JP6714439B2 - 歪検出器及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、歪検出器及びその製造方法に関する。
起歪部と、起歪部に発生する歪を電気信号として検出する歪ゲージと、歪ゲージに電極配線を介して接続される電極パッドとを備えた歪検出器がある。
歪検出器の従来例として、シリコーンウェハのダイアフラム部に歪ゲージ抵抗が拡散形成された感圧ダイアフラムチップをステム兼用の印刷基板に搭載し、チップの表面電極と印刷基板との間をワイヤで接続した半導体圧力センサがある（特許文献１）。
歪検出器の従来例として、シリコーンウェハのダイアフラム部に歪ゲージ抵抗が拡散形成された感圧ダイアフラムチップをステム兼用の印刷基板に搭載し、チップの表面電極と印刷基板との間をワイヤで接続した半導体圧力センサがある（特許文献１）。
特許文献１の従来例では、感圧ダイアフラムチップを湿気等による腐食から保護するために、チップ表面にシリコーンゲルが塗布されている。
従来例の半導体圧力センサでは、シリコーンゲルの厚さが感圧ダイアフラムチップの中央部で厚く、周辺部で薄くなると、温度変化に伴って生じる応力が均一とならず、このことが圧力検出の感度に悪影響を与えることになる。
そのため、ケースに収納された感圧ダイアフラムチップ及びワイヤにシリコーンゲルを充填し、その後、ケースからシリコーンゲルを吸い出して感圧ダイアフラムチップ及びワイヤの表面全体に均一となるようにシリコーンゲルを塗布している。
従来例の半導体圧力センサでは、シリコーンゲルの厚さが感圧ダイアフラムチップの中央部で厚く、周辺部で薄くなると、温度変化に伴って生じる応力が均一とならず、このことが圧力検出の感度に悪影響を与えることになる。
そのため、ケースに収納された感圧ダイアフラムチップ及びワイヤにシリコーンゲルを充填し、その後、ケースからシリコーンゲルを吸い出して感圧ダイアフラムチップ及びワイヤの表面全体に均一となるようにシリコーンゲルを塗布している。
特許文献１の従来例では、感圧ダイアフラムチップ及びワイヤが収納されたケースにシリコーンゲルを充填するため、シリコーンゲルを多量に使用しなければならないだけでなく、シリコーンゲルを充填するための設備が必要となり、装置が大がかりなものとなる。しかも、チップの表面電極と印刷基板との間をワイヤで接続した後に、シリコーンゲルを充填するため、シリコーンゲルを充填するに際して、ワイヤが邪魔となることがあり、センサの製造作業が煩雑となる。
本発明の目的は、歪検出精度を良好に保つことができるとともに、製造作業を簡略化できる歪検出器及びその製造方法を提供することにある。
本発明の歪検出器は、外部応力により歪が発生する起歪部と、前記起歪部の少なくとも一部に形成される絶縁膜と、前記絶縁膜の上に形成され前記起歪部により発生した歪を電気信号として検出する歪ゲージと、前記歪ゲージに接続される電極配線と、前記電極配線から延設され前記電気信号を外部に取り出す電極パッドと、前記電極パッドに接続される配線ワイヤと、を備えた歪検出器であって、前記電極パッド及び前記配線ワイヤを覆うことなく、少なくとも前記歪ゲージの上を覆う絶縁性樹脂層を有し、前記歪ゲージは、４本の抵抗を備え、前記絶縁性樹脂層は、前記４本の抵抗をそれぞれ覆うことを特徴とする。
歪ゲージの周囲にイオン性の汚れ等が付着すると、表面電荷が変化し、歪検出に悪影響を及ぼすことになる。そのため、本発明では、歪ゲージの上を絶縁性樹脂層で覆うことにより、歪ゲージに及ぼす表面電荷の影響が少なくなり、歪検出精度を良好に保つことができる。
しかも、絶縁性樹脂層は電極パッド及び配線ワイヤを覆うことがなく、これらの電極パッドと配線ワイヤとは露出されている。絶縁性樹脂層を形成する際に、電極パッドと配線ワイヤとが接続されていないので、配線ワイヤが邪魔になることがなく、歪検出器の製造作業が簡略化される。
その上、歪ゲージは、４本の抵抗を備え、絶縁性樹脂層は、４本の抵抗をそれぞれ覆うことになるので、必要な箇所にのみ絶縁性樹脂層を形成することになり、使用する絶縁性樹脂の量が少なくてすみ、製造コストを抑えることができる。
なお、本発明において、歪ゲージの上を絶縁性樹脂層で覆うとは、歪ゲージの上に直接絶縁性樹脂層を設ける場合だけでなく、歪ゲージの上に中間層を設け、この中間層の上に絶縁性樹脂層を設ける場合も含まれる。
しかも、絶縁性樹脂層は電極パッド及び配線ワイヤを覆うことがなく、これらの電極パッドと配線ワイヤとは露出されている。絶縁性樹脂層を形成する際に、電極パッドと配線ワイヤとが接続されていないので、配線ワイヤが邪魔になることがなく、歪検出器の製造作業が簡略化される。
その上、歪ゲージは、４本の抵抗を備え、絶縁性樹脂層は、４本の抵抗をそれぞれ覆うことになるので、必要な箇所にのみ絶縁性樹脂層を形成することになり、使用する絶縁性樹脂の量が少なくてすみ、製造コストを抑えることができる。
