壓力傳感器裝置以及壓力傳感器裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種壓力傳感器裝置以及壓力傳感器裝置的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]一般來說，在通過安裝于內(nèi)燃機(jī)等的變速器油封區(qū)塊、液壓驅(qū)動器區(qū)塊等來測量壓力的壓力傳感器裝置中，利用壓阻效應(yīng)的半導(dǎo)體壓力傳感器芯片被用作傳感器元件。該半導(dǎo)體壓力傳感器構(gòu)成為在由單晶硅等具有壓阻效應(yīng)的材料制成的隔膜上，橋接多個半導(dǎo)體應(yīng)變儀。當(dāng)隔膜由于壓力改變而變形時，半導(dǎo)體應(yīng)變儀的應(yīng)變儀電阻根據(jù)變形量而改變，并且變化量作為電壓信號從電橋電路被提取。
[0003]目前，作為壓力傳感器裝置，已知有將內(nèi)置有隔膜、壓電電阻元件、放大電路和各種調(diào)控電路的壓力傳感器芯片接合至基座部件，使得隔膜與基座部件的貫通孔對準(zhǔn)的裝置(例如，參考日本專利號4839648、日本專利號5278448、和JP-A-10-78365)。當(dāng)在高壓力帶域使用這種壓力傳感器裝置時，接合至基座部件的壓力導(dǎo)入單元需要由金屬材料構(gòu)成。并且，使用粘合劑來接合壓力導(dǎo)入單元和封裝有壓力傳感器芯片的樹脂殼體(例如硅(Si)系粘合劑)，以使壓力傳感器芯片不會將樹脂殼體的熱收縮作為壓力變化進(jìn)行感測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]作為能夠用于接合壓力導(dǎo)入單元和樹脂殼體，并且當(dāng)施加有高壓(例如在lOMPa左右)時能夠耐受液壓檢測等的接合部件，例如可以為環(huán)氧樹脂。但當(dāng)使用環(huán)氧樹脂作為壓力導(dǎo)入單元和樹脂殼體的接合部件時，需要使用一種熱膨脹系數(shù)盡可能接近壓力傳感器芯片的熱膨脹系數(shù)的金屬作為壓力導(dǎo)入單元的金屬材料，。作為這樣的金屬，例如可以為42合金，當(dāng)時由于其價格昂貴，大量使用會導(dǎo)致成本提高。
[0005]該問題可以通過使用樹脂材料，例如聚苯硫醚(PPS)構(gòu)成壓力導(dǎo)入單元來避免。但是，已經(jīng)被發(fā)明人等證實(shí)，很難選擇到一種粘合劑，其作為用于接合壓力導(dǎo)入單元和樹脂殼體的接合部件能夠耐受5MPa程度或更大壓力，而不受伴隨壓力導(dǎo)入單元或樹脂殼體的熱收縮而引起的熱應(yīng)力的不利影響，并且不會產(chǎn)生特性波動。
[0006]本發(fā)明為了解決上述的現(xiàn)有技術(shù)中的問題，其目的在于提供一種壓力傳感器裝置以及壓力傳感器裝置的方法，從而降低成本。
[0007]為了解決上述問題，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的第一方面的壓力傳感器裝置是由具備半導(dǎo)體壓力傳感器芯片、基座部件、壓力導(dǎo)入單元和樹脂殼體的壓力傳感器單元構(gòu)成，并具有以下特征。上述半導(dǎo)體壓力傳感器芯片具有壓力接收部。上述基座部件具有貫穿上述基座部件的第一面和第二面的貫通孔。上述壓力導(dǎo)入單元由金屬形成，并具有貫穿上述壓力導(dǎo)入單元的第一面和第二面的貫通孔。上述樹脂殼體具有從上述半導(dǎo)體壓力傳感器芯片提取電信號的信號端子。并且，在上述壓力接收部與上述基座部件的貫通孔對準(zhǔn)的狀態(tài)下，上述半導(dǎo)體壓力傳感器芯片接合到上述基座部件的第二面。在上述壓力導(dǎo)入單元的貫通孔與上述基座部件的貫通孔連通的狀態(tài)下，上述壓力導(dǎo)入單元的第二面通過金屬材料接合到上述基座部件的第一面。上述壓力導(dǎo)入單元具有凸部和階梯部，上述凸部比上述階梯部更靠近上述基座部件側(cè)，上述階梯部的沿貫通孔的直徑方向的端部相對于上述凸部向外突出。并且，在上述階梯部的與上述壓力導(dǎo)入單元的第一面?zhèn)认喾磦?cè)的面抵接到上述樹脂殼體的狀態(tài)下，上述壓力導(dǎo)入單元與上述樹脂殼體一體化。上述壓力導(dǎo)入單元的上述凸部的壁厚度在尺寸上比上述階梯部的高度小。
