JP6728980B2 - Method of manufacturing pressure sensor - Google Patents
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Description
本発明は、ステムに形成されたダイヤフラム上にセンサチップを搭載した圧力センサの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a manufacturing method of the pressure sensor equipped with a sensor chip on a diaphragm formed in the stem.
従来より、ダイヤフラムが形成された金属ステムを有し、接合部材を介してダイヤフラム上にセンサチップが搭載された圧力センサが提案されている。具体的には、金属ステムは、一端側から他端側に向かって凹部が形成された有底筒状とされており、他端側に窪み部が形成されることによって凹部の底面と窪み部の底面との間の部分にてダイヤフラムが形成されている。そして、窪み部に接合部材が配置され、接合部材を介してダイヤフラム上にセンサチップが搭載されている。 BACKGROUND ART Conventionally, there has been proposed a pressure sensor having a metal stem having a diaphragm formed therein and a sensor chip mounted on the diaphragm via a joining member. Specifically, the metal stem has a bottomed cylindrical shape in which a recess is formed from one end side to the other end side, and the recessed part is formed on the other end side to form the bottom surface of the recessed part and the recessed part. A diaphragm is formed in a portion between the bottom surface and the bottom surface. The joining member is arranged in the recess, and the sensor chip is mounted on the diaphragm via the joining member.
このような圧力センサは、上記凹部および窪み部を有する金属ステムを用意し、窪み部内に接合部材を流し込むと共に接合部材上にセンサチップを搭載することによって製造される。 Such a pressure sensor is manufactured by preparing a metal stem having the recess and the recess, pouring the bonding member into the recess, and mounting the sensor chip on the bonding member.
しかしながら、上記圧力センサでは、窪み部内に接合部材を単純に流し込んでいるため、接合部材の表面(すなわち、センサチップが搭載される面)がダイヤフラムに対して傾く可能性がある。このため、このような接合部材の表面にセンサチップを搭載すると、センサチップがダイヤフラムに対して傾き、検出精度が低下する可能性がある。 However, in the above pressure sensor, since the joining member is simply poured into the recess, the surface of the joining member (that is, the surface on which the sensor chip is mounted) may be inclined with respect to the diaphragm. Therefore, if the sensor chip is mounted on the surface of such a joining member, the sensor chip may be tilted with respect to the diaphragm, and the detection accuracy may decrease.
本発明は上記点に鑑み、検出精度が低下することを抑制できる圧力センサの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above point, the detection accuracy and to provide a manufacturing method of the pressure sensor can be suppressed from being lowered.
上記目的を達成するための請求項1では、圧力を検出する圧力センサの製造方法において、一端部から他端部に向かって凹部(11)が形成されている有底筒状のステム(10)を用意することと、ステムの他端部における凹部と対向する一面(10a)に窪み部(12)を形成することにより、窪み部の底面と凹部の底面との間の部分に圧力に応じて変形可能となるダイヤフラム(13)を形成することと、窪み部に接合部材(20)を配置することと、接合部材を介してダイヤフラム上に、ダイヤフラムの変形に応じたセンサ信号を出力するセンサチップ(30)を搭載することと、を行い、窪み部に接合部材を配置することでは、窪み部を充填すると共に当該窪み部からはみ出すように接合部材を配置することと、接合部材のうちの窪み部から露出する部分と一面とが平坦な面となるように、窪み部からはみ出した接合部材を除去することとを行うようにしている。 According to claim 1 for achieving the above object, in a method of manufacturing a pressure sensor for detecting pressure, a bottomed cylindrical stem (10) having a recess (11) formed from one end to the other end. And forming a recess (12) on one surface (10a) facing the recess at the other end of the stem, so that the portion between the bottom of the recess and the bottom of the recess can respond to the pressure. Forming a deformable diaphragm (13), disposing a joining member (20) in the recess, and outputting a sensor signal according to the deformation of the diaphragm on the diaphragm via the joining member. (30) is carried out, and the joint member is arranged in the recess, thereby filling the recess and disposing the joint member so as to protrude from the recess. The joining member protruding from the recess is removed so that the portion exposed from the portion and the one surface become a flat surface.
これによれば、接合部材のうちの窪み部から露出する部分と一面とが平坦な面となるようにしているため、接合部材を介してダイヤフラム上にセンサチップを搭載した際、センサチップがダイヤフラムに対して傾くことを抑制でき、検出精度が低下することを抑制できる。 According to this, since the part of the joining member exposed from the recess and the one surface are flat, when the sensor chip is mounted on the diaphragm via the joining member, the sensor chip is It is possible to suppress tilting with respect to, and it is possible to suppress deterioration in detection accuracy.
