CN107543650A - 压力传感器及压力传感器的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压力传感器，不会使作为密封材料的树脂的充填量增大，且能够避免固化后形成因树脂的收缩而引起的凹部的问题。密封材料(26)的最靠近端盖(22)的中心轴线且粘结于端盖(22)的上端面附近的顶部(26I)的位置，以预定的高低差(ΔHA)设定于裙部(26E)的位置，裙部(26E)粘结于与距离端盖(22)的中心轴线最远的防水壳(20)的内周面(20a)大致垂直地形成的开口端面附近。

Description

压力传感器及压力传感器的制造方法

技术领域

本发明涉及压力传感器及压力传感器的制造方法。

背景技术

构成液封型半导体压力传感器的一部分的传感器单元例如如专利文献1所示地配置于压力检测室内，该压力检测室形成于罩内的连结于外壳的金属制的接头部的内侧。这种传感器单元例如构成为，作为主要单元，包含：支撑于接头部内，且隔绝上述压力检测室和后述的液封室的膜片；形成于膜片的上方，且存积作为压力传递介质的硅油的液封室；配置于液封室内，且经由膜片检测硅油的压力变动的传感器芯片；支撑传感器芯片的芯片安装部件(基底)；以及进行来自传感器芯片的输出信号的发送及向传感器芯片的电力供给的多个引线脚。上述的引线脚固定于芯片安装部件的密封玻璃内，并且电连接于外部引线。在包围芯片安装部件的罩的形成于芯片安装部件的上方的内侧的空间填充有粘结剂。由此，所充填的粘结剂粘结于罩的内周面及外部引线的外周部，因此避免液体从外部向罩内浸入。

另外，在向包围芯片安装部件的罩的形成于芯片安装部件的上方的内侧的空间填充热固化型树脂作为粘结剂的情况下，如专利文献2所示，存在以下情况：固化后，因树脂的收缩而在所充填的热固化型树脂的上端部形成凹部。这种情况下，提出了以下方案：为了避免根据压力传感器的安装姿势而环境中的露水滞留于上述的凹部而进一步以填埋凹部的方式形成凸状的被覆层作为密封材料。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012－68105号公报

专利文献2：国际公开第2015/194105号公报

发明内容

发明所要解决的课题

如上所述，进一步以填埋凹部的方式形成凸状的被覆层作为密封材料的作业在量产时的结果为复杂，且生产效率降低。这种情况下，虽然也考虑了预先预测树脂固化后的树脂的收缩量而具有余量地将热固化型树脂填充得多，但是由于树脂的充填量增大，因此制造成本提高，并非上策。

考虑以上的问题点，本发明的目的在于提供一种压力传感器及制造压力传感器的方法，该压力传感器不会使作为密封材料的树脂的充填量增大，能够避免固化后形成因树脂的收缩而引起的凹部的问题。

用于解决课题的方案

为了实现上述目的，本发明的压力传感器的特征在于，具备：含有对压力进行检测的传感器芯片的传感器单元；具有对上述传感器单元进行收纳的传感器单元收纳部的罩部件；以及向上述罩部件的传感器单元收纳部的上述传感器单元的周围充填的由氨基甲酸乙酯树脂材料构成的密封材料，从上述罩部件的开口向外部露出的上述密封材料的端面的顶部，相对于该端面的裙部，以与上述密封材料的收缩率对应的预定值以上的高低差形成。

另外，与上述传感器芯片电连接且从上述密封材料的端面突出的引线也可以向上述密封材料内插入预定值以上的长度。上述密封材料的端面也可以形成为朝向上方而为凸状的大致圆锥面状。进一步地，供给密封材料的分配器的一端也可以配置于罩部件的传感器单元收纳部的端盖的外周缘附近。

本发明的压力传感器的制造方法的特征在于，包括如下工序：将含有对压力进行检测的传感器芯片的传感器单元以及与该传感器单元连结的端盖配置于罩部件的传感器单元收纳部；以及利用分配器将由氨基甲酸乙酯树脂材料构成的密封材料填充于上述罩部件的传感器单元收纳部的上述传感器单元的周围，上述分配器的一端配置于上述罩部件的传感器单元收纳部的端盖的外周缘附近，从上述罩部件的开口向外部露出的密封材料的端面的顶部，相对于该端面的裙部，以与上述密封材料的收缩率对应的预定值以上的高低差形成。

