JP2001099737A - 圧力センサー装置 - Google Patents

圧力センサー装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】圧力変化や温度変化を受けるだけでなく、ガソ
リン蒸気、水蒸気、酸性排気ガス等の雰囲気に曝される
使用環境下でも耐久寿命が大幅に向上した圧力センサー
装置を提供すること。 【解決手段】ハウジング、及び、該ハウジング内部に収
納された、裏面が接着剤を介して前記ハウジング底面に
接着固定された台座に固着されたセンサーチップ、ター
ミナル及びそれらを接続するボンディングワイヤーから
なる圧力センサー装置。少なくとも前記ターミナルの上
部がフツ素系接着剤で被覆されていると共に、その被覆
されたターミナルと前記センサーチップ及びボンディン
グワイヤーの全てが埋没する如く、前記フッ素系接着剤
と同種のフッ素系ゲルが充填されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧力センサー装置
に関し、特にフッ素系材料を用いて封止し保護すること
により、耐久寿命を向上させた圧力センサー装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、圧力センサー等の半導体装置
を、外部から、電気的、機械的又は化学的に保護するこ
とを目的として、該半導体装置をハウジング内部に収容
し、その空間部分に電気絶縁性、耐熱衝撃性、耐振動
性、耐熱・耐寒性に優れたゲル材料を充填することは公
知である。上記封止用ゲル材料としてはシリコーン樹脂
が多用されているが、このゲルはトルエン、ガソリン、
ガソホール等の溶剤類で膨潤する他、耐水性は良好であ
るものの透湿性が大きい、強酸、強アルカリ等の薬品類
で劣化する等の欠点を有している。
【０００３】そこで、前記特性以外にも、耐ガソリン
性、耐水性、低透湿性、耐薬品性等が要求される分野に
おいては、それらの特性を有するフッ素系ゲル材料の使
用が不可欠になっている。例えば、自動車のガソリンエ
ンジンの燃料ガス又は排気ガスの圧力を検知するために
使用される圧力センサー装置においては、圧力変化や温
度変化を受けるだけでなく、ガソリン蒸気、水蒸気、酸
性排気ガス等の雰囲気に曝されるので、それらから保護
する封止剤としてフッ素系ゲル材料が好適に使用されて
いる（特開平１１−１１６６８５号）。
【０００４】この様なフッ素系ゲルを形成する材料とし
ては、（A）分子中にアルケニル基を有すると共に主鎖
中にパーフロロポリエーテル構造を有する直鎖状フロロ
ポリエーテル化合物、（B）分子中に珪素原子に結合し
た水素原子を有する含フッ素有機珪素化合物、及び
（C）白金族化合物の各成分を基本成分とする、硬化性
パーフロロポリエーテル樹脂組成物が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記パ
ーフロロポリエーテル樹脂系ゲル組成物を使用し、ゲル
単独で圧力センサー装置を封止した場合には、上記ガス
雰囲気中で繰り返し温度変化や圧力変化を受ける状況下
に置かれると、ゲル中に気泡が発生しそれらの気泡が成
長又は移動して、ゲルにクラックを発生させたりボンデ
ィングワイアーを切断したりして、保護機能だけでなく
センサー機能自身も喪失することがあるという欠点があ
った。
【０００６】本発明者は、上記の欠点を解決するために
鋭意検討を重ねた結果、従来の圧力センサーにおけるゲ
ルによる封止に加えて、更に、少なくともターミナルの
上部をフッ素系接着剤で被覆することにより、圧力セン
サー装置の耐久寿命が向上することを見出し本発明を完
成させた。従って、本発明の目的は、圧力変化や温度変
化を受けるだけでなく、ガソリン蒸気、水蒸気、酸性排
気ガス等の雰囲気に曝される使用環境下でも十分な耐久
性を有する圧力センサー装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の上記の目的は、
ハウジング、及び、該ハウジング内部に収納された、裏
