JP5884921B2 - 圧力センサ装置および圧力センサ装置の製造方法 - Google Patents

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Description

この発明は、圧力センサ装置および圧力センサ装置の製造方法に関する。
一般に、自動車用の圧力センサ装置では、センサ素子としてピエゾ抵抗効果を利用した半導体圧力センサチップが用いられる。この半導体圧力センサチップは、単結晶シリコン等のダイヤフラム上にピエゾ抵抗効果を有する材料でできた複数個の半導体歪ゲージをブリッジ接続した構成となっている。圧力変化により変形したダイヤフラムの変形量に応じて半導体歪ゲージのゲージ抵抗が変化し、その変化量が電圧信号としてブリッジ回路から取り出される。
図５は、従来の圧力センサ装置の構成を示す断面図である。図５に示すように、従来の圧力センサ装置は、樹脂ケース１０１に形成された凹状のセンサマウント部１０２内にセンサユニット１１０を収納した構成となっている。センサユニット１１０は、半導体圧力センサチップ１１１とガラス台座１１２の一方の側とが接合されてなり、接着剤１１３によってガラス台座１１２の他方の側がセンサマウント部１０２の底部にダイボンディングされている。
半導体圧力センサチップ１１１は、樹脂ケース１０１を貫通して一体にインサート成型された外部導出用のリード端子（リードフレーム）１０３にボンディングワイヤ１０４を介して電気的に接続される。樹脂ケース１０１の内部には、ゲル状保護部材１０５が充填されている。ゲル状保護部材１０５は、半導体圧力センサチップ１１１へ圧力が伝播されるようにやわらかく、耐薬品性に優れるフッ素ゲルや、フロロシリコーンゲル、シリコーンゲルなどが用いられている。
半導体圧力センサチップ１１１、リード端子１０３の樹脂ケース１０１内部に露出された部分、およびボンディングワイヤ１０４は、ゲル状保護部材１０５に埋設され、ゲル状保護部材１０５により被測定圧力媒体に含まれる汚染物質などの付着から保護されている。樹脂ケース１０１のゲル状保護部材１０５側の空間部分が圧力検出部であり、ゲル状保護部材１０５の表面に被測定圧力媒体が接触し、半導体圧力センサチップ１１１に圧力が印加される。
近年、自動車の排気ガス浄化のために、エンジンの吸気系だけでなく、排気ガスの一部を吸気系へ再循環させて燃費を向上させる排気ガス再循環（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）システムなどの排気系においても、上述したような圧力センサ装置が用いられている。そのため、圧力センサ装置には、耐燃料性や、耐薬品性、排気ガス中に含まれる腐食性物質に対する耐腐食性が求められている。
耐薬品性および耐腐食性を改善させた圧力センサ装置として、半導体圧力センサチップ、リード端子の樹脂ケース内部に露出された部分、およびボンディングワイヤを、耐腐食性に優れたシリコーンゲルやフッ素系ゲル、ポリパラキシリレン樹脂で保護した装置が提案されている（例えば、下記特許文献１〜４参照。）。下記特許文献４では、狭い空隙部を被覆可能な方法が提案されており、プレッシャクッカー試験により耐湿性の確認もなされている。
また、応答性を改善させた圧力センサ装置として、チップ、ピンおよびワイヤを電気的な絶縁性かつ柔軟性を有するフッ素ゲルよりなる保護部材により被覆保護し、このフッ素ゲルよりなる保護部材のガソリンによる飽和膨潤率を７重量％以下とすることで保護部材中に溶解した薬品等が気化することにより気泡が発生するのを防止した装置が提案されている（例えば、下記特許文献５参照。）。
特開平５−２２３６７０号公報 特開平６−２１３７４２号公報 特開２００４−２５１７４１号公報 特開平８−０７３５６９号公報 特開２００１−１５３７４６号公報
