JP2012127781A - Dynamic quantity sensor - Google Patents

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Norifumi Yoshida
典史 吉田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve temperature characteristics of a sensor chip as compared with a conventional case using beads as a spacer.SOLUTION: In a method for manufacturing a dynamic quantity sensor in which a sensor chip 3 is stuck to an adherend 4 through high molecular adhesive 2 for easing thermal stress by elastic deformation, the same material as the adhesive 2 is cured on a part of an adhesion scheduled area of the adherend 4 to the sensor chip 3 to form a spacer 12 for holding an interval between the sensor chip 3 and the adherend 4. In the formation of the spacer 12, application and curing of the same material as the adhesive 2 in a droplet state are repeated several times. While holding the sensor chip 3 by the spacer 12, the adhesive 2 between the sensor chip 3 and the adherend 4 is cured. Since the spacer 12 reaches the same Young's modulus as that of the adhesive 2 after curing the adhesive 2, and when the adhesive 2 is contracted by a temperature change, stress received from the spacer 12 to the sensor chip 3 can be reduced and the temperature characteristics of the sensor chip 3 can be improved.

Description

本発明は、力学量センサに関するものである。   The present invention relates to a mechanical quantity sensor.

力学量センサは、センサチップが接着剤を介してケース等の被着体に接着されているが、被着体とセンサチップとの線膨張係数の違いから、温度変化によってセンサチップに熱応力がかかってしまう。このため、従来では、弾性変形によって熱応力を緩和させる弾性接着剤、特に、低弾性の接着剤(柔らかい接着剤)を用いている。   In a mechanical quantity sensor, a sensor chip is bonded to an adherend such as a case via an adhesive. However, due to a difference in linear expansion coefficient between the adherend and the sensor chip, thermal stress is applied to the sensor chip due to a temperature change. It will take. For this reason, conventionally, an elastic adhesive that relieves thermal stress by elastic deformation, in particular, a low-elasticity adhesive (soft adhesive) is used.

しかし、低弾性の接着剤は、硬化前の状態が液状のため、被着体に接着剤を塗布して、センサチップを載せた後、接着剤が硬化するまでの間に、センサチップが自重で沈むことで、熱応力を緩和するのに十分な接着剤の厚みを確保できなかったり、センサチップが傾いて接着剤の厚みが不均一になったりする恐れがある。   However, since the low-elasticity adhesive is in a liquid state before being cured, the sensor chip is self-weighted after the adhesive is applied to the adherend and the sensor chip is placed and before the adhesive is cured. The thickness of the adhesive may not be sufficient to relieve the thermal stress, or the sensor chip may be tilted and the thickness of the adhesive may become uneven.

そこで、従来では、低弾性の接着剤にビーズを混ぜることにより、ビーズをセンサチップと被着体との間隔を保つためのスペーサとして機能させて、熱応力を緩和するのに必要な接着剤の厚みを確保している。なお、低弾性の接着剤としては、例えば、シリコーン系接着剤が用いられ、ビーズとしては、例えば、PS(ポリスチレン)や、アルミナ、ガラス製のものが用いられている(例えば、特許文献1、2参照)。   Therefore, conventionally, by mixing the beads with a low-elasticity adhesive, the beads function as a spacer for keeping the distance between the sensor chip and the adherend, and the adhesive necessary for alleviating the thermal stress is used. The thickness is secured. As the low-elasticity adhesive, for example, a silicone-based adhesive is used, and as the beads, for example, PS (polystyrene), alumina, or glass is used (for example, Patent Document 1, 2).

特開平8−110351号公報(段落0014参照)JP-A-8-110351 (see paragraph 0014) 特開平5−333056号公報(段落0014参照)JP-A-5-333056 (see paragraph 0014)

ところで、上述の従来技術では、被着体に接着剤を塗布して、センサチップを載せた後、接着剤が硬化するまでの間、センサチップと被着体との間隔を保ちながら、センサチップを保持するために、PS製等の高弾性、すなわち、比較的硬いビーズが用いられており、ビーズのヤング率が硬化後の接着剤よりも高かった。具体的には、PS製のビーズのヤング率は、シリコーン系接着剤のヤング率よりも三桁以上高かった。それに加えて、PS製ビーズの線膨張係数は、シリコーン系接着剤の線膨張係数よりも1/5程度と小さかった。   By the way, in the above-mentioned prior art, after applying an adhesive to an adherend and placing the sensor chip, the sensor chip is maintained while maintaining the distance between the sensor chip and the adherend until the adhesive is cured. In order to maintain the hardness, beads made of high elasticity such as PS, that is, relatively hard beads were used, and the Young's modulus of the beads was higher than that of the adhesive after curing. Specifically, the Young's modulus of PS beads was three orders of magnitude higher than that of silicone adhesives. In addition, the linear expansion coefficient of PS beads was about 1/5 smaller than that of the silicone adhesive.

また、特許文献1の段落0014に記載の通り、粒径がそろっているビーズを用いることが好ましいが、実際には、粒径がそろっているビーズを用いることは困難であり、ビーズには粒径のバラツキが存在してしまう。   Further, as described in paragraph 0014 of Patent Document 1, it is preferable to use beads having a uniform particle diameter, but in practice, it is difficult to use beads having a uniform particle diameter, There will be variations in diameter.

このため、図11に示すような問題が生じてしまう。ここで、図11は、ビーズ30を混ぜた低弾性の接着剤2によって、センサチップ3と被着体とを接着した状態を示しており、図1と同様の構成部には図1と同一の符号を付している。   For this reason, the problem as shown in FIG. 11 will arise. Here, FIG. 11 shows a state in which the sensor chip 3 and the adherend are bonded by the low-elasticity adhesive 2 in which the beads 30 are mixed, and the same components as in FIG. The code | symbol is attached | subjected.

すなわち、図11に示すように、接着剤2の硬化温度よりも環境温度が低い場合、接着剤2はビーズ30よりもより大きく収縮し、相対的に大きなビーズ30がセンサチップ3を押して歪を生じさせてしまう。さらに、接着剤2中のビーズ30の配置はコントロールできないため、相対的に大きなビーズ30の位置にバラツキがあることから、センサチップ3に生じる歪の大きさや分布にバラツキが生じてしまう。これが、センサチップ3の温度特性の悪化の要因となる。   That is, as shown in FIG. 11, when the environmental temperature is lower than the curing temperature of the adhesive 2, the adhesive 2 contracts more than the beads 30, and the relatively large beads 30 push the sensor chip 3 and distort. It will be generated. Furthermore, since the arrangement of the beads 30 in the adhesive 2 cannot be controlled, there is a variation in the position of the relatively large beads 30, which causes variations in the magnitude and distribution of strain generated in the sensor chip 3. This becomes a factor of deterioration of the temperature characteristics of the sensor chip 3.

なお、温度特性が悪化するとは、センサの出力と温度との関係を示す温度特性図において、両者の関係を示す線に曲がりが生じ、線の傾きが一定の関係でなくなることを意味する。傾きが一定であれば、回路での出力特性の温度補正が可能であるが、傾きが一定でなくなると、高精度に温度補正するためには、回路チップの規模が大きくなってしまう。   The deterioration of the temperature characteristic means that in the temperature characteristic diagram showing the relationship between the output of the sensor and the temperature, the line indicating the relationship between the two is bent, and the inclination of the line is not constant. If the inclination is constant, the temperature correction of the output characteristics in the circuit is possible. However, if the inclination is not constant, the scale of the circuit chip becomes large in order to correct the temperature with high accuracy.