[0008]并且，為了解決上述問題，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的另一方面的壓力傳感器裝置是由具備半導(dǎo)體壓力傳感器芯片、基座部件、壓力導(dǎo)入單元和樹脂殼體的壓力傳感器單元構(gòu)成，并具有以下特征。上述半導(dǎo)體壓力傳感器芯片具有壓力接收部。上述基座部件具有貫穿上述基座部件的第一面和第二面的貫通孔。上述壓力導(dǎo)入單元由金屬形成，并具有貫穿上述壓力導(dǎo)入單元的第一面和第二面的貫通孔。上述樹脂殼體具有從上述半導(dǎo)體壓力傳感器芯片提取電信號的信號端子。并且，在上述壓力接收部與上述基座部件的貫通孔對準(zhǔn)的狀態(tài)下，上述半導(dǎo)體壓力傳感器芯片接合到上述基座部件的第二面。在上述壓力導(dǎo)入單元的貫通孔與上述基座部件的貫通孔連通的狀態(tài)下，上述壓力導(dǎo)入單元的第二面通過金屬材料接合到上述基座部件的第一面。上述壓力導(dǎo)入單元具有階梯部。在上述階梯部的與上述壓力導(dǎo)入單元的第一面?zhèn)认喾磦?cè)的面與上述樹脂殼體抵接，并且上述階梯部的沿貫通孔的直徑方向的端部的至少在上述壓力導(dǎo)入單元的第一面?zhèn)鹊慕遣勘簧鲜鰳渲瑲んw覆蓋的狀態(tài)下，上述壓力導(dǎo)入單元與上述樹脂殼體一體化。
[0009]并且，為了解決上述問題，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的另一方面的壓力傳感器裝置是由具備半導(dǎo)體壓力傳感器芯片、基座部件、壓力導(dǎo)入單元、樹脂殼體和電容的壓力傳感器單元構(gòu)成，并具有以下特征。上述半導(dǎo)體壓力傳感器芯片具有壓力接收部。上述基座部件具有貫穿上述基座部件的第一面和第二面的貫通孔。上述壓力導(dǎo)入單元由金屬形成，并具有貫穿上述壓力導(dǎo)入單元的第一面和第二面的貫通孔。上述樹脂殼體具有從上述半導(dǎo)體壓力傳感器芯片提取電信號的信號端子。上述電容連接到上述信號端子。并且，在上述壓力接收部與上述基座部件的貫通孔對準(zhǔn)的狀態(tài)下，上述半導(dǎo)體壓力傳感器芯片接合到上述基座部件的第二面。在上述壓力導(dǎo)入單元的貫通孔與上述基座部件的貫通孔連通的狀態(tài)下，上述壓力導(dǎo)入單元的第二面通過金屬材料接合到上述基座部件的第一面。上述壓力導(dǎo)入單元具有階梯部，在上述階梯部的與上述壓力導(dǎo)入單元的第一面?zhèn)认喾磦?cè)的面抵接到上述樹脂殼體的狀態(tài)下，上述壓力導(dǎo)入單元與上述殼體一體化。上述電容嵌入至上述樹脂殼體的與上述壓力導(dǎo)入單元的上述階梯部相反的部分。
[0010]并且，根據(jù)本發(fā)明的另一方面的壓力傳感器裝置，其特征在于，上述壓力導(dǎo)入單元具有比上述階梯部更靠近上述基座部件側(cè)的的凸部，上述階梯部的沿貫通孔的直徑方向的端部相對于上述凸部向外突出。
[0011]并且，根據(jù)本發(fā)明的另一方面的壓力傳感器裝置，其特征在于，在上述階梯部的與上述壓力導(dǎo)入單元的第一面?zhèn)认喾磦?cè)的面被上述樹脂殼體覆蓋的狀態(tài)下，上述壓力導(dǎo)入單元與上述樹脂殼體一體化。
[0012]并且，根據(jù)本發(fā)明的另一方面的壓力傳感器裝置，其特征在于，在上述凸部的在上述基座部件側(cè)的部分與上述樹脂殼體分離的狀態(tài)下，上述壓力導(dǎo)入單元與上述樹脂殼體一體化。
[0013]并且，根據(jù)本發(fā)明的另一方面的壓力傳感器裝置，其特征在于，在上述階梯部的端部的角部被倒角。
[0014]并且，根據(jù)本發(fā)明的另一方面的壓力傳感器裝置，其特征在于，上述樹脂殼體的與上述階梯部抵接的部分比上述階梯部的端部更向外突出。
[0015]并且，根據(jù)本發(fā)明的另一方面的壓力傳感器裝置，其特征在于，上述樹脂殼體的比上述階梯部的端部更向外突出的部分形成與和上述壓力導(dǎo)入單元一體化的其它部件抵接的支撐部。
[0016]并且，根據(jù)本發(fā)明的另一方面的壓力傳感器裝置，其特征在于，上述壓力導(dǎo)入單元由42合金構(gòu)成。
[0017]并且，根據(jù)本發(fā)明的另一方面的壓力傳感器裝置，其特征在于，上述壓力導(dǎo)入單元和信號端子通過樹脂成型與上述樹脂殼體一體化。