しかしながら、上述した従来技術では、排気ガス中に気体の状態で存在する水、腐食性物質および腐食性物質の前駆体がゲル状保護部材に浸透し、半導体圧力センサチップや、リード端子、ボンディングワイヤまで達して腐食による故障を引き起こすことが発明者によって確認されている。また、エンジンの吸気系の吸気圧は１０ｋＰａ〜３００ｋＰａであるが、排気系の排気圧は３００ｋＰａ〜６００ｋＰａであり、圧力センサ装置によって測定される圧力が吸気系よりも高い。このため、排気系では、圧力センサ装置のゲル状保護部材の内部に、被測定圧力媒体中に含まれる水や、窒素酸化物、硫黄酸化物などの腐食性物質が圧入されやすい。
ゲル状保護部材に浸透した窒素酸化物によって硝酸が生成され、硫黄酸化物によって硫酸が生成される。このため、ゲル状保護部材の内部に生成された硝酸や硫酸によって半導体圧力センサチップや、リード端子、ボンディングワイヤが腐食して故障に至る。また、排気温度が高温であるため、腐食反応が加速されやすい環境にあり、圧力センサ装置の短寿命化が促進される虞がある。また、樹脂ケースの構成材料であるポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）は、ゲル状保護部材の内部に生成され濃縮された濃硫酸に対する耐性がないことが確認されている。樹脂ケースが腐食し溶解した場合、圧力センサ装置の気密性が低下する虞がある。このように、吸気系と比較して排気系の搭載環境は過酷であり、ゲル状保護部材のみで腐食対策が十分であった従来の吸気系圧力センサ装置の構造では、燃料や薬品、腐食性物質に曝される環境において半導体圧力センサチップや、リード端子、ボンディングワイヤ、樹脂ケースが腐食することにより、信頼性が劣化するという問題がある。
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、信頼性の高い圧力センサ装置および圧力センサ装置の製造方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる圧力センサ装置は、次の特徴を有する。圧力を電気信号に変換するセンサチップが樹脂ケースに収納されている。前記樹脂ケースの内部に一端が露出し、ワイヤを介して前記センサチップに接続され、前記センサチップから出力された前記電気信号を外部に取り出す信号端子が設けられている。前記センサチップの電極パッド、前記信号端子の前記樹脂ケースの内部に露出された部分、前記ワイヤおよび前記樹脂ケースの内壁は、フッ素を含むポリパラキシリレン系ポリマーからなる保護膜で覆われている。
また、この発明にかかる圧力センサ装置は、上述した発明において、前記保護膜は、前記センサチップ、前記信号端子の前記樹脂ケースの内部に露出された部分、前記ワイヤ、および前記樹脂ケースの内壁の露出部分の全表面を覆うことを特徴とする。
また、この発明にかかる圧力センサ装置は、上述した発明において、前記保護膜は、フッ素系ゲルからなる保護部材で覆われていることを特徴とする。
また、この発明にかかる圧力センサ装置は、上述した発明において、前記保護部材は、前記樹脂ケースの内部に充填されている。そして、前記センサチップ、前記信号端子の前記樹脂ケースの内部に露出された部分および前記ワイヤは、前記保護部材に埋設されていることを特徴とする。
また、この発明にかかる圧力センサ装置は、上述した発明において、前記センサチップが半導体センサチップであることを特徴とする。
また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる圧力センサ装置の製造方法は、圧力を電気信号に変換するセンサチップと、前記センサチップを収納する樹脂ケースと、前記樹脂ケースの内部に一端が露出し、ワイヤを介して前記センサチップに接続され、前記センサチップから出力された前記電気信号を外部に取り出す信号端子と、を備えた圧力センサ装置の製造方法であって、次の特徴を有する。まず、前記センサチップを前記樹脂ケースに収納する収納工程を行う。次に、前記センサチップと前記信号端子とをワイヤによって接続する接続工程を行う。次に、前記センサチップの電極パッド、前記信号端子の前記樹脂ケースの内部に露出された部分、前記ワイヤおよび前記樹脂ケースの内壁を、フッ素を含むポリパラキシリレン系ポリマーからなる保護膜で覆う被覆工程を行う。
