ１６とダイヤフラム３２との間には、さらに、金属製の電位調整部材１７がハーメチックガラス１４の下端面に支持されている。電位調整部材１７は、例えば、特許第３９８７３８６号公報にも示されるような、連通孔を有しセンサチップ１６の回路のゼロ電位に接続される端子に接続されている。
　入出力端子群４０ａｉ（ｉ＝１～８）は、２本の電源用端子と、１本の出力用端子と、５本の調整用端子とから構成されている。各端子の両端部は、それぞれ、上述のハーメチックガラス１４の端部に形成される凹部と後述する端子台２４の孔とに向けて突出している。２本の電源用端子と、１本の出力用端子とは、接続端子３６を介して各リード線３８の芯線３８ａに接続されている。各リード線３８は、所定の圧力測定装置に接続される。なお、図４Ａにおいては、８本の端子うちの４本の端子だけが示されている。
　センサチップ１６は、ブリッジ回路を形成する複数の圧力検出素子をシリコンダイヤフラム部の上部に有し、例えば、シリコンで略矩形状に形成されている本体部と、本体部の上端面における圧力検出素子の周囲に形成され上述のブリッジ回路の出力信号を処理する増幅回路、直線補正回路、温度補正回路、および、補正データ保持回路を集積化し形成する電子回路層と、第１の層としての電子回路層の上面に積層される第２の層としての絶縁膜層を形成する酸化膜と、を含んで構成されている。
　なお、本発明に係るセンサチップの接合構造の他の一例においては、センサチップ１６は、ダイヤフラム部を伴って所定の厚さのガラス台座上に形成されてもよい。そのガラス台座と一体化されたセンサチップ１６は、後述するように、チップマウント部材１８の一端部に接着剤層５０を介して接着されている。その際、本願の試験データを取得するために、センサチップ１６のガラス台座厚みは、例えば、０．３ｍｍ以上３．０ｍｍ以下、好ましくは、０．３ｍｍ以上１．２ｍｍ以下、センサチップのサイズは、例えば、□０．８ｍｍ以上□５．０ｍｍ以下、好ましくは、□２．５ｍｍ以上□４．０ｍｍ以下のものを使用して検証を行った。
　センサチップ１６のダイヤフラム部の変位に伴うチップ曲げに起因したセンサチップ１６の検出精度のズレの原因は、一体化されたガラス台座およびセンサチップ１６のたわみ（δ）易さもひとつの要因となっている。例えば、図３Ａおよび３Ｂに示されるように、ガラス台座およびセンサチップのたわみに関し、仮に片持ち梁の自由端に集中荷重が作用する簡易モデル（たわみ角ｄδ／ｄｘが１より小さいものとする）を利用して検討した場合、一体化されたガラス台座およびセンサチップに相当する片持ち梁１６´（以下、梁１６´ともいう）が想定される。梁１６´は、幅ｂ、厚みｔからなる長方形断面、および、長さｌを有し、一端が支持されている。
　たわみδの大きさ［＝Ｐｌ3／（３ＥＩ）］は、曲げ剛性（ＥＩ）（Ｅ：ヤング率、Ｉ：断面二次モーメント）に反比例し、梁１６´の長さｌの３乗に比例する。また、たわみδの大きさは、断面二次モーメントＩ（＝ｂｔ3／１２）に基づき厚みｔの３乗に反比例することとなる。従って、たわみδの大きさは、断面二次モーメントＩを小さくするように梁１６´（ガラス台座）の厚さｔをより薄く、梁１６´の長さｌをより大きく設定することにより、大となる傾向にある。即ち、センサチップ１６のサイズが、例えば、□４．０ｍｍ近傍に設定され、ガラス台座の厚さが０．３ｍｍ近傍に設定されることにより、一体化されたガラス台座およびセンサチップ１６がたわみ易くなるのでダイヤフラム部の変位に伴うチップ曲げに起因したセンサチップ１６の検出精度のズレが低減されることが推測される。
　但し、センサチップ１６のガラス台座厚み及びセンサチップ１６のサイズについては、これに限定されるものではなく、あくまでも後述する荷重の適応範囲を決めるものに過ぎない。
　本発明に係るセンサチップの接合構造の一例において、センサチップ１６は、チップマウント部材１８の一端部に接着層としての接着剤層５０を介して接着されている。接着剤層５０の材質としては、ヤング率が一般的に高い（固いことと同義）順に、例えば、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、フッ素系接着材やシリコーン系ゲル、フッ素系ゲルといったものの群から適宜選択できる。本願の試験データを得るために、今回は、接着剤層の材質としてシリコーン系ゲルやフッ素系ゲルが、使用された。この時、使用された接着剤層の厚みは、０．５μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは、５μｍ以上１００μｍ以下の厚みである。
