CN105181223B - 差压传感器以及差压传感器的制造方法 - Google Patents

差压传感器以及差压传感器的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种同时实现传感器芯片的耐压性能的提高和热应力缓和的差压传感器以及差压传感器的制造方法。通过第一粘接剂层(7‑1)将传感器芯片(1)的其中一个上表面(可伐合金底座(1‑6)的上表面)接合于传感器室(3)的上表面侧的内壁面(第一外壳(2‑1)的内壁面)(3a)，通过第二粘接剂层(7‑2)将传感器芯片(1)的另一个面(可伐合金底座(1‑7)的底面)接合于传感器室(3)的下表面侧的内壁面(第二外壳(2‑2)的内壁面)(3b)。第一粘接剂层(7‑1)为相对于构成传感器隔膜(1‑1)的材料的杨氏模量具有1/1000以下的杨氏模量的粘接剂层，第二粘接剂层(7‑2)为相对于第一粘接剂层(7‑1)的杨氏模量具有100倍以上的杨氏模量的粘接剂层。

Description

差压传感器以及差压传感器的制造方法
技术领域
本发明涉及一种采用了输出与其中一个面和另一个面所受到的压力差对应的信号的传感器隔膜的差压传感器以及差压传感器的制造方法。
背景技术
历来，使用采用了输出与其中一个面和另一个面所受到的压力差对应的信号的传感器隔膜的差压传感器，作为工业用差压传感器。该差压传感器的构成如下：通过硅油等压力传递介质(封入液)将施加于高压侧以及低压侧的受压隔膜的流体压力引导到传感器隔膜的其中一个面以及另一个面，检测该传感器隔膜的变形作为例如电阻应变计的电阻值变化，将该电阻值变化转换为电信号并取出。
这样的差压变送器被用于通过对例如石油精炼设备中的高温反应塔等储藏被测量流体的密闭容器内的上下两个位置的差压进行检测来测量液面高度等情形。
图24示出以往的差压变送器的主要部分的结构(例如参照专利文献1)。在该图中，1-1是传感器隔膜，1-2以及1-3是夹着传感器隔膜1-1而被接合的第一以及第二挡块，1-4以及1-5是被接合于挡块1-2以及1-3的第一以及第二玻璃底座，将挡块1-2和玻璃底座1-4作为第一保持构件，将挡块1-3和玻璃底座1-5作为第二保持构件，从而构成传感器芯片1。传感器隔膜1-1由硅构成，且在形成为薄板状的隔膜的表面形成有电阻应变计。挡块1-2、1-3也由硅构成。
在该传感器芯片1中，在挡块1-2形成有凹部1-2a，使该凹部1-2a的周缘部1-2b与传感器隔膜1-1的其中一个面1-1a面对面，挡块1-2与传感器隔膜1-1的其中一个面1-1a接合。在挡块1-3形成有凹部1-3a，使该凹部1-3a的周缘部1-3b与传感器隔膜1-1的另一个面1-1b面对面，挡块1-3与传感器隔膜1-1的另一个面1-1b接合。
挡块1-2、1-3的凹部1-2a、1-3a被设为沿着传感器隔膜1-1的位移的曲面(非球面)，在其顶部形成有压力导入孔(导压孔)1-2c、1-3c。又，玻璃底座1-4、1-5也在与导压孔1-2c、1-3c对应的位置上形成有压力导入孔(导压孔)1-4a、1-5a。
该传感器芯片1被容纳于作为传感器外壳(金属制的封装体)2的内部空间而形成的传感器室3。该例中，将传感器芯片1的上表面(玻璃底座1-4的上表面)设为开放状态，即，使传感器芯片1的上表面不与传感器室3的上表面侧的内壁面3a接合，而是对传感器芯片1的底面(玻璃底座1-5的下表面)涂敷环氧系粘接剂以将其接合至传感器室3的下表面侧的内壁面3b。在传感器外壳2的与玻璃底座1-5的导压孔1-5a对应的位置上形成有压力导入路径(导压路径)2b。
采用这样的差压传感器100的话，流体压力Pa介由硅油等压力传递介质，通过玻璃底座1-4的导压孔1-4a以及挡块1-2的导压孔1-2c，被施加于传感器隔膜1-1的其中一个面1-1a。又，流体压力Pb介由硅油等压力传递介质，通过传感器外壳2的导压路径2b、玻璃底座1-5的导压孔1-5a以及挡块1-3的导压孔1-3c，施加于传感器隔膜1-1的另一个面1-1b。
该情况下，对传感器隔膜1-1的其中一个面1-1a施加过大压力而使得传感器隔膜1-1位移时，其整个位移面被挡块1-3的凹部1-3a的曲面挡住。又，对传感器隔膜1-1的另一个面1-1b施加过大压力而使得传感器隔膜1-1位移时，其整个位移面被挡块1-2的凹部1-2a的曲面挡住。
