【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力センサに関し、詳しくは、圧力センサの取り付け部への実装技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エッチング処理などの半導体製造技術を用いてシリコン基板（Ｓｉ基板）上に形成される、いわゆるダイヤフラム型の圧力センサが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の圧力センサとしては、例えば図１０に示すように、半導体製造技術によってシリコン基板１０１上に圧力を検出する圧力検知部（ダイヤフラム部）１０２と、この圧力検知部１０２に生じる撓みを検出する撓み検出素子であるピエゾ抵抗素子１０３と、このピエゾ抵抗素子１０３が検出した抵抗値を出力する外部接続用の複数個の電極パッド１０４と、ピエゾ抵抗素子１０３上に設けられるストッパーガラスである閉塞板１０５等から構成されている。
【０００４】
この圧力センサは、流体圧力等が圧力検知部１０２に作用すると、この圧力に応じて当該圧力検知部１０２が全体に亘って撓む。このとき、ピエゾ抵抗素子１０３は、撓み変形部分となる圧力検知部１０２上に設けられていることから、当該ピエゾ抵抗素子１０３に歪みが生じる。そして、このピエゾ抵抗素子１０３の抵抗値はこの歪み量に応じて変化するから、圧力センサは、前記ピエゾ抵抗素子１０３の抵抗値を各電極パッド１０４間の電圧・電流値として検出することにより、前記圧力検知部１０２に加わる圧力を検出している。
【０００５】
また、この圧力センサは、センサ取付部１０６に対して接着剤１０７により、そのシリコン基板１０１の下端面全面を接着面として固定している。すなわち、シリコン基板１０１の下端面に形成した受圧凹溝１０８を除いて、前記シリコン基板１０１の下端面全面に接着剤１０７を塗布している。このように、シリコン基板１０１の下端面全面を接着面として、前記圧力センサをセンサ取付部１０６に固定させているので、充分な接合強度が確保される。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１１８６４２号公報（第５頁及び第６頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記したようにシリコン基板１０１の下端面全面に接着剤１０７を塗布した場合、圧力センサの使用温度範囲においてセンサ取付部１０６に熱応力が生じ、当該圧力センサの出力特性に変化（温度特性が悪化する）が生じる。
【０００８】
すなわち、圧力センサの使用温度（例えば−４０〜１５０℃）にてセンサ取付部１０６に生じた熱応力（歪み）が、接着剤１０７を介して圧力検知部１０２に伝達するため、圧力センサに出力変化が生じることになる。これは、圧力センサをセンサ取付部１０６に搭載するときの接着剤１０７の広がり方によって、接着面積がばらつくためと考えられる。尚、接着剤の塗布量を充分に管理して接着していても、接着面積が大きいために前記ばらつきが生じ、使用環境温度変化に対する圧力センサの検出精度は劣化する。
【０００９】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧力センサをセンサ取付部に接着する接着面積のばらつきを抑え、使用環境温度に影響されることなく正確な圧力を検出し得る信頼性の高い圧力センサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、少なくとも圧力検知部と電極パッドが形成された素子基板を、接着剤によってセンサ取付部に固定させた圧力センサにおいて、前記素子基板の前記センサ取付部に対する実装面に、余剰接着剤を逃がすトラップ溝を形成したことを特徴とする。
【００１１】
上記の構成によれば、素子基板のセンサ取付部に対する実装面に、余剰接着剤を逃がすトラップ溝を形成したので、接着強度を確保するのに必要な接着量以外の余剰接着剤は、このトラップ溝に流れ込むことになる。
【００１２】
したがって、本発明によれば、接着面積のばらつきを抑えることができ、一定の接着面積にて圧力センサをセンサ取付部に接着固定させることができる。その結果、センサ使用温度環境変化によるセンサ取付部の熱応力（歪み）の影響を圧力検知部が受けなくなり、圧力センサは、環境温度変化に拘わらず正確な圧力を検出することが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、電極パッドを、実装面とは反対側の表面に形成しており、この電極パッドと相対向する位置の前記実装面にのみ接着剤を塗布したことを特徴とする。
【００１４】
上記の構成によれば、電極パッドと相対向する位置の実装面にのみ接着剤を塗布したので、圧力センサをセンサ取付部に接着固定させるのに足る充分な必要最小限の接着量となし得る。
【００１５】