　本願の発明者によれば、センサチップ１６のチップマウント部材１８の一端部に対する固定が弱い（緩い）場合、センサチップ１６における温度応答による精度ずれ、低温時の精度が良くなることが検証されている。その一つの理由としては、センサチップ１６のチップマウント部材１８の一端部に対する固定が弱い場合、熱応力が小さいので温度応答による精度ずれが改善するからである。センサチップ１６のチップマウント部材１８の一端部に対する固定の度合い（強いまたは弱いなど）は、例えば、後述する測定装置における押圧治具５６により剪断力（荷重）が接着剤層５０に作用されるとき、押圧治具５６の所定の移動量に応じた荷重の変化で表される（図３Ｆ参照）。
　例えば、図３Ｃおよび図３Ｄに示されるように、センサチップ１６が、所定の厚みｌ、ヤング率Ｅ、断面二次モーメントＩ、円形の接着面積πｒ2を有する接着剤層５０によりチップマウント部材１８の一端部に接着されている場合、押圧治具５６により所定のストロークδだけ一方向にチップマウント部材１８の一端部に対し略平行に移動せしめられるとき、作用される荷重Ｐ（＝３ＥＩδ／ｌ3）は、接着剤層の接着面積および接着剤層の材質が同一の場合、曲げ剛性（ＥＩ）が一定となるので接着剤層５０の厚みｌ3に反比例するのでセンサチップ１６のチップマウント部材１８の一端部に対する固定の度合いは、接着剤層５０の厚みｌが厚くなるほど弱い傾向にあり、接着剤層５０の厚みｌが薄くなるほど強い傾向がある（その為、接着剤層５０が厚ければセンサチップの固定度合いが緩く感じ、接着剤層５０が薄ければ、硬く感じられる）。
　従って、接着剤層の接着面積および接着剤層の材質が同一の場合、接着剤層の厚み（接着剤層の断面積）がより厚ければ、接着剤層が軟らかく、低温時の接着剤の線膨張係数との差による歪みが小さいので接着剤層に作用される熱応力が小となる。従って、熱応力が小となることにより、センサチップ１６が受ける粘弾性の性質による影響が小となるので温度応答による精度ずれの影響が小さくなる。また、熱応力が小となることにより、センサチップ１６が受ける変形の影響が小さいので低温精度が良くなる。
　なお、選択する接着剤層の材質が変われば、接着剤層の厚みについても適宜所定の値が選択されることになる。また、接着剤層は、斯かる例に限られることなく、接着層として例えば、薄い粘着性フィルムであってもよい。
　また、センサチップ１６を支持する支持部材としてのチップマウント部材１８の材質は、例えば、鉄ニッケル系合金、または、ステンレス鋼等の金属とされる。その結果として、温度変化によるセンサチップ１６の歪を低減でき、しかも、センサチップ１６の検出精度向上及び温度応答による検出精度のズレの改善を図ることができる。
　なお、上述の例において、センサユニットにおけるセンサチップ１６は、ハーメチックガラス１４内に保持されるチップマウント部材１８の一端部で支持されているが、斯かる例に限られることなく、本発明に係るセンサチップの接合構造のさらなる他の一例において、例えば、センサチップ１６が、チップマウント部材１８を用いることなく、上述のハーメチックガラス１４の凹部を形成する平坦面に直接的に固定されるように構成されてもよい。
　入出力端子群４０ａｉを整列させる端子台２４は、樹脂材料、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）で成形されている。端子台２４は、入出力端子群４０ａｉが挿入される複数個の孔とともに、内側に所定の容積の空洞部を有している。端子台２４の下端面は、ハーメチックガラス１４の上端面を覆うようにハウジング１２の上端面に、シリコーン系接着剤により接着されている。これにより、所定の厚さを有する環状の接着層１０ａがハウジング１２の上端面に形成されることとなる。また、入出力端子群４０ａｉが突出するハーメチックガラス１４の上端面全体には、シリコーン系接着剤からなる被覆層１０ｂが所定の厚さで形成されている。
　端子台２４の空洞部を形成する内周面であって、ハーメチックガラス１４の上端面に向き合う内周面には、図４Ａに示されるように、ハーメチックガラス１４に向けて突出する環状突起部２４Ｐが形成されている。環状突起部２４Ｐの突出長さは、被覆層１０ｂの粘性等に応じて設定される。このように環状突起部２４Ｐが形成されることにより、塗布された被覆層１０ｂの一部が、表面張力により環状突起部２４Ｐと、端子台２４の空洞部を形成する内周面のうちハーメチックガラス１４の上端面に略直交する部分との間の狭い空間内に引っ張られて保持されるので、被覆層１０ｂが端子台２４の空洞部内における一方側に偏ることなく塗布されることとなる。これにより、ハウジング１２の上端面およびハーメチックガラス１４の上端面全体には、被覆層１０ａ、被覆層１０ｂからなるシリコーン系接着層１０が静電気保護層として形成されることとなる。従って、このようにシリコーン系接着剤により静電気保護層が形成されることにより、ＥＳＤ保護回路の有無に影響されることなく、センサユニットの静電気耐力が、向上することとなる。