また、この発明にかかる圧力センサ装置の製造方法は、上述した発明において、前記被覆工程では、フッ素を含むポリパラキシリレン系ポリマーを気化したガスに含まれるモノマー分子を減圧雰囲気において常温で蒸着し前記保護膜を形成することを特徴とする。
また、この発明にかかる圧力センサ装置の製造方法は、上述した発明において、前記被覆工程では、前記センサチップ、前記信号端子の前記樹脂ケースの内部に露出された部分、前記ワイヤ、および前記樹脂ケースの内壁の露出部分の全表面を前記保護膜で覆うことを特徴とする。
また、この発明にかかる圧力センサ装置の製造方法は、上述した発明において、前記被覆工程後、前記樹脂ケースの内部にフッ素系ゲルからなる保護部材を充填し、前記センサチップ、前記信号端子の前記樹脂ケースの内部に露出された部分および前記ワイヤを前記保護部材に埋設させることを特徴とする。
また、この発明にかかる圧力センサ装置の製造方法は、上述した発明において、前記被覆工程後で前記保護部材を充填する前に、前記保護膜に対して、前記保護膜表面の前記保護部材に対する濡れ性を向上させる改質処理をおこなうことを特徴とする。
また、この発明にかかる圧力センサ装置の製造方法は、上述した発明において、前記センサチップが半導体センサチップであることを特徴とする。
上述した発明によれば、フッ素を含むポリパラキシリレン系ポリマーからなる保護膜によって樹脂ケース内部の各構成部や樹脂ケースの内壁の露出部分の全表面を覆うことで、樹脂ケース内部の各構成部や樹脂ケースの内壁が被測定圧力媒体に接触することを防止することができる。これにより、被測定圧力媒体に含まれる水蒸気や酸の蒸気から樹脂ケース内部の各構成部や樹脂ケースの内壁の露出部分を保護することができ、樹脂ケース内部の各構成部や樹脂ケースの内壁が腐食することを防止することができる。
上述した発明によれば、保護膜表面をさらに保護部材で覆うことにより、製造工程中の製造装置との接触によるワイヤの断線や、車両搭載後の実使用時の異物の飛来によるセンサチップの損傷など、機械的および物理的な損傷および破損を防止することができる。また、上述した発明によれば、保護膜表面をさらに保護部材で覆うことにより、車両搭載後の実使用時に排気ガス中の煤と水とがセンサチップ上に堆積し凝固、固着することによって引き起こされる圧力センサ装置の応答性の劣化や感度特性の変動を抑制することができる。
また、上述した発明によれば、蒸着法によりフッ素を含むポリパラキシリレン系ポリマーからなる保護膜を形成することで、樹脂ケースの内壁と、センサチップ、信号端子およびワイヤとの隙間にポリマー分子を回り込ませることができる。これにより、樹脂ケース内部の各構成部や樹脂ケースの内壁の露出部分を隙間なく保護膜で覆うことができ、被測定圧力媒体に含まれる水蒸気や酸の蒸気から樹脂ケース内部の各構成部や樹脂ケースの内壁を保護することができる。
本発明にかかる圧力センサ装置および圧力センサ装置の製造方法によれば、信頼性を向上させることができるという効果を奏する。
図１Ａは、実施の形態１にかかる圧力センサ装置の構成を示す断面図である。 図１Ｂは、実施の形態１にかかる圧力センサ装置の構成を示す断面図である。 図２は、図１Ａ，１Ｂの保護膜の分子構造の繰り返し単位を示す図式である。 図３は、比較例の保護膜の分子構造の繰り返し単位を示す図式である。 図４は、実施の形態２にかかる圧力センサ装置の構成を示す断面図である。 図５は、従来の圧力センサ装置の構成を示す断面図である。
