CN110770559B - 传感器芯片的接合构造以及压力传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供传感器芯片的接合构造，在按压夹具(56)的前端的移动距离例如为50μm、30μm的情况下，对形成于厚度x设定在0.3mm～2.5mm的范围内的玻璃台座的粘接剂层(50)作用的载荷(剪切力)(N)的特性线在特性线Lt1(y＝1.3889x3)以及特性线Lt2(y＝0.463x3)上，或者在大于零且在特性线Lt1或特性线Lt2以下的区域内。

Description

传感器芯片的接合构造以及压力传感器
技术领域
本发明涉及传感器芯片的接合构造以及压力传感器。
背景技术
例如如专利文献1所示，构成液封型半导体压力传感器的一部分的传感器单元配设在形成于基座与膜片之间的液封室(受压空间)内。这样的传感器单元例如构成为包括以下部件作为主要构件：夹在基座与承接部件之间的膜片；形成于膜片的上方并存积作为压力传递介质的油的作为液封室的受压空间；配设在受压空间内并经由膜片来检测油的压力变动的传感器芯片(专利文献1中被称作半导体压力检测元件)；支撑传感器芯片的基座；以及送出来自传感器芯片的输出信号、向传感器芯片供电的多个引线脚。
例如如专利文献2所示，这样的传感器芯片有时经由由有机硅系粘接剂构成的粘接剂层而粘接于形成凹部的底部的底壁部(芯片安装部件)，其中，该凹部形成于封装部件。该粘接剂层具有预定的杨氏模量，粘接剂层的厚度设定为预定厚度以上。这样设定粘接剂层的厚度的理由在于：粘接剂层的厚度越大，从封装部件施加给传感器元件的力越容易被粘接剂层缓和，并且越能够极力抑制温度变化所引起的传感器特性的变动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-45172号公报
专利文献2：日本特开2003-247903号公报
发明内容
对于上述的压力传感器所使用的传感器芯片而言，在压力传感器的周围的温度变化了的情况下，基于传感器芯片的线膨胀系数以及粘接剂层的线膨胀系数与底壁部(芯片安装部件)的线膨胀系数的差，在传感器芯片及底壁部彼此之间产生热应力。由此，传感器芯片形变，从而传感器芯片的输出特性与该形变相应地变化，其结果，有时压力检测精度产生误差。例如，如图5所示，有时总压力检测精度(％FS)伴随压力传感器的周围温度的变化而变化。图5中，纵轴为总压力检测精度(％FS)，横轴为温度(℃)，并示出表示伴随总压力检测精度的温度变化产生的变动的特性线La1及La2。特性线La1示出伴随周围温度变化产生的总压力检测精度的误差较大的传感器芯片的特性，特性线La2示出伴随周围温度变化产生的总压力检测精度的误差较小的传感器芯片的特性。
并且，在因粘接剂层的粘弹性的性质而上述的热应力变化了的情况下，在该热应力变成平衡状态之前需要预定的时间，从而有时也因温度响应所引起的检测精度偏差的恶化而产生压力检测精度(％FS)的误差。图6中，纵轴为压力检测精度(％FS)，横轴为时间(t)，示出表示有温度响应延迟的传感器芯片的输出特性的特性线Lb2、和表示没有温度响应延迟的传感器芯片的输出特性的特性线Lb1。此外，图6中，特性线Lt示出从试验装置的恒温槽内的预定高温Ta变化至预定低温Tb的温度循环。图6中的特性线Lb2的输出随温度变化而延迟地变动，特性线Lb1的输出追随温度变化而变动。由此，在预定的时刻t1，精度的偏差ΔD在特性线Lb1中较小，而在特性线Lb2中较大。这样的输出随温度变化而延迟地变动的响应延迟的要因之一是粘接剂层的特性。
现今，对于是否是上述的传感器芯片的压力检测精度(输出特性)的误差在预定范围内的合格的传感器芯片的评价，在制作出组装有传感器芯片的压力传感器后，通过在恒温层内遵从预定的温度循环并测定该压力传感器(以下也称作工件)的输出特性来进行上述评价。
然而，为了确认制作出的压力传感器的温度特性，在恒温槽内需要花费时间使工件适应，从而作业效率恶化。
考虑以上的问题点，本发明的目的在于提供传感器芯片的接合构造以及压力传感器，在传感器芯片的接合构造以及压力传感器中，传感器单元单体的传感器芯片的压力检测精度(输出特性)的误差在预定范围内，并且能够提高压力传感器的生产效率。