　上述のシリコーン系接着剤は、例えば、柔軟性のある付加型の一成分系であるものが好ましい。シリコーン系接着剤は、例えば、低分子シロキサン結合を有する接着剤とされる。なお、シリコーン系接着剤の代わりに、例えば、エポキシ系接着剤が使用されても良い。
　端子台２４の外周面、および、端子台２４に連結され上述の孔を覆うエンドキャップ２２の外周面と防水ケース２０の内周面との間、また、防水ケース２０の内周面とハウジング１２の外周面との間には、封止材２６が、所定量、充填されている。端子台２４およびエンドキャップ２２は、上述のセンサユニットを挟んで継手部材３０のベースプレート２８と向き合って防水ケース２０内に配置されている。
　エンドキャップ２２の上端面は、防水ケース２０の開口端から上方に向けて突出している。即ち、エンドキャップ２２の上端面の位置は、防水ケース２０の開口端面の位置よりも高い位置となる。
　上述の圧力センサを組み立てるにあたり、圧力センサに組み込まれるセンサユニットサブアセンブリ（以下、ワークともいう）ＳＡは、予め、接着剤の特性の測定方法により、ワークＳＡにおける接着剤層５０の特性について測定される。ワークＳＡは、円筒状のハウジング１２と、複数の圧力検出素子を有するセンサチップ１６と、接着剤層５０を介してセンサチップ１６を一端部で支持する金属製のチップマウント部材１８と、入出力端子群４０ａｉ（ｉ＝１～８）と、ハーメチックガラス１４と、を主な要素として含んで構成される。
　上述の接着剤の特性の測定方法の一例は、図１に示される測定装置が用いられて行われる。測定装置は、例えば、室温２０℃～３０℃、湿度１０～８０％ＲＨの雰囲気中に配置される。
　測定装置は、例えば、図１および図２Ａに示されるように、ＸＹ軸ステージと、Ｚ軸ステージ５８と、ＸＹ軸ステージにおける固定テーブル５３に配され後述するワークＳＡに加えられる荷重を検出し検出信号ＳＬを出力するプッシュプルゲージ５２と、プッシュプルゲージ５２からの検出信号ＳＬおよびＸＹ軸ステージにおけるアッパステージ６４およびロアステージ６６の移動テーブルの移動量をあらわす検出信号ＳＳに基づいて特性曲線（図３Ｇ参照）を形成する信号処理部としてのパーソナルコンピュータ（不図示）とを含んで構成されている。パーソナルコンピュータは、後述するシグマ光機（株）社製（型式ＳＧＳＰ２０－８５）のステージを制御するプログラムデータ、および、荷重記録ソフトウェアデータ（（株）イマダ製ＺＰ　Ｒｅｃｏｒｄｅｒ）を格納する記憶部を備えている。
　Ｚ軸ステージ５８には、ワークＳＡを支持するワーク支持台６２が移動可能に設けられている。図２Ｂに示されるように、ワークＳＡは、ハウジング１２の端面がワーク支持台６２の載置面に当接するように、ワーク支持台６２に取付け用小ネジで取り外し可能に固定される。
　ＸＹ軸ステージは、図２Ａに示されるように、所定の基台６０上に配置されている。ＸＹ軸ステージは、基台６０に固定される固定テーブルおよび移動テーブルからなるロアステージ６６と、ロアステージ６６の移動テーブルに連結される固定テーブル５３のアッパステージ６４と、アッパステージ６４に対し移動可能に配される移動テーブルに連結される固定テーブル５３と、を含んで構成されている。なお、ロアステージ６６とアッパステージ６４は、ボールネジを介して駆動する駆動用モータ（不図示）を備えている。
　ＸＹ軸ステージと、Ｚ軸ステージ５８は、例えば、シグマ光機（株）社製（型式ＳＧＳＰ２０－８５）のステージが使用されている。
　ロアステージ６６の移動テーブルは、図１および図２Ａに示される直交座標におけるＹ座標軸に沿って移動可能とされる。また、アッパステージ６４の移動テーブルは、Ｘ座標軸に沿って移動可能とされる。駆動用モータは、例えば、ステッピングモータまたはサーボモータとされ、アッパステージ６４およびロアステージ６６の移動テーブルの移動量をあらわす検出信号ＳＳをパーソナルコンピュータに供給するものとされる。
　固定テーブル５３における所定の位置には、プッシュプルゲージ５２が固定されている。プッシュプルゲージ５２は、例えば、（株）イマダ社製（型式ＺＰ－５０Ｎ）のプッシュプルゲージが使用されている。プッシュプルゲージ５２は、図２Ｂに示される押圧治具５６を一端に有するプッシュロッド５４を備えている。押圧治具５６は、図２Ｄ、図２Ｅ、および、図２Ｆに部分的に拡大されて示されるように、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０３）で作られ、押圧子５６Ｐを先端に有している。押圧治具５６の首部の幅Ｄ５は、例えば、２．５ｍｍに設定されている。押圧治具５６の首部における移動方向に沿った長さＤ２は、例えば、１．７ｍｍに設定されている。押圧治具５６の首部の下端面から本体部までの距離Ｄ３は、例えば、２．５ｍｍに設定されている。押圧治具５６の首部から本体部に連なる部分には、１ｍｍの面取りＣＡおよび０．５ｍｍの面取りＣＢが施されている。なお、押圧治具５６の首部における他の部分には、所定の糸面取りが施されている。