由此，使得对传感器隔膜1-1施加过大压力时的过度的位移被阻止，在传感器隔膜1-1的周缘部不产生应力集中，能够有效地防止由于过大压力的施加引起的传感器隔膜1-1的无意破坏，提高其过大压力保护动作压力(耐压)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本特开2005-69736号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，这样结构的差压传感器100具有以下弱点：若在例如受到压力Pa的传感器隔膜1-1的其中一个面1-1a侧为高压侧，受到压力Pb的传感器隔膜1-1的另一个面1-1b侧为低压侧的情况下，对低压侧施加比高压侧高的压力(逆压)的话，容易坏掉。
即，该差压传感器100中，在对高压侧施加比低压侧高的压力的情况下，成为以使传感器芯片1的传感器隔膜1-1与挡块1-2的接合部4-1剥离地作用的高压的压力Pa按压接合部4-1的状态，因此耐压性高，在对低压侧施加比高压侧高的压力(逆压)的情况下，成为仅以为比高压的压力Pb(压力Pb使传感器芯片1的传感器隔膜1-1和挡块1-3的接合部4-2剥离地作用)低的压力的压力Pa按压接合部4-2的状态，因此容易坏掉。
另外，通常认为只要将受到压力Pa的传感器隔膜1-1的其中一个面1-1a侧规定为高压侧，将受到压力Pb的传感器隔膜1-1的另一个面1-1b侧规定为低压侧来使用即可，但采用这样结构的差压传感器100的话，有时存在压力Pa和压力Pb的高低关系可能反转这样的情况，或虽然压力Pa和压力Pb的高低关系没有反转，但错误地将传感器隔膜1-1的其中一个面1-1a侧选择为低压侧，另一个面1-1b侧选择为高压侧的情况，仅规定高压侧、低压侧的话，无法消除容易产生传感器芯片1的接合部4-1、4-2的剥离这样的弱点。
本发明为了解决这样的课题而作出，其目的在于提供一种能够同时实现传感器芯片的耐压性能的提高和热应力缓和的差压传感器以及差压传感器的制造方法。
用于解决问题的手段
为了达成这样的目的，本发明是一种差压传感器，其包括：传感器芯片，其包括：传感器隔膜，其输出与其中一个面以及另一个面所受到的压力差对应的信号；第一保持构件，其周缘部与传感器隔膜的其中一个面面对面地接合，并具有将第一流体压力向该传感器隔膜的其中一个面引导的第一导压孔；以及第二保持构件，其周缘部与传感器隔膜的另一个面面对面地接合，并具有将第二流体压力向该传感器隔膜的另一个面引导的第二导压孔；以及传感器外壳，其具有：传感器室，其容纳传感器芯片；第一导压路径，其将第一流体压力引导至传感器室的第一内壁面；以及第二导压路径，其将第二流体压力引导至传感器室的与第一内壁面相对的第二内壁面，差压传感器的特征在于，传感器芯片被接合于传感器室的第一内壁面与第二内壁面之间，在传感器芯片的其中一个面与传感器室的第一内壁面之间通过第一粘接剂层进行接合，在传感器芯片的另一个面与传感器室的第二内壁面之间通过第二粘接剂层进行接合，第一粘接剂层为具有比构成传感器隔膜的材料的杨氏模量小的杨氏模量的粘接剂层，第二粘接剂层为具有比构成传感器隔膜的材料的杨氏模量小且比第一粘接剂层的杨氏模量大的杨氏模量的粘接剂层。
本发明中，传感器芯片通过第一以及第二粘接剂层被接合于传感器室的第一内壁面与第二内壁面之间。该情况下，传感器芯片的其中一个面通过第一粘接剂层被接合于传感器室的第一内壁面，传感器芯片的另一个面通过第二粘接剂层被接合于传感器室的第二内壁面，因此在传感器室的第一内壁面和第二内壁面之间夹着传感器芯片，无论第一流体压力与第二流体压力的压力的高低关系如何，即使产生大的差压的情况下，由于被导入的压力，传感器芯片隔着第一粘接剂层被按压于第一内壁面，隔着第二粘接剂层被按压于第二内壁面。由此，传感器隔膜与保持构件的剥离得以抑制，无论第一流体压力与第二流体压力的压力的高低，能够避免传感器芯片的接合部的剥离。
又，本发明中，第一粘接剂层为具有比构成传感器隔膜的材料的杨氏模量小的杨氏模量(例如，相对于构成传感器隔膜的材料的杨氏模量在1/1000以下的杨氏模量)的粘接剂层，第二粘接剂层为具有比构成传感器隔膜的材料的杨氏模量小且比第一粘接剂层的杨氏模量大的杨氏模量(例如，相对于第一粘接剂层的杨氏模量在100倍以上的杨氏模量)的粘接剂层。由此，在外部的热从传感器室的第一内壁面、第二内壁面向传感器芯片传导的情况下，第一粘接剂层起到缓和拉伸(压缩)方向的热应力的层的作用，缓和根据热膨胀系数的不同产生的对传感器芯片的接合面的拉伸(压缩)方向的热应力。由此，不仅在高压时，即使在环境温度变化的情况下，也能够避免传感器芯片的接合部的剥离。
发明效果
根据本发明，由于将传感器芯片通过第一以及第二粘接剂层接合于传感器室的第一内壁面和第二内壁面之间，将传感器芯片的其中一个面与传感器室的第一内壁面之间的第一粘接剂层设为具有比构成传感器隔膜的材料的杨氏模量小的杨氏模量的粘接剂层，将传感器芯片的另一个面与传感器室的第二内壁面之间的第二粘接剂层设为具有比构成传感器隔膜的材料的杨氏模量小且比第一粘接剂层的杨氏模量大的杨氏模量的粘接剂层，因此在高压时或环境温度变化时，能够缓和由施加于传感器芯片的接合部的压力引起的应力、热应力，防止传感器芯片的接合部的剥离，能够同时实现传感器芯片的耐压性能的提高和热应力缓和。