为了实现上述的目的，本发明的传感器芯片的接合构造的特征在于，具备粘接层和支撑部件，该支撑部件经由涂覆于端面的粘接层来粘接并支撑包括玻璃台座的传感器芯片，对于粘接有传感器芯片的粘接层而言，在使传感器芯片相对于支撑部件的端面大致平行地移动50μm时，并将传感器芯片的玻璃台座的厚度定义为x(mm)、将剪切力定义为y(N)时，具有受到满足关系式(1)(0＜y≤1.3889x3)的剪切力y(N)的作用的特性。
并且，本发明的传感器芯片的接合构造的特征在于，具备粘接层和支撑部件，该支撑部件经由涂覆于端面的粘接层来粘接并支撑包括玻璃台座的传感器芯片，对于粘接有传感器芯片的粘接层而言，在使传感器芯片相对于支撑部件的端面大致平行地移动30μm时，并将传感器芯片的玻璃台座的厚度定义为x(mm)、将剪切力定义为y(N)时，具有受到满足以下的关系式(2)(0＜y≤0.463x3)的剪切力y(N)的作用。
另外，本发明的压力传感器具备上述的传感器芯片的接合构造。
再者，本发明的压力传感器具备：液封室，其由金属制的膜片隔绝并填充有压力传递介质；传感器芯片，其配设于液封室内的与膜片面对面的支撑部件的端面，并且一体形成有检测液封室内的压力的压力检测元件以及处理压力检测元件的输出信号的集成化的电子电路；以及引线脚，其用于将来自传感器芯片的输出信号导出至外部，其中，上述压力传感器具备上述的传感器芯片的接合构造。
在上述的压力传感器中，优选传感器芯片的尺寸为□2.5mm以上且□4.0mm以下。
在上述的压力传感器中，优选传感器芯片的玻璃台座的厚度为0.3mm以上且0.5mm以下、0.5mm以上且0.7mm以下、0.7mm以上且0.9mm以下、0.9mm以上且1.1mm以下、或者1.1mm以上且1.5mm以下、1.5mm以上且2.0mm以下、以及2.0mm以上且2.5mm以下中的任一范围。
粘接层优选由有机硅系凝胶、氟系凝胶、有机硅系粘接剂、以及氟系粘接剂中任一种形成，并且粘接层的厚度为0.5μm以上且100μm以下，优选为5μm以上且100μm以下。
根据本发明的传感器芯片的接合构造以及压力传感器，对于粘接有传感器芯片的粘接层而言，在使传感器芯片相对于支撑部件的端面大致平行地移动50μm时，并将传感器芯片的玻璃台座的厚度定义为x(mm)、将剪切力定义为y(N)时，具有受到满足关系式(1)(0＜y≤1.3889x3)的剪切力y(N)的作用，从而传感器单元单体的传感器芯片的压力检测精度(输出特性)的误差在预定范围内，并且能够提高压力传感器的生产效率。
附图说明
图1是简要地示出本发明的传感器芯片的接合构造的一例中的制造的检查工序所使用的测定装置的一例的结构的图。
图2A是示出图1所示的测定装置的主视图。
图2B是放大地示出图2A中的IIB部的放大图。
图2C是图2B中的IIC向视图。
图2D是图2B中的局部放大图。
图2E是图2D中的IIE向视图。
图2F是图2D中的IIF向视图。
图3A是用于说明本发明的传感器芯片的接合构造的一例所使用的代表性的玻璃台座及传感器芯片的挠曲的图。
图3B是图3A所示的玻璃台座及传感器芯片的侧视图。
图3C是用于说明本发明的传感器芯片的接合构造的一例所使用的粘接剂层的图。
图3D是表示圆形的粘接剂层的图。
图3E是表示由图1所示的测定装置获得的与传感器单元中的各玻璃台座的厚度对应的粘接剂层的特性的特性图。
图3F是局部地放大图3E所示的特性图的一部分的特性图。
图3G是表示由图1所示的测定装置获得的传感器单元中的粘接剂层的特性的特性图。
图4A是示出具备传感器单元的压力传感器的结构的剖视图，其中，传感器单元具有本发明的传感器芯片的接合构造的一例。
图4B是局部放大地示出图4A中的主要部分的局部剖视图。
图5是示出表示总压力检测精度伴随温度的变化产生的变动的特性线的图。
图6是示出表示有温度响应延迟的传感器芯片以及没有温度响应延迟的传感器芯片的输出特性的特性线的图。
具体实施方式
图4A简要地示出具备传感器单元的压力传感器的结构，其中，传感器单元具有本发明的传感器芯片的接合构造的一例。