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる圧力センサ装置および圧力センサ装置の製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
（実施の形態１）
実施の形態１にかかる圧力センサ装置の構成について説明する。図１Ａ，１Ｂは、実施の形態１にかかる圧力センサ装置の構成を示す断面図である。図１Ａは全体図であり、図１Ｂは要部拡大断面図である。図２は、図１Ａ，１Ｂの保護膜の分子構造の繰り返し単位を示す図式である。図１Ａ，１Ｂに記載の圧力センサ装置は、樹脂ケース１に形成された凹状のセンサマウント部２内にセンサユニット１０を収納した構成となっている。樹脂ケース１は、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）や、ポリビニレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアセテート（ＰＯＭ）など機械的強度の高い樹脂成型部材であってもよい。センサユニット１０は、半導体圧力センサチップ１１とガラス台座１２の一方の側とが接合されてなり、接着剤１３によってガラス台座１２の他方の側がセンサマウント部２の底部にダイボンディングされている。
半導体圧力センサチップ１１は、外周部の厚さよりも薄化され圧力によって撓む中央部からなる感圧部（ダイヤフラム）１１ａと、感圧部１１ａに形成された抵抗ブリッジ（不図示）と、抵抗ブリッジの出力を増幅および補正する回路部（不図示）と、を備える。抵抗ブリッジは、ピエゾ抵抗効果を有する材料でできた複数個の半導体歪ゲージをブリッジ接続してなる。半導体圧力センサチップ１１上の電極パッド１４は、アルミニウム（Ａｌ）電極１５の上に密着性確保・拡散防止層１６を介して金（Ａｕ）電極１７が形成された構成となっている。密着性確保・拡散防止層１６としてはチタンタングステン（ＴｉＷ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、ニッケル（Ｎｉ）などをスパッタ、蒸着、めっきにより設けることができる。また、密着性確保・拡散防止層１６は、密着性確保層と拡散防止層の積層構造としてもよい。
電極パッド１４は、上記構成に限ったものではなくアルミニウム電極１５のみであってもよい。電極パッド１４以外の半導体圧力センサチップ１１の表面は、シリコン窒化膜１８により覆われている。電極パッド１４は、樹脂ケース１を貫通して一体にインサート成型された外部導出用のリード端子（リードフレーム）３にボンディングワイヤ４を介して電気的に接続されている。ガラス台座１２は、例えばパイレックス（登録商標）などの耐熱ガラスでできている。リード端子３は、例えばリン青銅からなる母材１９にニッケル（Ｎｉ）めっき２０および金めっき２１が施されてなる。ニッケルめっき２０と金めっき２１のいずれか一方のみを設けるものであってもよい。ボンディングワイヤ４は、アルミニウムまたは金でできている。
センサユニット１０、リード端子３の樹脂ケース１内部に露出された部分、ボンディングワイヤ４、および樹脂ケース１の内壁１ａの露出部分の全表面は、保護膜５によって覆われ、被測定圧力媒体との接触や被測定圧力媒体に含まれる汚染物質などの付着から保護されている。樹脂ケース１の内壁１ａの露出部分とは、センサユニット１０およびリード端子３と接触していない内壁であり、センサマウント部２の内壁も含む。すなわち、樹脂ケース１内部の各構成部だけでなく、被測定圧力媒体に曝される可能性のある樹脂部の露出部分も保護膜５で覆われている。これにより、被測定圧力媒体が保護膜５を介して半導体圧力センサチップ１１の感圧部１１ａに接触し、圧力が印加される。