なお、本発明において、歪ゲージの上を絶縁性樹脂層で覆うとは、歪ゲージの上に直接絶縁性樹脂層を設ける場合だけでなく、歪ゲージの上に中間層を設け、この中間層の上に絶縁性樹脂層を設ける場合も含まれる。
本発明の歪検出器は、外部応力により歪が発生する起歪部と、前記起歪部の少なくとも一部に形成される絶縁膜と、前記絶縁膜の上に形成され前記起歪部により発生した歪を電気信号として検出する歪ゲージと、前記歪ゲージに接続される電極配線と、前記電極配線から延設され前記電気信号を外部に取り出す電極パッドと、前記電極パッドに接続される配線ワイヤと、を備えた歪検出器であって、前記電極パッド及び前記配線ワイヤを覆うことなく、少なくとも前記歪ゲージの上を覆い、シリコーン樹脂から形成される絶縁性樹脂層と、平面視において、前記電極パッド及び前記配線ワイヤと重ならない位置で、かつ、前記歪ゲージ及び前記電極配線の上に配置される保護膜とを有し、前記保護膜は、シリコン窒化膜から形成され、前記絶縁性樹脂層に覆われ、前記絶縁性樹脂層の厚さは、２μｍ以上５００μｍ以下であり、前記歪ゲージは、４本の抵抗を備え、前記絶縁性樹脂層は、帯状に形成され前記４本の抵抗をまとめて覆うことを特徴とする。
本発明の歪検出器では、絶縁性樹脂層の厚さは、２μｍ以上５００μｍ以下という適正な範囲としたので、表面電荷の影響を少なくすることができるとともに歪検出精度を良好なものにできる。つまり、絶縁性樹脂層の厚さが２μｍ未満であると、層の厚さが薄すぎて、表面電荷の影響を少なくすることができない。絶縁性樹脂層の厚さが５００μｍを超えると、層の厚さが厚すぎて、歪ゲージの変位が阻害されることになり、歪検出精度が不良となる。
本発明の歪検出器では、絶縁性樹脂層の厚さは、２μｍ以上５００μｍ以下という適正な範囲としたので、表面電荷の影響を少なくすることができるとともに歪検出精度を良好なものにできる。つまり、絶縁性樹脂層の厚さが２μｍ未満であると、層の厚さが薄すぎて、表面電荷の影響を少なくすることができない。絶縁性樹脂層の厚さが５００μｍを超えると、層の厚さが厚すぎて、歪ゲージの変位が阻害されることになり、歪検出精度が不良となる。
本発明の歪検出器では、前記絶縁性樹脂層は、シリコーン樹脂から形成され、かつ、ショアＡ硬さが１０以上１００以下である構成が好ましい。
この構成では、絶縁性樹脂層の硬さを適正な範囲としたので、歪検出精度を良好なものにできる。
つまり、絶縁性樹脂層のショアＡ硬さが１０未満であると、層が柔らかすぎて、絶縁性樹脂層の形状を維持できない。絶縁性樹脂層のショアＡ硬さが１００を超えると、層が硬すぎることになり、歪ゲージの変位が阻害され、歪検出精度が不良となる。
この構成では、絶縁性樹脂層の硬さを適正な範囲としたので、歪検出精度を良好なものにできる。
つまり、絶縁性樹脂層のショアＡ硬さが１０未満であると、層が柔らかすぎて、絶縁性樹脂層の形状を維持できない。絶縁性樹脂層のショアＡ硬さが１００を超えると、層が硬すぎることになり、歪ゲージの変位が阻害され、歪検出精度が不良となる。
本発明の歪検出器の製造方法は、外部応力により歪が発生する起歪部と、前記起歪部の少なくとも一部に形成される絶縁膜と、前記絶縁膜の上に形成され前記起歪部により発生した歪を電気信号として検出する歪ゲージと、前記歪ゲージに接続される電極配線と、前記電極配線から延設され電気信号を外部に取り出す電極パッドと、前記電極パッドに接続される配線ワイヤと、を備え、前記歪ゲージは、４本の抵抗を備え、前記絶縁性樹脂層は、前記４本の抵抗をそれぞれ覆う歪検出器を製造する方法であって、前記電極パッドに前記配線ワイヤを接続する前に、前記電極パッドを覆うことなく、少なくとも前記歪ゲージの上を絶縁性樹脂層で覆うことを特徴とする。
本発明の歪検出器の製造方法は、外部応力により歪が発生する起歪部と、前記起歪部の少なくとも一部に形成される絶縁膜と、前記絶縁膜の上に形成され前記起歪部により発生した歪を電気信号として検出する歪ゲージと、前記歪ゲージに接続される電極配線と、前記電極配線から延設され電気信号を外部に取り出す電極パッドと、前記電極パッドに接続される配線ワイヤと、平面視において、前記電極パッド及び前記配線ワイヤと重ならない位置で、かつ、前記歪ゲージ及び前記電極配線の上に配置される保護膜と、を備え、絶縁性樹脂層の厚さが２μｍ以上５００μｍ以下であり、前記保護膜はシリコン窒化膜から形成され前記絶縁性樹脂層に覆われ、前記歪ゲージは４本の抵抗を備える歪検出器を製造する方法であって、前記電極パッドに前記配線ワイヤを接続する前に、前記電極パッドを覆うことなく、少なくとも前記４本の抵抗の上を、シリコーン樹脂から帯状に形成された前記絶縁性樹脂層でまとめて覆うことを特徴とする。
