KR101630128B1

KR101630128B1 - 차압 센서 및 차압 센서의 제조 방법

Info

Publication number: KR101630128B1
Application number: KR1020150066028A
Authority: KR
Inventors: 아유미 츠시마
Original assignee: 아즈빌주식회사
Priority date: 2014-05-16
Filing date: 2015-05-12
Publication date: 2016-06-13
Also published as: CN105181223B; US20150330854A1; JP2015219095A; KR20150131990A; JP6286278B2; US9581516B2; CN105181223A

Abstract

본 발명은 센서 칩의 내압 성능의 향상과 열응력 완화를 동시에 실현하는 것을 과제로 한다.
센서 칩(1)의 한쪽 상면(코바르 대좌(1-6)의 상면)을 제1 접착제층(7-1)을 통해 센서실(3)의 상면측의 내벽면(제1 하우징(2-1)의 내벽면)(3a)에 접합하고, 센서 칩(1)의 다른쪽 면(코바르 대좌(1-7)의 저면)을 제2 접착제층(7-2)을 통해 센서실(3)의 하면측의 내벽면(제2 하우징(2-2)의 내벽면)(3b)에 접합한다. 제1 접착제층(7-1)은, 센서 다이어프램(1-1)을 구성하는 재료의 영률에 대하여 1/1000 이하의 영률을 갖는 접착제의 층으로 하고, 제2 접착제층(7-2)은, 제1 접착제층(7-1)의 영률에 대하여 100배 이상의 영률을 갖는 접착제의 층으로 한다.

Description

차압 센서 및 차압 센서의 제조 방법{DIFFERENTIAL PRESSURE SENSOR AND METHOD FOR MANUFACTURING DIFFERENTIAL PRESSURE SENSOR}

본 발명은, 한쪽 면 및 다른쪽 면에 받는 압력차에 따른 신호를 출력하는 센서 다이어프램을 이용한 차압 센서 및 차압 센서의 제조 방법에 관한 것이다.

종래부터 공업용 차압 센서로서, 한쪽 면 및 다른쪽 면에 받는 압력차에 따른 신호를 출력하는 센서 다이어프램을 이용한 차압 센서가 이용되고 있다. 이 차압 센서는, 고압측 및 저압측의 수압 다이어프램에 가해지는 유체 압력을, 실리콘 오일 등의 압력 전달 매체(봉입액)에 의해 센서 다이어프램의 한쪽 면 및 다른쪽 면으로 유도하고, 그 센서 다이어프램의 왜곡을 예컨대 왜곡 저항 게이지의 저항치 변화로서 검출하고, 이 저항치 변화를 전기 신호로 변환하여 취출하도록 구성되어 있다.

이러한 차압 센서는, 예컨대 석유 정제 플랜트에서의 고온 반응탑 등의 피측정 유체를 저장하는 밀폐 탱크 내의 상하 두 위치의 차압을 검출함으로써, 액면 높이를 측정할 때 등에 이용된다.

도 24에 종래의 차압 센서의 주요부의 구성을 나타낸다(예컨대 특허문헌 1 참조). 도 24에 있어서, 1-1은 센서 다이어프램, 1-2 및 1-3은 센서 다이어프램(1-1)을 사이에 두고 접합된 제1 및 제2 스토퍼, 1-4 및 1-5는 스토퍼(1-2 및 1-3)에 접합된 제1 및 제2 유리 대좌이며, 스토퍼(1-2)와 유리 대좌(1-4)를 제1 유지 부재로 하고, 스토퍼(1-3)와 유리 대좌(1-5)를 제2 유지 부재로 하여 센서 칩(1)이 구성되어 있다. 센서 다이어프램(1-1)은 실리콘에 의해 구성되며, 박판형으로 형성된 다이어프램의 표면에 왜곡 저항 게이지가 형성되어 있다. 스토퍼(1-2, 1-3)도 실리콘에 의해 구성되어 있다.

이 센서 칩(1)에 있어서, 스토퍼(1-2)에는 오목부(1-2a)가 형성되고, 이 오목부(1-2a)의 둘레 가장자리부(1-2b)를 센서 다이어프램(1-1)의 한쪽 면(1-1a)에 대면시켜, 스토퍼(1-2)가 센서 다이어프램(1-1)의 한쪽 면(1-1a)에 접합되어 있다. 스토퍼(1-3)에는 오목부(1-3a)가 형성되고, 이 오목부(1-3a)의 둘레 가장자리부(1-3b)를 센서 다이어프램(1-1)의 다른쪽 면(1-1b)에 대면시켜, 스토퍼(1-3)가 센서 다이어프램(1-1)의 다른쪽 면(1-1b)에 접합되어 있다.

스토퍼(1-2, 1-3)의 오목부(1-2a, 1-3a)는, 센서 다이어프램(1-1)의 변위를 따른 곡면(비구면)으로 되어 있고, 그 꼭대기부에 압력 도입 구멍(도압 구멍)(1-2c, 1-3c)이 형성되어 있다. 또한, 유리 대좌(1-4, 1-5)에도, 스토퍼(1-2, 1-3)의 도압 구멍(1-2c, 1-3c)에 대응하는 위치에, 압력 도입 구멍(도압 구멍)(1-4a, 1-5a)이 형성되어 있다.

이 센서 칩(1)은 센서 하우징(금속제의 패키지 보디)(2)의 내부 공간으로서 형성된 센서실(3)에 수용되어 있다. 이 예에서는, 센서 칩(1)의 상면(유리 대좌(1-4)의 상면)을 개방 상태로 하여, 즉 센서 칩(1)의 상면을 센서실(3)의 상면측의 내벽면(3a)에는 접합하지 않고, 센서 칩(1)의 저면(유리 대좌(1-5)의 하면)을 에폭시계 접착제를 도포하여 센서실(3)의 하면측의 내벽면(3b)에 접합하고 있다. 센서 하우징(2)에는, 유리 대좌(1-5)의 도압 구멍(1-5a)에 대응하는 위치에, 압력 도입로(도압로)(2b)가 형성되어 있다.

이 차압 센서(100)에서는, 유체 압력 Pa가 실리콘 오일 등의 압력 전달 매체를 경유하여, 유리 대좌(1-4)의 도압 구멍(1-4a) 및 스토퍼(1-2)의 도압 구멍(1-2c)을 통해, 센서 다이어프램(1-1)의 한쪽 면(1-1a)에 인가된다. 또한, 유체 압력 Pb가 실리콘 오일 등의 압력 전달 매체를 경유하여, 센서 하우징(2)의 도압로(2b), 유리 대좌(1-5)의 도압 구멍(1-5a) 및 스토퍼(1-3)의 도압 구멍(1-3c)을 통해, 센서 다이어프램(1-1)의 다른쪽 면(1-1b)에 인가된다.

이 경우, 센서 다이어프램(1-1)의 한쪽 면(1-1a)에 과대압이 인가되어 센서 다이어프램(1-1)이 변위했을 때, 그 변위면 전체를 스토퍼(1-3)의 오목부(1-3a)가 받아낸다. 또한, 센서 다이어프램(1-1)의 다른쪽 면(1-1b)에 과대압이 인가되어 센서 다이어프램(1-1)이 변위했을 때, 그 변위면 전체를 스토퍼(1-2)의 오목부(1-2a)가 곡면에 의해 받아낸다.