なお、上記および特許請求の範囲における括弧内の符号は、特許請求の範囲に記載された用語と後述の実施形態に記載される当該用語を例示する具体物等との対応関係を示すものである。 The reference numerals in parentheses in the above description and the claims indicate the correspondence between the terms described in the claims and the concrete objects and the like that exemplify the terms described in the embodiments described later. ..
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the following embodiments, the same or equivalent portions will be denoted by the same reference numerals for description.
(第1実施形態)
第1実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態の圧力センサは、例えば、自動車の燃料やブレーキ油の圧力を検出するのに適用されると好適であり、特に20〜300MPa程度の高圧を検出する高圧センサとして用いられると好適である。
(First embodiment)
The first embodiment will be described with reference to the drawings. The pressure sensor of the present embodiment is preferably applied to detect the pressure of fuel or brake fluid of an automobile, for example, and is particularly preferably used as a high pressure sensor that detects a high pressure of about 20 to 300 MPa. Is.
図1に示されるように、圧力センサは、金属ステム10を有している。金属ステム10は、SUS430のようなステンレス鋼等で構成され、一端部(すなわち、図1中紙面下側の端部)から他端部(すなわち、図1中紙面上側端部)に向かって凹部11が形成された有底筒状とされている。
As shown in FIG. 1, the pressure sensor has a
また、金属ステム10には、図1および図2に示されるように、凹部11の底面と対向する一面10aに窪み部12が形成されている。これにより、金属ステム10には、凹部11の底面と窪み部12の底面との間の部分にて構成され、圧力によって変形可能とされたダイヤフラム13が形成されている。言い換えると、凹部11および窪み部12は、互いの底面の間の部分が圧力によって変形可能となるように形成されている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the
なお、凹部11の底面、窪み部12の底面、および一面10aは、互いに平行となるように形成されている。つまり、一面10aと、凹部11の底面と窪み部12の底面との間の部分にて構成されるダイヤフラム13とは、平行とされている。
The bottom surface of the
そして、窪み部12には、ガラスやシリコーン系接着剤等で構成される接合部材20が配置されている。具体的には、接合部材20は、窪み部12を充填するように配置されており、一面10aと共に平坦な面を構成するように配置されている。言い換えると、接合部材20は、厚さが窪み部12の深さと等しくされており、窪み部12を完全に埋め込むと共に窪み部12からはみ出さないように配置されている。
A
接合部材20上には、センサチップ30が搭載されている。つまり、ダイヤフラム13上には、接合部材20を介してセンサチップ30が搭載されている。センサチップ30は、凹部11の内部に導入された圧力媒体の圧力によってダイヤフラム13が変形すると、当該変形に応じたセンサ信号を出力する図示しない歪ゲージが形成されているものが用いられる。
The
また、金属ステム10には、図1に示されるように、一端部側に他端部側(すなわち、ダイヤフラム13側)に比べて外周径が大きい段付部14が形成されている。そして、この金属ステム10は、具体的には後述するが、ネジ部材40がハウジング50とネジ結合されることによって固定されている。
Further, as shown in FIG. 1, the
ハウジング50は、被取付対象となる燃料パイプに直接取り付けられるものであり、外周面に取付用のネジ51が形成されている。また、ハウジング50の内部には、金属ステム10の凹部11と連通する圧力導入通路52が形成されており、この圧力導入通路52により、ハウジング50が上記燃料パイプに取り付けられた際、上記燃料パイプ内から圧力導入通路52を介して凹部11内へ圧力媒体が導入できるようになっている。
The
ネジ部材40は、金属ステム10の外周を覆う円筒形状とされ、その外周面に雄ネジ部41が形成されている。また、ハウジング50のうちの雄ネジ部41と対応する部位には、雄ネジ部41に対応した形状の雌ネジ部53が形成されている。そして、これら両ネジ部41、53がネジ結合されている。
The
これにより、金属ステム10の段付部14には、ネジ部材40からの押圧力が印加され、金属ステム10がハウジング50に押圧固定される。また、この押圧力により、凹部11と圧力導入通路52との連通部、すなわち金属ステム10の凹部11側とハウジング50の圧力導入通路52側との境界部がシールされる。
As a result, the pressing force from the
また、ネジ部材40には、ハウジング50内におけるセンサチップ30を囲むように、回路基板であるセラミック基板60が接着、固定されている。そして、このセラミック基板60上には信号処理回路等が形成されたICチップ61等が配置され、セラミック基板60とICチップ61とがボンディングワイヤ63を介して電気的に接続されている。
A
また、セラミック基板60とセンサチップ30とは、ボンディングワイヤ64によって電気的に接続されている。そして、コネクタターミナル70へ電気的接続するためのピン65が、銀ろう等にてセラミック基板60に接合されている。