　押圧子５６Ｐは、略三角柱に形成されている。押圧子５６Ｐの高さＤ４は、例えば、１ｍｍに設定されている。押圧子５６Ｐの三角形の頂点までの高さＤ１は、例えば、０．７ｍｍに設定されている。押圧子５６Ｐの三角形の挟角αは、９０°に設定されている。
　測定開始前においては、押圧治具５６の先端の押圧子５６Ｐは、ワーク支持台６２に支持されるワークＳＡのセンサチップ１６の側面に対し所定距離、例えば、約０．００１ｍｍ、離隔した位置で対向するように配置されている。押圧子５６Ｐにおける押圧治具５６の中心軸線ＣＬ上にある三角形の頂点の位置は、例えば、センサチップ１６の中心線に対し±０．１ｍｍ内の所定の範囲ΔＤａ内にあるように設定されている。その際、押圧子５６Ｐの下端面からセンサチップ１６の上面までの距離ΔＤｂは、例えば、０．３ｍｍ±０．２ｍｍの範囲内に設定されている。押圧治具５６の押圧子５６ＰがワークＳＡのセンサチップ１６の側面に当接した後、プッシュプルゲージ５２は、押圧治具５６の先端に作用する荷重（センサチップ１６からの反作用力）を検出し、検出信号ＳＬをパーソナルコンピュータに供給するものとされる。その際、１Ｈｚ以上の荷重サンプリング周波数で供給される。固定テーブル５３および押圧治具５６の押圧子５６Ｐは、センサチップ１６の側面に当接後、例えば、移動速度１μｍ／ｓで所定のストロークだけ移動せしめられる。これにより、図２Ｂに矢印で示される押圧治具５６の先端の移動方向（Ｙ座標軸方向）に沿った剪断力が、接着剤層５０に作用することとなる。
　パーソナルコンピュータは、検出信号ＳＳおよび検出信号ＳＬに基づいてセンサユニットにおける接着剤層５０の特性をあらわす特性線を形成し、それを表示部に表示する。表示部には、例えば、図３Ｇに示されるような、特性線Ｌｃ、Ｌｃ´、Ｌｄ１、および、Ｌｄ２が表示される。図３Ｇは、縦軸に押圧治具５６の先端により加えられた荷重（Ｎ）をとり、横軸に押圧治具５６の先端の移動距離（μｍ）をとり、剪断力が加えられた接着剤層の弾性変位から塑性変位までをあらわす特性線を示す。なお、押圧冶具５６の先端の移動距離（μｍ）は、その先端をセンサチップ１６に押し込んでいき、先端がセンサチップ１６の外周面に当接した位置を０（μｍ）として定義される。荷重の測定に関しては、押圧冶具５６の先端をセンサチップ１６に押し込む際にワークＳＡが回転しない状態で測定することが好ましい。
　図３Ｇは、センサユニットにおける接着剤層５０の特性をあらわす特性線Ｌｄ１、Ｌｄ２、および、比較例における接着層の特性をあらわす特性線Ｌｃ、Ｌｃ´を示す。
　特性線Ｌｄ１、Ｌｄ２は、それぞれ、厚みが５μｍ、２０μｍに設定された接着剤層の特性をあらわす。その接着剤層の材質は、例えば、シリコーン系ゲルとされる。特性線Ｌｃ、Ｌｃ´は、厚みが１μｍに設定された接着剤層の特性をあらわす。その接着剤層の材質は、例えば、シリコーン系ゲルとされる。
　特性線Ｌｄ１は、移動距離が大になるにつれて荷重が徐々に増大し、移動距離が４０μｍ以上６０μｍ以下の領域において、荷重が０．１（Ｎ）以上０．３（Ｎ）以下の値をとる。特性線Ｌｄ２は、移動距離が大になるにつれて荷重が徐々に増大し、移動距離が４０μｍ以上６０μｍ以下の領域において、荷重が０．０３（Ｎ）以上０．０５（Ｎ）以下の値をとる。一方、比較例の特性をあらわす特性線Ｌｃにおいては、移動距離が大になるにつれて荷重が急峻に増大し、移動距離が４０μｍ以上６０μｍ以下の領域において、荷重が０．７５（Ｎ）以上１．０５（Ｎ）以下の値をとる。特性線Ｌｃ´においては、移動距離が大になるにつれて特性線Ｌｃの勾配よりも比較的小さい勾配で増大し、移動距離が２０μｍのとき、荷重が０．１（Ｎ）をとり、移動距離が４０μｍのとき、荷重が０．６（Ｎ）をとり、移動距離が４０μｍ以上６０μｍ以下の領域において、０．６（Ｎ）以上０．９５（Ｎ）以下の値をとる。
　本願の発明者により、上述の例のようなワークＳＡを組み込んだ圧力センサ、ならびに、比較例のようなセンサユニットを組み込んだ圧力センサを製作し、恒温層内で所定の温度サイクルに従い、各圧力センサにおける周囲温度変化に伴う圧力検出総合精度の誤差について検証された。その結果、特性線Ｌｄ１およびＬｄ２に従う特性を有する接着剤層５０により接着されたセンサチップ１６により、周囲温度変化に伴う圧力検出総合精度の誤差が比較的小であるセンサチップの特性が得られた。また、特性線Ｌｃ´に従う特性を有する接着剤層により接着されたセンサチップ１６により、周囲温度変化に伴う圧力検出総合精度の誤差が比較的小であるセンサチップの特性が得られた。一方、特性線Ｌｃに従う特性を有する接着層により接着されたセンサチップにより、周囲温度変化に伴う圧力検出総合精度の誤差が比較的大であるセンサチップの特性が得られた。