이에 따라, 센서 다이어프램(1-1)에 과대압이 인가되었을 때의 과도한 변위가 저지되고, 센서 다이어프램(1-1)의 둘레 가장자리부에 응력 집중이 생기지 않도록 하여, 과대압의 인가에 의한 센서 다이어프램(1-1)의 의도하지 않은 파괴를 효과적으로 방지하고, 그 과대압 보호 동작 압력(내압)을 높이는 것이 가능해진다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2005-69736호 공보

그러나, 이러한 구조의 차압 센서(100)는, 예컨대 압력 Pa를 받는 센서 다이어프램(1-1)의 한쪽 면(1-1a)측을 고압측, 압력 Pb를 받는 센서 다이어프램(1-1)의 다른쪽 면(1-1b)측을 저압측으로 한 경우, 저압측에 고압측보다 높은 압력(역압)이 가해지면 부서지기 쉽다고 하는 약점을 갖고 있다.

즉, 이 차압 센서(100)에서는, 고압측에 저압측보다 높은 압력이 가해진 경우에는, 센서 칩(1)의 센서 다이어프램(1-1)과 스토퍼(1-2)의 접합부(4-1)를 박리하도록 작용하는 고압인 압력 Pa로 접합부(4-1)를 압박하는 상태가 되기 때문에 내압성이 높지만, 저압측에 고압측보다 높은 압력(역압)이 가해진 경우에는, 센서 칩(1)의 센서 다이어프램(1-1)과 스토퍼(1-3)의 접합부(4-2)를 박리하도록 작용하는 고압인 압력 Pb보다 낮은 압력인 압력 Pa만으로 접합부(4-2)를 압박하는 상태가 되기 때문에 부서지기 쉬워진다.

또, 통상, 압력 Pa를 받는 센서 다이어프램(1-1)의 한쪽 면(1-1a)측을 고압측, 압력 Pb를 받는 센서 다이어프램(1-1)의 다른쪽 면(1-1b)측을 저압측으로 정하고 사용하면 된다고 생각되지만, 이러한 구조의 차압 센서(100)에서는, 압력 Pa와 압력 Pb의 고저 관계를 역전할 수 있는 경우나, 압력 Pa와 압력 Pb의 고저 관계는 역전되지 않지만, 센서 다이어프램(1-1)의 한쪽 면(1-1a)측을 저압측, 다른쪽 면(1-1b)측을 고압측으로 잘못 선택해 버리는 경우도 있어, 고압측ㆍ저압측을 정하는 것만으로는, 센서 칩(1)의 접합부(4-1, 4-2)의 박리가 생기기 쉽다고 하는 약점을 해소할 수는 없다.

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 센서 칩의 내압 성능의 향상과 열응력 완화를 동시에 실현하는 것이 가능한 차압 센서 및 차압 센서의 제조 방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 한쪽 면 및 다른쪽 면에 받는 압력차에 따른 신호를 출력하는 센서 다이어프램과, 센서 다이어프램의 한쪽 면에 그 둘레 가장자리부를 대면시켜 접합되고 그 센서 다이어프램의 한쪽 면으로 제1 유체 압력을 유도하는 제1 도압 구멍을 갖는 제1 유지 부재와, 센서 다이어프램의 다른쪽 면에 그 둘레 가장자리부를 대면시켜 접합되고 그 센서 다이어프램의 다른쪽 면으로 제2 유체 압력을 유도하는 제2 도압 구멍을 갖는 제2 유지 부재를 구비한 센서 칩과, 센서 칩을 수용하는 센서실과, 센서실의 제1 내벽면까지 제1 유체 압력을 유도하는 제1 도압로와, 센서실의 제1 내벽면과 대향하는 제2 내벽면까지 제2 유체 압력을 유도하는 제2 도압로를 갖는 센서 하우징을 구비한 차압 센서에 있어서, 센서 칩은, 센서실의 제1 내벽면과 제2 내벽면 사이에, 센서 칩의 한쪽 면과 센서실의 제1 내벽면 사이에 제1 접착제층을 통해 접합되고, 센서 칩의 다른쪽 면과 센서실의 제2 내벽면 사이에 제2 접착제층을 통해 접합되고, 제1 접착제층은, 센서 다이어프램을 구성하는 재료의 영률보다 작은 영률을 갖는 접착제의 층이고, 제2 접착제층은, 센서 다이어프램을 구성하는 재료의 영률보다 작고 또한 제1 접착제층의 영률보다 큰 영률을 갖는 접착제의 층인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 센서 칩은, 센서실의 제1 내벽면과 제2 내벽면 사이에, 제1 및 제2 접착제층을 통해 접합된다. 이 경우, 센서 칩은, 그 한쪽 면이 센서실의 제1 내벽면에 제1 접착제층을 통해 접합되고, 그 다른쪽 면이 센서실의 제2 내벽면에 제2 접착제층을 통해 접합되기 때문에, 센서실의 제1 내벽면과 제2 내벽면 사이에 센서 칩이 끼워져, 제1 유체 압력과 제2 유체 압력의 압력의 고저 관계가 어떻든지 간에, 큰 차압이 생긴 경우에도, 도입된 압력에 의해, 센서 칩은 제1 접착제층을 통해 제1 내벽면에, 제2 접착제층을 통해 제2 내벽면에 압박된다. 이에 따라, 센서 다이어프램과 유지 부재의 박리가 억제되고, 제1 유체 압력과 제2 유체 압력의 압력의 고저에 상관없이, 센서 칩의 접합부의 박리를 피할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 제1 접착제층은, 센서 다이어프램을 구성하는 재료의 영률보다 작은 영률(예컨대, 센서 다이어프램을 구성하는 재료의 영률에 대하여 1/1000 이하의 영률)을 갖는 접착제의 층이고, 제2 접착제층은, 센서 다이어프램을 구성하는 재료의 영률보다 작고 또한 제1 접착제층의 영률보다 큰 영률(예컨대, 제1 접착제층의 영률에 대하여 100배 이상의 영률)을 갖는 접착제의 층이다. 이 때문에, 외부의 열이 센서실의 제1 내벽면이나 제2 내벽면으로부터 센서 칩으로 전도되어 온 경우, 제1 접착제층이 인장(압축) 방향의 열응력을 완화시키는 층의 역할을 하고, 열팽창계수의 차이에 의해 생기는 센서 칩의 접합면에 대한 인장(압축) 방향의 열응력을 완화시킨다. 이에 따라, 고압시뿐만 아니라, 주위 온도가 변화한 경우에도, 센서 칩의 접합부의 박리를 피할 수 있다.