图4A中，压力传感器构成为包括接头部件30和传感器单元收纳部，该接头部件30与引导应被检测压力的流体的配管连接，该传感器单元收纳部与接头部件30的底板28连结且收纳下述的传感器单元，并将来自传感器芯片的检测输出信号供给至预定的压力测定装置。
金属制的接头部件30在内侧具有内螺纹部30fs，该内螺纹部30fs供上述的配管的连接部的外螺纹部拧入。内螺纹部30fs与将从箭头P所示的方向供给的流体引导至下述的压力室28A的接头部件30的端口30a连通。端口30a的一个开口端朝向形成于接头部件30的底板28与传感器单元的膜片32之间的压力室28A开口。
传感器单元收纳部的外部轮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。接头部件30的底板28的周缘与成为内侧的开口部20b的周缘的台阶部卡合。
经由接头部件30的端口30a向压力室28A内供给作为流体的空气或者液体。传感器单元的壳体12的下端面熔敷于底板28。
检测压力室28A内的压力并送出检测输出信号的传感器单元构成为包括以下部件作为主要构件：圆筒状的壳体12；将压力室28A与壳体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；经由粘接剂层50而在一端部支撑传感器芯片16的金属制的芯片安装部件18；与传感器芯片16电连接的输入输出端子组40ai(i＝1～8)；以及将输入输出端子组40ai和油填充用管44固定于芯片安装部件18的外周面与壳体12的内周面之间的密封玻璃14。
膜片32支撑于壳体12的与上述的压力室28A面对面的一个下端面。保护配设于压力室28A的膜片32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的周缘一起通过焊接而接合于不锈钢制的壳体12的下端面。
在金属制的膜片32与所面对面的传感器芯片16及密封玻璃14的端面之间形成有液封室13，例如经由油填充用管44在液封室13内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，在填充油后，如双点划线所示，油填充用管44的一个端部被压溃来进行封闭。
硅油例如是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是具有全氟碳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聚物，该三氟氯乙烯的低聚物具有主链键合有氟及氯、且两端为氟、氯的构造。
在传感器芯片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，传感器芯片16配设在形成于密封玻璃14的端部的凹部内。电位调整部件17例如连接于亦在日本专利第3987386号公报中示出那样的具有连通孔并与传感器芯片16的电路的零电位连接的端子。
输入输出端子组40ai(i＝1～8)由两根电源用端子、一根输出用端子以及五根调整用端子构成。各端子的两端部分别朝向形成于上述的密封玻璃14的端部的凹部和下述的端子台24的孔突出。两根电源用端子和一根输出用端子经由连接端子36而与各引线38的芯线38a连接。各引线38与预定的压力测定装置连接。此外，图4A中仅示出八根端子中的四根端子。
传感器芯片16在硅膜片部的上部具有形成桥接电路的多个压力检测元件，例如构成为包括：由硅形成为大致矩形的主体部；形成于主体部的上端面中的压力检测元件的周围且集成处理上述的桥接电路的输出信号的放大电路、直线修正电路、温度修正电路以及修正数据保持电路来形成的电子电路层；以及形成在作为第一层的电子电路层的上表面层叠的作为第二层的绝缘膜层的氧化膜。
此外，在本发明的传感器芯片的接合构造的另一例中，传感器芯片16也可以与膜片部一起形成在预定厚度的玻璃台座上。如在下文中说明那样，与该玻璃台座形成为一体的传感器芯片16经由粘接剂层50而粘接于芯片安装部件18的一端部。此时，为了取得本申请的试验数据，传感器芯片16的玻璃台座厚度例如为0.3mm以上且3.0mm以下，优选为0.3mm以上且1.2mm以下，传感器芯片的尺寸例如为□0.8mm以上□5.0mm以下，优选为□2.5mm以上且□4.0mm以下，使用上述部件进行了验证。
