压力传感器的制作方法

本申请基于2016年8月25日提出申请的日本专利申请号2016－164390号，此处通过参照引入其记载内容。

本公开涉及压力传感器。

背景技术：

已知有在检测部具有作为薄壁部的隔膜(diaphragm)的压力传感器。在这种压力传感器中，若在用于形成隔膜的凹部的表面附着异物等附着物，则压力检测精度可能降低。因此，在日本特开2015－197367号公报所公开的压力传感器中，在凹部的表面设有保护膜。保护膜例如由合成树脂膜构成。

技术实现要素：

在日本特开2015－197367号公报所公开的压力传感器中，在凹部的表面设置保护膜的情况下，在凹部中的内角部与除此以外的部分中，成膜状态可能大为不同。具体而言，例如在利用合成树脂膜形成保护膜的情况下，可能在内角部形成角壁部。这种凹部中的内角部与除此以外的部分的成膜状态的不同可能对由受压引起的隔膜的挠曲特性带来影响。

根据本公开的一个观点，压力传感器具备薄板状的隔膜。所述隔膜设于基板的厚度方向上的一部分。另外，所述隔膜设于基板的面内方向上的一部分。所述面内方向是与所述厚度方向正交的方向。所述隔膜构成为能够沿所述厚度方向挠曲变形。即，所述压力传感器构成为，通过在所述厚度方向上与所述隔膜相邻的检测空间内的流体压力作用于所述隔膜，从而产生与所述流体压力相应的电输出。

所述压力传感器具有受压凹部及保护膜。所述受压凹部是以通过朝向沿着所述厚度方向的检测方向开口而构成所述检测空间的方式形成于所述基板的凹部。所述受压凹部具有底面和侧壁面，该底面是与所述面内方向平行的平面，外缘部在所述面内方向上设于所述隔膜的外侧，所述侧壁面从所述底面的所述外缘部朝向所述检测方向突出地设置。所述保护膜以将所述底面及所述侧壁面覆盖的方式设置。具体而言，所述保护膜具有形成于所述受压凹部中的所述底面与所述侧壁面的连接部即内角部的角壁部。所述角壁部在所述面内方向上设于所述隔膜的外侧。

在上述构成中，所述受压凹部中的所述底面以及所述侧壁面被所述保护膜覆盖。由此，可抑制附着物向所述底面以及所述侧壁面的附着。此外，所述保护膜中的所述角壁部形成于所述受压凹部中的所述内角部。但是，在上述构成中，所述角壁部在所述面内方向上设于所述隔膜的外侧。因此，能够尽可能地抑制所述角壁部给所述隔膜的挠曲特性带来的影响。因此，根据上述构成，能够良好地抑制附着物在用于形成所述隔膜的所述受压凹部的表面(即所述底面以及所述侧壁面)上的附着。

另外，权利要求书所记载的各单元中的、括号内的附图标记表示该单元与后述的实施方式所记载的具体单元的对应关系的一个例子。

附图说明

图1是表示实施方式的压力传感器的概略构成的侧剖面图。

图2是图1所示的检测部的俯视图。

图3是图2的iii－iii剖面图。

图4是表示图3所示的检测部的构成的一变形例的侧剖面图。

图5是表示图3所示的检测部的构成的其他一变形例的侧剖面图。

图6是表示图3所示的检测部的构成的其他的另一变形例的侧剖面图。

图7是表示图3所示的检测部的构成的其他的另一变形例的侧剖面图。

具体实施方式

以下，基于附图对实施方式进行说明。另外，在实施方式与后述的变形例中，对相互相同或者均等的部分标注了同一附图标记。

(构成)

参照图1，本实施方式的压力传感器1是发动机液压传感器，构成为能够安装于未图示的发动机中的工作油循环路径。具体而言，压力传感器1具备传感器芯片2。在传感器芯片2的前端部2a侧形成有检测部2b。检测部2b构成为，在压力传感器1安装于上述的工作油循环路径的情况下被浸渍于工作油内，从而产生与工作液压相应的电输出(例如电压)。

传感器芯片2的基端部2c与电路芯片3经由接合线4而电连接。电路芯片3是用于处理由检测部2b产生的电输出的ic芯片。电路芯片3固定于引线框5，并且与引线框5电连接。传感器芯片2的基端部2c、电路芯片3、接合线4、以及引线框5中的基端部5a以外的部分被模制树脂6覆盖。即，引线框5中的基端部5a被设为在模制树脂6的外部露出。