附图说明
图1为示出本发明所涉及的差压传感器的第一实施方式(实施方式1)的主要部分的构成的剖面图。
图2为用于该差压传感器的间隔件的外观立体图。
图3为示出本发明所涉及的差压传感器的第二实施方式(实施方式2)的主要部分的构成的剖面图。
图4为示出本发明所涉及的差压传感器的第三实施方式(实施方式3)的主要部分的构成的剖面图。
图5是示出在用于实施方式2的差压传感器的垫圈的内周面上设置突起的实例的俯视图以及剖面图(A-A线剖面图)。
图6为示出在用于实施方式2的差压传感器的可伐合金(コバール合金)底座的外周面上设置切口的实例的俯视图以及剖面图(B-B线剖面图)。
图7为示出将在内周面上设置突起的垫圈与在外周面上设置切口的可伐合金底座进行组合的状态的俯视剖面图(D-D线剖面图)以及纵剖图(C-C线剖面图)。
图8为对制造实施方式2的差压传感器时的第一工序进行说明的图。
图9为对制造实施方式2的差压传感器时的第二工序进行说明的图。
图10为对制造实施方式2的差压传感器时的第三工序进行说明的图。
图11为对制造实施方式2的差压传感器时的第四工序进行说明的图。
图12为对制造实施方式2的差压传感器时的第五工序进行说明的图。
图13为对制造实施方式2的差压传感器时的第六工序进行说明的图。
图14为对制造实施方式2的差压传感器时的第七工序进行说明的图。
图15为对制造实施方式2的差压传感器时的第八工序进行说明的图。
图16为对制造实施方式2的差压传感器时的第九工序进行说明的图。
图17为对制造实施方式2的差压传感器时的第十工序进行说明的图。
图18为对制造实施方式2的差压传感器时的第十一工序进行说明的图。
图19为示出在实施方式2的差压传感器中将间隔件利用粘接剂固定于第一外壳与第二外壳之间的实例的图。
图20为示出在实施方式2的差压传感器中将间隔件通过焊接固定于第一外壳与第二外壳之间的实例的图。
图21为示出在实施方式2的差压传感器中将间隔件通过嵌合式的压入而固定于第一外壳与第二外壳之间的实例的图。
图22为示出在实施方式2的差压传感器中不使用间隔件而是使第二外壳的内壁面的周围变高并通过螺栓紧固第一外壳与第二外壳的实例的图。
图23为示出在实施方式1的差压传感器中在传感器芯片的上下挡块设置非球面的凹部的实例的图。
图24为示出以往的差压传感器的主要部分的构成的剖面图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式进行详细地说明。
[实施方式1]
图1为示出本发明所涉及的差压传感器的第一实施方式(实施方式1)的主要部分的构成的剖面图。在该图中，与图24相同的符号是表示与参照图24说明的构成要素相同或同等的构成要素，省略其说明。
本实施方式1的差压传感器200A中，将传感器外壳2做成第一外壳2-1和第二外壳2-2这样的两分结构，将两根间隔件5(5-1、5-2)夹在中间地对第一外壳2-1和第二外壳2-2进行组合。
图2示出间隔件5的外观立体图。间隔件5为圆筒状，在其中央部具有中空部5a，与传感器外壳2同样，为金属制(不锈钢制)。
在该实例中，第一外壳2-1上形成有台阶孔2c、2d，第二外壳2-2上形成有螺孔2e、2f，将螺栓6-1、6-2从第一外壳2-1的台阶孔2c、2d穿过间隔件5-1、5-2的中空部5-1a、5-2a，将穿过了间隔件5-1、5-2的中空部5-1a、5-2a的螺栓6-1、6-2的顶端螺纹连接于第二外壳2-2的螺孔2e、2f，从而紧固第一外壳2-1与第二外壳2-2。
又，在该差压传感器200A中，将第一外壳2-1与第二外壳2-2之间的空间、即将两根间隔件5-1、5-2作为支柱并开放其周围的第一外壳2-1与第二外壳2-2之间的空间作为传感器室3，在该传感器室3设置传感器芯片1。
在本实施方式中，传感器芯片1的结构为：将传感器隔膜1-1、挡块1-2、1-3、玻璃底座1-4、1-5的组装体作为传感器部S，将底座1-6与底座1-7接合于该传感器部S的上表面和下表面。
在本实施方式中，底座1-6以及1-7为可伐合金(铁与镍、钴配合的合金)，底座1-6以及1-7利用环氧系粘接剂粘接于传感器部S的上表面(玻璃底座1-4的上表面)以及下表面(玻璃底座1-5的下表面)。1a、1b为玻璃底座1-4、1-5与可伐合金的底座1-6、1-7之间的环氧系粘接剂层。以下，将可伐合金的底座1-6以及1-7称为可伐合金底座。