对于伴随传感器芯片16的膜片部的位移产生的芯片弯曲所引起的传感器芯片16的检测精度的偏差的原因，形成为一体的玻璃台座及传感器芯片16的易于挠曲(δ)也成为要因之一。例如，如图3A及图3B所示，关于玻璃台座及传感器芯片的挠曲，假设在利用集中载荷作用于悬臂梁的自由端的简易模型(挠曲角dδ/dx小于1的模型)进行了研究的情况下，假定与形成为一体的玻璃台座及传感器芯片相当的悬臂梁16′(以下也称作梁16′)。梁16′具有由宽度b、厚度t构成的长方形截面以及长度l，并且一端被支撑。
挠度δ的大小[＝Pl3/(3EI)]与弯曲刚性(EI)(E：杨氏模量，I：截面惯性矩)成反比例，并与梁16′的长度l的立方成正比例。并且，基于截面惯性矩I(＝bt3/12)，挠度δ的大小与厚度t的立方成反比例。因此，挠度δ的大小通过将梁16′(玻璃台座)的厚度t设定为较薄来缩小截面惯性矩I，并且将梁16′的长度l设定为较大，而处于变大的趋势。即，传感器芯片16的尺寸例如设定为□4.0mm左右，玻璃台座的厚度设定为0.3mm左右，由此形成为一体的玻璃台座及传感器芯片16易于挠曲，因此推测出伴随膜片部的位移产生的芯片弯曲所引起的传感器芯片16的检测精度的偏差减少。
但是，传感器芯片16的玻璃台座厚度及传感器芯片16的尺寸不限定于此，这只不过决定下述的载荷的适应范围。
在本发明的传感器芯片的接合构造的一例中，传感器芯片16经由作为粘接层的粘接剂层50而粘接于芯片安装部件18的一端部。作为粘接剂层50的材质，一般按照杨氏模量从高到低(与硬度从高到低同义)的顺序，例如能够从环氧类粘接剂、聚氨酯系粘接剂、有机硅系粘接剂、氟系粘接材料、有机硅系凝胶、氟系凝胶等群组中适当地选择。为了获得本申请的试验数据，此次，作为粘接剂层的材质使用了有机硅系凝胶、氟系凝胶。此时，所使用的粘接剂层的厚度为0.5μm以上且100μm以下，优选为5μm以上且100μm以下的厚度。
根据本申请的发明人，在传感器芯片16相对于芯片安装部件18的一端部的固定较弱的(较为松动的)情况下，验证出传感器芯片16的温度响应所引起的精度偏差、低温时的精度变得良好。其理由之一为：在传感器芯片16相对于芯片安装部件18的一端部的固定较弱的情况下，热应力较小，从而改善温度响应所引起的精度偏差。例如当由下述的测定装置中的按压夹具56对粘接剂层50作用剪切力(载荷)时，由与按压夹具56的预定移动量对应的载荷的变化来表示传感器芯片16相对于芯片安装部件18的一端部的固定的程度(较强或较弱等)(参照图3F)。
例如，如图3C及图3D所示，在传感器芯片16通过具有预定厚度l、杨氏模量E、截面惯性矩I、圆形的粘接面积πr2的粘接剂层50而粘接于芯片安装部件18的一端部的情况下，当由按压夹具56使传感器芯片16以预定行程δ向一个方向相对于芯片安装部件18的一端部大致平行地移动时，在粘接剂层的粘接面积及粘接剂层的材质相同时，所作用的载荷P(＝3EIδ/l3)因弯曲刚性(EI)恒定而与粘接剂层50的厚度l3成反比例，从而传感器芯片16相对于芯片安装部件18的一端部的固定的程度处于粘接剂层50的厚度l越厚则越弱的趋势，并且处于粘接剂层50的厚度l越薄则越强的趋势(因此，若粘接剂层50较厚则感觉传感器芯片的固定程度松动，若粘接剂层50较薄则感觉坚固)。
因此，在粘接剂层的粘接面积及粘接剂层的材质相同的情况下，若粘接剂层的厚度(粘接剂层的截面积)较厚，则粘接剂层柔软，与低温时的粘接剂的线膨胀系数的差所引起的形变较小，从而作用于粘接剂层的热应力较小。因此，热应力较小，从而传感器芯片16受到的粘弹性的性质的影响较小，进而温度响应所引起的精度偏差的影响较小。并且，由于热应力较小，所以传感器芯片16受到的变形的影响较小，从而低温精度变得良好。
此外，若所选择的粘接剂层的材质变化，则对于粘接剂层的厚度，也适当地选择预定值。并且，粘接剂层不限定于这样的例子，作为粘接层，例如也可以是较薄的粘附性薄膜。