したがって、本発明によれば、センサ取付部に生じる熱応力の圧力検知部への伝達が抑えられ、環境温度変化による圧力センサの出力値のばらつきを抑えることができ、正確な圧力を検知することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、電極パッドを、実装面とは反対側の表面に複数形成しており、各電極パッドと相対向する前記実装面のそれぞれの位置に接着剤を塗布したことを特徴とする。
【００１７】
上記の構成によれば、各電極パッドと相対向する実装面のそれぞれの位置に接着剤を塗布しているので、必要且つ最小限の接着面積となる。
【００１８】
したがって、本発明によれば、センサ取付部に生じる熱応力の圧力検知部への伝達がより一層軽減され、環境使用温度に左右されることなく、圧力センサの出力値を安定させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態におけるピエゾ抵抗型の圧力センサを一部破断して示す正面図である。図１に示す圧力センサは、段付き円筒状のホルダ１と、このホルダ１の基端側に設けられたコネクタ２と、該ホルダ１の先端側の外周に形成された雄ネジ３と、コネクタ２と雄ネジ３との間に設けられた六角ナット４とを有している。
【００２１】
コネクタ２は、後述する圧力センサ素子で検出された圧力検出値を取り出すための外部接続用のコネクタである。雄ネジ３は、圧力センサを、例えば、ブレーキライン、又は、パワステ油圧ライン等の配管に接続するための締結手段として使用される。六角ナット４は、圧力センサを被取付部に取り付ける際に使用される。
【００２２】
ホルダ１の先端部には、圧力センサ素子５と信号処理回路部６を実装させる凹陥部７が形成されている。この凹陥部７の上方には、当該凹陥部７による空間部を外部空間と隔成させるためのダイヤフラム８が設けられている。そして、このダイヤフラム８と凹陥部７とで形成される密閉空間には、図示を省略するシリコンオイルが充填されている。
【００２３】
また、ダイヤフラム８の上方には、ホルダ１の先端側周縁に溶接固定された天面を構成するプロテクタ９が設けられている。このプロテクタ９には、当該プロテクタ９とダイヤフラム８とで形成される空間部に圧力検出を行う流体を流入させるための開口部９ａがほぼ中央位置に形成されている。
【００２４】
このように構成された圧力センサ素子５は、プロテクタ９とダイヤフラム８間の空間部に流入した流体の圧力を、当該ダイヤフラム８を介してシリコンオイルに伝達させ、その伝達によるシリコンオイルの圧力を、後述するピエゾ抵抗素子からなる圧力検知部で検出するようになっている。そして、この圧力センサ素子５からの出力が後述する信号処理回路部６で処理され、処理後の検出信号がコネクタ２を介して外部へ出力される。
【００２５】
ホルダ１には、軸方向に貫通する信号線取り出し孔１０が形成されている。この信号線取り出し孔１０には、ガラスで封止されるワイヤー１１が配索されている。そして、ワイヤー１１は、信号処理回路部６とコネクタ２間を接続し、信号処理回路部６からの出力をコネクタ２へと伝達させる役目をする。
【００２６】
図２（Ａ）は、圧力センサ素子５及び信号処理回路部６の実装構造を示す拡大平面図であり、同図（Ｂ）は、図２（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図３は、圧力センサ素子５の底面図であり、図４は、圧力センサ素子５の断面図である。
【００２７】
圧力センサ素子５は、平面矩形状の素子基板１２と、この素子基板１２に形成された圧力検知部１３と、圧力検知部１３に生じる撓みを検出するピエゾ抵抗素子（図示せず）と、このピエゾ抵抗素子が検出した抵抗値を出力する外部接続用の複数個の電極パッド１４と、ピエゾ抵抗素子上に設けられるストッパーガラスである閉塞板１５から構成されている。
【００２８】
素子基板１２の裏面には、平面略矩形状で断面略台形状をなす凹溝として形成される受圧凹溝１６が形成されている。この受圧凹溝１６が形成されることによって薄肉厚とされた前記素子基板１２の部分は、圧力を検知する圧力検知部１３として機能する。この圧力検知部１３には、当該圧力検知部１３に生じた撓みを検出するピエゾ抵抗素子が設けられている。
【００２９】
また、素子基板１２の裏面（実装面）には、この圧力センサ素子５をセンサ取付部１７に接着剤１８によって接着固定させるときに、余剰接着剤１８を逃がすトラップ溝１９が形成されている。かかるトラップ溝１９は、複数個の電極パッド１４が直線上に配列される位置と相対向する位置に塗布される接着剤１８の長手方向における一側縁近傍部に、断面略逆Ｖ字状をなす長穴として形成されている。このトラップ溝１９と受圧凹溝１６は、前工程でエッチングマスクを形成し、後工程でエッチング溶液（例えばヒドラジン等）にて同時に形成される。
【００３０】
接着剤１８は、前記したように、素子基板１２のセンサ取付部１７に対する裏面である実装面１２ａのうち、前記した電極パッド１４と相対向する位置に塗布される。図３では、接着剤１８の塗布領域を、一点鎖線で示す長方形状部分とした。
【００３１】