在该传感器芯片1中，挡块1-2、玻璃底座1-4、可伐合金底座1-6相当于本发明中所述的第一保持构件，挡块1-3、玻璃底座1-5、可伐合金底座1-7相当于第二保持构件。在可伐合金底座1-6、1-7上与玻璃底座1-4、1-5的导压孔1-4a、1-5a相对应的位置上形成有压力导入孔(导压孔)1-6a、1-7a。
另外，在该实施方式中，设传感器隔膜1-1的其中一个面1-1a侧为高压侧，另一个面1-1b侧为低压侧，只在挡块1-3侧设置有凹部1-3a，但不用说，也可以在挡块1-2侧设置同样的凹部。又，该凹部的形状最好为沿着传感器隔膜1-1的位移的曲面(非球面)。图23示出在差压传感器200A中在挡块1-2、1-3设置有非球面的凹部1-2a、1-3a的实例。
该差压传感器200A中，第一外壳2-1与第二外壳2-2夹着传感器室3而相对，该相对的第一外壳2-1的内壁面为传感器室3的上表面侧的内壁面3a，第二外壳2-2的内壁面为传感器室3的下表面侧的内壁面3b。以下，将传感器室3的上表面侧的内壁面3a称为第一外壳2-1的内壁面，将传感器室3的下表面侧的内壁面3b称为第二外壳2-2的内壁面。
在本实施方式中，第一外壳2-1的内壁面3a为平坦面，在第二外壳2-2的内壁面3b的中央部设置有大直径的台阶孔2g。传感器芯片1的其中一个面(可伐合金底座1-6的上表面)通过第一粘接剂层7-1被接合至第一外壳2-1的内壁面3a，另一个面(可伐合金底座1-7的底面)通过第二粘接剂层7-2被接合至第二外壳2-2的内壁面3b的大直径的台阶孔2g的底面3b1。
本实施方式中，第一粘接剂层7-1为相对于构成传感器隔膜1-1的材料的杨氏模量具有1/1000以下的杨氏模量的粘接剂层。又，第二粘接剂层7-2为相对于第一粘接剂层7-1的杨氏模量具有100倍以上的杨氏模量的粘接剂层。在该实例中，构成传感器隔膜1-1的材料为硅，第一粘接剂层7-1为使氟系粘接剂硬化的层，第二粘接剂层7-2为使环氧系粘接剂硬化的层。
硅的杨氏模量为190GPa，使氟碳树脂硬化时的杨氏模量为10MPa，使氟化乙烯树脂硬化时的杨氏模量为硅的杨氏模量的大概1/19000。另外，氟系(硅系)的粘接剂与环氧系的粘接剂相比，具有线膨胀系数为数倍、硬化时杨氏模量为100～1000分之一这样的物理性能。换言之，环氧系的粘接剂与氟系(硅系)的粘接剂相比，具有线膨胀系数为数分之一、硬化时杨氏模量为100～1000倍这样的物理性能。以下，将第一粘接剂层7-1称为软粘接层，将第二粘接剂层7-2称为环氧粘接层。
在第一外壳2-1的与可伐合金底座1-6的导压孔1-6a相对的位置上形成有压力导入路径(导压路径)2a，在第二外壳2-2的与可伐合金底座1-7的导压孔1-7a相对的位置上形成有压力导入路径(导压路径)2b。又，在软粘接层7-1形成有连通导压孔1-6a和导压路径2a的连通孔7-1a，在环氧粘接层7-2形成有连通导压孔1-7a和导压路径2b的连通孔7-2a。
导压路径2a、连通孔7-1a以及导压孔1-6a、1-4a、1-2c被做成将高压侧的流体压力Pa引导至传感器隔膜1-1的其中一个面1-1a的连通路径，在该连通路径封入硅油等压力传递介质。又，导压路径2b、连通孔7-2a以及导压孔1-7a、1-5a、1-3c被做成将低压侧的流体压力Pb引导至传感器隔膜1-1的另一个面1-1b的连通路径，在该连通路径封入硅油等压力传递介质。
另外，8为印刷基板，通过环氧系粘接剂被粘接于第二外壳2-2的内壁面3b的中央部上形成的台阶孔2g的周缘面3b2上。7-3为印刷基板8与第二外壳2-2的内壁面3b(台阶孔2g的周缘面3b2)之间的环氧系粘接剂层。又，传感器芯片1的传感器部S与印刷基板8之间通过引线键合部9实现电连接。
在该差压传感器200A中，高压侧的流体压力Pa通过第一外壳2-1的导压路径2a、软粘接层7-1的连通孔7-1a、可伐合金底座1-6的导压孔1-6a、玻璃底座1-4的导压孔1-4a以及挡块1-2的导压孔1-2c，被施加于传感器隔膜1-1的其中一个面1-1a。又，低压侧的流体压力Pb通过第二外壳2-2的导压路径2b、环氧粘接层7-2的连通孔7-2a、可伐合金底座1-7的导压孔1-7a、玻璃底座1-5的导压孔1-5a以及挡块1-3的导压孔1-3c，被施加于传感器隔膜1-1的另一个面1-1b。
在该差压传感器200A中，传感器芯片1通过软粘接层7-1以及环氧粘接层7-2接合于传感器室3的上表面侧的内壁面3a与下表面侧的内壁面3b之间。即，传感器芯片1的其中一个面(可伐合金底座1-6的上表面)通过软粘接层7-1被接合于第一外壳2-1的内壁面3a，传感器芯片1的另一个面(可伐合金底座1-7的底面)通过环氧粘接层7-2被接合于第二外壳2-2的内壁面3b(台阶孔2g的底面3b1)。