本発明では、歪検出器を組み立てるには、まず、起歪部の上に絶縁膜を形成し、この絶縁膜の上に歪ゲージ、電極配線及び電極パッドを形成する。そして、電極パッドを覆うことなく露出させた状態で、少なくとも歪ゲージの上に、直接又は中間層を介して間接に、絶縁性樹脂層を形成する。この状態では、歪ゲージの上が絶縁性樹脂層で覆われており、歪ゲージに及ぼす表面電荷の影響が少ないものとなる。そのため、配線ワイヤを電極パッドと接続する前に、歪ゲージ近傍が表面電荷の影響を受けることが少ないので、歪検出器の管理が容易となる。
そして、電極パッドと配線ワイヤとを接続する。電極パッドは絶縁性樹脂層で覆われることなく、露出しているので、配線ワイヤとの接続作業にあたり、絶縁性樹脂層が邪魔となることがない。
本発明の歪検出器の製造方法は、外部応力により歪が発生する起歪部と、前記起歪部の少なくとも一部に形成される絶縁膜と、前記絶縁膜の上に形成され前記起歪部により発生した歪を電気信号として検出する歪ゲージと、前記歪ゲージに接続される電極配線と、前記電極配線から延設され電気信号を外部に取り出す電極パッドと、前記電極パッドに接続される配線ワイヤと、平面視において、前記電極パッド及び前記配線ワイヤと重ならない位置で、かつ、前記歪ゲージ及び前記電極配線の上に配置される保護膜と、を備え、絶縁性樹脂層の厚さが２μｍ以上５００μｍ以下であり、前記保護膜はシリコン窒化膜から形成され前記絶縁性樹脂層に覆われ、前記歪ゲージは４本の抵抗を備える歪検出器を製造する方法であって、前記電極パッドに前記配線ワイヤを接続する前に、前記電極パッドを覆うことなく、少なくとも前記４本の抵抗の上を、シリコーン樹脂から帯状に形成された前記絶縁性樹脂層でまとめて覆うことを特徴とする。
本発明では、歪検出器を組み立てるには、まず、起歪部の上に絶縁膜を形成し、この絶縁膜の上に歪ゲージ、電極配線及び電極パッドを形成する。そして、電極パッドを覆うことなく露出させた状態で、少なくとも歪ゲージの上に、直接又は中間層を介して間接に、絶縁性樹脂層を形成する。この状態では、歪ゲージの上が絶縁性樹脂層で覆われており、歪ゲージに及ぼす表面電荷の影響が少ないものとなる。そのため、配線ワイヤを電極パッドと接続する前に、歪ゲージ近傍が表面電荷の影響を受けることが少ないので、歪検出器の管理が容易となる。
そして、電極パッドと配線ワイヤとを接続する。電極パッドは絶縁性樹脂層で覆われることなく、露出しているので、配線ワイヤとの接続作業にあたり、絶縁性樹脂層が邪魔となることがない。
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ここで、各実施形態において、同一構成要素は同一符号を付して説明を省略する。
［第１実施形態］
図１には、第１実施形態の歪検出器が示されている。図１（Ａ）は歪検出器の平面図、図１（Ｂ）は歪検出器を模式的に示す断面図である。
［歪検出器の構成］
これらの図において、歪検出器１は、感圧エレメント１０と、感圧エレメント１０に形成される検出部１１とを備えている。検出部１１は、感圧エレメント１０に設けられた絶縁膜１２と、絶縁膜１２の上に形成される歪ゲージ１３と、歪ゲージ１３に接続される電極配線１４と、電極配線１４から延設される４つの電極パッド１５と、電極パッド１５に接続される配線ワイヤ１６と、絶縁膜１２、歪ゲージ１３及び電極配線１４の上に配置された保護膜１８と、保護膜１８と電極配線１４の一部とを覆う絶縁性樹脂層１７と、を備えて構成されている。なお、図１（Ｂ）は歪検出器を模式的に示すものであり、検出部１１の層構成をわかりやすくするために、絶縁膜１２、歪ゲージ１３、電極配線１４、電極パッド１５及び保護膜１８の厚さが誇張して示されている。
［第１実施形態］
図１には、第１実施形態の歪検出器が示されている。図１（Ａ）は歪検出器の平面図、図１（Ｂ）は歪検出器を模式的に示す断面図である。
［歪検出器の構成］
これらの図において、歪検出器１は、感圧エレメント１０と、感圧エレメント１０に形成される検出部１１とを備えている。検出部１１は、感圧エレメント１０に設けられた絶縁膜１２と、絶縁膜１２の上に形成される歪ゲージ１３と、歪ゲージ１３に接続される電極配線１４と、電極配線１４から延設される４つの電極パッド１５と、電極パッド１５に接続される配線ワイヤ１６と、絶縁膜１２、歪ゲージ１３及び電極配線１４の上に配置された保護膜１８と、保護膜１８と電極配線１４の一部とを覆う絶縁性樹脂層１７と、を備えて構成されている。なお、図１（Ｂ）は歪検出器を模式的に示すものであり、検出部１１の層構成をわかりやすくするために、絶縁膜１２、歪ゲージ１３、電極配線１４、電極パッド１５及び保護膜１８の厚さが誇張して示されている。
感圧エレメント１０は、フランジ１００を有する筒状部１０Ａと、ダイアフラムとも称される起歪部１０Ｂとを有するもので、金属材料から形成されている。
筒状部１０Ａ及び起歪部１０Ｂの一端面は同一平面に形成されるとともに、鏡面仕上げされた薄膜形成面１０Ｃとされる。