　従って、得られた特性線が、移動距離が２０μｍ以上６０μｍ以下のとき、荷重（剪断力）が零を超え０．６（Ｎ）以下の領域ＣＯＩ（図３Ｇにおける斜線領域を参照）を横切る特性線である場合、その特性線に従う特性を有する接着剤層により接着されたセンサチップにより、周囲温度変化に伴う圧力検出総合精度の誤差が比較的小である高精度のセンサチップの特性が得られることとなる。領域ＣＯＩは、移動距離が２０μｍ以上６０μｍ以下の範囲において、荷重が０．６（Ｎ）以下の領域であって、点Ｐ１（移動距離、荷重：２０μｍ、０．１（Ｎ））と点Ｐ２（移動距離、荷重：４０μｍ、０．６（Ｎ））とを結ぶ直線で囲まれる領域である。換言すれば、領域ＣＯＩは、接着剤層が比較的軟らかい領域であるとも言える。さらに、領域ＣＯＩにおいて、特性線が、荷重が０．３（Ｎ）以下の領域であって、点Ｐ３（移動距離、荷重：５０μｍ、０．３（Ｎ））と点Ｐ０（移動距離、荷重：２０μｍ、０（Ｎ））とを結ぶ直線で囲まれる領域を横切ることが好ましい。このような領域の場合、接着層の厚みは、例えば、０．５μｍ以上１．０μｍ以下の範囲、または、１．０μｍ以上１００μｍ以下の範囲に設定されることが好ましいことが、本願の発明者による検証結果に基づいて確認されている。
　図３Ｅおよび図３Ｆは、上述の測定装置における押圧治具５６の先端の移動距離が例えば、３０μｍ、および、５０μｍである場合、センサユニットにおける接着剤層５０に作用した荷重（ｙ）の変化を、上述したセンサチップ１６（□２．５ｍｍ以上□４．０ｍｍ以下のサイズ）のガラス台座の各厚みｘ（ｍｍ）に応じて示す。特性線Ｌｔ１、Ｌｔ２は、それぞれ、押圧治具５６の先端の移動距離が例えば、５０μｍ、および、３０μｍである場合、厚みｘが０．３ｍｍ～３．０ｍｍの範囲に設定されたガラス台座に形成された接着剤層に作用した荷重（剪断力）（Ｎ）の特性を示す。但し、特性線Ｌｔ１の曲線（ｙ＝１．３８８９ｘ3）および、特性線Ｌｔ２の曲線（ｙ＝０．４６３ｘ3）は、それぞれ、各測定値を用いて最小二乗法の近似曲線で近似した３次曲線である。但し、ｙは、荷重（Ｎ）、ｘは、ガラス台座の厚みである。接着剤層５０の厚みは、例えば、０．５μｍ以上１００μｍ、好ましくは、５μｍ以上１００μｍ以下である。
　接着剤層５０を評価する範囲の一例として押圧治具５６の先端の移動距離が３０μｍ、および、５０μｍに設定された理由は、上述した移動距離が２０μｍ以上６０μｍ以下の範囲であり、移動距離が３０μｍのとき、変化した荷重を正確に検出でき、移動距離が５０μｍのとき、変化した荷重をよりさらに正確に検出でき、しかも、接着剤層５０自体が塑性変形し破壊しない範囲とするためである。
　本願の発明者の検証結果によれば、特性線Ｌｔ１および特性線Ｌｔ２に従う特性を有する接着剤層５０により接着されたセンサチップ１６により、周囲温度変化に伴う圧力検出総合精度の誤差が比較的小であるセンサチップの特性が得られることが検証されている。また、荷重が零を越え特性線Ｌｔ１以下の範囲、および、荷重が零を越え特性線Ｌｔ２以下の範囲内にあるいずれかの特性線上にあるセンサチップ１６においても、周囲温度変化に伴う圧力検出総合精度の誤差が比較的小であるセンサチップの特性が得られることが検証された。
　以上の説明から明らかなように、恒温層内で所定の温度サイクルに従い、圧力センサにおける周囲温度変化に伴う圧力検出総合精度の誤差について試験を要することなく、このような特性線に基づいてそのようなセンサユニットが組み込まれた良品の圧力センサを得られることが推測される。なお、周囲温度変化に伴う圧力検出総合精度の誤差が比較的小である高精度のセンサチップの特性が得られる上述の図３Ｆに示される特性線は、好ましくは、移動距離が４０μｍ以上６０μｍ以下のとき、荷重（剪断力）が０．０１（Ｎ）以上０．６（Ｎ）以下の領域を横切る特性線であってもよい。なお、以上の特性を有する接着構造を構成するためには、接着剤のセンサチップへの塗布面積や厚みを適宜選択することができ、その他粘着テープ等を用いることができるなど、その接着構造については自由に選択することが可能である。以上の説明から明らかなように、センサユニット単体（ワークＳＡ）でセンサチップの圧力検出精度（出力特性）の誤差が、所定の範囲内にあるとともに、圧力センサの生産効率を高めることができることがわかる。