Further, the
コネクタターミナル70は、ターミナル71が樹脂72にインサート成形されたアッシー(ASSY)である。そして、ターミナル71とセラミック基板60とはピン65を介して電気的に接続されている。これにより、センサチップ30からの出力は、ボンディングワイヤ64からピン65を介してターミナル71へ伝達され、ターミナル71を介して自動車のECU等に配線部材を介して伝達される。
The
また、コネクタターミナル70は、コネクタケース80の下面に押圧されることでネジ部材40に押し付けられて固定保持されている。なお、ターミナル71は、図1では1本示されているが、実際には、入力用、出力用等の複数本が備えられている。
Further, the
コネクタケース80は、コネクタターミナル70の外形を成すもので、Oリング90を介してハウジング50の一端側(圧力導入通路52の他端側)の開口部に挿入され、ハウジング50の開口端をかしめることで一体化される。つまり、コネクタケース80は、ハウジング50に組みつけられるパッケージを構成するものであり、パッケージ内部のセンサチップ30や電気的接続部等を湿気や機械的外力より保護する機能を果たすものである。なお、コネクタケース80は、加水分解性の高いPPS(ポリフェニレンサルファイド)等が用いられる。
The
以上が本実施形態における圧力センサの構成である。次に、このような圧力センサの製造方法について説明する。 The above is the configuration of the pressure sensor in the present embodiment. Next, a method of manufacturing such a pressure sensor will be described.
まず、図3(a)に示されるように、凹部11が形成された金属ステム10を用意する。次に、図3(b)に示されるように、図示しない刃具を用いて凹部11の底面と反対側の部分を切削、研磨等して除去することにより、金属ステム10の他端部側に一面10aを形成する。この際、凹部11の底面を基準面とし、凹部11の底面と一面10aとの間の長さが所望長さとなると共に、凹部11の底面と一面10aとが平行となるように、一面10aを形成する。
First, as shown in FIG. 3A, a
次に、図3(c)に示されるように、図示しない刃具を用いて一面10aに窪み部12を形成する。具体的には、凹部11の底面を基準面とし、凹部11の底面と窪み部12の底面との間の長さが所望長さとなる(すなわち、ダイヤフラム13の厚さが所定厚さとなる)と共に、凹部11の底面と窪み部12の底面とが平行となるように、窪み部12を形成する。つまり、本実施形態では、一面10aおよび窪み部12を形成する際、共に凹部11の底面を基準面として加工する。
Next, as shown in FIG. 3C, the
続いて、図4(a)に示されるように、窪み部12に接合部材20を充填する。この工程では、まず、ディスペンサ等により、接合部材20を窪み部12からはみ出すように充填する。その後、図示しないスキージ等を一面10aに沿って移動させることにより、窪み部12からはみ出している部分を除去しつつ、窪み部12内に接合部材20を充填する。つまり、一面10aと接合部材20における窪み部12から露出する部分とによって平坦な一面が構成されるように、窪み部12内に接合部材20を充填する。
Subsequently, as shown in FIG. 4A, the
次に、図4(b)に示されるように、周知の半導体製造プロセスによって製造されたセンサチップ30を用意した後、当該センサチップ30を金属ステム10の一面10a上に配置する。その後、図4(c)に示されるように、センサチップ30を一面10aに沿って移動(すなわち、スライド)させることにより、センサチップ30を接合部材20上に配置する。これにより、ダイヤフラム13上に接合部材20を介してセンサチップ30が搭載される。なお、センサチップ30は、コレット等で吸着、固定され、コレットの変位に伴って変位する。
Next, as shown in FIG. 4B, after preparing the
その後は、特に図示しないが、従来の圧力センサの製造方法と同様に、ネジ部材40、ハウジング50、コネクタケース80等を用意し、これらを適宜組み付けることによって図1に示す圧力センサが製造される。
Although not shown in the drawings, the pressure sensor shown in FIG. 1 is manufactured by preparing the
以上説明したように、本実施形態では、窪み部12に配置される接合部材20は、一面10aと平坦な面を構成するように配置されている。このため、センサチップ30がダイヤフラム13に対して傾くことを抑制でき、検出精度が低下することを抑制できる。
As described above, in the present embodiment, the joining
また、一面10aおよび窪み部12を形成する際、共に凹部11の底面を基準面としている。このため、一面10aおよび窪み部12を形成する際に互いに異なる面を基準面とする場合、例えば、窪み部12を形成する際に一面10aを基準面とする場合と比較して、ダイヤフラム13の厚さや形状がばらつくことを抑制できる。
Further, when forming the one
さらに、ダイヤフラム13上にセンサチップ30を搭載する際、金属ステム10の一面10aにセンサチップ30を配置した後、センサチップ30を一面10aに沿って移動させることでダイヤフラム13上にセンサチップ30を搭載している。これにより、一面10a、凹部11の底面、および窪み部12の底面は互いに平行とされているため、センサチップ30がダイヤフラム13に対して傾くことをさらに抑制できる。
Further, when the
また、接合部材20は、一面10aと平坦な面を構成するように配置されており、厚さが窪み部12の深さと等しくされている。このため、製品毎に接合部材20の厚さがばらつくことを抑制でき、検出精度がばらつくことを抑制できる。
The joining
(他の実施形態)
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be appropriately modified within the scope of the claims.