面が接着剤を介して前記ハウジング底面に接着固定され
た台座に固着されたセンサーチップ、ターミナル及びそ
れらを接続するボンディングワイヤーからなる圧力セン
サー装置であって、少なくとも前記ターミナルの上部が
フツ素系接着剤で被覆されていると共に、その被覆され
たターミナルと前記センサーチップ及びボンディングワ
イヤーの全てが埋没する如く、前記フッ素系接着剤と同
種のフッ素系ゲルが充填されてなることを特徴とする圧
力センサー装置によって達成された。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を用いて具体
的に説明する。図１は、本発明の圧力センサー装置の一
実施態様における断面図を示すものである。図１におい
て、符号1はハウジング、2は接着剤、3は台座、4はセン
サーチップ、5は外部電極に接続されるターミナル、6は
センサーチップ4とターミナル5を接続するボンディング
ワイアー、7はフッ素系接着剤、8はフッ素系ゲルであ
る。
【０００９】ここに、ハウジング1は、例えばPPS製のよ
うな樹脂製で上面が開放されている。その中央部には、
例えばガラス製の台座3に固着されたセンサーチップ4が
配置されている。このセンサーチップ4はハウジング1内
の圧力を検出する。台座3は接着剤2でハウジング1の底
部に接着されている。接着剤2としては、フロロシリコ
ーン系又はパーフルオロポリエーテル系等のフッ素系接
着剤を使用することが好ましい。
【００１０】また、このハウジング1には複数本のター
ミナル5が配置されている。その一端側は外部に接続さ
れており、他端側はボンディングワイアー6を介してセ
ンサーチップ4と接続されている。センサーチップ4で検
出された圧力信号はターミナル5から外部に取り出すこ
とができる。ターミナル5の上部を被覆するフッ素系接
着剤層7は、後述するフッ素系ゲル8と同種のものであ
り、熱硬化可能な液状パーフルオロポリエーテル樹脂組
成物を硬化させることにより得られる。かかるフッ素系
接着剤は、例えば、特開平９−９５６１５号公報に記載
されている。
【００１１】この場合、該接着剤組成物でターミナル5
の上部を被覆した後、200℃以下の温度、好ましくは100
〜200℃の温度で数分から数時間加熱することにより被
接触面と接着した皮膜が形成される。前記接着剤組成物
は、ハウジング1にフッ素系ゲル組成物を注型する前に
硬化していてもよいし、未硬化であってもよいが、フッ
素系ゲル8とフッ素系接着剤7の界面の密着性を向上させ
るためには、フッ素系ゲル組成物を充填した後、同時に
硬化させることが好ましい。かかるフッ素系ゲルは、例
えば、特開平１１−１１６６８５号公報に記載されてい
る。
【００１２】同時に硬化させる場合には、フッ素系接着
剤組成物がシリカを含むことが好ましく、特にフッ素系
ゲル組成物との粘度差が大きいことが好ましい。尚、接
着剤皮膜の硬さ（JIS A）は5〜60度であることが好まし
い。硬さが5度未満では温度変化及び／又は圧力変化を
受けた場合にターミナル辺縁部から気泡が発生すること
があり、また、気泡の成長により皮膜にクラックが入る
ことがある。60度を超えると温度変化に追随できず被接
触面から剥離することがある。
【００１３】本発明において圧力センサー装置の封止剤
として使用されるフッ素系ゲル8は、熱硬化可能な液状
パーフルオロポリエーテル樹脂組成物を硬化させること
により得られる。前記した如く、酸性ガスと水蒸気の混
合雰囲気に曝される圧力センサー装置においては、液状
パーフルオロポリエーテル樹脂組成物を硬化してなるゲ
ルが好適に使用される。該ゲル組成物は、フッ素系接着
剤層7、センサーチップ4、ボンディングワイアー6が十
分に被覆されるように、ハウジング1内に充填された
後、200℃以下の温度、好ましくは100〜200℃の温度で
数分から数時間加熱することにより形成される。
【００１４】前記組成物から得られるゲル硬化物の針入
度（JISK2220）は1〜100であることが好ましい。針入度
が1未満では、温度変化及び／又は圧力変化を受けた場