본 발명에 의하면, 센서 칩을 센서실의 제1 내벽면과 제2 내벽면 사이에 제1 및 제2 접착제층을 통해 접합하도록 하고, 센서 칩의 한쪽 면과 센서실의 제1 내벽면 사이의 제1 접착제층을 센서 다이어프램을 구성하는 재료의 영률보다 작은 영률을 갖는 접착제의 층으로 하고, 센서 칩의 다른쪽 면과 센서실의 제2 내벽면 사이의 제2 접착제층을 센서 다이어프램을 구성하는 재료의 영률보다 작고 또한 제1 접착제층의 영률보다 큰 영률을 갖는 접착제의 층으로 하도록 했기 때문에, 고압시나 주위 온도의 변화시, 센서 칩의 접합부에 가해지는 압력에서 기인하는 응력이나 열응력을 완화시키도록 하여, 센서 칩의 접합부의 박리를 방지하고, 센서 칩의 내압 성능의 향상과 열응력 완화를 동시에 실현하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명에 따른 차압 센서의 제1 실시형태(실시형태 1)의 주요부의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 이 차압 센서에 이용하는 스페이서의 외관 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 차압 센서의 제2 실시형태(실시형태 2)의 주요부의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 차압 센서의 제3 실시형태(실시형태 3)의 주요부의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 5는 실시형태 2의 차압 센서에 이용하는 와셔의 내주면에 돌기를 형성하도록 한 예를 나타내는 평면도 및 단면도(A-A선 단면도)이다.
도 6은 실시형태 2의 차압 센서에 이용하는 코바르 대좌의 외주면에 절결을 형성하도록 한 예를 나타내는 평면도 및 단면도(B-B선 단면도)이다.
도 7은 내주면에 돌기를 형성한 와셔와 외주면에 절결을 형성한 코바르 대좌를 조합한 상태를 나타내는 평면 단면도(D-D선 단면도) 및 종단면도(C-C선 단면도)이다.
도 8은 실시형태 2의 차압 센서를 제조할 때의 제1 공정을 설명하는 도면이다.
도 9는 실시형태 2의 차압 센서를 제조할 때의 제2 공정을 설명하는 도면이다.
도 10은 실시형태 2의 차압 센서를 제조할 때의 제3 공정을 설명하는 도면이다.
도 11은 실시형태 2의 차압 센서를 제조할 때의 제4 공정을 설명하는 도면이다.
도 12는 실시형태 2의 차압 센서를 제조할 때의 제5 공정을 설명하는 도면이다.
도 13은 실시형태 2의 차압 센서를 제조할 때의 제6 공정을 설명하는 도면이다.
도 14는 실시형태 2의 차압 센서를 제조할 때의 제7 공정을 설명하는 도면이다.
도 15는 실시형태 2의 차압 센서를 제조할 때의 제8 공정을 설명하는 도면이다.
도 16은 실시형태 2의 차압 센서를 제조할 때의 제9 공정을 설명하는 도면이다.
도 17은 실시형태 2의 차압 센서를 제조할 때의 제10 공정을 설명하는 도면이다.
도 18은 실시형태 2의 차압 센서를 제조할 때의 제11 공정을 설명하는 도면이다.
도 19는 실시형태 2의 차압 센서에 있어서 스페이서를 제1 하우징과 제2 하우징 사이에 접착제에 의해 고정하도록 한 예를 나타내는 도면이다.
도 20은 실시형태 2의 차압 센서에 있어서 스페이서를 제1 하우징과 제2 하우징 사이에 용접에 의해 고정하도록 한 예를 나타내는 도면이다.
도 21은 실시형태 2의 차압 센서에 있어서 스페이서를 제1 하우징과 제2 하우징 사이에 감합에 의한 압입에 의해 고정하도록 한 예를 나타내는 도면이다.
도 22는 실시형태 2의 차압 센서에 있어서 스페이서를 이용하지 않고 제2 하우징의 내벽면의 주위를 높게 하여 제1 하우징과 제2 하우징을 볼트에 의해 체결 고정하도록 한 예를 나타내는 도면이다.
도 23은 실시형태 1의 차압 센서에 있어서 센서 칩의 상하의 스토퍼에 비구면의 오목부를 형성하도록 한 예를 나타내는 도면이다.
도 24는 종래의 차압 센서의 주요부의 구성을 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세히 설명한다.

〔실시형태 1〕

도 1은 본 발명에 따른 차압 센서의 제1 실시형태(실시형태 1)의 주요부의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 1에 있어서, 도 24와 동일 부호는 도 24를 참조하여 설명한 구성 요소와 동일 또는 동등한 구성 요소를 나타내고, 그 설명은 생략한다.

이 실시형태 1의 차압 센서(200A)에서는, 센서 하우징(2)을 제1 하우징(2-1)과 제2 하우징(2-2)의 2분할 구조로 하고, 이 제1 하우징(2-1)과 제2 하우징(2-2)을 2개의 스페이서(5)(5-1, 5-2)를 사이에 두고 조합한다.

도 2에 스페이서(5)의 외관 사시도를 나타낸다. 스페이서(5)는 원통형이며, 그 중앙부에 중공부(5a)를 구비하고 있고, 센서 하우징(2)과 마찬가지로 금속제(스테인레스제)로 되어 있다.

이 예에 있어서, 제1 하우징(2-1)에는 단차 구멍(2c, 2d)이, 제2 하우징(2-2)에는 나사 구멍(2e, 2f)이 형성되어 있고, 제1 하우징(2-1)의 단차 구멍(2c, 2d)으로부터 스페이서(5-1, 5-2)의 중공부(5-1a, 5-2a)에 볼트(6-1, 6-2)를 통과시키고, 이 스페이서(5-1, 5-2)의 중공부(5-1a, 5-2a)를 통과시킨 볼트(6-1, 6-2)의 선단을 제2 하우징(2-2)의 나사 구멍(2e, 2f)에 나사 결합함으로써, 제1 하우징(2-1)과 제2 하우징(2-2)을 체결 고정한다.

또한, 이 차압 센서(200A)에서는, 제1 하우징(2-1)과 제2 하우징(2-2) 사이의 공간을, 즉 2개의 스페이서(5-1, 5-2)를 기둥으로 하여 그 주위가 개방된 제1 하우징(2-1)과 제2 하우징(2-2) 사이의 공간을 센서실(3)로 하고, 이 센서실(3)에 센서 칩(1)을 설치한다.

본 실시형태에 있어서, 센서 칩(1)은, 센서 다이어프램(1-1)과 스토퍼(1-2, 1-3)와 유리 대좌(1-4, 1-5)의 조립체를 센서부(S)로 하고, 이 센서부(S)의 상면과 하면에 대좌(1-6)와 대좌(1-7)를 접합한 구조로 되어 있다.

본 실시형태에 있어서, 대좌(1-6 및 1-7)는 코바르(철에 니켈, 코발트를 배합한 합금)로 되어 있고, 대좌(1-6 및 1-7)는 센서부(S)의 상면(유리 대좌(1-4)의 상면) 및 하면(유리 대좌(1-5)의 하면)에 에폭시계 접착제에 의해 접착되어 있다. 도면부호 1a, 1b는 유리 대좌(1-4, 1-5)와 코바르로 된 대좌(1-6, 1-7) 사이의 에폭시계 접착제의 층이다. 이하, 코바르로 된 대좌(1-6 및 1-7)를 코바르 대좌라고 부른다.

이 센서 칩(1)에 있어서, 스토퍼(1-2)와 유리 대좌(1-4)와 코바르 대좌(1-6)가 본 발명에서 말하는 제1 유지 부재에 해당하고, 스토퍼(1-3)와 유리 대좌(1-5)와 코바르 대좌(1-7)가 제2 유지 부재에 해당한다. 코바르 대좌(1-6, 1-7)에도, 유리 대좌(1-4, 1-5)의 도압 구멍(1-4a, 1-5a)에 대응하는 위치에, 압력 도입 구멍(도압 구멍)(1-6a, 1-7a)이 형성되어 있다.