发明的效果

根据本发明的压力传感器及压力传感器的制造方法，从罩部件的开口向外部露出的密封材料的端面的顶部，相对于端面的裙部以与密封材料的收缩率对应的预定值以上的高低差形成，因此不会使作为密封材料的树脂的充填量增大，且能够避免固化后形成因树脂的收缩而引起的凹部的问题。

附图说明

图1是表示本发明的压力传感器的第一实施例的整体结构的剖视图。

图2是表示本发明的压力传感器的第二实施例的整体结构的剖视图。

图中：12—外壳，14—密封玻璃，16—传感器芯片，18—芯片安装部件，20、21—防水壳，22、22′—端盖，24—端子台，26—密封材料，38—引线，42—分配器。

具体实施方式

图1概要性表示本发明的压力传感器的第一实施例。

图1中，压力传感器构成为包括：与引导将检测压力的流体的配管连接的接头部件30；以及传感器单元收纳部，该传感器单元收纳部与接头部件30的底板28连结，收纳后述的传感器单元，且将来自传感器芯片的检测输出信号供给预定的压力测量装置。

金属制的接头部件30在内侧具有旋入上述配管的连接部的外螺纹部的内螺纹部30fs。内螺纹部30fs连通于将从箭头P所示的方向供给的流体引导至后述的压力室28A的接头部件30的孔30a。孔30a的一方开口端朝向在接头部件30的底板28与传感器单元的膜片32之间形成的压力室28A开口。

传感器单元收纳部的外廓部由作为罩部件的圆筒状的防水壳20形成。在树脂制的防水壳20的下端部形成有开口部20b。在成为内侧的开口部20b的周缘的阶差部卡合接头部件30的底板28的周缘。

作为流体的空气或者液体通过接头部件30的孔30a而供给至压力室28A内。传感器单元的外壳12的下端面载置于底板28。

检测压力室28A内的压力且发送检测输出信号的传感器单元构成为，作为主要单元，包括：圆筒状的外壳12；将压力室28A和外壳12的内周部隔绝的金属制的膜片32；具有多个压力检测元件的传感器芯片16；经由玻璃层而以一端部支撑传感器芯片16的金属制的芯片安装部件18；电连接于传感器芯片16的输入输出端子组40ai(i＝1～8)；以及将输入输出端子组40ai及油填充用管44固定于芯片安装部件18的外周面与外壳12的内周面之间的密封玻璃14。

膜片32支撑于与上述压力室28A面对面的外壳12的一方下端面。对在压力室28A配置的膜片32进行保护的膜片保护罩34具有多个连通孔34a。膜片保护罩34的周缘与膜片32的周缘一同通过焊接而接合于不锈钢制的外壳12的下端面。

在形成于与金属制的膜片32面对面的传感器芯片16及密封玻璃14的端面之间的液封室，例如经由油填充用管44而填充有预定量的硅油PM或者氟系惰性液体作为压力传递介质。此外，油填充用管44的一方端部在填充油后，如两点划线所示地压瘪而堵塞。

硅油例如为具有由硅氧烷键和有机质的甲基构成的二甲基聚硅氧烷构造的硅油。氟系惰性液体例如也可以为具有全氟烃构造的液体、以及具有氢氟醚构造的液体、或者三氟氯乙烯的低重合物，且在主链上结合氟及氯，两端具有氟、氯的构造。

在密封玻璃14的端部形成有凹部，在配置于该凹部的传感器芯片16与膜片32之间，还在密封玻璃14的下端面支撑有金属制的电位调整部件17。电位调整部件17例如连接于类似于日本专利第3987386号公报所示的、具有连通孔且连接于传感器芯片16的电路的零电位的端子。