一方、素子基板１２の表面には、ピエゾ抵抗素子が検出した抵抗値を出力する複数個の電極パッド１４が形成されている。これら電極パッド１４は、素子基板１２の一側縁近傍部に沿って直線上に配列されている。
【００３２】
閉塞板１５は、圧力検知部１３の表面側（受圧凹溝１６の反対側）に設けられる凹溝（図示せず）を閉塞して基準圧力室を形成する。圧力検知部１３は、この閉塞板１５によって形成された基準圧力室側と受圧凹溝１６側との差圧の作用により、当該差圧に応じた撓みが前記ピエゾ抵抗素子で検出されることになる。
【００３３】
尚、この圧力センサ素子５が実装されるセンサ取付部１７には、前記受圧凹溝１６と相対向する位置に、該受圧凹溝１６とダイヤフラム８で形成される密閉空間を連通させるための凹陥溝２０が形成されている。
【００３４】
信号処理回路部６は、図２に示すように、センサ取付部１７に対して裏面全面が接着剤２１によって固定されている。この信号処理回路部６の表面には、前記圧力センサ素子５の電極パッド１４とボンドワイヤー２２によって接続されるリード電極パッド２３が形成されている。電極パッド１４とリード電極パッド２３は、半導体製造技術であるワイヤーボンディングによって接続される。
【００３５】
また、信号処理回路部６の表面には、この信号処理回路部６からの信号を伝送させる信号出力線２４の一端が接続されている。信号出力線２４の他端は、センサ取付部１７に形成されたターミナル２５に接続されている。
【００３６】
このように、本実施の形態では、圧力センサ素子５の実装面１２ａのうち、電極パッド１４と相対向する位置にのみ接着剤１８を塗布して当該圧力センサ素子５をセンサ取付部１７に接着固定させているので、実装面１２ａ全面を接着させる場合に比べて接合面積が小さくなるので、圧力センサ素子５とセンサ取付部１７との熱膨張率の違いによるストレスの影響が低減され、環境温度の変化に対して圧力検出の精度を維持することができる。
【００３７】
特に、本実施の形態では、余剰接着剤１８を逃がすトラップ溝１９を素子基板１２の実装面１２ａに形成しているので、塗布された接着剤１８のうち接着強度を確保するのに必要な接着量以外の余剰接着剤１８がこのトラップ溝１９に流れ込む。トラップ溝１９に入り込んだ余剰接着剤１８は、センサ取付部１７とは接着されることはないようになっている。
【００３８】
したがって、本実施の形態では、接着ムラが生じないと共に接着面積のばらつきを抑えることができ、一定の接着面積にて圧力センサをセンサ取付部１７に接着固定させることができる。その結果、本実施の形態の圧力センサによれば、環境温度変化に拘わらず正確な圧力検出ができ、信号処理回路部６のゲイン補正により温度特性出力が調整可能となる。
【００３９】
図５は、出力温度特性を示すグラフである。このグラフから明らかなように、本実施の形態では、図５中破線で示すように、センサ使用温度（−４０〜１５０℃）範囲において、ほぼ一定した変化率を示していることが判る。実装面１２ａの全面を接着固定していた従来構造では、１００℃を超えたところから急激に変化率が増加しており、センサ取付部１７の熱応力（歪み）の影響を圧力センサ素子５が受けていることが判る。しかしながら、本実施の形態では、このセンサ取付部１７の熱応力の影響を圧力センサ素子５がほとんど受けていないことが、このグラフから実証された。
【００４０】
（第２実施形態）
図６は、第２実施形態における圧力センサ素子の背面図であり、図７は、図６の一部を拡大して示す要部の拡大背面図である。
【００４１】
この実施の形態では、第１実施形態と同じく、各電極パッド１４と相対向する素子基板１２の実装面１２ａのそれぞれの位置に接着剤１８を塗布して圧力センサ素子５をセンサ取付部１７に接着固定させた構成であるが、トラップ溝１９の形状を異にしている。
【００４２】
すなわち、本実施の形態では、トラップ溝１９を、各電極パッド１４が配列された周囲と相対向する位置を略コ字状に取り囲んだ形状としている。このトラップ溝１９も同様に、エッチングマスクを使用して、前記した受圧凹溝１６及び接着剤塗布領域２６と同時にエッチングにより形成される。
【００４３】
このように、各電極パッド１４が配列された周囲と相対向する位置を取り囲むように略コ字状のトラップ溝１９を形成したので、接着剤１８の広がり方に応じて３方向に流れる余剰接着剤１８を前記略コ字状のトラップ溝１９でトラップすることができる。したがって、本実施の形態では、接着面積のバラツキを抑えて均一な接着面を確保することができる。
【００４４】
（第３実施形態）
図８は、第３実施形態における圧力センサ素子の背面図であり、図９は、図８の一部を拡大して示す要部の拡大背面図である。
【００４５】
この実施の形態では、第１実施形態と同じく、各電極パッド１４と相対向する素子基板１２の実装面１２ａのそれぞれの位置に接着剤１８を塗布して圧力センサ素子５をセンサ取付部１７に接着固定させた構成であるが、トラップ溝１９の形状を異にしている。
【００４６】