并且，作为支撑传感器芯片16的支撑部件的芯片安装部件18的材质例如是铁镍系合金或者不锈钢等金属。作为其结果，能够减少温度变化所引起的传感器芯片16的形变，而且能够提高传感器芯片16的检测精度、改善温度响应所引起的检测精度的偏差。
此外，在上述的例子中，传感器单元中的传感器芯片16由保持在密封玻璃14内的芯片安装部件18的一端部支撑，但不限定于这样的例子，在本发明的传感器芯片的接合构造其它另一例中，例如也可以不使用芯片安装部件18，传感器芯片16直接固定于形成上述的密封玻璃14的凹部的平坦面。
使输入输出端子组40ai排列的端子台24由树脂材料、例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)成形。端子台24具有供输入输出端子组40ai插入的多个孔并且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的上端面的方式通过有机硅系粘接剂而粘接于壳体12的上端面。由此，在壳体12的上端面形成具有预定厚度的环状的粘接层10a。并且，在输入输出端子组40ai所突出的密封玻璃14的整个上端面，以预定厚度形成有由有机硅系粘接剂构成的包覆层10b。
如图4A所示，在形成端子台24的空洞部的内周面且与密封玻璃14的上端面面对面的内周面，形成有朝向密封玻璃14突出的环状突起部24P。环状突起部24P的突出长度根据包覆层10b的粘性等来设定。通过像这样形成环状突起部24P，涂覆后的包覆层10b的一部分由表面张力拉至环状突起部24P与形成端子台24的空洞部的内周面中大致正交于密封玻璃14的上端面的部分之间的狭窄空间内并保持，从而不会偏向端子台24的空洞部内的一方侧地涂覆包覆层10b。由此，在壳体12的上端面以及密封玻璃14的整个上端面，形成有由包覆层10a、包覆层10b构成的有机硅系粘接层10作为静电保护层。因此，通过像这样由有机硅系粘接剂形成静电保护层，不会被ESD保护电路的有无影响地提高传感器单元的静电耐力。
上述的有机硅系粘接剂例如优选为柔软性的加成型单组分体系。有机硅系粘接剂例如是具有低分子硅氧烷键的粘接剂。此外，例如也可以使用环氧类粘接剂来代替有机硅系粘接剂。
端子台24的外周面以及与端子台24连结并覆盖上述的孔的端盖22的外周面与防水壳20的内周面之间，并且在防水壳20的内周面与壳体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以隔着上述的传感器单元而面向接头部件30的底板28的方式配置在防水壳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。
当组装上述的压力传感器时，对于组装于压力传感器的传感器单元子组件(以下也称作工件)SA而言，预先通过粘接剂的特性的测定方法来测定工件SA中的粘接剂层50的特性。工件SA构成为包括以下部件作为主要构件：圆筒状的壳体12；具有多个压力检测元件的传感器芯片16；经由粘接剂层50而由一端部支撑传感器芯片16的金属制的芯片安装部件18；输入输出端子组40ai(i＝1～8)；以及密封玻璃14。
上述的粘接剂的特性的测定方法的一例使用图1所示的测定装置来进行。测定装置例如配置在室温20℃～30℃、湿度10～80％RH的环境气中。
例如如图1及图2A所示，测定装置构成为包括：XY轴工作台；Z轴工作台58；推拉力计52，其配设于XY轴工作台中的固定台53，检测对下述的工件SA施加的载荷并输出检测信号SL；以及作为信号处理部的个人计算机(未图示)，其基于来自推拉力计52的检测信号SL以及表示XY轴工作台中的上工作台64及下工作台66的移动台的移动量的检测信号SS来形成特性曲线(参照图3G)。个人计算机具备储存控制下述的西格玛光机(株)公司制(型号SGSP20-85)的工作台的程序数据以及载荷记录软件数据((株)依梦达制ZP Recorder)的存储部。
在Z轴工作台58，能够移动地设有支撑工件SA的工件支撑台62。如图2B所示，工件SA以使壳体12的端面抵接于工件支撑台62的载置面的方式利用安装用小螺纹件能够拆下地固定于工件支撑台62。