本発明は上記点に鑑みて、スペーサとして従来のビーズを用いた場合と比較して、センサチップの温度特性を改善することを目的とする。   In view of the above points, the present invention aims to improve the temperature characteristics of a sensor chip as compared with the case where conventional beads are used as spacers.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、弾性変形によって熱応力を緩和する第1の高分子接着剤(2)を介して、センサチップ(3)が被着体(4)に接着された力学量センサの製造方法において、
被着体(4)のセンサチップ(2)との接着予定領域の一部に、硬化後のヤング率が第1の高分子接着剤(2)と略同じである第2の高分子接着剤を硬化させることにより、センサチップ(3)と被着体(4)との間隔を保つためのスペーサ(12、13)を形成する工程と、
スペーサ(12)を形成した後、接着予定領域の全体に第1の高分子接着剤(2)を塗布する工程と、
接着剤(2)が塗布された接着予定領域にセンサチップ(3)を載せ、スペーサ(12、13)によってセンサチップ(3)を保持しながら、センサチップ(3)と被着体(4)との間の第1の高分子接着剤(2)を硬化させる工程とを有することを特徴としている。
In order to achieve the above object, in the first aspect of the present invention, the sensor chip (3) is attached to the adherend (4) via the first polymer adhesive (2) that relieves thermal stress by elastic deformation. In the manufacturing method of the mechanical quantity sensor bonded to
A second polymer adhesive having a Young's modulus after curing substantially the same as that of the first polymer adhesive (2) in a part of a region to be bonded to the sensor chip (2) of the adherend (4) Forming a spacer (12, 13) for keeping the distance between the sensor chip (3) and the adherend (4) by curing
After forming the spacer (12), applying a first polymer adhesive (2) to the entire area to be bonded;
The sensor chip (3) and the adherend (4) are placed while the sensor chip (3) is placed on the planned bonding area where the adhesive (2) is applied and the sensor chip (3) is held by the spacers (12, 13). And a step of curing the first polymer adhesive (2) between the two.

なお、「硬化後のヤング率が第1の高分子接着剤(2)と略同じ」とは、硬化後のヤング率が第1の高分子接着剤(2)に対して0.1倍〜10倍の範囲内であることを意味する。   “The Young's modulus after curing is substantially the same as that of the first polymer adhesive (2)” means that the Young's modulus after curing is 0.1 times to that of the first polymer adhesive (2). It means that it is in the range of 10 times.

これによると、熱応力を緩和する第1の高分子接着剤と硬化後のヤング率が近い材料を用いてスペーサを形成するので、スペーサとして従来のビーズを用いた場合と比較して、温度変化による接着剤の収縮時にセンサチップがスペーサから受ける応力を低減でき、センサチップの温度特性を改善することができる。   According to this, since the spacer is formed using the first polymer adhesive that relaxes the thermal stress and the material having a similar Young's modulus after curing, the temperature change compared to the case where the conventional beads are used as the spacer. It is possible to reduce the stress that the sensor chip receives from the spacer when the adhesive contracts due to the above, and to improve the temperature characteristics of the sensor chip.

請求項2に記載の発明では、スペーサ(12)を形成する工程で、液滴の状態での第2の高分子接着剤の塗布と硬化とを行うことにより、所望厚さ(T1)のスペーサ(12)を形成することを特徴としている。   In the second aspect of the invention, in the step of forming the spacer (12), the second polymer adhesive is applied and cured in the form of droplets, whereby the spacer having a desired thickness (T1). (12) is formed.

ここで、熱応力を緩和する第1の高分子接着剤と硬化後のヤング率が近い高分子接着剤は、上述の通り、硬化前の状態が液状なので、ある程度の体積があると被着体の表面に濡れ広がってしまう。このため、所望厚さのスペーサを形成するまでの塗布回数が多くなり、時間がかかってしまうという問題が生じる。   Here, the first polymer adhesive that relieves thermal stress and the polymer adhesive having a similar Young's modulus after curing, as described above, are in a liquid state before curing. It spreads wet on the surface. For this reason, the frequency | count of application | coating until formation of the spacer of desired thickness increases, and the problem that it takes time arises.

これに対して、本発明では、液滴の状態で塗布するので、塗布した材料は、被着体の表面上で表面張力により濡れ広がらず、液滴の状態のままとなる。これにより、塗布した材料が濡れ広がる場合と比較して、所望厚さのスペーサを形成するまでの塗布回数および時間を減らすことができる。   On the other hand, in the present invention, since it is applied in the form of droplets, the applied material does not wet and spread on the surface of the adherend due to surface tension, and remains in the state of droplets. Thereby, compared with the case where the applied material spreads wet, it is possible to reduce the number of times of application and time until a spacer having a desired thickness is formed.

請求項2に記載の発明においては、請求項3に記載のように、スペーサ(12)を形成する工程で、液滴の状態での塗布と硬化とを複数回行うことにより、所望厚さのスペーサを形成しても良い。   In the second aspect of the present invention, as described in the third aspect, in the step of forming the spacer (12), application and curing in a droplet state are performed a plurality of times, so that a desired thickness is obtained. A spacer may be formed.

また、請求項1〜3に記載の発明においては、請求項4に記載のように、第2の高分子接着剤として、例えば、第1の高分子接着剤(2)と同じ材料を用いることが好ましい。これにより、硬化後の第1の高分子接着剤とスペーサとのヤング率および線膨張係数を同じにできるので、温度変化による接着剤の収縮時にセンサチップがスペーサから受ける応力をより低減でき、センサチップの温度特性をより改善することができる。   Moreover, in invention of Claims 1-3, as described in Claim 4, for example, the same material as the first polymer adhesive (2) is used as the second polymer adhesive. Is preferred. Thereby, since the Young's modulus and the linear expansion coefficient of the first polymer adhesive after curing and the spacer can be made the same, the stress that the sensor chip receives from the spacer when the adhesive shrinks due to temperature change can be further reduced. The temperature characteristics of the chip can be further improved.

請求項5に記載の発明では、スペーサ(13)を形成する工程で、所定間隔(T2)とされた接着剤塗布用ノズル(10)の先端面(21)と被着体(4)との間で、接着剤塗布用ノズル(10)から塗布した第2の高分子接着剤(2)を硬化させるとともに、第2の高分子接着剤として、第1の高分子接着剤(2)と同じ材料を用い、
第1の高分子接着剤(2)を塗布する工程で、スペーサを形成する工程で使用した接着剤塗布用ノズル(10)から第1の高分子接着剤(2)を追加塗布することを特徴としている。
In the invention according to claim 5, in the step of forming the spacer (13), the tip surface (21) of the adhesive application nozzle (10) and the adherend (4) having a predetermined interval (T 2). The second polymer adhesive (2) applied from the adhesive application nozzle (10) is cured, and the second polymer adhesive is the same as the first polymer adhesive (2). Using materials,
In the step of applying the first polymer adhesive (2), the first polymer adhesive (2) is additionally applied from the adhesive application nozzle (10) used in the step of forming the spacer. It is said.

これによると、請求項4に記載の発明と同様に、第1の高分子接着剤と同じ材料を用いてスペーサを形成するので、硬化後の第1の高分子接着剤とスペーサとのヤング率および線膨張係数を同じにでき、センサチップの温度特性をより改善することができる。   According to this, since the spacer is formed using the same material as the first polymer adhesive, as in the invention described in claim 4, the Young's modulus between the first polymer adhesive after curing and the spacer In addition, the linear expansion coefficient can be made the same, and the temperature characteristics of the sensor chip can be further improved.

請求項5に記載の発明においては、請求項6、7、8に記載のように、スペーサ(13)を形成する工程で、接着剤塗布用ノズル(20)から塗布した第2の高分子接着剤を部分的に硬化させることができる。   In the fifth aspect of the invention, as in the sixth, seventh, and eighth aspects, the second polymer adhesion applied from the adhesive application nozzle (20) in the step of forming the spacer (13). The agent can be partially cured.

