JPS63100343A - 圧力センサ− - 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、圧力センサーに関する。

〔従来の技術〕

従来、圧力センサーの構造としては、′電子技術”　ｕ
ｏｌ、２Ｂ、　Ａ　３　、１９８６　、　Ｐ４９〜に示
され、第２図に示すような構造が知られていた。４の基
台に真空気密着されたシリコンダイヤフラム３は、金線
５．保持ＦＭ造部材としてのケース１を貫通している電
極２全通して外部回路との導通がはかられている。また
、８は真空気密室となっている。

外部からの圧力Ｐは、９の圧力導入穴中に形成されてい
る７のゴム状シリコーン樹脂、６のゲル状シリコーン樹
脂を通して、感圧ダイヤフラムである３のシリコンダイ
ヤスラムに伝達され、圧力が電気信号に変換される。

シリコンダイヤフラム３を外部環境から保護し。

しかも圧力を伝達するため、感圧ダイヤフラム保護部材
として６のゲル状シリコーン樹脂で耐水性を持たせ、さ
らに７のゴム状シリコーン樹脂で機械的強度を持たせ、
シリコンダイヤコラム３を外部環境から絶縁している。

また従来、このような圧力センサーの溝ｉｔ取るために
は、ゲル状に硬化するシリコーン樹脂を注入し、さらに
その上にゴム状に硬化するシリコーン樹脂を注入し、熱
で硬化させるという製造方法が一般的であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、従来の圧力センサーでは、外部環境から圧力セ
ンサーを保護するために用いているシリコーン樹脂が２
釉類から成るため、樹脂注入を２回に分けて行なわねば
ならず、その際、煩雑な微量の樹脂１ｆｆｌｆｉの管理
も２回行なわなければならないといり問題点？有してい
た。

また、ゴム状シリコーン樹脂はゲル状シリコーン樹脂に
比較して機械的強度は大きいが、圧力伝達損失も大きく
、シリコンダイヤスラムを保ｉｆるためにゴム状シリコ
ーン樹脂を厚くすると、圧力伝達損失も大きくなり、正
確な圧力をシリコンダイヤフラムへ伝達できなくなる。

このような状態を回避するため、列えば、シリコンダイ
ヤスラム上のゴム状シリコーン樹脂のみを厚くして、機
械的強度を持たせ、他の部分は薄くして、圧力伝達損失
全解消するというように、部分的にゴム状シリコーン樹
脂の慢）ｌＩＬｔ−可変することは不可能であるという
大きな間１点も有していた。

そこで、不発明では従来のこのような問題点を解決する
ため、−回Ｏ＝１４脂注入で、ゴム状シリコーン樹脂層
とゲル状シリコーン樹脂層が形成でき、しかも、必要が
あれば、ゴム状シリコーン樹脂層の厚さを部分的に可変
することのできる圧力センサーを提供することを目的と
している。

〔問題点？解決するための手段〕

上記間Ｕ点を解決するため、本発明の圧力センサーでは
、保持構造部材に形成された凹部、前記凹部の底部に形
成された感圧ダイヤフラム、前記凹部中の前記感圧ダイ
ヤフラム上に形成された上層が硬化した光硬化型シリコ
ーン樹脂から成ることを％漱とする。

〔作用〕

上記のように構成された圧力センサーにおいて、ゴム状
シリコーン樹脂とゲル状シリコーン樹脂という二種類の
樹脂を、光硬化型シリコーン樹脂一種類にしたことによ
り、次の作用を持つ。

すなわち、光硬化型シリコーン樹脂は一般的に知られて
いるように、短波長域の紫外線を用いて硬化させるが、
その際、紫外線の照射量を制御すると、硬化に必要なラ
ジカル量が制御されるので生成するゴム状シリコーン樹
脂層の厚さを制御することができる。

その時、紫外線がゴム状シリコーン樹脂層に吸収される
ので、ゴム状シリコーン樹脂層の下は、硬化があまり進
んでいないゲル状シリコーン樹脂層となる。このため、
一種類の光硬化型シリコーン樹脂を一回注入して、紫外
線を照射し、その照射ｉｔコントロールすることによっ
て、所望の厚さのゴム状シリコーンｍ脂層と、ゲル状シ
リコーン樹脂層が形成できるのである。

また、紫外線照射の際に、部分的に紫外線の吸光度が違
うようなフォトマスクｆｔ選択すると、光硬化型シリコ
ーン樹脂層に到達する紫外！ｆ＆量が部分的に異なるた
め、紫外線量が多い所はゴム状シリコーン樹脂層の膜厚
が厚く、少い所は薄くなる。

このようにして、適当なフォトマスクを選択することに
よって、ゴム状シリコーン樹脂層の部分的な厚さｔ所望
の厚さに制御できるのである。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施列を図面に基き、詳細に説明する
。

第１図は、本発明の実施列による圧力センサーの断面図
である１本実施例では、保持溝＠部としてケース１を用
いている。４の基台に真空気密着されたシリコンダイヤ
フラム３は金線５と、ケースｌを貫通している電極２を
通して外部回路との導通がはかられている。また、８は
真空気密室となっている。