输入输出端子组40ai(i＝1～8)包括两根电源用端子、一根输出用端子、以及五根调整用端子。各端子的两端部分别朝向在上述的密封玻璃14的端部形成的凹部和后述的端子台24的孔而突出。两根电源用端子和一根输出用端子经由连接端子36而连接于各引线38的芯线38a。各引线38连接于预定的压力测量装置。此外，图1中仅示出了八根端子中的四根端子。

传感器芯片16具有多个压力检测元件，例如构成为包括：由硅形成为大致矩形的主体部；在主体部的上端面形成，且形成处理电路的电路层；在作为第一层的电路层的上表面层叠的作为第二层的绝缘膜层；在该绝缘膜层形成的铝制的屏蔽层；以及保护屏蔽层的上层部的保护层。

此外，在上述的例中，传感器单元的传感器芯片16被保持于密封玻璃14内的芯片安装部件18的一端部支撑，但不限于该例，例如，传感器芯片16也可以构成为，不适用芯片安装部件18，而直接固定于上述密封玻璃14的形成凹部的平坦面。

排列输入输出端子组40ai的端子台24由树脂材料、例如聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)成形。端子台24和插入输入输出端子组40ai的多个孔一同在内侧具有预定容积的空洞部。端子台24的下端面以覆盖密封玻璃14的上端面的方式利用硅系粘结剂而粘结于外壳12的上端面。由此，在外壳12的上端面形成具有预定厚度的环状的粘结层。另外，在输入输出端子组40ai突出的密封玻璃14的整个上端面以预定厚度形成有由硅系粘结剂构成的被覆层。由此，在外壳12的上端面及密封玻璃14的整个上端面形成硅系粘结层10。

因此，硅系粘结层10形成为静电保护层。如上所述地利用硅系粘结剂形成静电保护层10，从而不受ESD保护电路的有无的影响，提高传感器单元的抗静电能力。

上述的硅系粘结剂例如优选为具有柔软性的加成型的单成分系。硅系粘结剂例如为具有低分子硅氧烷键的粘结剂。另外，硅系粘结剂和硅油的亲和性良好，因此即使在万一向硅系粘结剂中混入了硅油等的情况下，也不存在硅系粘结剂的粘结性变差的问题。

在端子台24的外周面及连结于端子台24且覆盖上述孔的端盖22的外周面与防水壳20的内周面之间、以及防水壳20的内周面与外壳12的外周面之间填充有预定量的密封材料26。端子台24及端盖22夹着上述传感器单元，与接头部件30的底板28面对面地配置于防水壳20内。

端盖22的上端面从防水壳20的开口端朝向上方而突出。即，端盖22的上端面的位置成为比防水壳20的开口端面的位置高的位置。

密封材料26为热固化型树脂材料，例如为氨基甲酸乙酯系树脂、或者环氧系树脂。密封材料26的最靠近端盖22的中心轴线(即，防水壳20的中心轴线)且粘结于端盖22的上端面附近的顶部26I的位置，以预定的高低差ΔHA设定于裙部26E的位置，裙部26E粘结于与距离端盖22的中心轴线最远的防水壳20的内周面20a大致垂直地形成的开口端面附近。高低差ΔHA根据固化后的密封材料26的收缩率，例如至少设定为0.5mm以上。由此，不会使向防水壳20内充填的密封材料26的充填量增大，在密封材料26的露出于外部的上表面不会形成类似于滞留露水等水滴的凹部。此时，引线38的芯线38a及被覆向密封材料26内插入例如4mm以上。此外，密封材料26的露出于外部的上表面也可以形成为朝向上方突出的凸面、或者例如大致圆锥面。

如上所述，在本发明的压力传感器的制造方法一例中，在传感器单元、端盖22、以及端子台24等配置于防水壳20内后，以形成高低差ΔHA的方式填充预先设定好的预定量的密封材料26，该情况下，将密封材料26供给至防水壳20内的分配器42的前端的位置例如如图1两点划线所示地定位于端盖22的上端面附近。由此，避免密封材料26在充填中从防水壳20溢出问题。