すなわち、素子基板１２の実装面１２ａのうち、図９中矩形状の破線で表される各電極パッド１４と相対向する位置には、それぞれの電極パッド１４と相対向する位置にのみ接着剤１８を塗布させるための接着面としての接着剤塗布領域２６が形成されている。これら接着剤塗布領域２６は、電極パッド１４の数に応じた数だけ設けられる。例えば、電極パッド１４の数が４つであれば、接着剤塗布領域２６もこれに応じて４つ設けられる。
【００４７】
接着剤塗布領域２６は、少なくとも電極パッド１４の大きさとほぼ同じ程度の大きさとされた矩形状をなして実装面１２ａと同じ面に形成されている。この接着剤塗布領域２６は、トラップ溝１９及び受圧凹溝１６をエッチングによって形成するときに、同時に形成される。すなわち、エッチングマスクを形成する際に、トラップ溝１９、受圧凹溝１６及び接着剤塗布領域２６も合わせて形成し、このエッチングマスクを使用して前記素子基板１２をエッチングすることによって形成する。
【００４８】
また、余剰接着剤１８を逃がすトラップ溝１９は、各接着剤塗布領域２６の周縁近傍部に、断面略逆Ｖ字状をなす穴として略口字状に形成されている。
【００４９】
このように本実施の形態では、各電極パッド１４と相対向する実装面１２ａのそれぞれの位置に接着剤塗布領域２６を形成し、その接着剤塗布領域２６に接着剤１８を塗布しているので、必要且つ最小限の接着面積となし得る。このため、センサ取付部１７に生じる熱応力の圧力検知部１３への伝達がより一層軽減され、環境使用温度に左右されることなく、圧力センサによる出力値のバラツキを抑制して安定化なものとなすことができ、また、温度特性出力の安定化が望める。
【００５０】
さらに、各接着剤塗布領域２６の周囲を取り囲むようにトラップ溝１９を略口字状にそれぞれ形成したので、接着剤１８の広がり方に応じて４方向に流れる余剰接着剤１８を前記略口字状のトラップ溝１９で確実にトラップすることができる。したがって、本実施の形態では、接着面積のバラツキを抑えて均一な接着面を確保することができる。
【００５１】
（その他の技術的思想）
上記各実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
請求項１記載の圧力センサであって、前記トラップ溝を、前記圧力検知部と同時にエッチングにより形成したことを特徴とする圧力センサ。
【００５２】
この構成によれば、エッチングによって圧力検知部を形成するのと同時にトラップ溝も形成することができるため、製造工程の簡略化を図ることができると共に圧力センサを安価に製造することができる。
【００５３】
請求項２又は請求項３に記載の圧力センサであって、前記トラップ溝を、前記電極パッドと相対向する位置の周囲に沿って形成したことを特徴とする圧力センサ。
【００５４】
この構成によれば、電極パッドと相対向する位置の周囲を取り囲むようにトラップ溝を形成することによって、任意の方向に流れる余剰接着剤を前記トラップ溝でトラップさせることができ、均一な接着面の確保により、安定した出力値を出力し得る圧力センサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１実施形態におけるピエゾ抵抗型の圧力センサを一部破断して示す正面図である。
【図２】図２（Ａ）は圧力センサ素子及び信号処理回路部の実装構造を示す拡大平面図であり、同図（Ｂ）は、図２（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３は圧力センサ素子の底面図である。
【図４】図４は圧力センサ素子の断面図である。
【図５】図５は出力温度特性を示すグラフである。
【図６】図６は本発明の第２実施形態における圧力センサ素子の背面図である。
【図７】図７は図６の一部を拡大して示す要部の拡大背面図である。
【図８】図８は本発明の第３実施形態における圧力センサ素子の背面図である。
【図９】図９は図８の一部を拡大して示す要部の拡大背面図である。
【図１０】図１０は従来の圧力センサの断面図である。
【符号の説明】
１ 圧力センサ
５ 圧力センサ素子
６ 信号処理回路部
８ ダイヤフラム
１２ 素子基板
１２ａ 実装面
１３ 圧力検知部
１４ 電極パッド
１７ センサ取付部
１８ 接着剤
１９ トラップ溝
２６ 接着剤塗布領域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure sensor, and more particularly, to a technology for mounting a pressure sensor on a mounting portion.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a so-called diaphragm type pressure sensor formed on a silicon substrate (Si substrate) by using a semiconductor manufacturing technique such as an etching process has been developed (for example, see Patent Document 1).