外部からの圧力Ｐは、９の圧力導入穴中に存在する光硬
化型シリコーン樹脂のうち、紫外線で硬化Ｌ　タＩ１１
のゴム状硬化シリコーン樹脂層、あまり硬化が進んでい
ない１１の不完全硬化シリコーン樹脂層ヲ通して、感圧
ダイヤプラムである３のシリコーンダイヤフラムに伝達
され、圧力が電気信号に変換される。

第１図で示されるよりな、シリコーン樹脂層を形成する
には、光硬化型シリコーン樹脂ｔ−３のシリコンダイヤ
プラム上、すなわち、９の圧力導入穴中に注入する。こ
の際、公知のように真空脱泡を行なうと、注入の際混入
する気泡を除去できる。

この状態で、９の圧力導入穴と方から紫外線１一様に照
射する。紫外線の照射量と、紫外線照射によって生成す
るｌＯのゴム状硬化シリコーン樹脂層の厚さとの関係は
、予め予備実験で確認しておき。

適当な照射量で所望の膜厚を形成すれば良い、　１０の
ゴム状硬化シリコーン樹脂層の下は、紫外線が１０のゴ
ム状硬化シリコーン樹脂層に吸収され、あまシ到達しな
いので、１１で示されるような不完全硬化シリコーン樹
脂層となる。

このようにして形成した圧力センサーは、−回の操作で
一種類の光硬化型シリコーン樹脂を注入することによっ
て、第２図で示されるような従来の圧力センサーと同様
の＠造に形成することができる。

次に、部分的に、ＩＯのゴム状硬化シリコーン樹脂層の
膜厚を可変した実施列について述べる。

第３図は、膜厚を可変させるために用いるフォトマスク
αの直径方向の紫外線吸光度分布を示している。フォト
マスクの直径は、圧力センサーの圧力導入穴の径と同一
である。縦軸は紫外線吸光度であフ、吸光度１．０は紫
外線を完全に吸光することを示し、吸光度Ｏは紫外線を
まったく吸光しないことを示している。

横軸は、フォトマスク直径上の片端からの距離を直径で
割った［直であり、この値が００時は、フォトマスクの
直径上の片端を示し、０．５は中心、１はフォトマスク
の直径上のもう片端を示している。

すなわち、第３図で示されるような紫外線吸光度分布を
持つフォトマスクは、フォトマスクの両端から少し内側
のみが、紫外線を透過しにくくなっている。

第４図は、第３図で示されるフォトマスクαを用いた圧
力センサーの製造工程を示している。２２は紫外線ラン
グ、２１はこの紫外線ランプから発生した紫外線である
。２１の紫外線は、加αのフォトマスクによって１両端
から少し内側のみが透過量が少ない、そのため、　１０
で示されるように、ゴム状硬化シリコーン樹脂層は、紫
外線透過量の少ない部分の膜厚だけが薄くなり、結果的
に第４図中にＩＯで示される形状となる。　１１は、不
完全硬化シリコーン樹脂層である。このような形状ＫＩ
Ｏのゴム状硬化シリコーン樹脂層を形成すると、ケース
１の圧力導入穴９と接着している部分は１０のゴム状硬
化シリコーン樹脂層が厚くなり、接着に必要な強度ｆｔ
得ている。その少し内側の膜厚が薄くなっており、圧力
はこの部分から伝わるために、伝達損失はほとんどなく
なる。３のシリコンダイヤフラム上の膜厚は厚くなって
おり、９の圧力導入穴と方より砂、ゴミ等が侵入しても
、３のシリコンダイヤフラムを保獲するように機械的強
度を持たせである。

次に、第５図で示されるような紫外線吸光度分布ヲ持つ
フォトマスクｂ２圧力センサーの製造工程に用いた場合
の実施列について述べる。第５図は第３図と同様に、縦
軸が紫外線吸光度を示し、横軸がフォトマスク直径上の
片端からの距離を直径で割った呟を示している。第５図
で示されるフォトマスクｂは、両端のみ、紫外線をよく
透過する。

第６図は、第５図で示されるフォトマスクｂ２用い之圧
力センサーの製造工程を示している。２２の紫外線ラン
プで発生した紫外線２１は、２０ｂのフォトマスクによ
って、フォトマスクの両端の以外の透過量が少なくなっ
ている。そのため、１０で示されるように、１のケース
中の圧力導入穴９と接着する部分のゴム状硬化シリコー
ン樹脂層の膜厚が厚く、その他の部分は、膜厚が薄くな
りている。

１１は不完全硬化シリコーン樹脂層である。このような
形状に、　１０のゴム状硬化シリコーン樹脂層？形成す
ると、１０ケースとの接着強度は強くなｐ１圧力の伝達
損失は最少となる。すなわち、大気圧センサー等、微圧
センサーに必要な少ない圧力伝達損失と、１０のゴム状
硬化シリコーン位］脂層と１のケースとの強い接着強度
を一度に得ることができる。