また、請求項5〜8に記載の発明においては、スペーサ(13)を形成する工程で、接着剤塗布用ノズル(20)として、先端面(21)よりも被着体(4)側に突出するとともに、先端面(21)を基準とした突出高さ(T3)が所定間隔(T2)と同じである突出部(23、24)を設けたものを用いることが好ましい。これによれば、接着剤塗布用ノズルの突出部を被着体に当てることで、自動的に、接着剤塗布用ノズルの先端面と被着体との距離を所定間隔とすることができるからである。   In the inventions according to claims 5 to 8, in the step of forming the spacer (13), the adhesive application nozzle (20) protrudes to the adherend (4) side from the tip surface (21). In addition, it is preferable to use one provided with projecting portions (23, 24) whose projecting height (T3) with respect to the tip surface (21) is the same as the predetermined interval (T2). According to this, the distance between the tip surface of the adhesive application nozzle and the adherend can be automatically set to a predetermined interval by applying the protruding portion of the adhesive application nozzle to the adherend. It is.

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.

第1実施形態における圧力センサの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the pressure sensor in 1st Embodiment. 第1実施形態における圧力センサの製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the pressure sensor in 1st Embodiment. 第2実施形態における圧力センサの製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the pressure sensor in 2nd Embodiment. 第3実施形態における圧力センサの製造工程の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of manufacturing process of the pressure sensor in 3rd Embodiment. 第4実施形態における圧力センサの製造工程で用いる接着剤塗布ノズルの断面図である。It is sectional drawing of the adhesive application nozzle used in the manufacturing process of the pressure sensor in 4th Embodiment. 第5実施形態における圧力センサの製造工程の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of manufacturing process of the pressure sensor in 5th Embodiment. (a)、(b)は、それぞれ、図6中の接着剤塗布ノズルの断面図およびノズル先端側から見た平面図である。(A), (b) is respectively sectional drawing of the adhesive application nozzle in FIG. 6, and the top view seen from the nozzle front end side. 図7に示される接着剤塗布ノズルを用いたときのスペーサ用に硬化された接着剤の平面図である。It is a top view of the adhesive agent hardened | cured for spacers when using the adhesive agent application nozzle shown by FIG. (a)、(b)は、それぞれ、第6実施形態における圧力センサの製造工程で用いる接着剤塗布ノズルの断面図およびノズル先端側から見た平面図である。(A), (b) is sectional drawing of the adhesive application nozzle used at the manufacturing process of the pressure sensor in 6th Embodiment, respectively, and the top view seen from the nozzle front end side. 図9の接着剤塗布ノズルを用いたときのスペーサ用に硬化された接着剤の平面図である。FIG. 10 is a plan view of an adhesive cured for a spacer when the adhesive application nozzle of FIG. 9 is used. 本発明が解決しようとする課題を説明するための力学量センサの断面図である。It is sectional drawing of the mechanical quantity sensor for demonstrating the subject which this invention tends to solve.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are given the same reference numerals in the drawings in order to simplify the description.

(第1実施形態)
本実施形態は、車両に搭載される圧力センサに本発明を適用したものである。図1に本実施形態における圧力センサの断面構成を示す。
(First embodiment)
In the present embodiment, the present invention is applied to a pressure sensor mounted on a vehicle. FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of the pressure sensor in the present embodiment.

本実施形態の圧力センサ1は、接着剤(第1の高分子接着剤)2を介して、センサチップ3がセラミックステム4と接着されており、このセラミックスステム4が図示しない樹脂ケースに接着されたものである。本実施形態では、セラミックステム4がセンサチップ3と接着される被着体である。   In the pressure sensor 1 of this embodiment, a sensor chip 3 is bonded to a ceramic stem 4 via an adhesive (first polymer adhesive) 2, and the ceramic stem 4 is bonded to a resin case (not shown). It is a thing. In the present embodiment, the ceramic stem 4 is an adherend that is bonded to the sensor chip 3.

本実施形態の圧力センサ1は、車両に搭載されるため、外気温変化や、エンジンの作動と停止による温度変化に曝される。そこで、接着剤2として、センサチップ3とセラミックステム4との線膨張係数の違いから生じる熱応力を弾性変形によって緩和させるために、低弾性の高分子接着剤が用いられている。この低弾性とは、ヤング率が0.3〜10MPaの範囲を意味する。   Since the pressure sensor 1 of the present embodiment is mounted on a vehicle, the pressure sensor 1 is exposed to a change in outside air temperature and a temperature change due to the operation and stop of the engine. Therefore, a low-elastic polymer adhesive is used as the adhesive 2 in order to relieve thermal stress caused by the difference in linear expansion coefficient between the sensor chip 3 and the ceramic stem 4 by elastic deformation. This low elasticity means the range whose Young's modulus is 0.3-10 MPa.

接着剤2としては、一般的なシリコーン系接着剤、フロロシリコーン系接着剤等を用いることができる。フロロシリコーン系接着剤を用いる場合では、例えば、信越化学工業株式会社製の製品名「X−32−1619」を用いることができ、この場合の硬化後のヤング率は1MPa前後である。   As the adhesive 2, a general silicone adhesive, fluorosilicone adhesive, or the like can be used. In the case of using a fluorosilicone adhesive, for example, the product name “X-32-1619” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. can be used, and the Young's modulus after curing in this case is about 1 MPa.

センサチップ3は、Si半導体基板5とガラス台座6とが積層された構成である。Si半導体基板5は、その裏面側に設けられた凹部5bによって、表面側にダイアフラム5aが形成されている。ダイアフラム5aとガラス台座6との間の空間5cは密閉されており、基準圧力室としての真空室となっている。   The sensor chip 3 has a configuration in which a Si semiconductor substrate 5 and a glass pedestal 6 are laminated. The Si semiconductor substrate 5 has a diaphragm 5a formed on the front surface side by a recess 5b provided on the back surface side thereof. A space 5c between the diaphragm 5a and the glass pedestal 6 is sealed and serves as a vacuum chamber as a reference pressure chamber.

また、図示しないが、ダイアフラム5aには、ダイアフラム5aの歪みに基づく電気信号を発生するゲージ拡散抵抗(歪みゲージ)が、ブリッジ回路を構成するように形成されている。この圧力センサ1においては、ダイアフラム5aの表面側から圧力が印加されると、ダイアフラム5aが歪み、このダイアフラム5aの歪みに基づいてゲージ拡散抵抗の抵抗値が変化し、ブリッジ回路における電圧値が変化する。この変化した電圧値が電気信号として回路部にて検出されることにより、印加圧力が検出されるようになっている。本実施形態の圧力センサにおいては、ダイアフラム5aの表面にかかる圧力と真空室5c内との圧力差、すなわち絶対圧が検出される。   Although not shown, the diaphragm 5a is formed with a gauge diffusion resistor (strain gauge) that generates an electrical signal based on the strain of the diaphragm 5a so as to form a bridge circuit. In the pressure sensor 1, when pressure is applied from the surface side of the diaphragm 5a, the diaphragm 5a is distorted, the resistance value of the gauge diffusion resistance is changed based on the distortion of the diaphragm 5a, and the voltage value in the bridge circuit is changed. To do. The changed voltage value is detected as an electric signal by the circuit unit, so that the applied pressure is detected. In the pressure sensor of this embodiment, the pressure difference between the pressure applied to the surface of the diaphragm 5a and the inside of the vacuum chamber 5c, that is, the absolute pressure is detected.

次に、図1に示す構造の圧力センサ1の製造方法について説明する。図2に圧力センサ1の製造工程を示す。   Next, a method for manufacturing the pressure sensor 1 having the structure shown in FIG. 1 will be described. FIG. 2 shows a manufacturing process of the pressure sensor 1.

図2(a)に示すように、セラミックステム4の表面のうちセンサチップ3との接着予定領域の一部に、複数のスペーサ12を形成する工程を行う。   As shown in FIG. 2A, a step of forming a plurality of spacers 12 in a part of a region to be bonded to the sensor chip 3 on the surface of the ceramic stem 4 is performed.