[0003]
As this type of pressure sensor, for example, as shown in FIG. 10, a pressure detection unit (diaphragm unit) 102 for detecting a pressure on a silicon substrate 101 by a semiconductor manufacturing technique, and a deflection generated in the pressure detection unit 102 are detected. A piezoresistive element 103 serving as a deflection detecting element, a plurality of electrode pads 104 for external connection for outputting a resistance value detected by the piezoresistive element 103, and a closing plate serving as a stopper glass provided on the piezoresistive element 103 105 and the like.
[0004]
In this pressure sensor, when a fluid pressure or the like acts on the pressure detection unit 102, the pressure detection unit 102 is flexed throughout according to the pressure. At this time, since the piezoresistive element 103 is provided on the pressure detecting unit 102 serving as a bending deformation portion, the piezoresistive element 103 is distorted. Since the resistance value of the piezoresistive element 103 changes in accordance with the amount of strain, the pressure sensor detects the resistance value of the piezoresistive element 103 as a voltage / current value between the electrode pads 104. The pressure applied to the pressure detector 102 is detected.
[0005]
Further, in this pressure sensor, the entire lower end surface of the silicon substrate 101 is fixed to the sensor mounting portion 106 with an adhesive 107 as an adhesive surface. That is, the adhesive 107 is applied to the entire lower surface of the silicon substrate 101 except for the pressure receiving groove 108 formed on the lower surface of the silicon substrate 101. As described above, since the pressure sensor is fixed to the sensor mounting portion 106 with the entire lower end surface of the silicon substrate 101 as an adhesive surface, sufficient bonding strength is secured.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-118642 (pages 5 and 6, FIG. 1)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the adhesive 107 is applied to the entire lower end surface of the silicon substrate 101 as described above, thermal stress is generated in the sensor mounting portion 106 in the operating temperature range of the pressure sensor, and the output characteristic of the pressure sensor changes (temperature characteristic). Worsens).
[0008]
That is, the thermal stress (strain) generated in the sensor mounting portion 106 at the operating temperature of the pressure sensor (for example, −40 to 150 ° C.) is transmitted to the pressure detecting portion 102 via the adhesive 107 and is output to the pressure sensor. A change will occur. This is considered to be because the bonding area varies depending on how the adhesive 107 spreads when the pressure sensor is mounted on the sensor mounting portion 106. Even if the amount of the adhesive applied is sufficiently controlled, the variation occurs due to a large bonding area, and the detection accuracy of the pressure sensor with respect to a change in the use environment temperature is deteriorated.
[0009]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to suppress a variation in an adhesion area in which a pressure sensor is adhered to a sensor mounting portion, and to accurately control a pressure without being influenced by a use environment temperature. Is to provide a highly reliable pressure sensor that can detect the pressure.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is a pressure sensor in which at least an element substrate on which a pressure detection portion and an electrode pad are formed is fixed to a sensor mounting portion with an adhesive. A trap groove for allowing excess adhesive to escape is formed on a mounting surface for the sensor mounting portion.
[0011]
According to the above configuration, since the trap groove for allowing the excess adhesive to escape is formed on the mounting surface of the element substrate with respect to the sensor mounting portion, the excess adhesive other than the amount of adhesive necessary to secure the adhesive strength is trapped by this trap. It will flow into the groove.
[0012]
Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress the variation in the bonding area, and to bond and fix the pressure sensor to the sensor mounting portion with a fixed bonding area. As a result, the pressure detecting section is no longer affected by the thermal stress (strain) of the sensor mounting section due to a change in the sensor operating temperature environment, and the pressure sensor can detect an accurate pressure regardless of the environmental temperature change.
[0013]
The invention according to claim 2 is characterized in that the electrode pad is formed on a surface opposite to the mounting surface, and an adhesive is applied only to the mounting surface at a position facing the electrode pad. I do.
[0014]
According to the above configuration, the adhesive is applied only to the mounting surface at a position opposed to the electrode pad, so that the required minimum amount of adhesive sufficient to adhere and fix the pressure sensor to the sensor mounting portion can be achieved. .
[0015]
Therefore, according to the present invention, the transmission of the thermal stress generated in the sensor mounting portion to the pressure detecting portion can be suppressed, the variation in the output value of the pressure sensor due to the change in the environmental temperature can be suppressed, and the accurate pressure can be detected. Can be.