또, 이 실시형태에서는, 센서 다이어프램(1-1)의 한쪽 면(1-1a)측이 고압측, 다른쪽 면(1-1b)측이 저압측이고, 스토퍼(1-3)측에만 오목부(1-3a)를 형성하고 있지만, 스토퍼(1-2)측에도 동일한 오목부를 형성하도록 해도 되는 것은 물론이다. 또한, 그 오목부의 형상은, 센서 다이어프램(1-1)의 변위를 따른 곡면(비구면)으로 하는 것이 바람직하다. 도 23에, 차압 센서(200A)에 있어서, 스토퍼(1-2, 1-3)에 비구면의 오목부(1-2a, 1-3a)를 형성하도록 한 예를 나타낸다.

이 차압 센서(200A)에서는, 제1 하우징(2-1)과 제2 하우징(2-2)이 센서실(3)을 사이에 두고 대향하고 있고, 이 대향하는 제1 하우징(2-1)의 내벽면이 센서실(3)의 상면측의 내벽면(3a)이 되고, 제2 하우징(2-2)의 내벽면이 센서실(3)의 하면측의 내벽면(3b)이 되어 있다. 이하, 센서실(3)의 상면측의 내벽면(3a)을 제1 하우징(2-1)의 내벽면, 센서실(3)의 하면측의 내벽면(3b)을 제2 하우징(2-2)의 내벽면이라고도 한다.

본 실시형태에 있어서, 제1 하우징(2-1)의 내벽면(3a)은 평탄한 면으로 되어 있고, 제2 하우징(2-2)의 내벽면(3b)에는 그 중앙부에 대직경의 단차 구멍(2g)이 형성되어 있다. 센서 칩(1)은, 한쪽 면(코바르 대좌(1-6)의 상면)이 제1 하우징(2-1)의 내벽면(3a)에 제1 접착제층(7-1)을 통해 접합되고, 다른쪽 면(코바르 대좌(1-7)의 저면)이 제2 하우징(2-2)의 내벽면(3b)의 대직경의 단차 구멍(2g)의 저면(3b1)에 제2 접착제층(7-2)을 통해 접합되어 있다.

본 실시형태에 있어서, 제1 접착제층(7-1)은, 센서 다이어프램(1-1)을 구성하는 재료의 영률에 대하여 1/1000 이하의 영률을 갖는 접착제의 층이다. 또한, 제2 접착제층(7-2)은, 제1 접착제층(7-1)의 영률에 대하여 100배 이상의 영률을 갖는 접착제의 층이다. 이 예에서는, 센서 다이어프램(1-1)을 구성하는 재료를 실리콘으로 하고, 제1 접착제층(7-1)을 불소계 접착제를 경화시킨 층으로 하고, 제2 접착제층(7-2)을 에폭시계 접착제를 경화시킨 층으로 한다.

실리콘의 영률은 190 GPa, 불소 수지를 경화시켰을 때의 영률은 10 MPa이며, 불소 수지를 경화시켰을 때의 영률은 실리콘의 영률의 거의 1/19000이 된다. 또, 불소계(실리콘계)의 접착제는, 에폭시계의 접착제에 비하여, 선팽창율에서 수배, 경화시 영률은 100∼1000분의 1이라는 물성을 갖는다. 바꾸어 말하면, 에폭시계의 접착제는 불소계(실리콘계)의 접착제에 비하여, 선팽창율에서 수분의 1, 경화시 영률은 100∼1000배라는 물성을 갖는다. 이하, 제1 접착제층(7-1)을 연접착층이라고 하고, 제2 접착제층(7-2)을 에폭시 접착층이라고 한다.

제1 하우징(2-1)에는, 코바르 대좌(1-6)의 도압 구멍(1-6a)에 대향하는 위치에 압력 도입로(도압로)(2a)가 형성되어 있고, 제2 하우징(2-2)에는, 코바르 대좌(1-7)의 도압 구멍(1-7a)에 대향하는 위치에 압력 도입로(도압로)(2b)가 형성되어 있다. 또한, 연접착층(7-1)에는, 도압 구멍(1-6a)과 도압로(2a)를 연통시키는 연통 구멍(7-1a)이 형성되어 있고, 에폭시 접착층(7-2)에는, 도압 구멍(1-7a)과 도압로(2b)를 연통시키는 연통 구멍(7-2a)이 형성되어 있다.

도압로(2a), 연통 구멍(7-1a) 및 도압 구멍(1-6a, 1-4a, 1-2c)은, 고압측의 유체 압력 Pa를 센서 다이어프램(1-1)의 한쪽 면(1-1a)으로 유도하는 연통로가 되고, 이 연통로에 실리콘 오일 등의 압력 전달 매체가 봉입되어 있다. 또한, 도압로(2b), 연통 구멍(7-2a) 및 도압 구멍(1-7a, 1-5a, 1-3c)은, 저압측의 유체 압력 Pb를 센서 다이어프램(1-1)의 다른쪽 면(1-1b)으로 유도하는 연통로가 되고, 이 연통로에 실리콘 오일 등의 압력 전달 매체가 봉입되어 있다.

또, 도면부호 8은 프린트 기판이며, 제2 하우징(2-2)의 내벽면(3b)의 중앙부에 형성된 단차 구멍(2g)의 둘레 가장자리면(3b2)에 에폭시계 접착제에 의해 접착되어 있다. 7-3은 프린트 기판(8)과 제2 하우징(2-2)의 내벽면(3b)(단차 구멍(2g)의 둘레 가장자리면(3b2)) 사이의 에폭시계 접착제의 층이다. 또한, 센서 칩(1)의 센서부(S)와 프린트 기판(8) 사이는 와이어 본드(9)에 의해 전기적인 접속이 도모된다.

이 차압 센서(200A)에서는, 고압측의 유체 압력 Pa가 제1 하우징(2-1)의 도압로(2a), 연접착층(7-1)의 연통 구멍(7-1a), 코바르 대좌(1-6)의 도압 구멍(1-6a), 유리 대좌(1-4)의 도압 구멍(1-4a) 및 스토퍼(1-2)의 도압 구멍(1-2c)을 통해, 센서 다이어프램(1-1)의 한쪽 면(1-1a)에 인가된다. 또한, 저압측의 유체 압력 Pb가 제2 하우징(2-2)의 도압로(2b), 에폭시 접착층(7-2)의 연통 구멍(7-2a), 코바르 대좌(1-7)의 도압 구멍(1-7a), 유리 대좌(1-5)의 도압 구멍(1-5a) 및 스토퍼(1-3)의 도압 구멍(1-3c)을 통해, 센서 다이어프램(1-1)의 다른쪽 면(1-1b)에 인가된다.

이 차압 센서(200A)에 있어서, 센서 칩(1)은, 센서실(3)의 상면측의 내벽면(3a)과 하면측의 내벽면(3b) 사이에, 연접착층(7-1) 및 에폭시 접착층(7-2)을 통해 접합되어 있다. 즉, 센서 칩(1)의 한쪽 면(코바르 대좌(1-6)의 상면)이 연접착층(7-1)을 통해 제1 하우징(2-1)의 내벽면(3a)에 접합되고, 센서 칩(1)의 다른쪽 면(코바르 대좌(1-7)의 저면)이 에폭시 접착층(7-2)을 통해 제2 하우징(2-2)의 내벽면(3b)(단차 구멍(2g)의 저면(3b1))에 접합되어 있다.