具体的には、ピエゾインジェクタ10によって、低弾性の接着剤(第1の高分子接着剤)2と同じ材料(第2の高分子接着剤)を塗布し、熱風で硬化させる。この塗布と硬化とを複数回繰り返し行うことで、低弾性の接着剤2と同じ材料(第2の高分子接着剤)からなる層11を積層印刷して、所望厚さT1のスペーサ12を形成する。   Specifically, the same material (second polymer adhesive) as the low-elasticity adhesive (first polymer adhesive) 2 is applied by the piezo injector 10 and cured with hot air. By repeating this coating and curing a plurality of times, a layer 11 made of the same material (second polymer adhesive) as the low-elasticity adhesive 2 is stacked and printed, thereby forming a spacer 12 having a desired thickness T1. To do.

ピエゾインジェクタは、硬化前の液状の接着剤を微小な液滴の状態で塗布するものであり、市販のインクジェットプリンタと同じ機構を有するものである。   The piezo injector applies a liquid adhesive before curing in the form of fine droplets, and has the same mechanism as a commercially available inkjet printer.

スペーサ12の所望厚さT1とは、図1に示す製造後の圧力センサ1において、熱応力を緩和するのに十分な接着剤2の所望厚さと同じ厚さである。スペーサ12の形成位置は、セラミックステム4の表面に対して平行に、センサチップ3を保持できる位置である。   The desired thickness T1 of the spacer 12 is the same thickness as the desired thickness of the adhesive 2 sufficient to relieve thermal stress in the post-manufactured pressure sensor 1 shown in FIG. The formation position of the spacer 12 is a position where the sensor chip 3 can be held in parallel to the surface of the ceramic stem 4.

ここで、低弾性の接着剤2は、硬化前の状態が液状のため、ある程度の体積があると濡れ広がってしまう。このため、所望厚さのスペーサを形成するまでの塗布回数が多くなり、時間がかかってしまうという問題が生じる。   Here, since the low-elasticity adhesive 2 is in a liquid state before being cured, the adhesive 2 spreads wet when there is a certain volume. For this reason, the frequency | count of application | coating until formation of the spacer of desired thickness increases, and the problem that it takes time arises.

しかし、ピエゾインジェクタで微小液滴を塗布すると、セラミックステム4の表面上で、表面張力により濡れ広がらず、液滴の状態のままとなる。これにより、塗布した接着剤が濡れ広がる場合と比較して、所望厚さT1のスペーサ12を形成するまでの塗布回数および時間を減らすことができる。   However, when a micro droplet is applied with a piezo injector, the surface of the ceramic stem 4 does not spread due to surface tension and remains in a droplet state. Thereby, compared with the case where the apply | coated adhesive spreads wet, the frequency | count of application | coating and time until it forms the spacer 12 of desired thickness T1 can be reduced.

続いて、図2(b)に示すように、セラミックステム4の表面のうちセンサチップ3との接着予定領域の全体に、接着剤2を塗布する工程を行う。このとき用いる接着剤塗布用ノズルは、一般的なものを用いれば良く、スペーサ12の形成のときとは異なるものを用いる。接着剤2は、接着剤2を所望厚さとするために必要な量が塗布される。また、塗布後の接着剤12は、スペーサ12を包含している。   Subsequently, as shown in FIG. 2 (b), a step of applying the adhesive 2 to the entire region to be bonded to the sensor chip 3 on the surface of the ceramic stem 4 is performed. The adhesive application nozzle used at this time may be a general one, and a different one from that used when forming the spacer 12 is used. The adhesive 2 is applied in an amount necessary to make the adhesive 2 have a desired thickness. Further, the adhesive 12 after application includes a spacer 12.

その後、図2(c)に示すように、セラミックステム4の表面のうち接着剤2が塗布された接着予定領域にセンサチップ3を載せ、センサチップ3とセラミックステム4との間 の接着剤2を硬化させる工程を行う。この工程は、従来と同様の条件にて行えば良い。例えば、熱風を吹付けることで、接着剤を硬化させる。   Thereafter, as shown in FIG. 2 (c), the sensor chip 3 is placed on the surface of the ceramic stem 4 where the adhesive 2 is applied, and the adhesive 2 between the sensor chip 3 and the ceramic stem 4 is placed. A step of curing is performed. This step may be performed under the same conditions as in the prior art. For example, the adhesive is cured by blowing hot air.

この工程では、スペーサ12によってセンサチップ3を保持しながら、接着剤2を硬化させるので、接着剤2が硬化するまでの間に、センサチップ3が自重で沈んだり、傾いたりすることを防止できる。この結果、硬化後の接着剤2の厚みを、均一にでき、熱応力を緩和するのに十分な厚みとすることができる。   In this step, since the adhesive 2 is cured while the sensor chip 3 is held by the spacer 12, the sensor chip 3 can be prevented from sinking or tilting by its own weight until the adhesive 2 is cured. . As a result, the thickness of the adhesive 2 after curing can be made uniform and can be set to a thickness sufficient to alleviate thermal stress.

このようにして、図1に示す構造の圧力センサ1が製造される。   In this way, the pressure sensor 1 having the structure shown in FIG. 1 is manufactured.

以上の説明の通り、本実施形態では、熱応力を緩和する低弾性の接着剤2と同じ材料を用いてスペーサ12を形成するので、接着剤2の硬化後においては、スペーサ12のヤング率および線膨張係数は低弾性の接着剤2と同じである。   As described above, in this embodiment, since the spacer 12 is formed using the same material as the low-elasticity adhesive 2 that relieves thermal stress, the Young's modulus of the spacer 12 and the spacer 12 are cured after the adhesive 2 is cured. The linear expansion coefficient is the same as that of the low elasticity adhesive 2.

よって、本実施形態によれば、スペーサとして従来のビーズ30を用いた場合と比較して、温度変化による接着剤2の収縮時にセンサチップ3がスペーサから受ける応力を低減でき、センサチップ3の温度特性を改善することができる。   Therefore, according to this embodiment, compared with the case where the conventional beads 30 are used as the spacer, the stress that the sensor chip 3 receives from the spacer when the adhesive 2 contracts due to a temperature change can be reduced, and the temperature of the sensor chip 3 can be reduced. The characteristics can be improved.

なお、本実施形態では、塗布と硬化とを複数回繰り返したが、比較的大きな液滴が形成でき、1回の塗布と硬化で所望の厚さが得られるのであれば、塗布と硬化の回数は1回でも良い。   In this embodiment, coating and curing are repeated a plurality of times. However, if a relatively large droplet can be formed and a desired thickness can be obtained by one coating and curing, the number of times of coating and curing. May be once.

また、本実施形態では、図2(a)に示すスペーサ12を形成する工程や、図2(c)に示す接着剤2を硬化させる工程で、接着剤を熱風で硬化させたが、レーザ加熱等の他の加熱方法によって、接着剤を硬化させても良く、接着剤の種類に応じて、UV照射等の他の硬化方法によって接着剤を硬化させても良い。   In this embodiment, the adhesive is cured with hot air in the step of forming the spacer 12 shown in FIG. 2A and the step of curing the adhesive 2 shown in FIG. The adhesive may be cured by other heating methods such as, and the adhesive may be cured by other curing methods such as UV irradiation depending on the type of adhesive.

また、本実施形態では、熱硬化性の接着剤を加熱しないために、ピエゾインジェクタ10を用いているが、接着剤が硬化、変性しないように、液滴の状態で塗布できれば、他の塗布手段を用いても良い。   In this embodiment, the piezo injector 10 is used in order not to heat the thermosetting adhesive. However, other application means can be used as long as the adhesive can be applied in a droplet state so that the adhesive is not cured or denatured. May be used.