保護膜５は、フッ素を含むポリパラキシリレン（ＰＰＸ）系ポリマーからなる高分子膜であり、例えば図２に示すようにベンゼン環に２つのフッ素基が結合された分子構造を有する。具体的には、保護膜５は、ベンゼン環に例えば２つのジフルオロメチレン（ＣＦ2）基などが結合された分子構造を有するポリパラキシリレンポリマー膜であってもよい。より具体的には、保護膜５は、ＫＩＳＣＯ（キスコ）株式会社（登録商標）によって提供される化学蒸着（ＣＶＤ）法によるポリパラキシリレン樹脂コーティング（ｄｉＸ（登録商標：Ｄｉ−Ｐａｒａ−Ｘｙｌｙｌｅｎｅ）コンフォーマルコーティング）によるｄｉＸ−ＳＦであってもよい。
次に、実施の形態１にかかる圧力センサ装置の製造方法について説明する。まず、ガラス台座１２に半導体圧力センサチップ１１を静電接合したセンサユニット１０を、接着剤１３によってセンサマウント部２の底部にダイボンディングする。次に、樹脂ケース１を貫通して一体にインサート成型された外部導出用のリード端子３と、半導体圧力センサチップ１１上に形成された電極パッド１４とをボンディングワイヤ４によって接続する。次に、例えば、気化炉、分解炉および蒸着室を備えるコーティング装置（不図示）の蒸着室に、センサユニット１０を搭載した樹脂ケース１を挿入する。
次に、例えば保護膜５の構成材料としてｄｉＸダイマーを投入した気化炉を減圧雰囲気下で加熱（例えば１８０℃以下）してｄｉＸダイマーを気化させ、ｄｉＸダイマーガスを生成する。次に、このｄｉＸダイマーガスを、分解炉において例えば６００℃〜７００℃の温度で熱分解してモノマーガスを生成する。そして、減圧雰囲気（例えば５０ｍＴｏｒｒ以下）で常温（例えば２５℃〜３５℃）の蒸着室に導入したモノマーガスを、樹脂ケース１の内部に接触（蒸着）させてモノマーを高分子化することで保護膜５を成膜する。
保護膜５の成膜時、減圧雰囲気で常温の蒸着室内では、モノマーガスを供給するポリマー分子が熱運動状態にあるため、樹脂ケース１およびセンサマウント部２と、センサユニット１０、リード端子３およびボンディングワイヤ４との隙間にもポリマー分子を回り込ませることができる。これにより、センサユニット１０、リード端子３の樹脂ケース１内部に露出された部分、ボンディングワイヤ４、および樹脂ケース１の内壁１ａの露出部分の全表面が保護膜５で覆われ、図１Ａ，１Ｂに示す圧力センサ装置が完成する。
上述した成膜方法により形成された保護膜５の厚さのばらつきは保護膜５の厚さの±１０％程度であり、液状の樹脂を用いた場合に比べて保護膜５の厚さの均一性を確保することができることが発明者によって確認されている。このため、半導体歪ゲージ（不図示）上に保護膜５を成膜することで圧力センサ装置の感度が低下したとしても、圧力センサ装置のオフセット電圧のばらつきが小さく、かつ圧力測定値の温度特性による変化を抑制することができる。また、液状の樹脂を用いる場合に比べて均一に成膜することができるため、成膜ムラが生じることによりセンサ装置が振動した際にボンディングワイヤ４が揺動し、ボンディングワイヤ４が断線することを抑制することができる。
具体的には、半導体圧力センサチップ１１の感圧部１１ａの厚さを６０μｍとし、保護膜５として５μｍの厚さのポリパラキシリレンポリマー膜を成膜し、感圧部１１ａ上の保護膜５の厚さが５μｍ±１０％とした場合、保護膜５を成膜しない場合に比べて、感度の低下量が５％程度変動し、オフセット電圧のばらつきが測定圧力範囲に対して０．５％Ｆ．Ｓ．以内で変動し、温度特性によるばらつきを含めた総合精度が１％Ｆ．Ｓ．程度変動することが確認された。保護膜５を成膜したことによるこれらの変動は、保護膜５の成膜後に、一般的な方法により圧力センサ特性のトリミングを行うことで抑制することができる。例えば、２５℃〜８５℃の温度範囲での使用環境下において±１％Ｆ．Ｓ．の精度範囲内に、−３０℃程度の低温および１３０℃程度の高温での使用環境下において±２％Ｆ．Ｓ．の精度範囲内にすることができる。