이 경우, 센서 칩(1)은, 센서실(3)의 상면측의 내벽면(3a)과 하면측의 내벽면(3b) 사이에 끼워져, 유체 압력 Pa와 Pb의 압력의 고저 관계가 어떻든지 간에, 연접착층(7-1)을 통해 내벽면(3a)에, 또는 에폭시 접착층(7-2)을 통해 내벽면(3b)에 압박된다. 이에 따라, 유체 압력 Pa와 Pb의 압력의 고저 관계가 역전되더라도, 센서 칩(1)의 센서 다이어프램(1-1)과 스토퍼(1-2)의 접합부(4-1) 및 센서 다이어프램(1-1)과 스토퍼(1-3)의 접합부(4-2)의 박리를 피할 수 있게 된다.

또한, 이 차압 센서(200A)에 있어서, 연접착층(7-1)은, 센서 다이어프램(1)을 구성하는 재료의 영률에 대하여 1/1000 이하의 영률을 갖는 접착제의 층이고, 에폭시 접착층(7-2)은, 연접착층(7-1)의 영률에 대하여 100배 이상의 영률을 갖는 접착제의 층이다. 이 때문에, 외부의 열이 센서실(3)의 내벽면(3a 또는 3b)으로부터 센서 칩(1)으로 전도되어 온 경우, 연접착층(7-1)이 인장(압축) 방향의 열응력을 완화시키는 층의 역할을 하고, 열팽창계수의 차이에 의해 생기는 센서 칩(1)의 접합면에 대한 인장(압축) 방향의 열응력을 완화시킨다. 이에 따라, 고압시뿐만 아니라, 주위 온도가 변화한 경우에도, 센서 칩(1)의 접합부(4-1, 4-2)의 박리를 피할 수 있게 되어, 센서 칩(1)의 내압 성능의 향상과 열응력 완화를 동시에 실현할 수 있게 된다.

만약, 접착층(7-1과 7-2)를 모두 연접착층으로 한 경우에는, 압력 Pa와 Pb의 차압에 의해, 센서 칩(1)이 전체적으로 하우징(2-1 또는 2-2)측으로 이동해 버려, 센서실(3)의 내벽면(3b 또는 3a)에 대한 압박이 불충분해져, 센서 다이어프램(1-1)과 스토퍼(1-2, 1-3) 사이의 박리가 생기는 경우가 있다. 또한, 접착층(7-1과 7-2)를 모두 에폭시 접착층으로 하면, 온도 변화시의 열응력의 영향을 강하게 받게 되므로, 접착층(7-1과 7-2)을 연접착층과 에폭시 접착층의 조합으로 하는 것이 중요하다.

〔실시형태 2〕

도 3에 본 발명에 따른 차압 센서의 제2 실시형태(실시형태 2)의 주요부를 나타낸다.

전술한 실시형태 1의 차압 센서(200A)에서는, 연접착층(7-1)의 접착면이 한면이므로, 경화후의 기밀성이 낮고, 내부로부터의 압력 인가에 의해 누출 경로(leak path)를 형성해 버릴 우려가 있다. 또한, 연접착층(7-1)의 경화후의 인장 강도가 작기 때문에, 충분한 강도를 얻기 위한 접착 면적이 커져 버린다. 즉, 구조체, 형성 부품의 소형화가 어렵다고 하는 문제가 생길 우려가 있다.

따라서, 도 3에 나타낸 차압 센서(200B)에서는, 연접착층(7-1)의 접합부에 와셔(10)를 이용하도록 하고, 연접착층(7-1)의 접착면을 복수면으로 하여, 접착 면적을 늘림과 함께 누출 경로를 절곡하도록 한다.

즉, 이 차압 센서(200B)에서는, 제1 하우징(2-1)의 내벽면(3a)에 와셔(10)를 에폭시계 접착제에 의해 접착하고, 센서 칩(1)의 한쪽 면(코바르 대좌(1-6)의 상면)을 와셔(10)의 내주면으로 둘러싸인 공간 내에 위치시키고, 이 와셔(10)의 내주면으로 둘러싸인 공간 내를 불소계 접착제로 채워 열경화시키도록 한다. 또, 도 3에 있어서, 7-4는, 제1 하우징(2-1)의 내벽면(3a)과 와셔(10) 사이의 에폭시계 접착제의 층이다.

이에 따라, 연접착층(7-1)이, 와셔(10)의 내주면으로 둘러싸인 공간 내에, 센서 칩(1)의 한쪽 면(코바르 대좌(1-6)의 상면), 센서실(3)의 내벽면(제1 하우징(2-1)의 내벽면)(3a), 와셔(10)의 내주면 및 센서 칩(1)의 한쪽 면에 이어지는 외주면(코바르 대좌(1-6)의 외주면)을 접착면으로 하여 형성되는 것이며, 연접착층(7-1)의 접착 면적이 증대된다. 또한, 누출 경로가 절곡되어 누출 경로의 연장이 저해되고, 기밀성이 높은 구조가 되어 내압 강도가 비약적으로 향상된다.

〔실시형태 3〕

도 4에 본 발명에 따른 차압 센서의 제3 실시형태(실시형태 3)의 주요부를 나타낸다.

전술한 실시형태 2의 차압 센서(200B)에서는, 연접착층(7-1)의 접합부에 상하면이 개방된 링형의 와셔(10)를 사용하고 있지만, 실시형태 3의 차압 센서(200C)에서는, 연접착층(7-1)의 접합부에 스폿페이싱 와셔(11)를 사용한다.

즉, 이 차압 센서(200C)에서는, 제1 하우징(2-1)의 내벽면(3a)에 스폿페이싱 와셔(11)의 저면을 에폭시계 접착제에 의해 접착하고, 센서 칩(1)의 한쪽 면(코바르 대좌(1-6)의 상면)을 스폿페이싱 와셔(11)의 내주면으로 둘러싸인 공간 내에 위치시키고, 이 스폿페이싱 와셔(11)의 내주면으로 둘러싸인 공간 내를 불소계 접착제로 채워 열경화시키도록 한다.

이에 따라, 연접착층(7-1)이, 스폿페이싱 와셔(11)의 내주면으로 둘러싸인 공간 내에, 센서 칩(1)의 한쪽 면(코바르 대좌(1-6)의 상면), 센서실(3)의 내벽면(제1 하우징(2-1)의 내벽면)(3a), 스폿페이싱 와셔(11)의 내주면, 스폿페이싱 와셔(11)의 내저면 및 센서 칩(1)의 한쪽 면에 이어지는 외주면(코바르 대좌(1-6)의 외주면)을 접착면으로 하여 형성되는 것이며, 연접착층(7-1)의 접착 면적이 증대됨과 함께, 누출 경로의 절곡 개소가 증대되고, 기밀성이 더욱 향상되게 된다.

또, 예컨대 실시형태 2의 차압 센서(200B)(도 3)에 있어서, 도 5에 나타낸 바와 같이 와셔(10)의 내주면에 돌기(10a, 10a)를 형성하고, 도 6에 나타낸 바와 같이 코바르 대좌(1-6)의 외주면에 절결(1-6b, 1-6b)을 형성하고, 도 7에 나타낸 바와 같이 와셔(10)와 코바르 대좌(1-6)를 돌기(10a, 10a)와 절결(1-6b, 1-6b)을 결합시켜 조합하고, 와셔(10)의 내주면으로 둘러싸인 공간 내에 연접착층(7-1)을 형성하도록 해도 좋다. 이러한 구조로 함으로써, 연접착층(7-1)의 접착 면적이 더욱 증대되고, 경화후의 인장 강도가 커진다. 이것과 동일한 구조를 실시형태 3의 차압 센서(200C)(도 4)에서도 채택하도록 해도 좋다.