如图2A所示，XY轴工作台配置在预定的基台60上。XY轴工作台构成为包括：由固定于基台60的固定台以及移动台构成的下工作台66；与下工作台66的移动台连结的固定台53的上工作台64；以及与配设为能够相对于上工作台64移动的移动台连结的固定台53。此外，下工作台66和上工作台64具备经由滚珠丝杠驱动的驱动用马达(未图示)。
XY轴工作台和Z轴工作台58例如使用西格玛光机(株)公司制(型号SGSP20-85)的工作台。
下工作台66的移动台能够沿图1及图2A所示的正交坐标中的Y坐标轴移动。并且，上工作台64的移动台能够沿X坐标轴移动。驱动用马达例如是步进马达或者伺服马达，将表示上工作台64及下工作台66的移动台的移动量的检测信号SS供给至个人计算机。
在固定台53的预定位置固定有推拉力计52。推拉力计52例如使用(株)依梦达公司制(型号ZP-50N)的推拉力计。推拉力计52具备一端具有图2B所示的按压夹具56的推杆54。如图2D、图2E及图2F中局部放大所示，按压夹具56由不锈钢(SUS303)制成，并在前端具有按压件56P。按压夹具56的颈部的宽度D5例如设定为2.5mm。按压夹具56的颈部的沿移动方向的长度D2例如设定为1.7mm。从按压夹具56的颈部的下端面至主体部为止的距离D3例如设定为2.5mm。对从按压夹具56的颈部起与主体部相连的部分实施了1mm的倒角CA及0.5mm的倒角CB。此外，对按压夹具56的颈部的其它部分实施预定的轻倒角。
按压件56P大致形成为三棱柱。按压件56P的高度D4例如设定为1mm。按压件56P的至三角形的顶点的高度D1例如设定为0.7mm。按压件56P的三角形的夹角α设定为90°。
在测定开始前，按压夹具56的前端的按压件56P配置为在相对于支撑于工件支撑台62的工件SA的传感器芯片16的侧面隔开预定距离例如约0.001mm的位置处与传感器芯片16的侧面对置。按压件56P的位于按压夹具56的中心轴线CL上的三角形的顶点的位置例如设定为相对于传感器芯片16的中心线在±0.1mm内的预定范围ΔDa内。此时，从按压件56P的下端面至传感器芯片16的上表面的距离ΔDb例如设定在0.3mm±0.2mm的范围内。在按压夹具56的按压件56P抵接于工件SA的传感器芯片16的侧面后，推拉力计52检测作用于按压夹具56的前端的载荷(来自传感器芯片16的反作用力)，并将检测信号SL供给至个人计算机。此时，以1Hz以上的载荷取样频率来供给。固定台53以及按压夹具56的按压件56P在抵接于传感器芯片16的侧面后，例如以移动速度1μm/s移动预定行程。由此，图2B中箭头所示的按压夹具56的前端的沿移动方向(Y坐标轴向)的剪切力作用于粘接剂层50。
个人计算机基于检测信号SS及检测信号SL来形成表示传感器单元中的粘接剂层50的特性的特性线，并将其显示于显示部。在显示部显示例如图3G所示的特性线Lc、Lc′、Ld1以及Ld2。图3G中，纵轴为由按压夹具56的前端施加的载荷(N)，横轴为按压夹具56的前端的移动距离(μm)，示出表示受到剪切力的粘接剂层的弹性位移至塑性位移的特性线。此外，对于按压冶具56的前端的移动距离(μm)而言，将该前端压入传感器芯片16，并将前端抵接于传感器芯片16的外周面的位置定义为0(μm)。关于载荷的测定，优选在向传感器芯片16压入按压冶具56的前端时，在工件SA不旋转的状态下进行测定。
图3G示出表示传感器单元中的粘接剂层50的特性的特性线Ld1、Ld2、以及表示比较例中的粘接层的特性的特性线Lc、Lc′。
特性线Ld1、Ld2分别表示厚度设定为5μm、20μm的粘接剂层的特性。该粘接剂层的材质例如是有机硅系凝胶。特性线Lc、Lc′表示厚度设定为1μm的粘接剂层的特性。该粘接剂层的材质例如是有机硅系凝胶。
在特性线Ld1中，随着移动距离变大而载荷逐渐增大，在移动距离为40μm以上且60μm以下的区域内，载荷取得0.1(N)以上且0.3(N)以下的值。在特性线Ld2中，随着移动距离变大而载荷逐渐增大，在移动距离为40μm以上且60μm以下的区域内，载荷取得0.03(N)以上且0.05(N)以下的值。另一方面，在表示比较例的特性的特性线Lc中，随着移动距离变大而载荷急剧增大，在移动距离为40μm以上且60μm以下的区域内，载荷取得0.75(N)以上且1.05(N)以下的值。在特性线Lc′中，随着移动距离变大而以比特性线Lc的角度小的角度增大，当移动距离为20μm时，载荷取得0.1(N)，当移动距离为40μm时，载荷取得0.6(N)，并且在移动距离为40μm以上且60μm以下的区域内，取得0.6(N)以上且0.95(N)以下的值。