また、圧力センサの感度を高めるために、半導体圧力センサチップ１１の感圧部１１ａの厚さを薄く３０μｍ以下にする場合は、圧力センサの特性への影響を抑制するため、感圧部１１ａ上に選択的にマスクをした後に保護膜５として５μｍの厚さのポリパラキシリレンポリマー膜を成膜し、感圧部１１ａ上には選択的に成膜しないでもよい。これは、半導体圧力センサチップ１１の腐食が、ボンディングワイヤ４と接続される電極パッド１４が腐食することを起因とするものであるためである。保護膜５によって電極パッド１４およびボンディングワイヤ４との接続部を覆うことにより、電極パッド１４の腐食を抑制することができるため、半導体圧力センサチップ１１の腐食を抑制することができる。
次に、保護膜５の耐酸性について、図２に示す分子構造を有するポリパラキシリレンポリマーからなる保護膜５を８０℃の温度の混合酸溶液に２４時間浸漬して溶解の有無を検証した（以下、第１実施例とする）。第１実施例との比較として、図３に示すようにベンゼン環に２つのメチレン（ＣＨ2）基が結合された分子構造を有する通常のポリパラキシリレンポリマー膜についても、保護膜５と同条件の混合酸溶液に浸漬し、溶解の有無を検証した（以下、第１比較例とする）。図３は、比較例の保護膜の分子構造の繰り返し単位を示す図式である。第１実施例および第１比較例を浸漬する混合酸溶液として、成分および含有量が異なる４種類の混合酸溶液を用意した（以下、第１〜４混合酸溶液とする）。
第１混合酸溶液は、フッ酸（ＨＦ）５％および硝酸（ＨＮＯ3）７０％を水（Ｈ2Ｏ）２５％で希釈している。第２混合酸溶液は、フッ酸（ＨＦ）１０％、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）１５％および硝酸（ＨＮＯ3）５５％を水（Ｈ2Ｏ）２０％で希釈している。第３混合酸溶液は、フッ酸（ＨＦ）５％、塩酸（ＨＣｌ）２％、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）１％および硝酸（ＨＮＯ3）７０％を水（Ｈ2Ｏ）２２％で希釈している。第４混合酸溶液は、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）４５％および硝酸（ＨＮＯ3）１０％を水（Ｈ2Ｏ）４５％で希釈している。この第１〜４混合酸溶液に第１実施例および第１比較例を浸漬した結果、第１比較例では、第１〜４混合酸溶液のすべての混合酸溶液で溶解したのに対し、第１実施例においては、第１〜４混合酸溶液のいずれの混合酸溶液にも溶解しないことが確認された。
次に、上述した製造方法にしたがい、センサユニット１０、リード端子３の樹脂ケース１内部に露出された部分、ボンディングワイヤ４、および樹脂ケース１の内壁１ａの露出部分の全表面に、ポリパラキシリレンポリマーからなる保護膜５を成膜した圧力センサ装置を作製し（以下、第２実施例とする）、８０℃の温度の上記第１〜４混合酸溶液に浸漬した状態で放置し溶解の有無を検証した。保護膜５の厚さを５μｍ±１０％とした。第２実施例との比較として、保護膜５を成膜しない圧力センサ装置を作製し（以下、第２比較例とする）、第２実施例と同条件で上記第１〜４混合酸溶液に浸漬した。
その結果、第２比較例では、センサユニット、リード端子、ボンディングワイヤ、および樹脂ケースの内壁の露出部分の腐食が４８時間以内で発生した。それに対して、第２実施例においては、２８０時間経過後も、センサユニット１０、リード端子３の樹脂ケース１内部に露出された部分、ボンディングワイヤ４、および樹脂ケース１の内壁１ａの露出部分の腐食は発生しないことが確認された。これにより、第２実施例は、第２比較例よりも５．８倍以上の耐久寿命を有することが確認された。
以上、説明したように、実施の形態１によれば、フッ素を含むポリパラキシリレン系ポリマーからなる保護膜によって樹脂ケース内部の各構成部や樹脂ケースの内壁の露出部分の全表面を覆うことで、樹脂ケース内部の各構成部や樹脂ケースの内壁が被測定圧力媒体に接触することを防止することができる。フッ素を含むポリパラキシリレン系ポリマーからなる保護膜は、撥水性と耐酸性を有しており、従来のフッ素ゲルからなるゲル状保護部材では防止することができなかった被測定圧力媒体に含まれる水蒸気や酸の蒸気から樹脂ケース内部の各構成部や樹脂ケースの内壁の露出部分を保護することができる。これにより、樹脂ケース内部の各構成部や樹脂ケースの内壁が腐食することを防止し、信頼性の高い圧力センサ装置を提供することができる。