또한, 실시형태 2의 차압 센서(200B)에 있어서, 와셔(10)의 재료로서, 그 선팽창계수가 센서 칩(1)의 한쪽 면(코바르 대좌(1-6)의 상면)의 선팽창계수와 센서실(3)의 내벽면(제1 하우징(2-1)의 내벽면)(3a)의 선팽창계수의 중간치가 되는 재질을 이용하면, 보다 열완화 효과가 높아지게 된다. 예컨대, SUS303 또는 304과 코바르의 경우, 와셔(10)의 재료를 SUS430 등으로 한다. 실시형태 3의 차압 센서(200C)에서의 스폿페이싱 와셔(11)에 관해서도 동일하게 할 수 있다.

〔차압 센서의 제조 방법〕

다음으로, 실시형태 2의 차압 센서(200B)를 예를 들어, 이 차압 센서(200B)의 제조 방법에 관해 설명한다.

〔제1 공정〕

우선, 도 8에 나타낸 바와 같이, 제2 하우징(2-2)의 내벽면(3b)(단차 구멍(2g)의 저면(3b1))에, 코바르 대좌(1-7)의 저면(센서 칩(1)의 다른쪽 면)을 에폭시계 접착제를 도포하고 열경화시켜 접합한다. 이에 따라, 제2 하우징(2-2)의 내벽면(3b)(단차 구멍(2g)의 저면(3b1))과 센서 칩(1)의 다른쪽 면(코바르 대좌(1-7)의 저면) 사이에 에폭시 접착층(7-2)이 형성된다.

〔제2 공정〕

다음으로, 도 9에 나타낸 바와 같이, 제2 하우징(2-2)의 내벽면(3b)(단차 구멍(2g)의 저면(3b1))에 접합된 코바르 대좌(1-7)의 상면에 센서 다이어프램(1-1)과 스토퍼(1-2, 1-3)와 유리 대좌(1-4, 1-5)의 조립체인 센서부(S)의 하면(유리 대좌(1-5)의 하면)을 에폭시계 접착제를 도포하고 열경화시켜 접합한다. 이에 따라, 센서부(S)의 하면(유리 대좌(1-5)의 하면)과 코바르 대좌(1-7)의 상면 사이에 에폭시계 접착제의 층(1b)이 형성된다.

〔제3 공정〕

다음으로, 도 10에 나타낸 바와 같이, 제2 하우징(2-2)의 내벽면(3b)(단차 구멍(2g)의 둘레 가장자리면(3b2))에 프린트 기판(8)을 에폭시계 접착제를 도포하고 열경화시켜 접합한다. 이에 따라, 프린트 기판(8)과 제2 하우징(2-2)의 내벽면(3b)(단차 구멍(2g)의 둘레 가장자리면(3b2)) 사이에 에폭시계 접착제의 층(7-3)이 형성되고, 프린트 기판(8)이 제2 하우징(2-2)의 내벽면(3b)(단차 구멍(2g)의 둘레 가장자리면(3b2))에 고정된다.

〔제4 공정〕

다음으로, 도 11에 나타낸 바와 같이, 와이어 본드(9)에 의해, 제2 하우징의 내벽면(3b)(단차 구멍(2g)의 둘레 가장자리면(3b2))에 고정된 프린트 기판(8)과 코바르 대좌(1-7)의 상면에 접합된 센서부(S) 사이의 전기적인 접속을 도모한다.

〔제5 공정〕

다음으로, 도 12에 나타낸 바와 같이, 코바르 대좌(1-7)의 상면에 접합된 센서부(S)의 상면(유리 대좌(1-4)의 상면)에 코바르 대좌(1-6)의 저면을 에폭시계 접착제를 도포하고 열경화시켜 접합한다. 이에 따라, 센서부(S)의 상면(유리 대좌(1-4)의 상면)과 코바르 대좌(1-6)의 저면 사이에 에폭시계 접착제의 층(1a)이 형성된다.

〔제6 공정〕

다음으로, 도 13에 나타낸 바와 같이, 제1 하우징(2-1)의 내벽면(3a)에 와셔(10)를 에폭시계 접착제를 도포하고 열경화시켜 접합한다. 이에 따라, 제1 하우징(2-1)의 내벽면(3a)과 와셔(10) 사이에 에폭시계 접착제의 층(7-4)이 형성된다. 또, 이 제6 공정의 작업은, 반드시 제5 공정 이후가 아니어도 좋으며, 후술하는 제9 공정 이전이라면, 어떤 단계에서 행하도록 해도 좋다.

〔제7 공정〕

다음으로, 도 14에 나타낸 바와 같이, 프린트 기판(8)과 센서부(S) 사이의 전기적인 접속이 도모된 제2 하우징(2-2)의 내벽면(3b)(단차 구멍(2g)의 둘레 가장자리면(3b2))에 통형상의 스페이서(5-1, 5-2)를 설치한다.

〔제8 공정〕

다음으로, 도 15에 나타낸 바와 같이, 센서부(S)의 상면(유리 대좌(1-4)의 상면)에 접합된 코바르 대좌(1-6)의 상면에 불소계 접착제(7-1')를 도포한다.

〔제9 공정〕

다음으로, 도 16에 나타낸 바와 같이, 와셔(10)가 고정된 제1 하우징(2-1)(도 13)과 통형상의 스페이서(5-1, 5-2)가 설치되고 코바르 대좌(1-6)의 상면에 불소계 접착제(7-1')가 도포된 제2 하우징(2-2)(도 15)을 조합하고, 코바르 대좌(1-6)의 상면을 와셔(10)의 내주면으로 둘러싸인 공간 내에 위치시킨다.

이 경우, 코바르 대좌(1-6)의 상면의 불소계 접착제(7-1')는 열경화시키기 전의 상태이기 때문에, 와셔(10)의 내주면으로 둘러싸인 공간 내에서 찌부러져, 코바르 대좌(1-6)의 상면에 이어지는 외주면과의 사이의 공간에도 유입된다. 또한, 이 때의 불소계 접착제(7-1')의 코바르 대좌(1-6)의 상면과 제1 하우징(2-1)의 내벽면(3a) 사이의 두께 t는, 스페이서(5-1, 5-2)의 길이 L로 규정되고, 설계상의 두께 t가 확보된다.

〔제10 공정〕

다음으로, 도 17에 나타낸 바와 같이, 제9 공정에서 조합된 제1 하우징(2-1)과 제2 하우징(2-2)을, 통형상의 스페이서(5-1, 5-2)에 볼트(6-1, 6-2)를 통해 체결 고정한다.

〔제11 공정〕

다음으로, 제1 하우징(2-1)과 제2 하우징(2-2)을 체결 고정한 상태로 불소계 접착제(7-1')를 열경화시켜, 제1 하우징(2-1)의 내벽면(3b)에 코바르 대좌(1-6)의 상면(센서 칩(1)의 한쪽 면)을 접합한다. 이에 따라, 도 18에 나타낸 바와 같이, 와셔(10)의 내주면으로 둘러싸인 공간 내에, 센서 칩(1)의 한쪽 면(코바르 대좌(1-6)의 상면), 센서실(3)의 내벽면(제1 하우징(2-1)의 내벽면)(3a), 와셔(10)의 내주면 및 센서 칩(1)의 한쪽 면에 이어지는 외주면(코바르 대좌(1-6)의 외주면)을 접착면으로 하여, 연접착층(7-1)이 형성된다.