なお、紫外線照射ｉ−を変化させるためには、紫外線ラ
ングの発光量を変化させても良いし、紫外線ランプと光
硬化型シリコーン樹脂との距離を変化させても良い、ま
た、照射時間を変化させても良い、結果的に、光硬化型
シリコーン位Ｉ脂に到達するエネルギー総量を変化させ
れば、ゴム状硬化シリコーン樹脂層の膜厚を変化させる
ことができる。

また、本実１Ｍ列では拡散半導体型圧力センサ−ｆｃり
ｌにとって説明したが、圧力センサーは拡散半導体型以
外の、容量型、元型、張りつけ半纏体型など、感圧ダイ
ヤフラムを用いるものであれば何でも良く、保護部材と
しての光硬化型シリコーン樹脂の形成方法もまったく本
実施しＵと同様でかまわない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の圧力センサーでは。

感圧ダイヤスラム保護部材として光硬化型シリコーン樹
脂を用いたので１次のような効果を有する。

１、従来、２回行なわなければならなかった微量の注入
シリコーン樹脂液量の管理が一回で済み製作工程が簡略
化できるので、センサーのコストが低減できる。

２、従来は、微量液量を２回に分けてコントロールしな
ければならなかったので、注入されるシリコーン樹脂液
量のバラツキが大きく、形成されるゴム状シリコーン樹
脂の＠厚のバラツキも太きかりた。しかし、光硬化型シ
リコーン樹脂によるゴム状硬化シリコーン樹脂層の膜厚
は、紫外線照射量にのみ依存するので、膜厚のバラツキ
をほとんどなくすることができる。その結果、製品とし
てのセンサー特性のバラツキもなくすることができる。

３、紫外線照射量によって、ゴム状硬化シリコーン樹脂
の膜厚を任意に設定できるために１例えば、外部からゴ
ミ等の異物の混入が予想される場合はゴム状硬化シリコ
ーン樹脂層を厚くするなど、紫外線照射ｉｔ−変化させ
るだけで、圧力センサーが設置される外部環境に見合う
だけの機械的強度を持り膜厚のゴム状硬化シリコーン樹
脂層を形成することができる。そのため、種々の耐使用
環境特性が要求される圧力センサーの製造に際しても、
製造工程中で紫外線照射甘ヲ変化させるだけで、ゴム状
硬化シリコーン樹脂層の膜厚を変化させることができる
ので、１個ずつ、または１０ンドずつセンサーの耐使用
環境特ａを変えることが容易にできる。このため、耐使
用環境特性の違うセンサーを、同−設備、同一プロセス
で製造することができるので、製造コストが低減できる
。

４、紫外線照射時に、部分的に紫外線の吸光度が違うよ
うなフォトマスクを選択すると、ゴム状硬化シリコーン
樹脂層の膜厚を変化させることができるので、ゴム状硬
化シリコーン樹脂層が厚くなると大きくなる圧力伝達損
失を最小限におさえて、礪株的強度、保護の必要なとこ
ろや、接着強度の必要なところだけゴム状硬化シリコー
ン樹脂層の膜厚を厚くでき、［の薄いとｔろで良好な圧
力伝達を行うことができる。

このため、部分的に必要な機械的強度や接着強度を持た
せ、しかも圧力伝達損失の少ない圧力センサーを提供す
ることができる。

５、ゴム状硬化シリコーン樹脂層形成に加熱プロセスを
使用しないので、圧力センサーに対する熱的ストレスを
かけないで済む、そのため、このプロセスでＯ不良が発
生しなくなり、圧力センサー製造の歩留まりが向上し、
トータルコストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による圧力センサーの断面図であ）、
第２図は、従来の圧力センサーの断面図である。第３図
は％フォトマスクαＣ直径方向の紫外線吸光度分布図で
あシ、第４図は、フォトマスクα（用いた圧力センサー
の製造工程図である。 第５図は、フォトマスクｂの直径方向の紫外線吸光度分
布図でちゃ、第６図は、フォトマスクｂ２用いた圧力セ
ンサーの製造工程図である。 １・拳φケース ２・・・′ｗＬ極 ３・書・シリコンダイヤフラム ４・・・基台 ５働・・金線 ６・働・ゲル状シリコーン樹脂 ７・自・ゴム状シリコーン樹脂 ８・−・真空気密室 ９・拳・圧力導入穴 １（）・拳・ゴム状硬化シリコーン樹脂層１１・・・不
完全硬化シリコーン樹脂層２１３ａ＊・フォトマスクα ２０６−・フォトマスクｂ ２１Φ・・紫外線 ご・・・紫外線ランプ 以　　　上 出願人　セイコーエプソン株式会社 第１図 ０　　　　０．５；　　　　１．。 第３図 第４図 ００．５１、。 フォト″７又タ嘉静工つ冶鳩径らの「邑隨／友社塁第Ｓ
図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 保持構造部材に形成された凹部、前記凹部の底部に形成
   された感圧ダイヤフラム、前記凹部中の前記感圧ダイヤ
   フラム上に形成された上層が硬化した光硬化型シリコー
   ン樹脂から成ることを特徴とする圧力センサー。