絶縁膜１２は薄膜形成面１０Ｃの全面に蒸着、塗布、又は、印刷により形成されている。絶縁膜１２は、例えば、シリコン酸化被膜から形成されている。
歪ゲージ１３は４本の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を有するブリッジ回路を構成する。
筒状部１０Ａ及び起歪部１０Ｂの一端面は同一平面に形成されるとともに、鏡面仕上げされた薄膜形成面１０Ｃとされる。
絶縁膜１２は薄膜形成面１０Ｃの全面に蒸着、塗布、又は、印刷により形成されている。絶縁膜１２は、例えば、シリコン酸化被膜から形成されている。
歪ゲージ１３は４本の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を有するブリッジ回路を構成する。
抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２は、それぞれ直線上に配置されており、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４は、それぞれ直線上に配置されている。抵抗Ｒ１，Ｒ２と抵抗Ｒ３，Ｒ４とは、互いに平行とされている。なお、図では、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は直線状とされているが、本実施形態では、直線状に限定されるものではない。
抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との間、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との間、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４との間及び抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ１との間をそれぞれ接続する接続部１３０が絶縁膜１２の平面に形成されている。歪ゲージ１３と接続部１３０とは同一の薄膜として、蒸着やスパッタリングによって絶縁膜１２の平面に形成されている。歪ゲージ１３と接続部１３０とは、半導体材料又は金属材料から形成され、その厚さは絶縁性樹脂層１７の厚さに比べて無視できる程薄い。
抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との間、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との間、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４との間及び抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ１との間をそれぞれ接続する接続部１３０が絶縁膜１２の平面に形成されている。歪ゲージ１３と接続部１３０とは同一の薄膜として、蒸着やスパッタリングによって絶縁膜１２の平面に形成されている。歪ゲージ１３と接続部１３０とは、半導体材料又は金属材料から形成され、その厚さは絶縁性樹脂層１７の厚さに比べて無視できる程薄い。
電極配線１４と電極パッド１５とは、同一の薄膜として蒸着又はスパッタリングにより成形されるものであり、このうち電極配線１４は、歪ゲージ１３から延設される接続部１３０を覆うように配置されている。電極配線１４と電極パッド１５とは、金、その他の導電性金属から形成され、その厚さは絶縁性樹脂層１７の厚さに比べて無視できる程薄い。
電極パッド１５は、電極配線１４から延設されるものであって、電気信号を外部に取り出すために外部に露出して形成されている。
電極パッド１５は、配線ワイヤ１６をボンディングするためのボンディング面１５Ａを有する。
電極パッド１５は、電極配線１４から延設されるものであって、電気信号を外部に取り出すために外部に露出して形成されている。
電極パッド１５は、配線ワイヤ１６をボンディングするためのボンディング面１５Ａを有する。
絶縁性樹脂層１７は、電極パッド１５及び配線ワイヤ１６を覆うことなく、４本の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４と電極配線１４の一部とをまとめて覆うために帯状に形成されている。
絶縁性樹脂層１７は、シリコーン樹脂から形成されるものであり、その上面は、図１（Ｂ）では、薄膜形成面１０Ｃと平行な平坦とされている。なお、本実施形態では、絶縁性樹脂層１７の上面の形状は、平坦であることに限定されるものではなく、凹状あるいは凸状であってもよい。
第１実施形態において、絶縁性樹脂層１７の厚さｔは、保護膜１８の上面と絶縁性樹脂層１７の上面との間の寸法であり、２μｍ以上５００μｍ以下である。絶縁性樹脂層１７の厚さが２μｍ未満であると、層の厚さが薄すぎて、表面電荷の影響を少なくすることができない。絶縁性樹脂層１７の厚さが５００μｍを超えると、層の厚さが厚すぎて、歪ゲージの変位が阻害されることになり、歪検出精度が不良となる。