また、本実施形態では、スペーサ12を形成する材料(第2の高分子接着剤)として、図1中の低弾性の接着剤2と同じ材料を用いたが、図1中の低弾性の接着剤2と異なる材料を用いても良い。ただし、硬化後のヤング率が図1中の低弾性の接着剤2と略同じ、すなわち、低弾性の接着剤2に対して0.1倍〜10倍である高分子接着剤を用いる。このような材料としては、一般的な高分子接着剤の中から任意に選択して用いることができる。ちなみに、高分子接着剤は、高分子の架橋度を変えたり、添加する高分子オイルの添加量を変えたりすることで、ヤング率(硬さ)を制御することが可能である。   In the present embodiment, the same material as the low-elasticity adhesive 2 in FIG. 1 is used as the material (second polymer adhesive) for forming the spacer 12, but the low-elasticity adhesion in FIG. A material different from the agent 2 may be used. However, a polymer adhesive having a Young's modulus after curing substantially the same as the low-elasticity adhesive 2 in FIG. 1, that is, 0.1 to 10 times that of the low-elasticity adhesive 2 is used. Such a material can be arbitrarily selected from general polymer adhesives. Incidentally, the polymer adhesive can control the Young's modulus (hardness) by changing the degree of crosslinking of the polymer or changing the amount of polymer oil added.

ここで、上述の通り、従来のPS製のビーズは、そのヤング率がシリコーン系接着剤のヤング率よりも三桁以上高く、線膨張係数が1/5程度と小さかったことが、温度変化により接着剤が収縮したときにセンサチップがスペーサから応力を受ける原因であった。   Here, as described above, the conventional PS beads have a Young's modulus three or more orders of magnitude higher than the Young's modulus of the silicone-based adhesive and a linear expansion coefficient of about 1/5, which is due to temperature changes. This was the cause of the sensor chip receiving stress from the spacer when the adhesive contracted.

そこで、スペーサ12の形成材料として、硬化後のヤング率が、従来のPS製のビーズよりも図1中の低弾性の接着剤2に近い高分子接着剤の材料を用いることで、スペーサとして従来のビーズを用いた場合と比較して、接着剤の収縮時にセンサチップがスペーサから受ける応力を低減できる。   Therefore, as a material for forming the spacer 12, a polymer adhesive material whose Young's modulus after curing is closer to the low-elasticity adhesive 2 in FIG. 1 than conventional PS beads is used as a spacer. Compared with the case where the beads are used, the stress that the sensor chip receives from the spacer when the adhesive shrinks can be reduced.

なお、低弾性の接着剤2と異なる高分子接着剤を用いる場合では、ヤング率が近ければ、センサチップがスペーサから受ける応力を低減できるので、線膨張係数は異なっていても良いが、低弾性の接着剤2と略同じである線膨張係数を有することが好ましい。例えば、図1中の低弾性の接着剤2がシリコーン系接着剤である場合、材料としては異なるが、同じシリコーン系の接着剤を用いれば、線膨張係数は略同じとなる。   When a polymer adhesive different from the low-elasticity adhesive 2 is used, if the Young's modulus is close, the stress that the sensor chip receives from the spacer can be reduced. It is preferable to have a linear expansion coefficient that is substantially the same as that of the adhesive 2. For example, when the low-elasticity adhesive 2 in FIG. 1 is a silicone-based adhesive, the materials are different, but if the same silicone-based adhesive is used, the linear expansion coefficients are substantially the same.

また、低弾性の接着剤2と異なる高分子接着剤を用いる場合では、さらに、ピエゾインジェクタでの塗布性に優れること、硬化時間や硬化手法に優れることの少なくとも一方を満たすことが好ましい。低弾性の接着剤2よりも硬化時間が短いものを用いれば、製造時間を短縮できる。   Further, when a polymer adhesive different from the low-elasticity adhesive 2 is used, it is preferable to satisfy at least one of excellent applicability with a piezo injector and excellent curing time and curing method. If an adhesive having a shorter curing time than the low-elasticity adhesive 2 is used, the manufacturing time can be shortened.

(第2実施形態)
本実施形態は、スペーサの形成方法が第1実施形態と異なるものであり、以下では、本実施形態における圧力センサの製造方法について説明する。
(Second Embodiment)
The present embodiment is different from the first embodiment in the method of forming the spacer, and the method for manufacturing the pressure sensor in the present embodiment will be described below.

図3に本実施形態における圧力センサの製造工程を示す。図3(a)に示すように、セラミックステム4の表面のうちセンサチップ3との接着予定領域の一部に、スペーサ13を形成する工程を行う。   FIG. 3 shows a manufacturing process of the pressure sensor in this embodiment. As shown in FIG. 3A, a step of forming a spacer 13 in a part of a region to be bonded to the sensor chip 3 on the surface of the ceramic stem 4 is performed.

具体的には、先端面21が平らな構造である接着剤塗布用ノズル20を用いて、接着剤塗布用ノズル20の先端面21とセラミックステム4との間隔を所定間隔T2とした状態で、吐出口20aから接着剤2を少量吐出する。この所定間隔T2は、図1に示す製造後の圧力センサ1において、熱応力を緩和するのに十分な接着剤2の所望厚さと同じ厚さである。本実施形態では、コンピュータ制御等によって接着剤塗布用ノズル20の図中上下方向での位置を規定することで、接着剤塗布用ノズル20の先端面21とセラミックステム4との間隔を所定間隔T2とする。   Specifically, using the adhesive application nozzle 20 having a flat tip surface 21, the distance between the tip surface 21 of the adhesive application nozzle 20 and the ceramic stem 4 is set to a predetermined interval T2. A small amount of the adhesive 2 is discharged from the discharge port 20a. The predetermined interval T2 is the same thickness as the desired thickness of the adhesive 2 sufficient to relieve the thermal stress in the manufactured pressure sensor 1 shown in FIG. In this embodiment, the position of the adhesive application nozzle 20 in the vertical direction in the figure is defined by computer control or the like, whereby the distance between the tip surface 21 of the adhesive application nozzle 20 and the ceramic stem 4 is set to a predetermined interval T2. And

そして、接着剤塗布用ノズル20の外側から硬化手段としてのUV照射手段によって、塗布後の接着剤2のうち外側部分のみをUV照射して部分的に硬化させることで、スペーサ13を形成する。このとき、UV照射時間等の硬化条件を、塗布後の接着剤2が半硬化する条件とすることで、塗布後の接着剤2を、完全に硬化させるのではく、半生状態となるように硬化させる。この半硬化とは、接着剤2がセンサチップ3を保持できる程度に硬さを有しつつ、後述のように、半生状態の接着剤2が追加塗布した接着剤2と反応して硬化できる程度に硬化することを意味する。   And the spacer 13 is formed by UV-irradiating only the outer part of the adhesive 2 after coating by UV irradiation means as a curing means from the outside of the nozzle 20 for applying the adhesive and partially curing it. At this time, by setting the curing conditions such as the UV irradiation time to a condition in which the adhesive 2 after application is semi-cured, the adhesive 2 after application is not completely cured, but is in a semi-life state. Harden. The semi-curing is such that the adhesive 2 can be cured by reacting with the adhesive 2 additionally applied with the semi-lifetime adhesive 2 as described later, while being hard enough to hold the sensor chip 3. Means to harden.

なお、図示しないが、接着剤塗布用ノズル20は略円柱形状であり、形成されたスペーサ13の平面形状は環状となる。   Although not shown, the adhesive application nozzle 20 has a substantially cylindrical shape, and the planar shape of the formed spacer 13 is annular.

その後、図3(b)に示すように、スペーサ13の形成時に使用した接着剤塗布用ノズル20をセラミックステム4から離しながら、セラミックステム4の表面の接着予定領域に、接着剤塗布用ノズル20から接着剤2を追加塗布する。   Thereafter, as shown in FIG. 3B, the adhesive application nozzle 20 is formed in the bonding area on the surface of the ceramic stem 4 while separating the adhesive application nozzle 20 used when forming the spacer 13 from the ceramic stem 4. The adhesive 2 is additionally applied.