本申请的发明人制作出上述的例子那样的组装有工件SA的压力传感器、以及比较例那样的组装有传感器单元的压力传感器，在恒温层内遵从预定的温度循环，并对各压力传感器的伴随周围温度变化产生的总压力检测精度的误差进行了验证。其结果，利用通过具有遵从特性线Ld1及Ld2的特性的粘接剂层50而粘接的传感器芯片16，获得伴随周围温度变化产生的总压力检测精度的误差较小的传感器芯片的特性。并且，利用通过具有遵从特性线Lc′的特性的粘接剂层而粘接的传感器芯片16，获得伴随周围温度变化产生的总压力检测精度的误差较小的传感器芯片的特性。另一方面，利用通过具有遵从特性线Lc的特性的粘接层而粘接的传感器芯片，获得伴随周围温度变化产生的总压力检测精度的误差较大的传感器芯片的特性。
因此，当移动距离为20μm以上且60μm以下时，在所获得的特性线是横贯载荷(剪切力)大于零且0.6(N)以下的区域COI(参照图3G中的斜线区域)的特性线的情况下，利用通过具有遵从该特性线的特性的粘接剂层而粘接的传感器芯片，获得伴随周围温度变化产生的总压力检测精度的误差较小的高精度的传感器芯片的特性。区域COI是在移动距离为20μm以上且60μm以下的范围内载荷为0.6(N)以下、由连接点P1(移动距离：20μm，载荷：0.1(N))与点P2(移动距离：40μm，载荷：0.6(N))的直线包围的区域。换言之，区域COI是粘接剂层较软的区域。另外，在区域COI内，特性线优选横贯载荷为0.3(N)以下、且由连接点P3(移动距离：50μm，载荷：0.3(N))与点P0(移动距离：20μm，载荷：0(N))的直线包围的区域。在这样的区域的情况下，粘接层的厚度例如优选设定在0.5μm以上且1.0μm以下的范围内、或者1.0μm以上且100μm以下的范围内，这是基于本申请的发明人的验证结果而确认到的。
图3E及图3F中，在上述的测定装置中的按压夹具56的前端的移动距离例如为30μm、50μm的情况下，根据上述的传感器芯片16(□2.5mm以上且□4.0mm以下的尺寸)的玻璃台座的各厚度x(mm)来示出作用于传感器单元中的粘接剂层50的载荷(y)的变化。特性线Lt1、Lt2分别示出在按压夹具56的前端的移动距离例如为50μm、30μm的情况下对形成于厚度x设定在0.3mm～3.0mm的范围内的玻璃台座的粘接剂层作用的载荷(剪切力)(N)的特性。其中，特性线Lt1的曲线(y＝1.3889x3)以及特性线Lt2的曲线(y＝0.463x3)分别是使用各测定值并由最小平方法的近似曲线近似所得的三次曲线。其中，y是载荷(N)，x是玻璃台座的厚度。粘接剂层50的厚度例如为0.5μm以上且100μm以下，优选为5μm以上且100μm以下。
作为评价粘接剂层50的范围的一例，按压夹具56的前端的移动距离设定为30μm、50μm的理由在于：上述的移动距离在20μm以上且60μm以下的范围内，当移动距离为30μm时，能够正确地检测变化的载荷，当移动距离为50μm时，能够更准确地检测变化的载荷，而且设为粘接剂层50自身不会塑性变形而破坏的范围。
根据本申请的发明人的验证结果，验证出：利用通过具有遵从特性线Lt1及特性线Lt2的特性的粘接剂层50而粘接的传感器芯片16，能获得伴随周围温度变化产生的总压力检测精度的误差较小的传感器芯片的特性。并且，验证出：对于位于在载荷大于零且在特性线Lt1以下的范围内以及在载荷大于零且在特性线Lt2以下的范围内的任一特性线上的传感器芯片16而言，都能获得伴随周围温度变化产生的总压力检测精度的误差较小的传感器芯片的特性。