此外，在密封材料26为氨基甲酸乙酯系树脂的情况下，也可以为了提高外壳12的外周面与氨基甲酸乙酯系树脂的粘结性而对外壳12的外周面的区域实施粗面化处理。这种粗面化处理例如可以使用在本申请人的国际申请(PCT/JP2013/083351)公开了的粗面化处理方法。此外，密封材料26也可以不是热固化型树脂而是常温固化型树脂。

图2概要性表示本发明的压力传感器的第二实施例。

此外，在图2中，对与图1所示的例中的结构单元相同的结构单元标注相同的符号进行表示，且省略其重复说明。

压力传感器构成为包括：与引导将检测压力的流体的配管连接的接头部件30；以及传感器单元收纳部，该传感器单元收纳部与接头部件30的底板28连结，并收纳传感器单元，且将来自传感器芯片的检测输出信号供给至预定的压力测量装置。传感器单元收纳部的外廓部由作为罩部件的圆筒状的防水壳21形成。在树脂制的防水壳21的下端部形成有开口部21b。在成为内侧的开口部21b的周缘的阶差部卡合接头部件30的底板28的周缘。防水壳21的沿中心轴线的长度H2设定为比上述的防水壳20的对应的长度H1稍大。

向端子台24的外周面及与端子台24连结且覆盖上述的孔的端盖22′的外周面与防水壳21的内周面之间、以及防水壳21的内周面与外壳12的外周面之间填充预定量的密封材料26。端子台24及端盖22′夹着上述的传感器单元，与接头部件30的底板28面对面地配置于防水壳21内。

端盖22′的上端面从防水壳21的开口端朝向上方突出。即，端盖22′的上端面的位置成为比防水壳21的开口端面的位置高的位置。端盖22′内的空洞的深度22′CH设定为比上述的端盖22(参照图1)内的空洞的深度大。即，端盖22′的上端面的相距端子台24的连结部的高度设定为比端盖22的对应的高度大。

密封材料26的最靠近端盖22′的中心轴线(即，防水壳21的中心轴线)且粘结于端盖22′的上端面附近的顶部26I的位置，以预定的高低差ΔHB设定于裙部26E的位置，该裙部26E粘结于与距离端盖22′的中心轴线最远的防水壳21的内周面21a大致垂直地形成的开口端面附近。高低差ΔHB根据固化后的密封材料26的收缩率而例如至少设定为0.5mm以上。由此，在密封材料26的露出于外部的上表面不会形成类似于滞留露水等水滴的凹部。此外，密封材料26的露出于外部的上表面也可以形成为朝向上方突出的凸面、或者例如大致圆锥面。此时，引线38的芯线38a及被覆向密封材料26内插入例如4mm以上。

Claims (4)

1.一种压力传感器，其特征在于，具备：

含有对压力进行检测的传感器芯片的传感器单元；

具有对上述传感器单元进行收纳的传感器单元收纳部的罩部件；以及

向上述罩部件的传感器单元收纳部的上述传感器单元的周围充填的由氨基甲酸乙酯树脂材料构成的密封材料，

从上述罩部件的开口向外部露出的上述密封材料的端面的顶部，相对于该端面的裙部，以与上述密封材料的收缩率对应的预定值以上的高低差形成。

2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，

与上述传感器芯片电连接且从上述密封材料的端面突出的引线，向上述密封材料内插入预定值以上的长度。

3.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，

上述密封材料的端面形成为朝向上方而为凸状的大致圆锥面状。

4.一种压力传感器的制造方法，其特征在于，包括如下工序：

将含有对压力进行检测的传感器芯片的传感器单元以及与该传感器单元连结的端盖配置于罩部件的传感器单元收纳部；以及

利用分配器将由氨基甲酸乙酯树脂材料构成的密封材料填充于上述罩部件的传感器单元收纳部的上述传感器单元的周围，

上述分配器的一端配置于上述罩部件的传感器单元收纳部的端盖的外周缘附近，从上述罩部件的开口向外部露出的密封材料的端面的顶部，相对于该端面的裙部，以与上述密封材料的收缩率对应的预定值以上的高低差形成。