続いて、図3(c)に示すように、セラミックステム4の表面のうち接着剤2が塗布された接着予定領域にセンサチップ3を載せ、図3(d)に示すように、センサチップ3とセラミックステム4との間の接着剤2を本硬化させる工程を行う。このとき、例えば、熱風を吹付けて接着剤2を硬化させるが、熱風温度、熱風吹付け時間等の硬化条件を、塗布後の接着剤2が完全に硬化する条件とする。これにより、半生状態のスペーサ13は、追加塗布された接着剤2と反応して硬化し、追加塗布された接着剤2と一体化する。   Subsequently, as shown in FIG. 3 (c), the sensor chip 3 is placed on the area of the ceramic stem 4 where the adhesive 2 is applied, and the sensor chip 3 is placed as shown in FIG. 3 (d). And a step of fully curing the adhesive 2 between the ceramic stem 4 and the ceramic stem 4. At this time, for example, the hot air is blown to cure the adhesive 2, and the curing conditions such as the hot air temperature and the hot air spraying time are set to conditions for the adhesive 2 to be completely cured. Thereby, the spacer 13 in a semi-lived state reacts and cures with the additionally applied adhesive 2 and is integrated with the additionally applied adhesive 2.

以上の説明の通り、本実施形態では、スペーサを形成する材料(第2の高分子接着剤)として、熱応力を緩和する低弾性の接着剤(第1の高分子接着剤)2と同じ材料を用いてスペーサ12を形成し、追加塗布した接着剤2の硬化後において、スペーサ13を接着剤2と一体化させている。   As described above, in the present embodiment, the material forming the spacer (second polymer adhesive) is the same material as the low-elasticity adhesive (first polymer adhesive) 2 that relieves thermal stress. The spacers 12 are formed using, and the spacers 13 are integrated with the adhesive 2 after the additionally applied adhesive 2 is cured.

これにより、製造後の圧力センサ1では、接着剤2は全体が完全に同一物性の材料で構成され、接着剤2の内部にヤング率および線膨張係数が異なる部材が存在しないので、スペーサとして従来のビーズ30を用いた場合と比較して、温度変化による接着剤2の収縮時にセンサチップ3がスペーサから受ける応力を低減でき、センサチップ3の温度特性を改善することができる。   As a result, in the pressure sensor 1 after manufacture, the adhesive 2 is entirely composed of a material having the same physical properties, and there are no members having different Young's modulus and linear expansion coefficient inside the adhesive 2. Compared with the case where the beads 30 are used, the stress that the sensor chip 3 receives from the spacer when the adhesive 2 contracts due to a temperature change can be reduced, and the temperature characteristics of the sensor chip 3 can be improved.

なお、本実施形態では、スペーサ13を半生状態とすることで、スペーサ13と追加塗布された接着剤2とを本硬化によって一体化させたが、スペーサ13と追加塗布された接着剤2とを一体化させなくても良い。この場合であっても、接着剤2の硬化後においては、スペーサ13は接着剤2と同じヤング率なので、スペーサとしてビーズ30を用いた場合と比較して、センサチップ3がスペーサから受ける応力を低減できる。   In the present embodiment, the spacer 13 and the additionally applied adhesive 2 are integrated by main curing by setting the spacer 13 in a semi-lived state. However, the spacer 13 and the additionally applied adhesive 2 are combined. It does not have to be integrated. Even in this case, since the spacer 13 has the same Young's modulus as the adhesive 2 after the adhesive 2 is cured, the stress received by the sensor chip 3 from the spacer is larger than when the beads 30 are used as the spacer. Can be reduced.

また、本実施形態では、図3(a)に示す工程で、紫外線照射により、塗布後の接着剤2の外側部分を硬化させたが、熱風吹付け手段を用いて、接着剤塗布用ノズル20の外側からの熱風吹付けにより、塗布後の接着剤2の外側部分を硬化させても良い。   Further, in the present embodiment, the outer portion of the adhesive 2 after application is cured by ultraviolet irradiation in the step shown in FIG. 3A, but the nozzle 20 for applying the adhesive using hot air spraying means. The outer part of the adhesive 2 after application may be cured by spraying hot air from the outside.

(第3実施形態)
図4に本実施形態における圧力センサの製造工程の一部を示す断面図である。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of the manufacturing process of the pressure sensor in the present embodiment.

本実施形態では、第2実施形態で説明した図3(a)に示すスペーサを形成する工程において、図4に示すように、先端側に加熱部22を設けた接着剤塗布用ノズル20を用いる。これにより、接着剤塗布用ノズル20の加熱部22によって、接着剤塗布用ノズル20から塗布した接着剤2を局所的に加熱し部分的に硬化させることで、スペーサ13を形成する。   In this embodiment, in the step of forming the spacer shown in FIG. 3A described in the second embodiment, as shown in FIG. 4, an adhesive application nozzle 20 provided with a heating portion 22 on the tip side is used. . Thus, the spacer 13 is formed by locally heating the adhesive 2 applied from the adhesive application nozzle 20 by the heating unit 22 of the adhesive application nozzle 20 and partially curing the adhesive.

具体的には、加熱部22をニクロム線等の電気ヒータで構成し、電力によって加熱部22を発熱させたり、加熱部22を電磁波吸収して発熱する発熱材料で構成し、電磁波照射によって加熱部22を発熱させたりすることが可能である。   Specifically, the heating unit 22 is composed of an electric heater such as a nichrome wire, and the heating unit 22 is heated by electric power, or the heating unit 22 is composed of a heat generating material that generates heat by absorbing electromagnetic waves, and the heating unit is irradiated by electromagnetic wave irradiation. It is possible to heat 22.

なお、第2実施形態では、接着剤塗布用ノズル20の外側から接着剤硬化手段によって、塗布後の接着剤2の外側部分を硬化させたが、本実施形態では、塗布後の接着剤2の外側ではなく、内側の部分を硬化させても良い。ただし、硬化後の接着剤2の厚みを均一にするために、セラミックステム4の表面に対して平行に、センサチップ3を保持するという観点では、塗布後の接着剤2の外側の部分を硬化させることが好ましい。   In the second embodiment, the outer portion of the adhesive 2 after application is cured by the adhesive curing means from the outside of the adhesive application nozzle 20, but in this embodiment, the adhesive 2 after application is changed. The inner portion may be cured instead of the outer portion. However, from the viewpoint of holding the sensor chip 3 parallel to the surface of the ceramic stem 4 in order to make the thickness of the cured adhesive 2 uniform, the outer portion of the applied adhesive 2 is cured. It is preferable to make it.

(第4実施形態)
図5に本実施形態における圧力センサの製造工程で用いる接着剤塗布ノズルの断面図を示す。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 shows a cross-sectional view of the adhesive application nozzle used in the manufacturing process of the pressure sensor in the present embodiment.

本実施形態では、第2実施形態で説明した図3(a)に示すスペーサを形成する工程において、図5に示すように、接着剤塗布用ノズル20として、先端面21よりもセラミックステム4側に突出する突出部23が設けられたものを用いる。この突出部23は、先端面21の外周側に設けられており、先端面21を基準とした突出高さT3が、所定間隔T2と同じである。   In the present embodiment, in the step of forming the spacer shown in FIG. 3A described in the second embodiment, as shown in FIG. A projection provided with a protruding portion 23 is used. The protrusion 23 is provided on the outer peripheral side of the front end surface 21, and the protrusion height T3 with respect to the front end surface 21 is the same as the predetermined interval T2.

これによれば、接着剤塗布用ノズル20の突出部23をセラミックステム4に押し当てることで、自動的に、接着剤塗布用ノズル20の先端面21とセラミックステム4との距離を所定間隔T2とすることができる。   According to this, by pressing the protruding portion 23 of the adhesive application nozzle 20 against the ceramic stem 4, the distance between the tip surface 21 of the adhesive application nozzle 20 and the ceramic stem 4 is automatically set to the predetermined interval T2. It can be.