또, 전술한 실시형태에서는, 제1 하우징(2-1)과 제2 하우징(2-2)을 통형상의 스페이서(5-1, 5-2)에 볼트(6-1, 6-2)를 통해서 체결 고정하도록 했지만, 예컨대 도 19에 나타낸 바와 같이, 스페이서(5-1, 5-2)를 제1 하우징(2-1)과 제2 하우징(2-2) 사이에 접착제를 이용하여 고정하도록 하거나, 도 20에 나타낸 바와 같이, 스페이서(5-1, 5-2)를 용접에 의해 접합하도록 해도 좋다.

또, 스페이서(5-1, 5-2)를 접착제를 이용하여 고정하는 경우, 스페이서(5-1, 5-2)를 고정하는 접착제는, 불소계 접착제(7-1')를 열경화시키기 전에 스페이서(5-1, 5-2)가 고정되어 있을 필요가 있기 때문에, 불소계 접착제(7-1')보다 경화 온도가 낮은 접착제(예컨대, 상온 경화되는 경화 시간이 짧은 접착제)를 이용하도록 한다. 또한, 도 19, 도 20에 나타낸 예에서는, 스페이서(5-1, 5-2)를 통형상으로 하고 있지만, 볼트를 통과시킬 필요가 없기 때문에, 스페이서(5-1, 5-2)는 통형상으로 하지 않아도 좋다.

또한, 도 21에 나타낸 바와 같이, 상하에 볼록부를 형성한 핀형의 스페이서(5-1', 5-2')를 이용하고, 이 핀형의 스페이서(5-1', 5-2')의 볼록부의 감합에 의한 압입에 의해, 제1 하우징(2-1)과 제2 하우징(2-2)을 스페이서(5-1', 5-2')를 사이에 끼우고 고정하도록 해도 좋다.

또한, 전술한 실시형태에서는, 제1 하우징(2-1)과 제2 하우징(2-2) 사이에 설치하는 스페이서를 2개로 하고 있지만, 반드시 2개에 한정되는 것은 아니다. 또한, 반드시 스페이서를 이용하지 않아도 좋으며, 도 22에 나타낸 바와 같이, 예컨대 제2 하우징(2-2)의 내벽면(3b)의 센서실(3)을 둘러싸는 주위를 높게 하고, 이 높게 한 주위의 벽(2-2a, 2-2b)에 나사 구멍(2e, 2f)을 형성하고, 이 나사 구멍(2e, 2f)에 볼트(6-1, 6-2)를 통해서 제1 하우징(2-1)과 제2 하우징(2-2)을 체결 고정하도록 해도 좋다. 이 경우, 제2 하우징(2-2)의 내벽면(3b)의 센서실(3)을 둘러싸는 주위의 벽(2-2a, 2-2b)의 높이 H에 의해 연접착층(7-1)의 두께 t가 규정된다.

또, 제2 하우징(2-2)의 내벽면(3b)의 센서실(3)의 주위를 둘러싸는 벽(2-2a, 2-2b)을 링형으로 이어진 하나의 벽으로 하는 경우에는, 이 벽에 배선을 통과시키는 절결을 형성하도록 한다. 제1 하우징(2-1)과 제2 하우징(2-2) 사이에 스페이서(5-1, 5-2)를 설치하는 타입에서는, 스페이서(5-1, 5-2)를 기둥으로 하여 제1 하우징(2-1)과 제2 하우징(2-2) 사이에 만들어지는 센서실(3)이 외부로 크게 개방되어 있고, 이 개방된 공간이 배선을 통과시키는 절결의 역할을 한다. 따라서, 배선을 통과시키는 절결을 일부러 형성할 필요가 없고, 배선 작업도 용이해진다.

또한, 전술한 실시형태에서는, 센서 다이어프램(1-1)을 압력 변화에 따라서 저항치가 변화되는 왜곡 저항 게이지를 형성한 타입으로 하고 있지만, 정전 용량식의 센서 칩으로 해도 좋다. 정전 용량식의 센서 칩은, 미리 정해진 공간(용량실)을 구비한 기판과, 그 기판의 공간 상에 배치된 다이어프램과, 기판에 형성된 고정 전극과, 다이어프램에 형성된 가동 전극을 구비하고 있다. 다이어프램이 압력을 받아 변형함으로써, 가동 전극과 고정 전극의 간격이 변화하여 그 사이의 정전 용량이 변화한다.

〔실시형태의 확장〕

이상, 실시형태를 참조하여 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 구성이나 상세에는, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자가 이해할 수 있는 여러가지 변경을 할 수 있다. 또한, 각 실시형태에 관해서는, 모순되지 않는 범위에서 임의로 조합하여 실시할 수 있다.

1 : 센서 칩, S : 센서부, 1-1 : 센서 다이어프램, 1-1a : 한쪽 면, 1-1b : 다른쪽 면, 1-2, 1-3 : 스토퍼, 1-2a, 1-3a : 오목부, 1-2b, 1-3b : 둘레 가장자리부, 1-2c, 1-3c : 압력 도입 구멍(도압 구멍), 1-4, 1-5 : 유리 대좌, 1-4a, 1-5a : 압력 도입 구멍(도압 구멍), 1-6, 1-7 : 코바르 대좌, 1-6a, 1-7a : 압력 도입 구멍(도압 구멍), 2 : 센서 하우징, 2-1 : 제1 하우징, 2-2 : 제2 하우징, 2a, 2b : 압력 도입로(도압로), 3 : 센서실, 3a : 센서실의 상면측의 내벽면(제1 하우징의 내벽면), 3b : 센서실의 하면측의 내벽면(제2 하우징의 내벽면), 4-1, 4-2 : 접합부, 5(5-1, 5-2) : 스페이서, 6(6-1, 6-2) : 볼트, 7-1 : 제1 접착제층(연접착층), 7-2 : 제2 접착제층(에폭시 접착층), 7-1a, 7-2a : 연통 구멍, 8 : 프린트 기판, 9 : 와이어 본드, 10 : 와셔, 11 : 스폿페이싱 와셔, 200A∼200 C : 차압 센서.