絶縁性樹脂層１７は、ショアＡ硬さが１０以上１００以下である。ショアＡ硬さが１０未満であると、層が柔らかすぎて、絶縁性樹脂層１７の形状を維持できない。ショアＡ硬さが１００を超えると、層が硬すぎることになり、歪ゲージの変位が阻害され、歪検出精度が不良となる。
保護膜１８は、シリコン酸化膜、又は、シリコン窒化膜からなる。保護膜１８の上には絶縁性樹脂層１７が配置されている。
絶縁性樹脂層１７は、シリコーン樹脂から形成されるものであり、その上面は、図１（Ｂ）では、薄膜形成面１０Ｃと平行な平坦とされている。なお、本実施形態では、絶縁性樹脂層１７の上面の形状は、平坦であることに限定されるものではなく、凹状あるいは凸状であってもよい。
第１実施形態において、絶縁性樹脂層１７の厚さｔは、保護膜１８の上面と絶縁性樹脂層１７の上面との間の寸法であり、２μｍ以上５００μｍ以下である。絶縁性樹脂層１７の厚さが２μｍ未満であると、層の厚さが薄すぎて、表面電荷の影響を少なくすることができない。絶縁性樹脂層１７の厚さが５００μｍを超えると、層の厚さが厚すぎて、歪ゲージの変位が阻害されることになり、歪検出精度が不良となる。
絶縁性樹脂層１７は、ショアＡ硬さが１０以上１００以下である。ショアＡ硬さが１０未満であると、層が柔らかすぎて、絶縁性樹脂層１７の形状を維持できない。ショアＡ硬さが１００を超えると、層が硬すぎることになり、歪ゲージの変位が阻害され、歪検出精度が不良となる。
保護膜１８は、シリコン酸化膜、又は、シリコン窒化膜からなる。保護膜１８の上には絶縁性樹脂層１７が配置されている。
［歪検出器の製造方法］
次に、歪検出器１の製造方法を説明する。
まず、感圧エレメント１０を製造しておく。感圧エレメント１０の筒状部１０Ａ及び起歪部１０Ｂの端面は薄膜形成面１０Ｃであり、この薄膜形成面１０Ｃの全面に蒸着等により絶縁膜１２を形成する。
絶縁膜１２の上に歪ゲージ１３及び接続部１３０を蒸着等により形成し、その後、電極配線１４及び電極パッド１５を蒸着等により形成する。
絶縁膜１２、歪ゲージ１３及び電極配線１４の上に保護膜１８を形成する。この際、保護膜１８で歪ゲージ１３を覆うが、電極パッド１５を覆うことがないようにする。
次に、歪検出器１の製造方法を説明する。
まず、感圧エレメント１０を製造しておく。感圧エレメント１０の筒状部１０Ａ及び起歪部１０Ｂの端面は薄膜形成面１０Ｃであり、この薄膜形成面１０Ｃの全面に蒸着等により絶縁膜１２を形成する。
絶縁膜１２の上に歪ゲージ１３及び接続部１３０を蒸着等により形成し、その後、電極配線１４及び電極パッド１５を蒸着等により形成する。
絶縁膜１２、歪ゲージ１３及び電極配線１４の上に保護膜１８を形成する。この際、保護膜１８で歪ゲージ１３を覆うが、電極パッド１５を覆うことがないようにする。
そして、４つの電極パッド１５を覆うことなく露出させた状態で、電極配線１４の一部及び保護膜１８の上に絶縁性樹脂層１７を形成する。絶縁性樹脂層１７を形成するために、シリコーン樹脂を図示しないノズル等の適宜な塗布手段により塗布する。
なお、４つの電極パッド１５が絶縁性樹脂層１７で覆われないようにするために、４つの電極パッド１５に図示しないマスクを配置してもよい。
そして、露出されている電極パッド１５に配線ワイヤ１６をボンディングする。
なお、４つの電極パッド１５が絶縁性樹脂層１７で覆われないようにするために、４つの電極パッド１５に図示しないマスクを配置してもよい。
そして、露出されている電極パッド１５に配線ワイヤ１６をボンディングする。
［第１実施形態の効果］
（１）起歪部１０Ｂと、起歪部１０Ｂに形成される絶縁膜１２と、絶縁膜１２の上に形成され起歪部１０Ｂにより発生した歪を電気信号として検出する歪ゲージ１３と、歪ゲージ１３に接続される電極配線１４と、電極配線１４から延設される電極パッド１５と、電極パッド１５に接続される配線ワイヤ１６と、電極パッド１５及び配線ワイヤ１６を覆うことなく、歪ゲージ１３の上を覆う絶縁性樹脂層１７とを備えて歪検出器１を構成した。そのため、歪ゲージ１３の上を絶縁性樹脂層１７で覆うことにより、歪ゲージ１３の近傍での表面電荷の変化を少なくし、歪測定精度を良好に保つことができる。しかも、絶縁性樹脂層１７は電極パッド１５及び配線ワイヤ１６を覆うことがないから、絶縁性樹脂層１７を形成する際に、配線ワイヤ１６が邪魔になることがなく、歪検出器１の製造作業が簡略化される。