(第5実施形態)
図6に本実施形態における圧力センサの製造工程の一部を示す。また、図7(a)、(b)に、図6中の接着剤塗布ノズルの断面図およびノズル先端側から見た平面図を示し、図8に図6(b)に示す工程でスペーサ用に硬化された接着剤の平面図を示す。
(Fifth embodiment)
FIG. 6 shows a part of the manufacturing process of the pressure sensor in the present embodiment. FIGS. 7A and 7B show a sectional view of the adhesive application nozzle in FIG. 6 and a plan view seen from the nozzle tip side, and FIG. 8 shows a spacer for the spacer in the step shown in FIG. Fig. 2 shows a plan view of the cured adhesive.

本実施形態では、第2実施形態で説明した図3(a)に示すスペーサを形成する工程において、図7(a)、(b)に示すように、接着剤塗布用ノズル20として、先端面21よりもセラミックステム4側に突出する突出部24が、吐出口20aの周縁部で環状に設けられたものを用いる。この突出部24の先端面21を基準とした突出高さT3は、所定間隔T2と同じである。   In the present embodiment, in the step of forming the spacer shown in FIG. 3A described in the second embodiment, as shown in FIG. 7A and FIG. The protrusion 24 that protrudes more toward the ceramic stem 4 than 21 is provided in an annular shape at the peripheral edge of the discharge port 20a. The protrusion height T3 with reference to the tip surface 21 of the protrusion 24 is the same as the predetermined interval T2.

そして、図6(a)に示すように、接着剤塗布用ノズル20をセラミックステム4に近づけて、接着剤2を少量吐出する。   Then, as shown in FIG. 6A, the adhesive application nozzle 20 is brought close to the ceramic stem 4 and a small amount of the adhesive 2 is discharged.

続いて、図6(b)に示すように、接着剤塗布用ノズル20の突出部24をセラミックステム4に押し当てる。これにより、接着剤2が突出部24の外側にはみ出して、接着剤塗布用ノズル20の先端面21とセラミックステム4との間に接着剤2が位置する。   Subsequently, as shown in FIG. 6B, the protruding portion 24 of the adhesive application nozzle 20 is pressed against the ceramic stem 4. As a result, the adhesive 2 protrudes outside the protruding portion 24, and the adhesive 2 is positioned between the tip surface 21 of the adhesive application nozzle 20 and the ceramic stem 4.

その後、第2実施形態と同様に、突出部24の外側に位置する接着剤2を硬化させることで、スペーサ13を形成する。このとき、図8に示すように、形成されたスペーサ13の平面形状は、突出部24の外形に沿った環状となる。   Thereafter, similarly to the second embodiment, the spacers 13 are formed by curing the adhesive 2 located outside the protrusions 24. At this time, as shown in FIG. 8, the planar shape of the formed spacer 13 becomes an annular shape along the outer shape of the protruding portion 24.

本実施形態によっても、第4実施形態と同様に、接着剤塗布用ノズル20の突出部23をセラミックステム4に押し当てることで、自動的に、接着剤塗布用ノズル20の先端面21とセラミックステム4との距離を所定間隔T2とすることができる。   Also in the present embodiment, as in the fourth embodiment, the front end surface 21 of the adhesive application nozzle 20 and the ceramic are automatically pressed by pressing the protruding portion 23 of the adhesive application nozzle 20 against the ceramic stem 4. The distance from the stem 4 can be set to a predetermined interval T2.

(第6実施形態)
図9(a)、(b)に、本実施形態の接着剤塗布ノズルの断面図およびノズル先端側から見た平面図を示し、図10にスペーサ用に硬化された接着剤の平面図を示す。
(Sixth embodiment)
9A and 9B show a sectional view of the adhesive application nozzle of the present embodiment and a plan view seen from the nozzle tip side, and FIG. 10 shows a plan view of the adhesive cured for the spacer. .

本実施形態では、第2実施形態で説明した図3(a)に示すスペーサを形成する工程において、第5実施形態で説明した図7に示す接着剤塗布ノズル20に対して、図9(b)に示すように、突起部24の一部に溝部25を設けたものを用いる。   In the present embodiment, in the step of forming the spacer shown in FIG. 3A described in the second embodiment, the adhesive application nozzle 20 shown in FIG. As shown in FIG. 9, a projection having a groove 25 in a part of the projection 24 is used.

溝部25は、吐出口20aから突起部24の外側に接着剤2を導くためのものであり、吐出口20aから外側へ放射状に延びて形成されている。溝部25は、突起部24に対して複数箇所設けられており、本実施形態では、図9(b)に示すように、4箇所設けられている。溝25の底面は先端面21と同一平面となっている。   The groove 25 is for guiding the adhesive 2 from the discharge port 20a to the outside of the protrusion 24, and is formed to extend radially from the discharge port 20a. The groove part 25 is provided in multiple places with respect to the protrusion part 24, and as shown in FIG.9 (b), four places are provided in this embodiment. The bottom surface of the groove 25 is flush with the tip surface 21.

これにより、本実施形態では、接着剤塗布用ノズル20の突出部24をセラミックステム4に押し当てた状態で、接着剤2を少量吐出することで、突出部24の外側に位置する接着面21とセラミックステム4との間に接着剤24を配置させることができる。   Thereby, in this embodiment, the adhesive surface 21 located outside the protrusion 24 is discharged by discharging a small amount of the adhesive 2 in a state where the protrusion 24 of the adhesive application nozzle 20 is pressed against the ceramic stem 4. An adhesive 24 can be disposed between the ceramic stem 4 and the ceramic stem 4.

そして、第2実施形態と同様に、突出部24の外側に位置する接着剤を硬化させることで、スペーサ13を形成する。このとき、図10に示すように、スペーサ13は吐出口20aの外側に4箇所形成される。   And the spacer 13 is formed by hardening the adhesive agent located in the outer side of the protrusion part 24 similarly to 2nd Embodiment. At this time, as shown in FIG. 10, four spacers 13 are formed outside the discharge port 20a.

本実施形態によっても、第5実施形態と同様に、接着剤塗布用ノズル20の突出部23をセラミックステム4に押し当てることで、自動的に、接着剤塗布用ノズル20の先端面21とセラミックステム4との距離を所定間隔T2とすることができる。   Also in the present embodiment, as in the fifth embodiment, the front end surface 21 of the adhesive application nozzle 20 and the ceramic are automatically pressed by pressing the protruding portion 23 of the adhesive application nozzle 20 against the ceramic stem 4. The distance from the stem 4 can be set to a predetermined interval T2.

(他の実施形態)
(1)上述の各実施形態では、センサチップ3がセラミックステム4に接着され、このセラミックステム4が樹脂ケースに接着された構成であったが、センサチップ3が樹脂ケースに接着された構成であっても良い。この場合、樹脂ケースがセンサチップ3と接着される被着体である。
(Other embodiments)
(1) In each of the embodiments described above, the sensor chip 3 is bonded to the ceramic stem 4 and the ceramic stem 4 is bonded to the resin case. However, the sensor chip 3 is bonded to the resin case. There may be. In this case, the resin case is an adherend bonded to the sensor chip 3.

(2)上述の各実施形態では、センサチップ3は、Si半導体基板5とガラス台座6とが積層された構成であったが、Si半導体基板5のみによって構成されていても良い。   (2) In each of the embodiments described above, the sensor chip 3 has a configuration in which the Si semiconductor substrate 5 and the glass pedestal 6 are stacked. However, the sensor chip 3 may be configured only by the Si semiconductor substrate 5.

(3)上述の各実施形態では、本発明を、力学量としての圧力を検出する圧力センサの製造方法に適用したが、弾性変形によって熱応力を緩和する接着剤を介して、センサチップが被着体に接着された構造を有するものであれば、他の力学量センサの製造方法に適用することもできる。他の力学量センサとしては、力学量として加速度を検出する加速度センサが挙げられる。   (3) In each of the embodiments described above, the present invention is applied to a method for manufacturing a pressure sensor that detects pressure as a mechanical quantity, but the sensor chip is covered with an adhesive that relieves thermal stress by elastic deformation. As long as it has a structure bonded to the adherend, it can also be applied to other methods for manufacturing a mechanical quantity sensor. Examples of other mechanical quantity sensors include an acceleration sensor that detects acceleration as a mechanical quantity.