[0018]并且，根據(jù)本發(fā)明的另一方面的壓力傳感器裝置具備在本發(fā)明的第一方面說明的上述壓力傳感器單元、連接器部件和聯(lián)接部件，并具有以下特征。上述連接器部件具備配置有上述壓力傳感器單元的配置部，連接器部件的一端與上述壓力傳感器單元的信號端子電連接，另一端與向外部突出的信號端子一體成型。上述聯(lián)接部件具備:具有貫通孔的螺栓部，和具有固定上述連接器部件的固定部并存儲有在上述連接器部件內(nèi)配置的上述壓力傳感器單元的存儲部。并且，上述壓力傳感器單元配置于上述連接器部件，以使位于上述壓力導(dǎo)入單元的第一面的開口開放。上述壓力傳感器單元的信號端子和與上述連接器部件一體成型的上述信號端子電連接。上述螺栓部的貫通孔與上述壓力導(dǎo)入單元的貫通孔連通。上述壓力導(dǎo)入單元和聯(lián)接部件之間的空間被密封。
[0019]并且，為了解決上述問題，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的另一方面的壓力傳感器裝置的制造方法是制造由具備半導(dǎo)體壓力傳感器芯片、基座部件、壓力導(dǎo)入單元和樹脂殼體的壓力傳感器單元構(gòu)成的壓力傳感器裝置的方法，并具有以下特征。上述半導(dǎo)體壓力傳感器芯片具有將壓力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕膲毫邮詹?。上述基座部件具有貫穿上述基座部件的第一面和第二面的貫通孔。上述壓力?dǎo)入單元由金屬構(gòu)成，并具有貫穿上述壓力導(dǎo)入單元的第一面和第二面的貫通孔。上述樹脂殼體具有從上述半導(dǎo)體壓力傳感器芯片提取電信號的信號端子。并且，上述壓力導(dǎo)入單元具有凸部和階梯部，上述凸部比上述階梯部更靠近上述基座部件側(cè)，上述階梯部的沿上述貫通孔的直徑方向的端部相對于上述凸部向外突出。在形成壓力導(dǎo)入單元時，首先，進(jìn)行固定圓柱形的金屬棒的一個端部，并使金屬棒的另一端部相對于第一模具的平坦面突出的步驟，其中，上述圓柱形的金屬棒的直徑與上述壓力導(dǎo)入單元的上述凸部的直徑相同。接下來，進(jìn)行在上述第一模具的平坦面和與上述第一模具的平坦面相對的第二模具的平坦面之間夾住上述金屬棒的相對于上述第一模具的平坦面突出的另一端部，從而施加壓力，并使上述金屬棒的另一端部塑性變形以使其直徑與上述壓力導(dǎo)入單元的上述階梯部的直徑相同的步驟。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，在通過使上述壓力導(dǎo)入單元的凸部的壁厚度小于階梯部的高度來維持上述壓力導(dǎo)入單元的強(qiáng)度的狀態(tài)下，能夠降低壓力導(dǎo)入單元的外部尺寸。因此，能夠減少上述壓力導(dǎo)入單元的金屬材料的使用量。并且，根據(jù)本發(fā)明，即使當(dāng)上述壓力導(dǎo)入單元的外部尺寸減小，由于在上述階梯部的沿貫通孔的直徑方向的端部的至少在上述壓力導(dǎo)入單元的第一面?zhèn)鹊慕遣勘簧鲜鰳渲瑲んw覆蓋的狀態(tài)下，上述壓力導(dǎo)入單元與樹脂殼體一體化，所以不會發(fā)生由于施加于上述壓力導(dǎo)入單元的應(yīng)力而導(dǎo)致上述壓力導(dǎo)入單元從上述樹脂殼體脫落的情況。因此，使用減小外部尺寸的壓力導(dǎo)入單元，能夠制作(制造)具有優(yōu)良抗壓性和可靠性的壓力傳感器單元。并且，根據(jù)本發(fā)明，電容能夠嵌入至上述樹脂殼體的閑置空間，由此，即使安裝有電容，上述壓力傳感器單元的外部尺寸也能夠維持在與現(xiàn)有相同的長度。因此，能夠使用現(xiàn)有的制造工序以同樣的方式組裝壓力傳感器裝置，而無需引入用于制造上述壓力傳感器裝置的新設(shè)備。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的壓力傳感器裝置以及壓力傳感器裝置的制造方法，能夠獲得降低成本的效果。
【附圖說明】
[0022]圖1為表示第一實(shí)施例的壓力傳感器單元的結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0023]圖2為表示沿圖1的切割線A-A’的截面構(gòu)造的截面圖；
[0024]圖3為表示沿圖1的切割線B-B’的截面構(gòu)造的截面圖；
[0025]圖4為表示第二實(shí)施例的壓力傳感器單元的結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0026]圖5為表示第二實(shí)施例的壓力傳感器單元的結(jié)構(gòu)的截面圖；