（１）起歪部１０Ｂと、起歪部１０Ｂに形成される絶縁膜１２と、絶縁膜１２の上に形成され起歪部１０Ｂにより発生した歪を電気信号として検出する歪ゲージ１３と、歪ゲージ１３に接続される電極配線１４と、電極配線１４から延設される電極パッド１５と、電極パッド１５に接続される配線ワイヤ１６と、電極パッド１５及び配線ワイヤ１６を覆うことなく、歪ゲージ１３の上を覆う絶縁性樹脂層１７とを備えて歪検出器１を構成した。そのため、歪ゲージ１３の上を絶縁性樹脂層１７で覆うことにより、歪ゲージ１３の近傍での表面電荷の変化を少なくし、歪測定精度を良好に保つことができる。しかも、絶縁性樹脂層１７は電極パッド１５及び配線ワイヤ１６を覆うことがないから、絶縁性樹脂層１７を形成する際に、配線ワイヤ１６が邪魔になることがなく、歪検出器１の製造作業が簡略化される。
（２）絶縁性樹脂層１７の厚さｔを、２μｍ以上５００μｍ以下の適正な範囲としたので、表面電荷の影響を少なくすることができるととともに歪検出精度を良好なものにできる。
（３）絶縁性樹脂層１７を、シリコーン樹脂から形成し、かつ、ショアＡ硬さが１０以上１００以下の適正な範囲としたから、歪検出精度を良好なものにできる。
（３）絶縁性樹脂層１７を、シリコーン樹脂から形成し、かつ、ショアＡ硬さが１０以上１００以下の適正な範囲としたから、歪検出精度を良好なものにできる。
（４）歪ゲージ１３は、４本の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を備え、絶縁性樹脂層１７は、４本の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４をまとめて覆う構成としたから、シリコーン樹脂の塗布を連続して実施することで、絶縁性樹脂層１７の形成工程が容易となる。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を図２に基づいて説明する。
第２実施形態の歪検出器２は、絶縁性樹脂層１７の構成が第１実施形態の歪検出器１と異なるものであり、他の構成は第１実施形態と同じである。
図２には、第２実施形態の歪検出器の平面図が示されている。
図２において、歪検出器２は検出部１１を備え、検出部１１は、絶縁膜１２、歪ゲージ１３、電極配線１４、電極パッド１５、配線ワイヤ１６、絶縁性樹脂層２７及び保護膜１８を備えて構成されている。絶縁性樹脂層２７は、少なくとも４本の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を個別に覆う構成である。
次に、本発明の第２実施形態を図２に基づいて説明する。
第２実施形態の歪検出器２は、絶縁性樹脂層１７の構成が第１実施形態の歪検出器１と異なるものであり、他の構成は第１実施形態と同じである。
図２には、第２実施形態の歪検出器の平面図が示されている。
図２において、歪検出器２は検出部１１を備え、検出部１１は、絶縁膜１２、歪ゲージ１３、電極配線１４、電極パッド１５、配線ワイヤ１６、絶縁性樹脂層２７及び保護膜１８を備えて構成されている。絶縁性樹脂層２７は、少なくとも４本の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を個別に覆う構成である。
即ち、絶縁性樹脂層２７は、抵抗Ｒ１及びその周辺を覆う第一樹脂層２７１と、抵抗Ｒ２及びその周辺を覆う第二樹脂層２７２と、抵抗Ｒ４及びその周辺を覆う第四樹脂層２７４と、抵抗Ｒ３及びその周辺を覆う第三樹脂層２７３とを備えている。
図２では、第一樹脂層２７１、第二樹脂層２７２、第三樹脂層２７３及び第四樹脂層２７４の平面形状は、それぞれ矩形状とされているが、本実施形態では、矩形状に限定されるものではなく、ドット状（円形）、その他の形状であってもよい。
図２では、第一樹脂層２７１、第二樹脂層２７２、第三樹脂層２７３及び第四樹脂層２７４の平面形状は、それぞれ矩形状とされているが、本実施形態では、矩形状に限定されるものではなく、ドット状（円形）、その他の形状であってもよい。
第２実施形態の歪検出器２の製造方法は、第１実施形態と同様に、感圧エレメント１０の薄膜形成面１０Ｃに絶縁膜１２を形成し、絶縁膜１２の上に歪ゲージ１３及び接続部１３０を形成し、電極配線１４及び電極パッド１５を形成し、絶縁膜１２、歪ゲージ１３及び電極配線１４の上に保護膜１８を形成する。
そして、電極配線１４の一部及び保護膜１８の上に絶縁性樹脂層２７を形成する。この際、塗布手段としてノズルを用いる場合には、所定位置でシリコーン樹脂を塗布する。
そして、電極配線１４の一部及び保護膜１８の上に絶縁性樹脂層２７を形成する。この際、塗布手段としてノズルを用いる場合には、所定位置でシリコーン樹脂を塗布する。
第２実施形態では、第１実施形態の効果（１）〜（３）と同様の効果を奏することができる他、次の効果を奏することができる。
（５）絶縁性樹脂層２７は、抵抗Ｒ１を覆う第一樹脂層２７１と、抵抗Ｒ２を覆う第二樹脂層２７２と、抵抗Ｒ３を覆う第三樹脂層２７３と、抵抗Ｒ４を覆う第四樹脂層２７４とを備えて構成したから、必要な箇所にのみ絶縁性樹脂層２７を形成することで、使用するシリコーン樹脂の量が少なくてすみ、製造コストを抑えることができる。