该情况下，传感器芯片1夹在传感器室3的上表面侧的内壁面3a与下表面侧的内壁面3b之间，无论流体压力Pa和Pb的压力的高低关系如何，传感器芯片1都隔着软粘接层7-1被按压于内壁面3a，或隔着环氧粘接层7-2被按压于内壁面3b。由此，即使反转流体压力Pa与Pb的压力的高低关系，也能够避免传感器芯片1的传感器隔膜1-1与挡块1-2的接合部4-1以及传感器隔膜1-1与挡块1-3的接合部4-2的剥离。
又，在该差压传感器200A中，软粘接层7-1为相对于构成传感器隔膜1的材料的杨氏模量具有1/1000以下的杨氏模量的粘接剂层，环氧粘接层7-2为相对于软粘接层7-1的杨氏模量具有100倍以上的杨氏模量的粘接剂层。因此，在外部的热从传感器室3的内壁面3a、3b传导向传感器芯片1这样的情况下，软粘接层7-1实现了缓和拉伸(压缩)方向的热应力的层的作用，缓和由热膨胀系数不同产生的对传感器芯片1的接合面的拉伸(压缩)方向的热应力。由此，不仅在高压时，在环境温度变化的情况下，也能避免传感器芯片1的接合部4-1、4-2的剥离，能够同时实现传感器芯片1的耐压性能的提高和热应力缓和。
假设粘接层7-1和7-2都为软粘接层时存在以下情形：由于压力Pa与Pb的差压，传感器芯片1整体向外壳2-1或2-2一侧移动，向传感器室3的内壁面3b或3a的按压变得不充分，传感器隔膜1-1与挡块1-2、1-3间有时发生剥离。又，粘接层7-1与7-2都为环氧粘接层的话，变得严重受到温度变化时的热应力的影响，因此将粘接层7-1与7-2做成软粘接层与环氧粘接层的组合这点很重要。
[实施方式2]
图3示出本发明所涉及的差压传感器的第二实施方式(实施方式2)的主要部分。
上述的实施方式1的差压传感器200A中，由于软粘接层7-1的粘接面为一面，硬化后的气密性较低，恐怕由于来自内部的压力施加而形成漏泄路径。又，由于软粘接层7-1的硬化后的拉伸强度较小，为了得到充分的强度而粘接面积变大。即，恐怕会产生难以使结构体、形成零件小型化这样的问题。
因此，图3所示的差压传感器200B中，在软粘接层7-1的接合部使用垫圈10，使软粘接层7-1的粘接面为多个面，增加粘接面积，且折弯漏泄路径。
即，在该差压传感器200B中，通过环氧系粘接剂将垫圈10粘接于第一外壳2-1的内壁面3a，使传感器芯片1的其中一个面(可伐合金底座1-6的上表面)位于由垫圈10的内周面包围的空间内，将该由垫圈10的内周面包围的空间内充满氟系粘接剂，使其热硬化。另外，在图3中，7-4为第一外壳2-1的内壁面3a与垫圈10之间的环氧系粘接剂层。
由此，软粘接层7-1是在由垫圈10的内周面包围的空间内，将传感器芯片1的其中一个面(可伐合金底座1-6的上表面)、传感器室3的内壁面(第一外壳2-1的内壁面)3a、垫圈10的内周面以及与传感器芯片1的其中一个面相连的外周面(可伐合金底座1-6的外周面)作为粘接面而形成的粘接层，软粘接层7-1的粘接面积增大。又，漏泄路径被折弯，漏泄路径的伸展受阻，成为气密性高的结构，耐压强度显著提高。
[实施方式3]
图4示出本发明所涉及的差压传感器的第三实施方式(实施方式3)的主要部分。
上述的实施方式2的差压传感器200B中，在软粘接层7-1的接合部使用开放上下表面的环状的垫圈1，在实施方式3的差压传感器200C中，在软粘接层7-1的接合部使用沉头垫圈11。
即，在该差压传感器200C中，将沉头垫圈11的底面通过环氧系粘接剂粘接于第一外壳2-1的内壁面3a，使传感器芯片1的其中一个面(可伐合金底座1-6的上表面)位于由沉头垫圈11的内周面包围的空间内，将由沉头垫圈11的内周面包围的空间内充满氟系粘接剂，使其热硬化。
由此，软粘接层7-1是在由沉头垫圈11的内周面包围的空间内，将传感器芯片1的其中一个面(可伐合金底座1-6的上表面)、传感器室3的内壁面(第一外壳2-1的内壁面)3a、沉头垫圈11的内周面、沉头垫圈11的内底面以及与传感器芯片1的其中一个面相连的外周面(可伐合金底座1-6的外周面)作为粘接面而形成的粘接层，软粘接层7-1的粘接面积增大，且漏泄路径的弯折处增大，气密性进一步提高。
另外，例如，在实施方式2的差压传感器200B(图3)中，可以如图5所示，在垫圈10的内周面设置有突起10a、10a，如图6所示，在可伐合金底座1-6的外周面设置有切口1-6b、1-6b，如图7所示，使突起10a、10a与切口1-6b、1-6b卡合地对垫圈10和可伐合金底座1-6进行组合，在由垫圈10的内周面包围的空间内形成软粘接层7-1。通过做成这样的结构，软粘接层7-1的粘接面积进一步增大，硬化后的拉伸强度变大。也可以在实施方式3的差压传感器200C(图4)中采用与此相同的结构。