Claims

한쪽 면 및 다른쪽 면에 받는 압력차에 따른 신호를 출력하는 센서 다이어프램과, 상기 센서 다이어프램의 한쪽 면에 그 둘레 가장자리부를 대면시켜 접합되고 그 센서 다이어프램의 한쪽 면으로 제1 유체 압력을 유도하는 제1 도압 구멍을 갖는 제1 유지 부재와, 상기 센서 다이어프램의 다른쪽 면에 그 둘레 가장자리부를 대면시켜 접합되고 그 센서 다이어프램의 다른쪽 면으로 제2 유체 압력을 유도하는 제2 도압 구멍을 갖는 제2 유지 부재를 구비한 센서 칩과,
상기 센서 칩을 수용하는 센서실과, 상기 센서실의 제1 내벽면까지 상기 제1 유체 압력을 유도하는 제1 도압로와, 상기 센서실의 상기 제1 내벽면과 대향하는 제2 내벽면까지 상기 제2 유체 압력을 유도하는 제2 도압로를 갖는 센서 하우징
을 구비한 차압 센서에 있어서,
상기 센서 칩은, 상기 센서실의 제1 내벽면과 제2 내벽면 사이에, 상기 센서 칩의 한쪽 면과 상기 센서실의 제1 내벽면 사이에 제1 접착제층을 통해 접합되고, 상기 센서 칩의 다른쪽 면과 상기 센서실의 제2 내벽면 사이에 제2 접착제층을 통해 접합되고,
상기 제1 접착제층은, 상기 센서 다이어프램을 구성하는 재료의 영률보다 작은 영률을 갖는 접착제의 층이고,
상기 제2 접착제층은, 상기 센서 다이어프램을 구성하는 재료의 영률보다 작고 또한 상기 제1 접착제층의 영률보다 큰 영률을 갖는 접착제의 층인 것을 특징으로 하는 차압 센서.
제1항에 있어서, 상기 센서실의 제1 내벽면에 고정된 와셔를 구비하고,
상기 센서 칩의 한쪽 면은, 상기 와셔의 내주면으로 둘러싸인 공간 내에 위치하고,
상기 제1 접착제층은, 상기 와셔의 내주면으로 둘러싸인 공간 내에, 상기 센서 칩의 한쪽 면, 상기 센서실의 제1 내벽면, 상기 와셔의 내주면 및 상기 센서 칩의 한쪽 면에 이어지는 외주면을 접착면으로 하여 형성되는 것을 특징으로 하는 차압 센서.
제2항에 있어서, 상기 와셔는 스폿페이싱 와셔이고,
상기 제1 접착제층은, 상기 스폿페이싱 와셔의 내주면으로 둘러싸인 공간 내에, 상기 센서 칩의 한쪽 면, 상기 센서실의 제1 내벽면, 상기 스폿페이싱 와셔의 내주면, 상기 스폿페이싱 와셔의 내저면 및 상기 센서 칩의 한쪽 면에 이어지는 외주면을 접착면으로 하여 형성되는 것을 특징으로 하는 차압 센서.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 와셔의 선팽창계수는, 상기 센서 칩의 한쪽 면의 선팽창계수와 상기 센서실의 제1 내벽면의 선팽창계수의 중간치인 것을 특징으로 하는 차압 센서.
제1항에 있어서, 상기 센서 하우징은, 상기 센서실의 제1 내벽면이 되는 제1 벽면을 갖는 제1 하우징과, 상기 센서실의 제2 내벽면이 되는 제2 벽면을 갖는 제2 하우징의 2분할 구조이고,
상기 제1 하우징과 상기 제2 하우징은 스페이서를 사이에 두고 조합되는 것을 특징으로 하는 차압 센서.
제5항에 있어서, 상기 스페이서는 통형상의 스페이서이고,
상기 통형상의 스페이서에 볼트를 통해서 상기 제1 하우징과 상기 제2 하우징이 체결 고정되는 것을 특징으로 하는 차압 센서.
제1항, 제2항, 제3항, 제5항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 접착제층은, 상기 센서 다이어프램을 구성하는 재료의 영률에 대하여 1/1000 이하의 영률을 갖는 접착제의 층이고,
상기 제2 접착제층은, 상기 제1 접착제층의 영률에 대하여 100배 이상의 영률을 갖는 접착제의 층인 것을 특징으로 하는 차압 센서.
한쪽 면 및 다른쪽 면에 받는 압력차에 따른 신호를 출력하는 센서 다이어프램과, 상기 센서 다이어프램의 한쪽 면에 그 둘레 가장자리부를 대면시켜 접합되고 그 센서 다이어프램의 한쪽 면으로 제1 유체 압력을 유도하는 제1 도압 구멍을 갖는 제1 유지 부재와, 상기 센서 다이어프램의 다른쪽 면에 그 둘레 가장자리부를 대면시켜 접합되고 그 센서 다이어프램의 다른쪽 면으로 제2 유체 압력을 유도하는 제2 도압 구멍을 갖는 제2 유지 부재를 구비한 센서 칩과,
상기 센서 칩을 수용하는 센서실과, 상기 센서실의 제1 내벽면까지 상기 제1 유체 압력을 유도하는 제1 도압로와, 상기 센서실의 상기 제1 내벽면과 대향하는 제2 내벽면까지 상기 제2 유체 압력을 유도하는 제2 도압로를 가지며, 상기 센서실의 제1 내벽면이 되는 제1 벽면을 갖는 제1 하우징과 상기 센서실의 제2 내벽면이 되는 제2 벽면을 갖는 제2 하우징의 2분할 구조로 된 센서 하우징을 구비하고,
제1 접착제의 층을 상기 센서 다이어프램을 구성하는 재료의 영률보다 작은 영률을 갖는 접착제의 층으로 하고, 제2 접착제의 층을 상기 센서 다이어프램을 구성하는 재료의 영률보다 작고 또한 상기 제1 접착제의 층의 영률보다 큰 영률을 갖는 접착제의 층으로 하고, 상기 제1 하우징의 제1 벽면과 상기 제2 하우징의 제2 벽면 사이에, 상기 센서 칩의 한쪽 면을 상기 제1 하우징의 제1 벽면에 상기 제1 접착제의 층을 통해 접합하고, 상기 센서 칩의 다른쪽 면을 상기 제2 하우징의 제2 벽면에 상기 제2 접착제의 층을 통해 접합하는 차압 센서의 제조 방법에 있어서,
상기 제2 하우징의 제2 벽면에 상기 센서 칩의 다른쪽 면으로서 제2 대좌의 저면을 상기 제2 접착제를 도포하고 경화시켜 접합하는 제1 공정과,
상기 제2 하우징의 제2 벽면에 접합된 제2 대좌의 상면에 센서 다이어프램과 스토퍼와 유리 대좌의 조립체를 상기 센서 칩의 센서부로서 접합하는 제2 공정과,
상기 제2 하우징의 제2 벽면에 프린트 기판을 고정하는 제3 공정과,
상기 제2 하우징의 제2 벽면에 고정된 프린트 기판과 상기 제2 대좌의 상면에 접합된 센서부 사이의 전기적인 접속을 도모하는 제4 공정과,
상기 제2 대좌의 상면에 접합된 센서부의 상면에 제1 대좌의 저면을 접합하는 제5 공정과,
상기 제1 하우징의 제1 벽면에 와셔를 고정하는 제6 공정과,
상기 프린트 기판과 상기 센서부 사이의 전기적인 접속이 도모된 상기 제2 하우징의 제2 벽면에 통형상의 스페이서를 설치하는 제7 공정과,
상기 센서부의 상면에 접합된 제1 대좌의 상면에 상기 제1 접착제를 도포하는 제8 공정과,
상기 와셔가 고정된 제1 하우징과 상기 통형상의 스페이서가 설치되고 상기 제1 대좌의 상면에 제1 접착제가 도포된 제2 하우징을 조합하여, 상기 제1 대좌의 상면을 상기 와셔의 내주면으로 둘러싸인 공간 내에 위치시키는 제9 공정과,
상기 조합된 제1 하우징과 제2 하우징을 상기 통형상의 스페이서에 볼트를 통해서 체결 고정하는 제10 공정과,
상기 제1 하우징과 제2 하우징을 체결 고정한 상태로 상기 제1 접착제를 경화시켜 상기 제1 하우징의 제1 벽면에 상기 제1 대좌의 상면을 상기 센서 칩의 한쪽 면으로서 접합하는 제11 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 차압 센서의 제조 방법.