また、実施の形態１によれば、蒸着法によりフッ素を含むポリパラキシリレン系ポリマーからなる保護膜を形成することで、樹脂ケースの内壁（センサマウント部の内壁も含む）と、センサユニット、リード端子およびボンディングワイヤとの隙間にポリマー分子を回り込ませることができる。このため、樹脂ケース内部の各構成部や樹脂ケースの内壁の露出部分を隙間なく保護膜で覆うことができ、被測定圧力媒体に含まれる水蒸気や酸の蒸気から樹脂ケース内部の各構成部や樹脂ケースの内壁を保護することができる。したがって、信頼性の高い圧力センサ装置を提供することができる。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２にかかる圧力センサ装置について説明する。図４は、実施の形態２にかかる圧力センサ装置の構成を示す断面図である。実施の形態２にかかる圧力センサ装置が実施の形態１にかかる圧力センサ装置と異なる点は、樹脂ケース１の内部をゲル状保護部材６で充填した点である。すなわち、保護膜５に覆われたセンサユニット１０、リード端子３の樹脂ケース１内部に露出された部分、ボンディングワイヤ４、および樹脂ケース１の内壁１ａの露出部分は、さらにゲル状保護部材６で覆われている。
具体的には、樹脂ケース１の内部には、シリコーンゲルなどのポッティング剤からなるゲル状保護部材６が充填されている。これにより、保護膜５に覆われたセンサユニット１０、リード端子３の樹脂ケース１内部に露出された部分、ボンディングワイヤ４、および樹脂ケース１の内壁１ａの露出部分はゲル状保護部材６に埋設されている。ゲル状保護部材６により、製造工程中の製造装置との接触によるボンディングワイヤ４の断線や、車両搭載後の実使用時の異物の飛来による半導体圧力センサチップ１１の損傷など、機械的および物理的な損傷および破損を防止することができる。
ゲル状保護部材６は、撥水性を有するフッ素系ゲルであってもよい。具体的には、ゲル状保護部材６は、信越化学工業株式会社によって提供される液状フッ素エラストマー（ＳＨＩＮ−ＥＴＳＵ ＳＩＦＥＬ（登録商標））であってもよい。フッ素系ゲルからなるゲル状保護部材６とすることにより、車両搭載後の実使用時に排気ガス中の煤と水とが半導体圧力センサチップ１１上に堆積し凝固、固着することによって引き起こされる圧力センサ装置の応答性の劣化や感度特性の変動を抑制することができる。
以上、説明したように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
また、実施の形態２においては、保護膜５を成膜後、その表面にＯ2プラズマやＮ2プラズマを照射し表面改質することでゲル状保護部材６に対する濡れ性を向上させた後、ゲル状保護部材６を充填してもよい。こうすることで、撥水性が高いフッ素を含むポリパラキシリレン系ポリマーからなる保護膜５の表面とフッ素系ゲルからなるゲル状保護部材６との密着性を向上させることができる。
以上において本発明は種々変更可能であり、上述した各実施の形態において、たとえば各部の寸法や、樹脂ケース、リード端子、ボンディングワイヤの構成材料等は要求される仕様等に応じて種々設定される。
以上のように、本発明にかかる圧力センサ装置および圧力センサ装置の製造方法は、自動車の排気ガスのような水蒸気や腐食性ガスが過多な環境下で使用される圧力センサ装置に有用である。
１ 樹脂ケース
１ａ 樹脂ケースの内壁
２ 樹脂ケースのセンサマウント部
３ リード端子
４ ボンディングワイヤ
５ 保護膜
１０ センサユニット
１１ 半導体圧力センサチップ
１１ａ 半導体圧力センサチップの感圧部
１２ ガラス台座
１３ 接着剤
１４ 電極パッド