Claims (14)

  1. 　接着層と、端面に塗布された該接着層を介してガラス台座を含むセンサチップを接着し支持する支持部材と、を備え、
    　前記センサチップを接着した接着層は、該センサチップが前記支持部材の端面に対し略平行に５０μｍ移動せしめられるとき、前記センサチップのガラス台座の厚みをx（ｍｍ）、剪断力をy（N）と定義するとき、以下の関係式（１）を満たす剪断力y（N）が作用される特性を有することを特徴とするセンサチップの接合構造。
    　　　０＜ｙ≦１．３８８９ｘ3・・・（１）
  2. 　接着層と、端面に塗布された該接着層を介してガラス台座を含むセンサチップを接着し支持する支持部材と、を備え、
    　前記センサチップを接着した接着層は、該センサチップが前記支持部材の端面に対し略平行に３０μｍ移動せしめられるとき、前記センサチップのガラス台座の厚みをx（ｍｍ）、剪断力をy（N）と定義するとき、以下の関係式（２）を満たす剪断力y（N）が作用される特性を有することを特徴とするセンサチップの接合構造。
    　　　０＜ｙ≦０．４６３ｘ3・・・（２）
  3. 　請求項１または請求項２に記載のセンサチップの接合構造を備える圧力センサ。
  4. 　金属製のダイヤフラムにより隔絶され圧力伝達媒体が充填される液封室と、該液封室内における前記ダイヤフラムに向き合う支持部材の端面に配され、前記液封室内の圧力を検出する圧力検出素子および該圧力検出素子の出力信号を処理する集積化された電子回路とが一体に形成されたセンサチップと、該センサチップからの出力信号を外部に導出するためのリードピンとを備える圧力センサであって、請求項３記載のセンサチップの接合構造を備える圧力センサ。
  5. 　前記センサチップのサイズは、□２．５ｍｍ以上□４．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の圧力センサ。
  6. 　前記センサチップのガラス台座の厚さは、０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の圧力センサ。
  7. 　前記センサチップのガラス台座の厚さは、０．５ｍｍ以上０．７ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の圧力センサ。
  8. 　前記センサチップのガラス台座の厚さは、０．７ｍｍ以上０．９ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の圧力センサ。
  9. 　前記センサチップのガラス台座の厚さは、０．９ｍｍ以上１．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の圧力センサ。
  10. 　前記センサチップのガラス台座の厚さは、１．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の圧力センサ。
  11. 　前記センサチップのガラス台座の厚さは、１．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の圧力センサ。
  12. 　前記センサチップのガラス台座の厚さは、２．０ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の圧力センサ。
  13. 　前記接着層は、シリコーン系ゲル、フッ素系ゲル、シリコーン系接着剤、および、フッ素系接着剤のうちのいずれかで形成され、該接着層の厚みは、０．５μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは、５μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセンサチップの接合構造を備える圧力センサ。
  14. 　前記接着層は、シリコーン系ゲル、フッ素系ゲル、シリコーン系接着剤、および、フッ素系接着剤のうちのいずれかで形成され、該接着層の厚みは、０．５μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは、５μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項３乃至請求項１２のうちのいずれかに記載の圧力センサ。
PCT/JP2018/023533 2017-06-23 2018-06-20 センサチップの接合構造、および、圧力センサ WO2018235882A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201880041212.0A CN110770559B (zh) 2017-06-23 2018-06-20 传感器芯片的接合构造以及压力传感器
US16/625,397 US10955305B2 (en) 2017-06-23 2018-06-20 Sensor chip junction structure and pressure sensor
EP18820839.1A EP3644033B1 (en) 2017-06-23 2018-06-20 Sensor chip junction structure and pressure sensor
KR1020197037640A KR102164947B1 (ko) 2017-06-23 2018-06-20 센서칩의 접합구조, 및 압력센서