1 圧力センサ(力学量センサ)
2 接着剤(第1の高分子接着剤)
3 センサチップ
4 セラミックステム(被着体)
11 接着剤2と同じ材料からなる層(第2の高分子接着剤からなる層)
12 スペーサ(第2の高分子接着剤からなるスペーサ)
13 スペーサ(第2の高分子接着剤からなるスペーサ)
20 接着剤塗布用ノズル
21 接着剤塗布用ノズルの先端面
22 接着剤塗布用ノズルの加熱部
23 接着剤塗布用ノズルの突出部
24 接着剤塗布用ノズルの突出部
1 Pressure sensor (mechanical quantity sensor)
2 Adhesive (first polymer adhesive)
3 Sensor chip 4 Ceramic stem (Substrate)
11 Layer made of the same material as the adhesive 2 (layer made of the second polymer adhesive)
12 Spacer (Spacer made of second polymer adhesive)
13 Spacer (Spacer made of second polymer adhesive)
20 Adhesive Application Nozzle 21 Adhesive Application Nozzle Tip Surface 22 Adhesive Application Nozzle Heating Unit 23 Adhesive Application Nozzle Protrusion 24 Adhesive Application Nozzle Protrusion

Claims (9)

弾性変形によって熱応力を緩和する第1の高分子接着剤(2)を介して、センサチップ(3)が被着体(4)に接着された力学量センサの製造方法において、
前記被着体(4)の前記センサチップ(2)との接着予定領域の一部に、硬化後のヤング率が前記第1の高分子接着剤(2)と略同じである第2の高分子接着剤を硬化させることにより、前記センサチップ(3)と前記被着体(4)との間隔を保つためのスペーサ(12、13)を形成する工程と、
前記スペーサ(12)を形成した後、前記接着予定領域の全体に前記第1の高分子接着剤(2)を塗布する工程と、
前記接着剤(2)が塗布された前記接着予定領域に前記センサチップ(3)を載せ、前記スペーサ(12、13)によって前記センサチップ(3)を保持しながら、前記センサチップ(3)と前記被着体(4)との間の前記第1の高分子接着剤(2)を硬化させる工程とを有することを特徴とする力学量センサの製造方法。
In the manufacturing method of the mechanical quantity sensor in which the sensor chip (3) is bonded to the adherend (4) via the first polymer adhesive (2) that relaxes the thermal stress by elastic deformation,
In a part of a region where the adherend (4) is to be bonded to the sensor chip (2), a second high modulus whose Young's modulus after curing is substantially the same as that of the first polymer adhesive (2). Forming a spacer (12, 13) for maintaining a distance between the sensor chip (3) and the adherend (4) by curing a molecular adhesive;
After forming the spacer (12), applying the first polymer adhesive (2) to the entire area to be bonded;
The sensor chip (3) is placed on the planned bonding area where the adhesive (2) is applied, and the sensor chip (3) is held by the spacers (12, 13), and the sensor chip (3) And a step of curing the first polymer adhesive (2) between the adherend (4) and the method of manufacturing a mechanical quantity sensor.
前記スペーサ(12)を形成する工程では、液滴の状態での前記第2の高分子接着剤の塗布と硬化とを行うことにより、所望厚さ(T1)の前記スペーサ(12)を形成することを特徴とする請求項1に記載の力学量センサの製造方法。   In the step of forming the spacer (12), the spacer (12) having a desired thickness (T1) is formed by applying and curing the second polymer adhesive in a droplet state. The method of manufacturing a mechanical quantity sensor according to claim 1. 前記スペーサ(12)を形成する工程では、液滴の状態での前記第2の高分子接着剤の塗布と硬化とを複数回行うことを特徴とする請求項2に記載の力学量センサの製造方法。   The manufacturing of the mechanical quantity sensor according to claim 2, wherein in the step of forming the spacer (12), application and curing of the second polymer adhesive in a droplet state are performed a plurality of times. Method. 前記第2の高分子接着剤として、前記第1の高分子接着剤(2)と同じ材料を用いることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の力学量センサの製造方法。   4. The method of manufacturing a mechanical quantity sensor according to claim 1, wherein the same material as the first polymer adhesive (2) is used as the second polymer adhesive. 5. . 前記スペーサ(13)を形成する工程では、所定間隔(T2)とされた接着剤塗布用ノズル(10)の先端面(21)と前記被着体(4)との間で、前記接着剤塗布用ノズル(10)から塗布した前記第2の高分子接着剤を硬化させるとともに、第2の高分子接着剤として、前記第1の高分子接着剤(2)と同じ材料を用い、
前記第1の高分子接着剤(2)を塗布する工程では、前記スペーサを形成する工程で使用した前記接着剤塗布用ノズル(10)から前記第1の高分子接着剤(2)を追加塗布することを特徴とする請求項1に記載の力学量センサの製造方法。
In the step of forming the spacer (13), the adhesive is applied between the tip surface (21) of the adhesive application nozzle (10) and the adherend (4) at a predetermined interval (T2). The second polymer adhesive applied from the nozzle (10) is cured, and the same material as the first polymer adhesive (2) is used as the second polymer adhesive,
In the step of applying the first polymer adhesive (2), the first polymer adhesive (2) is additionally applied from the adhesive application nozzle (10) used in the step of forming the spacer. The method of manufacturing a mechanical quantity sensor according to claim 1.
前記スペーサ(13)を形成する工程では、前記接着剤塗布用ノズル(20)から塗布した前記第2の高分子接着剤(2)を部分的に硬化させることを特徴とする請求項5に記載の力学量センサの製造方法。   6. The step of forming the spacer (13) comprises partially curing the second polymer adhesive (2) applied from the adhesive application nozzle (20). Manufacturing method of mechanical quantity sensor. 前記スペーサ(13)を形成する工程では、前記接着剤塗布用ノズル(20)の外側から接着剤硬化手段によって、前記第2の高分子接着剤(2)の外側を部分的に硬化させることを特徴とする請求項6に記載の力学量センサの製造方法。   In the step of forming the spacer (13), the outside of the second polymer adhesive (2) is partially cured by an adhesive curing means from the outside of the adhesive application nozzle (20). The method of manufacturing a mechanical quantity sensor according to claim 6. 前記スペーサ(13)を形成する工程では、先端側に加熱部(22)を設けた前記接着剤塗布用ノズル(20)を用い、前記加熱部(22)によって、前記接着剤塗布用ノズル(20)から塗布した前記第2の高分子接着剤(2)を部分的に熱硬化させることを特徴とする請求項6に記載の力学量センサの製造方法。   In the step of forming the spacer (13), the adhesive application nozzle (20) provided with a heating part (22) on the tip side is used, and the adhesive application nozzle (20) is formed by the heating part (22). The method for producing a mechanical quantity sensor according to claim 6, wherein the second polymer adhesive (2) applied from (2) is partially thermally cured. 前記スペーサ(13)を形成する工程では、前記接着剤塗布用ノズル(20)として、前記先端面(21)よりも前記被着体(4)側に突出するとともに、前記先端面(21)を基準とした突出高さ(T3)が前記所定間隔(T2)と同じである突出部(23、24)を設けたものを用いることを特徴とする請求項5ないし8のいずれか1つに記載の力学量センサの製造方法。
In the step of forming the spacer (13), the adhesive application nozzle (20) protrudes toward the adherend (4) with respect to the tip surface (21), and the tip surface (21) is formed. 9. The apparatus according to claim 5, wherein a protrusion provided with a reference protrusion height (T 3) having the same distance as the predetermined interval (T 2) is used. Manufacturing method of mechanical quantity sensor.
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