传感器芯片2包括由硅等半导体形成的板状的基板20。在图1中，压力传感器1被图示为基板20的厚度方向成为图中上下方向。以下，有时将基板20的厚度方向称作“基板厚方向”。另外，将与基板厚方向平行的一方向(即图1中的下方向)称作“检测方向”，用图中箭头d1表示。将与检测方向相反的方向称作“受压方向”，用图中箭头d2表示。另外，将与基板厚方向正交的任意的方向(即图1中的左右方向)称作“面内方向”，用图中箭头d3表示。而且，将以检测方向作为视线观察对象物称作“俯视”，将以与基板厚方向平行的平面剖视称作“侧剖视”。

参照图1～图3，对传感器芯片2以及检测部2b的详细构成进行说明。在本实施方式中，基板20通过将第一基板21与第二基板22沿基板厚方向层叠并接合而形成。即，第一基板21以其一对主面中的一方即内侧主面211与第二基板22接合。“一对主面”指的是俯视时形成为大致矩形状的平板状的第一基板21所具有的三对外表面中的、面积最大的一对面。即，内侧主面211是以第一基板21的厚度方向(即基板厚方向)为法线方向的平面。第一基板21配置于比第二基板22靠检测方向侧。

第一基板21中的上述的一对主面中的另一方即外侧主面212是朝向检测方向露出的面，与内侧主面211平行地设置。在第一基板21中的外侧主面212侧形成有受压凹部213。受压凹部213被设为，通过朝向检测方向开口，构成检测空间s。检测空间s被形成为，在压力传感器1安装于上述的工作油循环路径的情况下，能够供工作油导入。

受压凹部213具有底面214及侧壁面215。底面214是与面内方向平行的平面，在本实施方式中，在俯视时形成为正八边形状。侧壁面215从底面214的外缘部朝向检测方向突出地设置。具体而言，在本实施方式中，侧壁面215形成为与正八边形状的底面214正交的八棱柱面状。受压凹部213中的内角部216是平面状的底面214与平面状的侧壁面215彼此相向且垂直地连接的部分，在侧剖视时形成为呈直角的角部。

在第一基板21中的、比受压凹部213靠受压方向侧，形成有薄壁部217。薄壁部217是设于第一基板21的厚度方向上的一部分的薄壁状的部分。具体而言，薄壁部217通过对第一基板21从外侧主面212侧形成与受压凹部213对应的非贯通孔而设置。薄壁部217的外缘部由受压凹部213中的内角部216形成。

隔膜218设于基板20的基板厚方向以及面内方向上的一部分。具体而言，隔膜218由薄壁部217中的、比外缘部靠内侧一些的部分形成。即，构成薄壁部217的外缘部的、受压凹部213中的内角部216在面内方向上设于比隔膜218的外缘218a靠外侧。薄板状的隔膜218构成为能够沿其厚度方向(即基板厚方向)挠曲变形。

在隔膜218设有多个校准(gauge)部219。校准部219是通过从内侧主面211侧对第一基板21进行离子注入而形成的扩散电阻部，并构成为而使根据隔膜218的挠曲变形状态而发生变化。在本实施方式中，校准部219配置于隔膜218中的外缘218a的附近。另外，在本实施方式中，设有四个校准部219，它们以构成惠斯登电桥的方式相互电连接。这样，压力传感器1构成为，通过在基板厚方向上与隔膜218相邻的检测空间s内的工作液压作用于隔膜218，从而产生与工作液压相应的电输出。

第二基板22以其一对主面中的一方即内侧主面221，与第一基板21接合。第二基板22中的上述的一对主面中的另一方即外侧主面222与内侧主面221平行地设置。

第二基板22在内侧主面221侧具有背面凹部223。背面凹部223是以朝向检测方向开口的方式形成于第二基板22的凹部，通过从内侧主面221朝向外侧主面222形成非贯通孔而设置。背面凹部223的顶面224在俯视时形成为比第一基板21中的受压凹部213的底面214小的正八边形状。即，背面凹部223的顶面224在俯视时设为与第一基板21中的受压凹部213的底面214为同心状。