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-123085 2017-06-23
JP2017123085A JP6462050B2 (ja) 2017-06-23 2017-06-23 センサチップの接合構造、および、圧力センサ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018235882A1 true WO2018235882A1 (ja) 2018-12-27

Family

ID=64737625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/023533 WO2018235882A1 (ja) 2017-06-23 2018-06-20 センサチップの接合構造、および、圧力センサ

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10955305B2 (ja)
EP (1) EP3644033B1 (ja)
JP (1) JP6462050B2 (ja)
KR (1) KR102164947B1 (ja)
CN (1) CN110770559B (ja)
WO (1) WO2018235882A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6718855B2 (ja) * 2017-11-30 2020-07-08 株式会社鷺宮製作所 圧力センサのシールド構造、および、それを備える圧力センサ
JP2021071305A (ja) * 2019-10-29 2021-05-06 ミネベアミツミ株式会社 力覚センサ装置
CN116147822B (zh) * 2021-11-23 2024-07-05 精量电子（深圳）有限公司 压力传感器
CN115824480B (zh) * 2023-02-16 2023-04-18 中感(安徽)矿山技术有限公司 一种钻孔应力计的定量注油装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5994161A (en) * 1997-09-03 1999-11-30 Motorola, Inc. Temperature coefficient of offset adjusted semiconductor device and method thereof
JP2003247903A (ja) 2002-02-21 2003-09-05 Denso Corp 圧力センサ
JP2007248232A (ja) * 2006-03-15 2007-09-27 Denso Corp 圧力センサ
JP3987386B2 (ja) 2001-11-20 2007-10-10 株式会社鷺宮製作所 圧力センサ
JP2013011478A (ja) * 2011-06-28 2013-01-17 Azbil Corp 圧力測定器及び半導体圧力センサの台座
JP2014134427A (ja) * 2013-01-09 2014-07-24 Denso Corp 物理量センサおよびその製造方法
JP2014153073A (ja) * 2013-02-05 2014-08-25 Saginomiya Seisakusho Inc 圧力検知ユニット
JP2015075422A (ja) * 2013-10-10 2015-04-20 株式会社デンソー 圧力センサ
JP2016045172A (ja) 2014-08-26 2016-04-04 株式会社不二工機 圧力センサ