从以上的说明可明确地推测出：在恒温层内遵从预定的温度循环，不需要压力传感器中的伴随周围温度变化产生的总压力检测精度的误差的试验，就能基于这样的特性线来获得组装有这样的传感器单元的合格的压力传感器。此外，上述的图3F所示的特性线能获得伴随周围温度变化产生的总压力检测精度的误差较小的高精度的传感器芯片的特性，这样的上述的图3F所示的特性线优选也可以是当移动距离为40μm以上且60μm以下时横贯载荷(剪切力)为0.01(N)以上且0.6(N)以下的区域的特性线。此外，为了构成具有以上的特性的粘接构造，能够适当地选择粘接剂在传感器芯片上的涂覆面积、厚度，并且能够使用其它粘性胶带等，从而其粘接构造能够自由选择。从以上的说明可明确地知道：传感器单元单体(工件SA)的传感器芯片的压力检测精度(输出特性)的误差在预定范围内，并且能够提高压力传感器的生产效率。

Claims (14)

1.一种传感器芯片的接合构造，其特征在于，
具备粘接层和支撑部件，该支撑部件经由涂覆于端面的上述粘接层来粘接并支撑包括玻璃台座的传感器芯片，
对于粘接有上述传感器芯片的粘接层而言，在使该传感器芯片相对于上述支撑部件的端面大致平行地移动50μm的情况下，并将上述传感器芯片的玻璃台座的沿着与上述支撑部件的端面正交的方向的厚度定义为x(mm)、将作用于上述粘接层的剪切力定义为y(N)时，具有受到满足以下的关系式(1)的剪切力y(N)的作用的特性，
0＜y≤1.3889x3……(1)。
2.一种传感器芯片的接合构造，其特征在于，
具备粘接层和支撑部件，该支撑部件经由涂覆于端面的上述粘接层来粘接并支撑包括玻璃台座的传感器芯片，
对于粘接有上述传感器芯片的粘接层而言，在使该传感器芯片相对于上述支撑部件的端面大致平行地移动30μm的情况下，并将上述传感器芯片的玻璃台座的沿着与上述支撑部件的端面正交的方向的厚度定义为x(mm)、将作用于上述粘接层的剪切力定义为y(N)时，具有受到满足以下的关系式(2)的剪切力y(N)的作用的特性，
0＜y≤0.463x3……(2)。
3.一种压力传感器，其特征在于，
具备权利要求1或2所述的传感器芯片的接合构造。
4.一种压力传感器，具备：
液封室，其由金属制的膜片隔绝并填充有压力传递介质；
传感器芯片，其配设于该液封室内的与上述膜片面对面的支撑部件的端面，并且一体形成有检测上述液封室内的压力的压力检测元件以及处理该压力检测元件的输出信号的集成化的电子电路；以及
引线脚，其用于将来自该传感器芯片的输出信号导出至外部，
上述压力传感器的特征在于，
具备权利要求1或2所述的传感器芯片的接合构造。
5.根据权利要求3或4所述的压力传感器，其特征在于，
上述传感器芯片的尺寸为2.5mmX2.5mm以上且4.0mmX4.0mm以下。
6.根据权利要求5所述的压力传感器，其特征在于，
上述传感器芯片的玻璃台座的厚度为0.3mm以上且0.5mm以下。
7.根据权利要求5所述的压力传感器，其特征在于，
上述传感器芯片的玻璃台座的厚度为0.5mm以上且0.7mm以下。
8.根据权利要求5所述的压力传感器，其特征在于，
上述传感器芯片的玻璃台座的厚度为0.7mm以上且0.9mm以下。
9.根据权利要求5所述的压力传感器，其特征在于，
上述传感器芯片的玻璃台座的厚度为0.9mm以上且1.1mm以下。
10.根据权利要求5所述的压力传感器，其特征在于，
上述传感器芯片的玻璃台座的厚度为1.1mm以上且1.5mm以下。
11.根据权利要求5所述的压力传感器，其特征在于，
上述传感器芯片的玻璃台座的厚度为1.5mm以上且2.0mm以下。
12.根据权利要求5所述的压力传感器，其特征在于，
上述传感器芯片的玻璃台座的厚度为2.0mm以上且2.5mm以下。
13.根据权利要求3～12任一项中所述的压力传感器，其特征在于，
上述粘接层由有机硅系凝胶、氟系凝胶、有机硅系粘接剂、以及氟系粘接剂中任一种形成，该粘接层的厚度为0.5μm以上且100μm以下。
14.一种压力传感器，具备权利要求1或2所述的传感器芯片的接合构造，其特征在于，
上述粘接层由有机硅系凝胶、氟系凝胶、有机硅系粘接剂、以及氟系粘接剂中任一种形成，该粘接层的厚度为0.5μm以上且100μm以下。
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