例えば、上記第1実施形態において、金属ステム10とネジ部材40とを一体化してもよいし、金属ステム10、ネジ部材40、ハウジング50とを一体化してもよい。
For example, in the first embodiment, the
また、上記第1実施形態において、センサチップ30を接合部材20上に搭載する際、センサチップ30を一面10aに沿って移動させるのではなく、センサチップ30を接合部材20の直上からそのまま降下させることで接合部材20上に搭載するようにしてもよい。このように圧力センサを製造したとしても、接合部材20を一面10aと共に平坦な面を構成するように配置しているため、センサチップ30がダイヤフラム13に対して傾くことを抑制でき、検出精度が低下することを抑制できる。
In addition, in the first embodiment, when the
10 金属ステム
10a 一面
11 凹部
12 窪み部
13 ダイヤフラム
20 接合部材
30 センサチップ
10
Claims (3)
一端部から他端部に向かって凹部(11)が形成されている有底筒状のステム(10)を用意することと、
前記ステムの他端部における前記凹部と対向する一面(10a)に窪み部(12)を形成することにより、前記窪み部の底面と前記凹部の底面との間の部分に前記圧力に応じて変形可能となるダイヤフラム(13)を形成することと、
前記窪み部に接合部材(20)を配置することと、
前記接合部材を介して前記ダイヤフラム上に、前記ダイヤフラムの変形に応じたセンサ信号を出力するセンサチップ(30)を搭載することと、を行い、
前記窪み部に接合部材を配置することでは、前記窪み部を充填すると共に当該窪み部からはみ出すように前記接合部材を配置することと、前記接合部材のうちの前記窪み部から露出する部分と前記一面とが平坦な面となるように、前記窪み部からはみ出した前記接合部材を除去することとを行う圧力センサの製造方法。 In a method of manufacturing a pressure sensor that detects pressure,
Preparing a bottomed tubular stem (10) having a recess (11) formed from one end to the other end;
By forming a depression (12) on one surface (10a) of the other end of the stem that faces the depression, the portion between the bottom of the depression and the bottom of the depression is deformed according to the pressure. Forming a possible diaphragm (13),
Disposing a joining member (20) in the recess,
Mounting a sensor chip (30) for outputting a sensor signal according to the deformation of the diaphragm on the diaphragm via the joining member,
By disposing the joining member in the recessed portion, the jointing member is arranged so as to fill the recessed portion and protrude from the recessed portion, and the portion of the jointing member exposed from the recessed portion and the portion A method of manufacturing a pressure sensor, comprising removing the joining member protruding from the recess so that one surface becomes a flat surface.
前記ダイヤフラムを形成することでは、前記凹部の底面を基準面として前記一面に前記窪み部を形成することにより、底面が前記凹部の底面と平行となる前記窪み部を形成する請求項1に記載の圧力センサの製造方法。 By preparing the stem, by preparing the stem in which the recess is formed, and by using a bottom surface of the recess as a reference surface, and removing a portion of the stem opposite to the bottom surface of the recess, And forming the one surface parallel to the bottom surface of the recess,
Said By forming the diaphragm, by forming the recess portion on the one surface of the bottom face of the groove as a reference plane, according to claim 1 to form the recess bottom surface is parallel to the bottom surface of the recess Manufacturing method of pressure sensor.
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