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5225373A (en) * 1990-03-07 1993-07-06 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of manufacturing semiconductor pressure sensor device with two semiconductor pressure sensor chips
JP3445641B2 (ja) * 1993-07-30 2003-09-08 株式会社デンソー 半導体装置
JPH10170367A (ja) * 1996-12-09 1998-06-26 Denso Corp 半導体式圧力センサ
US5986316A (en) * 1997-11-26 1999-11-16 Denso Corporation Semiconductor type physical quantity sensor
JPH11295172A (ja) * 1998-04-06 1999-10-29 Denso Corp 半導体圧力センサ
JP4444424B2 (ja) * 2000-01-21 2010-03-31 株式会社フジクラ 半導体圧力センサ
JP2003270068A (ja) * 2002-03-19 2003-09-25 Denso Corp 半導体式力学量センサの製造方法
JP2004163148A (ja) * 2002-11-11 2004-06-10 Mitsubishi Electric Corp 半導体圧力センサ
JP4858064B2 (ja) * 2006-10-04 2012-01-18 大日本印刷株式会社 力学量検出センサおよびその製造方法
JP6002016B2 (ja) * 2012-11-30 2016-10-05 アズビル株式会社 静電容量型圧力センサ
KR101945923B1 (ko) * 2014-06-17 2019-02-08 가부시키가이샤 사기노미야세이사쿠쇼 센서칩을 구비하는 센서유닛, 및 그것을 구비하는 압력검출장치
JP2018048964A (ja) * 2016-09-23 2018-03-29 株式会社鷺宮製作所 圧力センサ

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5994161A (en) * 1997-09-03 1999-11-30 Motorola, Inc. Temperature coefficient of offset adjusted semiconductor device and method thereof
JP3987386B2 (ja) 2001-11-20 2007-10-10 株式会社鷺宮製作所 圧力センサ
JP2003247903A (ja) 2002-02-21 2003-09-05 Denso Corp 圧力センサ
JP2007248232A (ja) * 2006-03-15 2007-09-27 Denso Corp 圧力センサ
JP2013011478A (ja) * 2011-06-28 2013-01-17 Azbil Corp 圧力測定器及び半導体圧力センサの台座
JP2014134427A (ja) * 2013-01-09 2014-07-24 Denso Corp 物理量センサおよびその製造方法
JP2014153073A (ja) * 2013-02-05 2014-08-25 Saginomiya Seisakusho Inc 圧力検知ユニット
JP2015075422A (ja) * 2013-10-10 2015-04-20 株式会社デンソー 圧力センサ
JP2016045172A (ja) 2014-08-26 2016-04-04 株式会社不二工機 圧力センサ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3644033A4

Also Published As

Publication number Publication date
EP3644033A1 (en) 2020-04-29
CN110770559A (zh) 2020-02-07
JP6462050B2 (ja) 2019-01-30
EP3644033B1 (en) 2022-09-07
KR20200009076A (ko) 2020-01-29
US10955305B2 (en) 2021-03-23
KR102164947B1 (ko) 2020-10-13
EP3644033A4 (en) 2020-07-01
JP2019007815A (ja) 2019-01-17
US20200386642A1 (en) 2020-12-10
CN110770559B (zh) 2021-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018235882A1 (ja) センサチップの接合構造、および、圧力センサ
CN107445133B (zh) 对热机械封装应力具有低灵敏度的小型负荷传感器装置
US9446944B2 (en) Sensor apparatus and method for producing a sensor apparatus
JP5044896B2 (ja) 圧力検出装置
US8436433B1 (en) Unattached contained semiconductor devices
JP6024481B2 (ja) 半導体圧力センサ
JPH04258176A (ja) 半導体圧力センサ
EP0994357A1 (en) Sensor with diaphragm sensor chip
JP2002350260A (ja) 半導体圧力センサ
KR101892793B1 (ko) 압력 센서
US10651609B2 (en) Method of manufacturing physical quantity sensor device and physical quantity sensor device
US6912910B2 (en) Capacitive pressure sensor
WO2018055954A1 (ja) 圧力センサ
JPH07280679A (ja) 圧力センサ
JP6621854B2 (ja) 圧力センサ
JP2018048964A (ja) 圧力センサ
CN110573852B (zh) 压力传感器以及压力传感器的制造方法
JPH02196938A (ja) 圧力センサ
JP2020122768A (ja) 力覚センサ装置
EP3225964B1 (en) Semiconductor sensor device
EP0793103A2 (en) Semiconductor acceleration sensor
JPS6055672A (ja) 圧力電気変換器の構造
CN117571186A (zh) 一种mems多维力传感器的封装结构和方法
JP2018048965A (ja) 圧力センサ
JPH11304621A (ja) 半導体圧力センサ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18820839

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20197037640

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2018820839

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018820839

Country of ref document: EP

Effective date: 20200123