JPH01167626A - 半導体式圧力変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体式圧力変換器に係わり、特に自動車用の
圧力センサに使用するのに好適な圧力変換器に関する。

〔従来の技術〕

従来の半導体式圧力変換器は、実開昭６０−４９４４０
号に記載のように、圧力を検出する半導体歪ゲージと、
この歪ゲージが接合される第１の支持台すなわちガラス
台と、このガラス台を支持する第２の支持台とを有し、
ガラス台と第２の支持台とガラスを用いて接着していた
。

また、ガラスを使用しない接着方式としては、シリコー
ン接着剤でガラス台を接着する方式がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記のガラスによる接着方式の従来技術は
、接着時の加熱温度が数百℃であり、この接着温度の第
２の支持台への影響が配慮されておらず、第２の支持台
をプラスチック材で構成した場合には、プラスチックの
熱劣化の問題があり、結局第２の支持台の材質が金属等
の場合に限定されていた。

またシリコーン接着剤でガラス台を接着する方、式は、
接着温度が低いためガラスによる接着方式の上述した間
組はないが、シリコーン接着剤は溶剤に弱く、耐ガソリ
ン性に問題があり、自動車用の圧力センサとしては不向
きであるという問題があった。またシリコーン接着剤は
、塗布量によって、圧力を電気信号に変換した出力特性
が耐久試験後にドリフトする問題があった。

本発明の目的は、上記問題を解決し、耐久試験後の出力
特性のドリフトが生じない半導体式圧力変換器を提供す
ることである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、接着剤として、ガラス転移点が約１５０℃
以上である接着剤を用いることにより達成される。

〔作用〕

ガラス台を接着した硬化後の接着剤には、接着時の硬化
収縮応力が残留している。また−船釣に、接着剤はガラ
ス転移点以上の温度にさちされると物理特性が変化する
。従って、ガラス台を接着する接着剤のガラス転移点が
１５０”Ｃ以下の場合には、接着剤はガラス転移点以上
の温度にさらされるため、硬化後の残留応力が徐々に除
荷される。

この接着剤の硬化後の応力除荷特性、即ちクリープ特性
により、ガラス台に加わっている応力状態、即ち歪ゲー
ジの応力状態が変化し、電気的出力特性がドリフトする
０本発明においては、接着剤のガラス転移点は約１５０
℃以上であり、これは圧力変換器の使用温度以上である
。従って接着剤の上記クリープ特性は起こらず、電気的
出力特性のドリフトは生じない。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第４図を参照し
て説明する。

第１図は本発明の半導体式圧力変換器の一実施例を示す
、この圧力変換器は、圧力を機械的歪みに変換して検出
する半導体歪ゲージ１を有し、この歪ゲージ１は第１の
支持台即ちガラス台２に陽−極接合されている。ガラス
台２は、インサート部材３を介して、成形樹脂製の第２
の支持台即ちモールド部材４に接着剤５で接着されてい
る。

接着剤５はエポキシ系接着剤であり、その成分は、エピ
クロルヒドリンとビスフェノールの合成でできるエポキ
シ樹脂即ちエポ・ビス型エポキシ樹脂、環状アミン系硬
化剤、無機質充填剤、カーボン等から成り立っており、
ガラス転移点は１６０℃である。

モールド部材４は接着剤６で第２のモールド部材７に接
着され、第２のモールド部材７は接着剤８で第３のモー
ルド部材９に接着され、第３のモールド部材９は接着剤
１０で、接続孔１１を有するベース１２に接着されてい
る。接着剤６．８゜１０は、接着剤５と必ずしも同一で
なくてもよく、通常のエポキシ系接着剤である。

インサート部材３は、ガラス台２とモールド部材４の中
間の膨脹係数を有する材料からなり、モールド部材４の
熱応力が直接、ガラス台２に伝わることを防止している
。このためガラス台２の受ける応力の多くは、接着剤５
の応力である。

次に、本実施例の圧力変換器のガラス台２を接着剤５で
接着した構成の作用を説明する。

まず接着剤５の応力状態の変化を第２図を参照して説明
する。接着剤５は、硬化後には第２図にσ。で表わされ
る残留応力が残留しており、ガラス台２の接着部２Ａに
はこの残留応力σ。の影響が及んでいる。なお第２図で
はこの応力状態を誇張して示している。ここで仮に接着
剤５がそのガラス転移点以上の温度にさらされたとする
と、接着剤の物理特性が変化し、残留応力σ。は、第２
図でσ１で表わされる分だけ応力が除荷される。