（５）絶縁性樹脂層２７は、抵抗Ｒ１を覆う第一樹脂層２７１と、抵抗Ｒ２を覆う第二樹脂層２７２と、抵抗Ｒ３を覆う第三樹脂層２７３と、抵抗Ｒ４を覆う第四樹脂層２７４とを備えて構成したから、必要な箇所にのみ絶縁性樹脂層２７を形成することで、使用するシリコーン樹脂の量が少なくてすみ、製造コストを抑えることができる。
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を図３及び図４に基づいて説明する。
第３実施形態は、第１実施形態の歪検出器１をセンサモジュール４に組み込んだものである。
図３には、センサモジュール４の全体構成が示されている。
図３において、センサモジュール４は、歪検出器１と、歪検出器１のフランジ１００に係合される中継端子台４１と、中継端子台４１に設けられた樹脂製カバー４２と、中継端子台４１及び樹脂製カバー４２の外周部に設けられた外筒４３と、歪検出器１と接続される電線４４とを備えている。
次に、本発明の第３実施形態を図３及び図４に基づいて説明する。
第３実施形態は、第１実施形態の歪検出器１をセンサモジュール４に組み込んだものである。
図３には、センサモジュール４の全体構成が示されている。
図３において、センサモジュール４は、歪検出器１と、歪検出器１のフランジ１００に係合される中継端子台４１と、中継端子台４１に設けられた樹脂製カバー４２と、中継端子台４１及び樹脂製カバー４２の外周部に設けられた外筒４３と、歪検出器１と接続される電線４４とを備えている。
中継端子台４１は、円盤部４１１と、円盤部４１１の周縁部に設けられた筒状部４１２と、筒状部４１２の開口端に設けられたフランジ部４１３とを備えている。筒状部４１２の内周部は感圧エレメント１０の筒状部１０Ａの外周部に嵌合されている。フランジ部４１３はフランジ１００と外筒４３とに挟持されている。
樹脂製カバー４２は、中継端子台４１を覆うものであり、キャップ状に形成されている。樹脂製カバー４２の中央には電線４４を挿通する挿通孔４４Ａが形成されている。
樹脂製カバー４２は、中継端子台４１を覆うものであり、キャップ状に形成されている。樹脂製カバー４２の中央には電線４４を挿通する挿通孔４４Ａが形成されている。
電線４４の一端は、円盤部４１１の図示しない導電部に接続されており、この導電部は配線ワイヤ１６に接続されている。そのため、検出部１１で検出された信号は、配線ワイヤ１６、導電部及び電線４４を通じて外部に出力される。
図４には、図３の要部が拡大して示されている。図４において、配線ワイヤ１６は、円盤部４１１に形成された挿通孔４１Ａに挿通されている。
従って、第３実施形態では、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
図４には、図３の要部が拡大して示されている。図４において、配線ワイヤ１６は、円盤部４１１に形成された挿通孔４１Ａに挿通されている。
従って、第３実施形態では、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
［変形例］
なお、本発明は前述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、電極配線１４の一部及び保護膜１８の上に絶縁性樹脂層１７を形成したが、本発明では、保護膜１８を省略した構成としてもよい。
つまり、図５に示される通り、直接、絶縁膜１２、歪ゲージ１３の一部及び電極配線１４の一部を絶縁性樹脂層１７で覆う構成としてもよい。この場合、絶縁性樹脂層１７の厚さは、絶縁膜１２の上面と絶縁性樹脂層１７の上面との間の寸法である。
図５で示される歪検出器を製造するために、絶縁膜１２の上に歪ゲージ１３及び接続部１３０を形成し、電極配線１４及び電極パッド１５を形成し、４つの電極パッド１５を覆うことなく露出させた状態で、電極配線１４の一部及び歪ゲージ１３の上に絶縁性樹脂層１７を形成する。
なお、本発明は前述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、電極配線１４の一部及び保護膜１８の上に絶縁性樹脂層１７を形成したが、本発明では、保護膜１８を省略した構成としてもよい。
つまり、図５に示される通り、直接、絶縁膜１２、歪ゲージ１３の一部及び電極配線１４の一部を絶縁性樹脂層１７で覆う構成としてもよい。この場合、絶縁性樹脂層１７の厚さは、絶縁膜１２の上面と絶縁性樹脂層１７の上面との間の寸法である。
図５で示される歪検出器を製造するために、絶縁膜１２の上に歪ゲージ１３及び接続部１３０を形成し、電極配線１４及び電極パッド１５を形成し、４つの電極パッド１５を覆うことなく露出させた状態で、電極配線１４の一部及び歪ゲージ１３の上に絶縁性樹脂層１７を形成する。