又，实施方式2的差压传感器200B中，作为垫圈10的材料，采用其线膨胀系数为传感器芯片1的其中一个面(可伐合金底座1-6的上表面)的线膨胀系数与传感器室3的内壁面(第一外壳2-1的内壁面)3a的线膨胀系数的中间值的材质的话，则具有更高的热缓和作用。例如，SUS303或304与可伐合金的情况下，垫圈10的材料采用SUS430等。实施方式3的差压传感器200C的沉头垫圈11也是同样。
[差压传感器的制造方法]
接着，以实施方式2的差压传感器200B为例，对该差压传感器200B的制造方法进行说明。
[第一工序]
首先，如图8所示，对可伐合金底座1-7的底面(传感器芯片1的另一个面)涂敷环氧系粘接剂并使环氧系粘接剂热硬化以将可伐合金底座1-7的底面接合于第二外壳2-2的内壁面3b(台阶孔2g的底面3b1)。由此，在第二外壳2-2的内壁面3b(台阶孔2g的底面3b1)与传感器芯片1的另一个面(可伐合金底座1-7的底面)之间形成有环氧粘接层7-2。
[第二工序]
接着，如图9所示，对传感器隔膜1-1、挡块1-2、1-3与玻璃底座1-4、1-5的组装体即传感器部S的下表面(玻璃底座1-5的下表面)涂敷环氧系粘接剂并使环氧系粘接剂热硬化以将传感器部S的下表面接合于与第二外壳2-2的内壁面3b(台阶孔2g的底面3b1)接合的可伐合金底座1-7的上表面。由此，在传感器部S的下表面(玻璃底座1-5的下表面)与可伐合金底座1-7的上表面之间形成有环氧系粘接剂层1b。
[第三工序]
接着，如图10所示，对印刷基板8涂敷环氧系粘接剂并使环氧系粘接剂热硬化以将印刷基板8接合于第二外壳2-2的内壁面3b(台阶孔2g的周缘面3b2)。由此，在印刷基板8和第二外壳2-2的内壁面3b(台阶孔2g的周缘面3b2)之间形成有环氧系粘接剂层7-3，印刷基板8被固定于第二外壳2-2的内壁面3b(台阶孔2g的周缘面3b2)。
[第四工序]
接着，如图11所示，通过引线键合部9，实现固定于第二外壳的内壁面3b(台阶孔2g的周缘面3b2)的印刷基板8与和可伐合金底座1-7的上表面接合的传感器部S之间的电连接。
[第五工序]
接着，如图12所示，对可伐合金底座1-6的底面涂敷环氧系粘接剂并使环氧系粘接剂热硬化以将可伐合金底座1-6的底面接合于与可伐合金底座1-7的上表面接合的传感器部S的上表面(玻璃底座1-4的上表面)。由此，在传感器部S的上表面(玻璃底座1-4的上表面)与可伐合金底座1-6的底面之间形成有环氧系粘接剂层1a。
[第六工序]
接着，如图13所示，对垫圈10涂敷环氧系粘接剂并使环氧系粘接剂热硬化以将垫圈10接合于第一外壳2-1的内壁面3a。由此，在第一外壳2-1的内壁面3a与垫圈10之间形成环氧系粘接剂层7-4。另外，该第6工序的工作不一定在第5工序之后，只要在后述第9工序之前的任意阶段进行即可。
[第七工序]
接着，如图14所示，在实现印刷基板8与传感器部S之间的电连接的第二外壳2-2的内壁面3b(台阶孔2g的周缘面3b2)设置有筒状的间隔件5-1、5-2。
[第八工序]
接着，如图15所示，对与传感器部S的上表面(玻璃底座1-4的上表面)接合的可伐合金底座1-6的上表面涂敷氟系粘接剂7-1’。
[第九工序]
接着，如图16所示，将固定有垫圈10的第一外壳2-1(图13)与设置有筒状的间隔件5-1、5-2的、在可伐合金底座1-6的上表面涂敷有氟系粘接剂7-1’的第二外壳2-2(图15)进行组合，使可伐合金底座1-6的上表面位于由垫圈10的内周面包围的空间内。
该情况下，由于可伐合金底座1-6的上表面的氟系粘接剂7-1’为热硬化前的状态，因此在由垫圈10的内周面包围的空间内受挤压，流入与可伐合金底座1-6的上表面连接的外周面之间的空间。又，此时的氟系粘接剂7-1’的可伐合金底座1-6的上表面与第一外壳2-1的内壁面3a之间的厚度t根据间隔件5-1、5-2的长度L规定，以确保设计方面的厚度t。
[第十工序]
接着，如图17所示，将在第9工序被组合的第一外壳2-1与第二外壳2-2通过螺栓6-1、6-2紧固在筒状的间隔件5-1、5-2。
[第十一工序]
接着，在紧固了第一外壳2-1与第二外壳2-2的状态下，使氟系粘接剂7-1’热硬化，将可伐合金底座1-6的上表面(传感器芯片1的其中一个面)接合于第一外壳2-1的内壁面3b。由此，如图18所示，在垫圈10的内周面包围的空间内，将传感器芯片1的其中一个面(可伐合金底座1-6的上表面)、传感器室3的内壁面(第一外壳2-1的内壁面)3a、垫圈10的内周面以及与传感器芯片1的其中一个面连接的外周面(可伐合金底座1-6的外周面)作为粘接面，形成软粘接层7-1。
另外，在上述的实施方式中，通过螺栓6-1、6-2将第一外壳2-1和第二外壳2-2紧固于筒状的间隔件5-1、5-2，但也可以如图19所示，使用粘接剂将间隔件5-1、5-2固定在第一外壳2-1和第二外壳2-2之间，或如图20所示，通过焊接接合间隔件5-1、5-2。