１５ アルミニウム電極
１６ 密着性確保・拡散防止層
１７ 金電極
１８ シリコン窒化膜
１９ 母材
２０ ニッケルめっき
２１ 金めっき

Claims (11)

  1. 圧力を電気信号に変換するセンサチップと、
    前記センサチップを収納する樹脂ケースと、
    前記樹脂ケースの内部に一端が露出し、ワイヤを介して前記センサチップに接続され、前記センサチップから出力された前記電気信号を外部に取り出す信号端子と、
    前記センサチップの感圧部、前記センサチップの電極パッド、前記信号端子の前記樹脂ケースの内部に露出された部分、前記ワイヤおよび前記樹脂ケースの内壁を覆う、フッ素を含むポリパラキシリレン系ポリマーからなる保護膜と、
    を備えることを特徴とする圧力センサ装置。
  2. 前記保護膜は、前記センサチップ、前記信号端子の前記樹脂ケースの内部に露出された部分、前記ワイヤ、および前記樹脂ケースの内壁の露出部分の全表面を覆うことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ装置。
  3. 前記保護膜は、フッ素系ゲルからなる保護部材で覆われていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ装置。
  4. 前記保護部材は、前記樹脂ケースの内部に充填され、
    前記センサチップ、前記信号端子の前記樹脂ケースの内部に露出された部分および前記ワイヤは、前記保護部材に埋設されていることを特徴とする請求項３に記載の圧力センサ装置。
  5. 前記センサチップが半導体センサチップであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の圧力センサ装置。
  6. 圧力を電気信号に変換するセンサチップと、前記センサチップを収納する樹脂ケースと、前記樹脂ケースの内部に一端が露出し、ワイヤを介して前記センサチップに接続され、前記センサチップから出力された前記電気信号を外部に取り出す信号端子と、を備えた圧力センサ装置の製造方法であって、
    前記センサチップを前記樹脂ケースに収納する収納工程と、
    前記センサチップと前記信号端子とをワイヤによって接続する接続工程と、
    前記センサチップの感圧部、前記センサチップの電極パッド、前記信号端子の前記樹脂ケースの内部に露出された部分、前記ワイヤおよび前記樹脂ケースの内壁を、フッ素を含むポリパラキシリレン系ポリマーからなる保護膜で覆う被覆工程と、
    を含むことを特徴とする圧力センサ装置の製造方法。
  7. 前記被覆工程では、フッ素を含むポリパラキシリレン系ポリマーを気化したガスに含まれるモノマー分子を減圧雰囲気において常温で蒸着し前記保護膜を形成することを特徴とする請求項６に記載の圧力センサ装置の製造方法。
  8. 前記被覆工程では、前記センサチップ、前記信号端子の前記樹脂ケースの内部に露出された部分、前記ワイヤ、および前記樹脂ケースの内壁の露出部分の全表面を前記保護膜で覆うことを特徴とする請求項６に記載の圧力センサ装置の製造方法。
  9. 前記被覆工程後、前記樹脂ケースの内部にフッ素系ゲルからなる保護部材を充填し、前記センサチップ、前記信号端子の前記樹脂ケースの内部に露出された部分および前記ワイヤを前記保護部材に埋設させることを特徴とする請求項６に記載の圧力センサ装置の製造方法。
  10. 前記被覆工程後で前記保護部材を充填する前に、前記保護膜に対して、前記保護膜表面の前記保護部材に対する濡れ性を向上させる改質処理をおこなうことを特徴とする請求項９に記載の圧力センサ装置の製造方法。
  11. 前記センサチップが半導体センサチップであることを特徴とする請求項６〜１０のいずれか一つに記載の圧力センサ装置の製造方法。

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