前記各実施形態では、歪ゲージ１３を構成する４本の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４のうち抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とを直線上に配置し、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４とを直線上に配置した構成としたが、本発明の４本の抵抗は、これに限定されるものではない。
さらに、前記実施形態では、薄膜形成面１０Ｃの全面に絶縁膜１２を形成したが、本発明では、薄膜形成面１０Ｃの一部に形成するものであってもよい。
さらに、前記実施形態では、薄膜形成面１０Ｃの全面に絶縁膜１２を形成したが、本発明では、薄膜形成面１０Ｃの一部に形成するものであってもよい。
１，２…歪検出器、１０…感圧エレメント、１００…フランジ、１０Ａ…筒状部、１０Ｂ…起歪部、１０Ｃ…薄膜形成面、１１…検出部、１２…絶縁膜、１３…歪ゲージ、１３０…接続部、１４…電極配線、１５…電極パッド、１６…配線ワイヤ、１７，２７…絶縁性樹脂層、１８…保護膜、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４…抵抗
Claims (5)
- 外部応力により歪が発生する起歪部と、前記起歪部の少なくとも一部に形成される絶縁膜と、前記絶縁膜の上に形成され前記起歪部により発生した歪を電気信号として検出する歪ゲージと、前記歪ゲージに接続される電極配線と、前記電極配線から延設され前記電気信号を外部に取り出す電極パッドと、前記電極パッドに接続される配線ワイヤと、を備えた歪検出器であって、
前記電極パッド及び前記配線ワイヤを覆うことなく、少なくとも前記歪ゲージの上を覆う絶縁性樹脂層を有し、
前記歪ゲージは、４本の抵抗を備え、前記絶縁性樹脂層は、前記４本の抵抗をそれぞれ覆う
ことを特徴とする歪検出器。 - 外部応力により歪が発生する起歪部と、前記起歪部の少なくとも一部に形成される絶縁膜と、前記絶縁膜の上に形成され前記起歪部により発生した歪を電気信号として検出する歪ゲージと、前記歪ゲージに接続される電極配線と、前記電極配線から延設され前記電気信号を外部に取り出す電極パッドと、前記電極パッドに接続される配線ワイヤと、を備えた歪検出器であって、
前記電極パッド及び前記配線ワイヤを覆うことなく、少なくとも前記歪ゲージの上を覆い、シリコーン樹脂から形成される絶縁性樹脂層と、
平面視において、前記電極パッド及び前記配線ワイヤと重ならない位置で、かつ、前記歪ゲージ及び前記電極配線の上に配置される保護膜とを有し、
前記保護膜は、シリコン窒化膜から形成され、前記絶縁性樹脂層に覆われ、
前記絶縁性樹脂層の厚さは、２μｍ以上５００μｍ以下であり、
前記歪ゲージは、４本の抵抗を備え、前記絶縁性樹脂層は、帯状に形成され前記４本の抵抗をまとめて覆う
ことを特徴とする歪検出器。 - 請求項１又は請求項２に記載された歪検出器において、
前記絶縁性樹脂層は、シリコーン樹脂から形成され、かつ、ショアＡ硬さが１０以上１００以下である
ことを特徴とする歪検出器。 - 外部応力により歪が発生する起歪部と、前記起歪部の少なくとも一部に形成される絶縁膜と、前記絶縁膜の上に形成され前記起歪部により発生した歪を電気信号として検出する歪ゲージと、前記歪ゲージに接続される電極配線と、前記電極配線から延設され電気信号を外部に取り出す電極パッドと、前記電極パッドに接続される配線ワイヤと、を備え、前記歪ゲージは、４本の抵抗を備え、絶縁性樹脂層は、前記４本の抵抗をそれぞれ覆う歪検出器を製造する方法であって、
前記電極パッドに前記配線ワイヤを接続する前に、前記電極パッドを覆うことなく、少なくとも前記歪ゲージの上を前記絶縁性樹脂層で覆う
ことを特徴とする歪検出器の製造方法。 - 外部応力により歪が発生する起歪部と、前記起歪部の少なくとも一部に形成される絶縁膜と、前記絶縁膜の上に形成され前記起歪部により発生した歪を電気信号として検出する歪ゲージと、前記歪ゲージに接続される電極配線と、前記電極配線から延設され電気信号を外部に取り出す電極パッドと、前記電極パッドに接続される配線ワイヤと、平面視において、前記電極パッド及び前記配線ワイヤと重ならない位置で、かつ、前記歪ゲージ及び前記電極配線の上に配置される保護膜と、を備え、絶縁性樹脂層の厚さが２μｍ以上５００μｍ以下であり、前記保護膜はシリコン窒化膜から形成され前記絶縁性樹脂層に覆われ、前記歪ゲージは４本の抵抗を備える歪検出器を製造する方法であって、
前記電極パッドに前記配線ワイヤを接続する前に、前記電極パッドを覆うことなく、少なくとも前記４本の抵抗の上を、シリコーン樹脂から帯状に形成された前記絶縁性樹脂層でまとめて覆う
ことを特徴とする歪検出器の製造方法。
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