即ち接着剤５は、クリープ特性により残留応力がσ−０
から０−σ１に減少する。

ここで、一般に、ガラス転移点を有する接着剤のクリー
プ特性は、ガラス転移点以上の時間をＴとし、初期引張
強度をσ。、係数をｍとすれば、次式で表せる。

σ＝σｏ−ｍ１ｏＱ’ｒ この式のｍ１ＯＧＴが上記σ１に相当する。

従って、ガラス転移点以上の温度にさらされた接着剤５
の除荷される応力σ１の値は時間の経過と共に対数的に
増加し、初期的に残留していた応力σ。の値に近くなる
。即ち、接着剤５の硬化後の残留ひずみσ。−σ、は、
対数的に低下する。

このσ　−σ１の残留応力の減少は、ガラス台２を介し
て、歪ゲージｌで検出され、これが圧力変換器の電気的
出力特性がドリフトする原因となる。

−例として、ガラス転移点’ｒｇ＝ｔｉｏ℃であるエポ
キシ系接着剤の物理特性は、温度変化により第３図に示
すように変化する。即ち、ヤング率及び引張強度が、ガ
ラス転移点Ｔ、＝１１０℃を境にしてその前後で低下す
る傾向にある。従ってこのようなエポキシ系接着剤を圧
力変換器の接着剤５として用いた場合には、接着剤のガ
ラス転移点の１１０℃が圧力変換器の使用温度範囲内で
あるため、高温に圧力変換器がさらされた場合、上記接
着剤のクリープ特性により出力特性がドリフトする。な
おこのエポキシ系接着剤は従来−船釣なものであり、こ
のなめ従来は、エポキシ系接着剤が耐ガソリン性がある
にも拘らずガラス台２の接着には用いられていなかった
。

一方、本実施例のエポキシ系接着剤５は前述したように
ガラス転移点が１６０℃であり、その物理特性の温度変
化は第４図に示すようである。即ち、接着剤５のヤング
率及び引張強度は、ガラス転移点Ｔｇ＝１６０℃を境に
して、低下する傾向にある。

従って本実施例では、接着剤５のガラス転移点が１６０
℃と圧力変換器の使用される上限温度１５０℃より大き
いため、ガラス転移点以上の温度に接着剤５がさらされ
る時間がなく、接着剤のクリープ特性が無視でき、出力
特性はドリフトしない。

また接着剤５はエポキシ系接着剤なので、接着時の加熱
温度が周囲部材に与える影響もなく、第２の支持台４を
合成樹脂のモールド部材用いることができる。またエポ
キシ系接着剤であるので、従来のエポキシ系接着剤と同
様良好な耐ガソリン性を有している。

〔発明の効果〕

以上明らかなように、本発明によれば、ガラス台を接着
する接着剤のクリープ特性が無視できるので、耐久試験
後の圧力変換器の出力特性がドリフトせず、圧力変換器
としての信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による半導体式圧力変換器の
断面図であり、第２図はその圧力変換器におけるガラス
台を接着する接着剤の応力状態の変化を誇張して示す図
であり、第３図は、従来のエポキシ系接着剤の温度特性
図であり、第４図は本発明の圧力変換器におけるエポキ
シ系接着剤の温度特性図である。 符号の説明 １・・・半導体歪ゲージ ２・・・ガラス台（第１の支持台） ４・・・モールド部材（第２の支持台）５・・・接着剤 出願人　　株式会社　日立製作所 出願人　　日立オートモチイブエンジニアリング株式会
社 代理人　　弁理士　春　日　　譲 第１図 １−−−一半導体歪ゲージ 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧力を検出する半導体歪ゲージと、この歪ゲージ
   が接合される第１の支持台と、この第１の支持台を接着
   剤により接合する第２の支持台とを有する半導体式圧力
   変換器において、 前記接着剤として、ガラス転移点が約１５０℃以上であ
   る接着剤を用いたことを特徴とする半導体式圧力変換器
   。
2. （２）前記接着剤が、ガラス転移点が約１５０℃以上の
   エポキシ系接着剤であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の半導体式圧力変換器。
3. （３）前記接着剤が、少なくともエピ・ビス型エポキシ
   樹脂を主成分とし、環状アミンを硬化剤としたエポキシ
   樹脂系接着剤であることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載の半導体式圧力変換器。