合に、その変化によって発生した応力を緩和できないた
め、センサー特性を変動させたりボンディングワイヤー
6を切断することがあり、100を超えると圧力変化により
液状化することがある。
【００１５】
【実施例】硬さ25のフッ素系接着剤（信越化学工業株式
会社製SIFEL 611）によってターミナル5の上部を披覆
し、その被覆されたターミナル5上部とセンサーチップ4
及びボンディングワイヤー6の上部を、針入度が90のフ
ツ素系ゲル（信越化学工業株式会社製SIFEL 819 A/B）
で充填して被覆した、図１で示された本発明の圧力セン
サーを製造し、これを、ガソリン又は水に1週間浸漬し
た後、取り出した。
【００１６】次いで、各圧力センサー装置について下記
の圧力冷熱サイクルの同時負荷試験を実施したところ、
各装置とも、100万サイクル後（圧力サイクルによる）
でも、ゲル内に気泡の発生やクラックの発生が認められ
なかった。これに対し、従来の如くゲルのみで封止した
ものは、3万サイクル以前に気泡が発生し、ボンディン
グワイアーが切断した。 圧力サイクル：2000mmHg/2秒⇔100mmHg/2秒、 冷熱サイクル：130℃／60分⇔−40℃／60分
【発明の効果】本発明の圧力センサー装置は、ターミナ
ルの上部が、ゲルとは別に更にフッ素系接着剤で被覆さ
れているので、ガソリン蒸気、水蒸気、酸性排気ガス等
の雰囲気に曝されてもその影響を受け難い。更に、温度
変化や圧力変化を受ける状況下に置かれても、封止剤中
に気泡の発生やクラック発生が効果的に防止される結
果、内部に収容された圧力センサー装置の耐久寿命を大
幅に向上させることができる。従って、本発明の装置
は、特に、自動車に搭載される圧力センサー装置として
有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧力センサー装置の一実施例を示す断
面図である。
【符号の説明】
1 ハウジング 2 接着剤 3 台座 4 センサーチップ 5 ターミナル 6 ボンディングワイアー 7 フッ素系接着剤 8 フッ素系ゲル 9 圧力センサー装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F055 AA40 BB20 CC02 DD04 DD11 DD19 EE13 FF38 GG11 HH11 4M112 AA01 BA01 CA11 CA13 CA14 CA15 DA18 EA14 FA08 GA01

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ハウジング、及び、該ハウジング内部に収
    納された、裏面が接着剤を介して前記ハウジング底面に
    接着固定された台座に固着されたセンサーチップ、ター
    ミナル及びそれらを接続するボンディングワイヤーから
    なる圧力センサー装置であって、少なくとも前記ターミ
    ナルの上部がフツ素系接着剤で被覆されていると共に、
    その被覆されたターミナルと前記センサーチップ及びボ
    ンディングワイヤーの全てが埋没する如く、前記フッ素
    系接着剤と同種のフッ素系ゲルが充填されてなることを
    特徴とする圧力センサー装置。
  2. 【請求項２】前記フッ素系接着剤及びフッ素系ゲルが、
    熱硬化可能なパーフロロポリエーテル樹脂組成物から形
    成されてなる、請求項１に記載された圧力センサー装
    置。
  3. 【請求項３】前記の熱硬化可能なパーフロロポリエーテ
    ル樹脂組成物が、（A）分子中にアルケニル基を有する
    と共に、主鎖中にパーフロロポリエーテル構造を有する
    直鎖状フロロポリエーテル化合物、（B）分子中に珪素
    原子に結合した水素原子を有する含フッ素有機珪素化合
    物、及び、（C）白金族化合物とからなる硬化性樹脂組
    成物である、請求項２に記載された圧力センサー装置。
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