[0016]
The invention according to claim 3 is characterized in that a plurality of electrode pads are formed on the surface opposite to the mounting surface, and an adhesive is applied to each position of the mounting surface facing each electrode pad. Features.
[0017]
According to the above configuration, the adhesive is applied to each position of the mounting surface facing each electrode pad, so that the necessary and minimum bonding area is obtained.
[0018]
Therefore, according to the present invention, the transmission of the thermal stress generated in the sensor mounting portion to the pressure detecting portion is further reduced, and the output value of the pressure sensor can be stabilized without being affected by the environmental use temperature.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
[0020]
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a partially cutaway front view showing a piezoresistive pressure sensor according to the first embodiment. The pressure sensor shown in FIG. 1 includes a cylindrical holder 1 having a step, a connector 2 provided on a base end side of the holder 1, a male screw 3 formed on an outer periphery on a distal end side of the holder 1, and a connector. And a hexagon nut 4 provided between the male screw 2 and the male screw 3.
[0021]
The connector 2 is a connector for external connection for extracting a pressure detection value detected by a pressure sensor element described later. The male screw 3 is used as a fastening means for connecting the pressure sensor to a pipe such as a brake line or a power steering hydraulic line. Hex nut 4 is used when the pressure sensor is mounted on the mounting portion.
[0022]
A recess 7 for mounting the pressure sensor element 5 and the signal processing circuit 6 is formed at the tip of the holder 1. Above the concave portion 7, a diaphragm 8 for separating a space defined by the concave portion 7 from an external space is provided. The sealed space formed by the diaphragm 8 and the recess 7 is filled with a silicone oil (not shown).
[0023]
Above the diaphragm 8, there is provided a protector 9 constituting a top surface welded and fixed to a peripheral edge on the distal end side of the holder 1. The protector 9 has an opening 9a at a substantially central position through which a fluid for pressure detection flows into a space formed by the protector 9 and the diaphragm 8.
[0024]
The pressure sensor element 5 configured as described above transmits the pressure of the fluid flowing into the space between the protector 9 and the diaphragm 8 to the silicon oil via the diaphragm 8, and the pressure of the silicon oil due to the transmission is transmitted to the silicon oil. The pressure is detected by a pressure detection unit including a piezoresistive element, which will be described later. Then, the output from the pressure sensor element 5 is processed by a signal processing circuit unit 6 described later, and the processed detection signal is output to the outside via the connector 2.
[0025]
The holder 1 is formed with a signal line extraction hole 10 penetrating in the axial direction. A wire 11 sealed with glass is routed in the signal line extraction hole 10. The wire 11 connects the signal processing circuit unit 6 and the connector 2, and serves to transmit an output from the signal processing circuit unit 6 to the connector 2.
[0026]
FIG. 2A is an enlarged plan view illustrating a mounting structure of the pressure sensor element 5 and the signal processing circuit unit 6, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2A. FIG. 3 is a bottom view of the pressure sensor element 5, and FIG. 4 is a sectional view of the pressure sensor element 5.
[0027]
The pressure sensor element 5 includes a planar rectangular element substrate 12, a pressure detection unit 13 formed on the element substrate 12, a piezoresistive element (not shown) for detecting the bending generated in the pressure detection unit 13, The piezoresistive element includes a plurality of electrode pads 14 for external connection for outputting a resistance value detected by the piezoresistive element, and a closing plate 15 as stopper glass provided on the piezoresistive element.
[0028]
On the back surface of the element substrate 12, a pressure-receiving groove 16 formed as a groove having a substantially rectangular planar shape and a substantially trapezoidal cross section is formed. The portion of the element substrate 12 which is made thin by forming the pressure receiving groove 16 functions as a pressure detecting portion 13 for detecting pressure. The pressure detecting section 13 is provided with a piezoresistive element for detecting the bending generated in the pressure detecting section 13.
[0029]
A trap groove 19 is formed on the back surface (mounting surface) of the element substrate 12 to allow the excess adhesive 18 to escape when the pressure sensor element 5 is bonded and fixed to the sensor mounting portion 17 with the adhesive 18. The trap groove 19 has a substantially inverted V-shaped cross section in the vicinity of one side edge in the longitudinal direction of the adhesive 18 applied at a position opposed to a position where the plurality of electrode pads 14 are arranged on a straight line. It is formed as an elongated hole. The trap groove 19 and the pressure receiving groove 16 form an etching mask in a previous step, and are formed simultaneously with an etching solution (eg, hydrazine) in a later step.
[0030]
As described above, the adhesive 18 is applied to a position of the mounting surface 12a, which is the back surface of the element substrate 12 with respect to the sensor mounting portion 17, opposite to the electrode pad 14. In FIG. 3, the application region of the adhesive 18 is a rectangular portion indicated by a dashed line.