另外，在使用粘接剂固定间隔件5-1、5-2的情况下，固定间隔件5-1、5-2的粘接剂需要在使氟系粘接剂7-1’热硬化之前固定间隔件5-1、5-2，因此使用硬化温度比氟系粘接剂7-1’低的粘接剂(例如，常温硬化的硬化时间短的粘接剂)。又，图19、图20所示的实例中，间隔件5-1、5-2为筒状，但由于无需穿过螺栓，因此间隔件5-1、5-2也可以不是筒状。
又，如图21所示，也可以使用在上下方向设置凸部的销型的间隔件5-1’、5-2’，通过该销型的间隔件5-1’、5-2’的凸部的嵌合式的压入，将间隔件5-1’、5-2’夹在中间地对第一外壳2-1和第二外壳2-2进行固定。
又，在上述实施方式中，第一外壳2-1与第二外壳2-2之间设置的间隔件为两根，但并不一定限定为两根。又，不一定使用间隔件，如图22所示，例如也可以使第二外壳2-2的内壁面3b的包围传感器室3的周围变高，在该变高的周围的壁2-2a、2-2b设有螺孔2e、2f，使螺栓6-1、6-2穿过该螺孔2e、2f，紧固第一外壳2-1与第二外壳2-2。该情况下，根据外壳2-2的内壁面3b的包围传感器室3的周围的壁2-2a、2-2b的高度H，规定软粘接层7-1的厚度t。
另外，在使第二外壳2-2的内壁面3b的包围传感器室3的周围的壁2-2a、2-2b作成连接成环状的一个壁的情况下，在该壁上设置穿过配线的切口。采用在第一外壳2-1与第二外壳2-2之间设置间隔件5-1、5-2的类型的话，将间隔件5-1、5-2作为支柱，在第一外壳2-1与第二外壳2-2之间作出的传感器室3朝外部大大地敞开着，该敞开的空间实现了穿过配线的切口的作用。因此，不必特意设置穿过配线的切口，配线工作变得容易。
又，在上述的实施方式中，将传感器隔膜1-1做成形成了电阻值根据压力变化而变化的电阻应变计的类型，但也可以做成静电电容式的传感器芯片。静电电容式的传感器芯片包括：具有规定的空间(电容室)的基板；被配置于该基板的空间上的隔膜；形成于基板的固定电极；以及形成于隔膜的可动电极。通过隔膜受到压力而变形，可动电极与固定电极的间隔变化，其间的静电电容变化。
[实施方式的扩展]
以上，参照实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。本发明的构成和详细情况能够在本发明的技术思想的范围内进行本领域技术人员能够理解的种种变更。又，能够在不矛盾的范围内对各实施方式进行任意组合并实施。
符号说明
1 传感器芯片
S 传感器部
1-1 传感器隔膜
1-1a 其中一个面
1-1b 另一个面
1-2、1-3 挡块
1-2a、1-3a 凹部
1-2b、1-3b 周缘部
1-2c、1-3c 压力导入孔(导压孔)
1-4、1-5 玻璃底座
1-4a、1-5a 压力导入孔(导压孔)
1-6、1-7 可伐合金底座
1-6a、1-7a 压力导入孔(导压孔)
2 传感器外壳
2-1 第一外壳
2-2 第二外壳
2a、2b 压力导入路径(导压路径)
3 传感器室
3a 传感器室的上表面侧的内壁面(第一外壳的内壁面)
3b 传感器室的下表面侧的内壁面(第二外壳的内壁面)
4-1、4-2 接合部
5(5-1、5-2) 间隔件
6(6-1、6-2) 螺栓
7-1 第一粘接剂层(软粘接层)
7-2 第二粘接剂层(环氧粘接层)
7-1a、7-2a 连通孔
8 印刷基板
9 引线键合部
10 垫圈
11 沉头垫圈
200A～200C 差压传感器。

Claims (8)

1.一种差压传感器，其包括：
传感器芯片，其包括：传感器隔膜，其输出与其中一个面以及另一个面所受到的压力差对应的信号；第一保持构件，其周缘部与所述传感器隔膜的其中一个面面对面地接合，并具有将第一流体压力向该传感器隔膜的其中一个面引导的第一导压孔；以及第二保持构件，其周缘部与所述传感器隔膜的另一个面面对面地接合，并具有将第二流体压力向该传感器隔膜的另一个面引导的第二导压孔；以及
传感器外壳，其具有：传感器室，其容纳所述传感器芯片；第一导压路径，其将所述第一流体压力引导至所述传感器室的第一内壁面；以及第二导压路径，其将所述第二流体压力引导至所述传感器室的与所述第一内壁面相对的第二内壁面，
所述差压传感器的特征在于，
所述传感器芯片被接合于所述传感器室的第一内壁面与第二内壁面之间，在所述传感器芯片的其中一个面与所述传感器室的第一内壁面之间通过第一粘接剂层进行接合，在所述传感器芯片的另一个面与所述传感器室的第二内壁面之间通过第二粘接剂层进行接合，
所述第一粘接剂层为具有比构成所述传感器隔膜的材料的杨氏模量小的杨氏模量的粘接剂层，
所述第二粘接剂层为具有比构成所述传感器隔膜的材料的杨氏模量小且比所述第一粘接剂层的杨氏模量大的杨氏模量的粘接剂层。