[0031]
On the other hand, on the surface of the element substrate 12, a plurality of electrode pads 14 for outputting a resistance value detected by the piezoresistive element are formed. These electrode pads 14 are linearly arranged along the vicinity of one side edge of the element substrate 12.
[0032]
The closing plate 15 forms a reference pressure chamber by closing a groove (not shown) provided on the surface side (the opposite side of the pressure-receiving groove 16) of the pressure detecting section 13. The pressure detecting unit 13 detects that the piezoresistive element detects the deflection corresponding to the differential pressure by the action of the differential pressure between the reference pressure chamber side formed by the closing plate 15 and the pressure receiving groove 16 side. Become.
[0033]
The sensor mounting portion 17 on which the pressure sensor element 5 is mounted has a recess for communicating the closed space formed by the pressure receiving groove 16 and the diaphragm 8 at a position facing the pressure receiving groove 16. A groove 20 is formed.
[0034]
As shown in FIG. 2, the entire rear surface of the signal processing circuit unit 6 is fixed to the sensor mounting unit 17 with an adhesive 21. On the surface of the signal processing circuit section 6, a lead electrode pad 23 connected to the electrode pad 14 of the pressure sensor element 5 by a bond wire 22 is formed. The electrode pad 14 and the lead electrode pad 23 are connected by wire bonding which is a semiconductor manufacturing technique.
[0035]
One end of a signal output line 24 for transmitting a signal from the signal processing circuit unit 6 is connected to a surface of the signal processing circuit unit 6. The other end of the signal output line 24 is connected to a terminal 25 formed on the sensor mounting section 17.
[0036]
As described above, in the present embodiment, the adhesive 18 is applied only to the position on the mounting surface 12 a of the pressure sensor element 5 that faces the electrode pad 14, and the pressure sensor element 5 is bonded to the sensor mounting portion 17. Since it is fixed, the bonding area is smaller than in the case where the entire mounting surface 12a is bonded, so that the influence of stress due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the pressure sensor element 5 and the sensor mounting portion 17 is reduced, and the environmental temperature is reduced. , The accuracy of pressure detection can be maintained for changes in the pressure.
[0037]
In particular, in the present embodiment, since the trap groove 19 for allowing the excess adhesive 18 to escape is formed in the mounting surface 12a of the element substrate 12, the adhesive necessary for securing the adhesive strength among the applied adhesives 18 is formed. Excess adhesive 18 other than the amount flows into the trap groove 19. The surplus adhesive 18 that has entered the trap groove 19 is not bonded to the sensor mounting portion 17.
[0038]
Therefore, in the present embodiment, unevenness in adhesion does not occur and variation in the adhesion area can be suppressed, and the pressure sensor can be adhesively fixed to the sensor mounting portion 17 with a fixed adhesion area. As a result, according to the pressure sensor of the present embodiment, accurate pressure detection can be performed irrespective of a change in environmental temperature, and the temperature characteristic output can be adjusted by gain correction of the signal processing circuit unit 6.
[0039]
FIG. 5 is a graph showing output temperature characteristics. As is clear from this graph, in the present embodiment, as indicated by the broken line in FIG. 5, it is understood that the rate of change is almost constant in the range of the sensor operating temperature (−40 to 150 ° C.). In the conventional structure in which the entire surface of the mounting surface 12a is adhered and fixed, the rate of change rapidly increases from a temperature exceeding 100 ° C., and the influence of thermal stress (strain) of the sensor mounting portion 17 is reduced by the pressure sensor element 5. You can see that it has been received. However, in the present embodiment, it was demonstrated from this graph that the pressure sensor element 5 was hardly affected by the thermal stress of the sensor mounting portion 17.
[0040]
(2nd Embodiment)
FIG. 6 is a rear view of the pressure sensor element according to the second embodiment, and FIG. 7 is an enlarged rear view of a main part showing a part of FIG. 6 in an enlarged manner.
[0041]
In this embodiment, similarly to the first embodiment, the adhesive 18 is applied to each position of the mounting surface 12a of the element substrate 12 facing each electrode pad 14, and the pressure sensor element 5 is attached to the sensor mounting portion 17. The configuration is such that the trap groove 19 is adhered and fixed, but the shape of the trap groove 19 is different.
[0042]
That is, in the present embodiment, the trap groove 19 is formed in a substantially U-shape at a position facing the periphery where the electrode pads 14 are arranged. Similarly, the trap groove 19 is formed by etching simultaneously with the pressure receiving groove 16 and the adhesive application region 26 using an etching mask.