2.如权利要求1所述的差压传感器，其特征在于，
包括被固定于所述传感器室的第一内壁面的垫圈，
所述传感器芯片的其中一个面位于由所述垫圈的内周面包围的空间内，
所述第一粘接剂层是在由所述垫圈的内周面包围的空间内，将所述传感器芯片的其中一个面、所述传感器室的第一内壁面、所述垫圈的内周面以及与所述传感器芯片的其中一个面相连的外周面作为粘接面而形成的。
3.如权利要求2所述的差压传感器，其特征在于，
所述垫圈为沉头垫圈，
所述第一粘接剂层是在由所述沉头垫圈的内周面包围的空间内，将所述传感器芯片的其中一个面、所述传感器室的第一内壁面、所述沉头垫圈的内周面、所述沉头垫圈的内底面以及与所述传感器芯片的其中一个面相连的外周面作为粘接面而形成的。
4.如权利要求2或3所述的差压传感器，其特征在于，
所述垫圈的线膨胀系数为所述传感器芯片的其中一个面的线膨胀系数和所述传感器室的第一内壁面的线膨胀系数的中间值。
5.如权利要求1所述的差压传感器，其特征在于，
所述传感器外壳为第一外壳和第二外壳这样的两分结构，所述第一外壳具有作为所述传感器室的第一内壁面的第一壁面，所述第二外壳具有作为所述传感器室的第二内壁面的第二壁面，
将间隔件夹持在中间地对所述第一外壳和所述第二外壳进行组合。
6.如权利要求5所述的差压传感器，其特征在于，
所述间隔件为筒状的间隔件，
将螺栓穿过所述筒状的间隔件，以对所述第一外壳与所述第二外壳进行紧固。
7.如权利要求1所述的差压传感器，其特征在于，
所述第一粘接剂层为相对于构成所述传感器隔膜的材料的杨氏模量，具有1/1000以下的杨氏模量的粘接剂层，
所述第二粘接剂层为相对于所述第一粘接剂层的杨氏模量，具有100倍以上的杨氏模量的粘接剂层。
8.一种差压传感器的制造方法，其特征在于，所述差压传感器包括：
传感器芯片，其包括：传感器隔膜，其输出与其中一个面以及另一个面所受到的压力差对应的信号；第一保持构件，其周缘部与所述传感器隔膜的其中一个面面对面地接合，并具有将第一流体压力向该传感器隔膜的其中一个面引导的第一导压孔；以及第二保持构件，其周缘部与所述传感器隔膜的另一个面面对面地接合，并具有将第二流体压力向该传感器隔膜的另一个面引导的第二导压孔；以及
传感器外壳，其具有：传感器室，其容纳所述传感器芯片；第一导压路径，其将所述第一流体压力引导至所述传感器室的第一内壁面；以及第二导压路径，其将所述第二流体压力引导至所述传感器室的与所述第一内壁面相对的第二内壁面，所述传感器外壳为第一外壳和第二外壳这样的两分结构，所述第一外壳具有作为所述传感器室的第一内壁面的第一壁面，所述第二外壳具有作为所述传感器室的第二内壁面的第二壁面，
第一粘接剂层为具有比构成所述传感器隔膜的材料的杨氏模量小的杨氏模量的粘接剂层，第二粘接剂层为具有比构成所述传感器隔膜的材料的杨氏模量小且比所述第一粘接剂层的杨氏模量大的杨氏模量的粘接剂层，在所述第一外壳的第一壁面和所述第二外壳的第二壁面之间，通过所述第一粘接剂层将所述传感器芯片的其中一个面接合于所述第一外壳的第一壁面，通过所述第二粘接剂层将所述传感器芯片的另一个面接合于所述第二外壳的第二壁面，
所述差压传感器的制造方法包括：
第一工序，对作为所述传感器芯片的另一个面的第二底座的底面涂敷所述第二粘接剂并使所述第二粘接剂硬化以将所述第二底座的底面接合于所述第二外壳的第二壁面；
第二工序，将传感器隔膜、挡块、玻璃底座的组装体作为所述传感器芯片的传感器部，接合于与所述第二外壳的第二壁面接合的第二底座的上表面；
第三工序，将印刷基板固定于所述第二外壳的第二壁面；
第四工序，实现被固定于所述第二外壳的第二壁面的印刷基板与被接合于所述第二底座的上表面的传感器部之间的电连接；
第五工序，将第一底座的底面接合于与所述第二底座的上表面接合的传感器部的上表面；
第六工序，在所述第一外壳的第一壁面固定垫圈；
第七工序，在实现了所述印刷基板与所述传感器部之间的电连接的所述第二外壳的第二壁面设置筒状的间隔件；
第八工序，在与所述传感器部的上表面接合的第一底座的上表面涂敷所述第一粘接剂；
第九工序，对固定有所述垫圈的第一外壳和设置有所述筒状的间隔件并在所述第一底座的上表面涂敷了第一粘接剂的第二外壳进行组合，使所述第一底座的上表面位于由所述垫圈的内周面包围的空间内；
第十工序，将螺栓穿过所述筒状的间隔件，以紧固组合后的所述第一外壳和第二外壳；以及
第十一工序，在紧固了所述第一外壳和第二外壳的状态下，使所述第一粘接剂硬化，将所述第一底座的上表面作为所述传感器芯片的其中一个面，接合于所述第一外壳的第一壁面。
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