[0043]
As described above, the trapezoidal groove 19 having a substantially U-shape is formed so as to surround the position opposite to the periphery where the electrode pads 14 are arranged, so that the excess adhesive flowing in three directions according to the spread of the adhesive 18. The agent 18 can be trapped in the trapezoidal trap groove 19. Therefore, in the present embodiment, it is possible to suppress a variation in the bonding area and secure a uniform bonding surface.
[0044]
(Third embodiment)
FIG. 8 is a rear view of the pressure sensor element according to the third embodiment, and FIG. 9 is an enlarged rear view of a main part showing a part of FIG. 8 in an enlarged manner.
[0045]
In this embodiment, similarly to the first embodiment, the adhesive 18 is applied to each position of the mounting surface 12a of the element substrate 12 facing each electrode pad 14, and the pressure sensor element 5 is attached to the sensor mounting portion 17. The configuration is such that the trap groove 19 is adhered and fixed, but the shape of the trap groove 19 is different.
[0046]
That is, on the mounting surface 12 a of the element substrate 12, the adhesive 18 is provided only at a position facing each electrode pad 14 represented by a rectangular broken line in FIG. An adhesive application region 26 is formed as an adhesion surface for applying the adhesive. These adhesive application areas 26 are provided in a number corresponding to the number of the electrode pads 14. For example, if the number of the electrode pads 14 is four, four adhesive application areas 26 are provided accordingly.
[0047]
The adhesive application area 26 is formed in a rectangular shape having a size at least substantially equal to the size of the electrode pad 14 and is formed on the same surface as the mounting surface 12a. The adhesive application region 26 is formed simultaneously when the trap groove 19 and the pressure receiving groove 16 are formed by etching. That is, when forming the etching mask, the trap groove 19, the pressure receiving groove 16 and the adhesive application region 26 are also formed together, and the element substrate 12 is etched by using the etching mask.
[0048]
The trap groove 19 for letting out the excess adhesive 18 is formed in a substantially square shape as a hole having a substantially inverted V-shaped cross section near the periphery of each adhesive application area 26.
[0049]
As described above, in the present embodiment, the adhesive application area 26 is formed at each position of the mounting surface 12a facing each electrode pad 14, and the adhesive 18 is applied to the adhesive application area 26. Required and minimum bonding area. For this reason, the transmission of the thermal stress generated in the sensor mounting portion 17 to the pressure detecting portion 13 is further reduced, and the variation in the output value of the pressure sensor is suppressed and stabilized without being affected by the environmental use temperature. And stabilization of the temperature characteristic output can be expected.
[0050]
Further, since the trap grooves 19 are respectively formed in a substantially square shape so as to surround the periphery of each of the adhesive application regions 26, the excess adhesive 18 flowing in four directions according to the spread of the adhesive 18 is formed in the substantially square shape. The trap can be surely trapped by the trap groove 19 in the shape of a circle. Therefore, in the present embodiment, it is possible to suppress a variation in the bonding area and secure a uniform bonding surface.
[0051]
(Other technical ideas)
Technical ideas other than the claims that can be grasped from the above embodiments will be described below together with their effects.
The pressure sensor according to claim 1, wherein the trap groove is formed by etching simultaneously with the pressure detection unit.
[0052]
According to this configuration, since the trap groove can be formed simultaneously with the formation of the pressure detecting portion by etching, the manufacturing process can be simplified and the pressure sensor can be manufactured at low cost.
[0053]
4. The pressure sensor according to claim 2, wherein the trap groove is formed along a periphery of a position facing the electrode pad. 5.
[0054]
According to this configuration, by forming the trap groove so as to surround the periphery of the position facing the electrode pad, the excess adhesive flowing in any direction can be trapped by the trap groove, and the uniform adhesive surface , It is possible to provide a pressure sensor that can output a stable output value.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially cutaway front view of a piezoresistive pressure sensor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2A is an enlarged plan view illustrating a mounting structure of a pressure sensor element and a signal processing circuit unit, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2A. .
FIG. 3 is a bottom view of the pressure sensor element.
FIG. 4 is a sectional view of a pressure sensor element.
FIG. 5 is a graph showing output temperature characteristics.
FIG. 6 is a rear view of a pressure sensor element according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an enlarged rear view of a main part showing a part of FIG. 6 in an enlarged manner.
FIG. 8 is a rear view of a pressure sensor element according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an enlarged rear view of a main part showing a part of FIG. 8 in an enlarged manner.
FIG. 10 is a sectional view of a conventional pressure sensor.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 pressure sensor 5 pressure sensor element 6 signal processing circuit section 8 diaphragm 12 element substrate 12a mounting surface 13 pressure detection section 14 electrode pad 17 sensor mounting section 18 adhesive 19 trap groove 26 adhesive application area