背面凹部223的侧壁面225从顶面224的外缘部朝向检测方向而突出地设置。具体而言，在本实施方式中，侧壁面225形成为与正八边形状的顶面224正交的八棱柱面状。背面凹部223的侧壁面225在俯视时设于比受压凹部213的侧壁面215靠面内方向上的内侧。

第一基板21与第二基板22接合，使得背面凹部223被设于第一基板21的薄壁部217封堵。即，在比隔膜218靠受压方向侧配置有由背面凹部223形成的空洞部226。空洞部226被设为隔着隔膜218而与检测空间s对置。

如上述那样，传感器芯片2中的基板20通过将第一基板21和第二基板22接合而形成，该第一基板21具有受压凹部213及隔膜218，该第二基板22具有构成空洞部226的凹部即朝向检测方向开口的背面凹部223。另外，检测部2b具有：具有多个校准部219的隔膜218；在基板厚方向上设于隔膜218的两侧的受压凹部213以及空洞部226。

隔膜218由薄壁部217中的、与空洞部226对应的部分构成。根据上述记载可知，空洞部226在俯视时形成为比薄壁部217小。即，受压凹部213中的构成底面214的外缘部的内角部216在面内方向上设于比空洞部226以及与其对应的隔膜218靠外侧。更详细地说，如图3所示，受压凹部213以及空洞部226形成为wd＜wc。wc是侧剖视时的、受压凹部213的面内方向上的宽度尺寸。wd是侧剖视时的、空洞部226的面内方向上的宽度尺寸。

而且，检测部2b具有保护膜230。保护膜230是用于抑制附着物对受压凹部213的底面214的附着的涂敷膜。这里所说的“附着物”不仅包含固态异物，也包含油脂污垢等液状异物。在本实施方式中，保护膜230由合成树脂制的疏油膜(例如氟类合成树脂涂敷膜)形成。

以下，参照图3，对保护膜230的详细构成进行说明。保护膜230以将受压凹部213中的底面214及侧壁面215覆盖的方式，跨越底面214与侧壁面215地设置。具体而言，保护膜230具有薄膜部231与角壁部232。

薄膜部231是形成为均匀厚度的薄膜状的部分，被设为将底面214的大部分、即至少相当于隔膜218的部分覆盖。具体而言，薄膜部231在俯视时形成为比空洞部226宽。换言之，薄膜部231在面内方向上形成至比隔膜218的外缘218a靠外侧的位置。角壁部232是俯视时连接于薄膜部231的外缘的角壁状的部分，形成于与内角部216对应的位置。即，角壁部232在面内方向上设于隔膜218的外侧。换言之，在以与基板厚方向平行的视线观察的情况下，角壁部232形成于不与隔膜218重叠的位置。

以下，参照图3，更详细地说明角壁部232相对于隔膜218的位置关系。保护膜230的外表面、即作为朝向检测方向露出的表面的膜表面233具有平坦面234及凹面235。平坦面234设于与薄膜部231对应的部分。凹面235设于与角壁部232对应的部分。

在侧剖视时，将受压凹部213中的底面214的延长线la与侧壁面215的延长线lb的交点设为第一交点p1。将以与底面214所成的角度成为45度的方式以第一交点p1为起点朝向检测空间s引出的直线设为第一直线l1。将第一直线l1与凹面235的交点设为第二交点p2。将与第一直线l1正交且与底面214所成的角度成为45度的、通过第二交点p2的直线设为第二直线l2。将第二直线l2与底面214的交点设为第三交点p3。将通过隔膜218的面内方向上的外缘218a并与基板厚方向平行的直线设为第三直线l3。将第三直线l3与底面214的交点设为第四交点p4。在该情况下，检测部2b构成为，第一交点p1与第三交点p3的距离比第一交点p1与第四交点p4的距离短。即，角壁部232在侧剖视时设于侧壁面215的延长线lb与第三直线l3之间。

(效果)

如上述那样，在本实施方式的构成中，受压凹部213中的底面214以及侧壁面215被保护膜230覆盖。由此，可抑制附着物向底面214以及侧壁面215的附着。

然而，保护膜230在大多情况下，通过将合成树脂糊剂涂覆于受压凹部213中的底面214以及侧壁面215并使涂覆膜干燥而形成。因此，在保护膜230中，在与受压凹部213中的内角部216对应的位置形成角壁部232。但是，在本实施方式的构成中，角壁部232在面内方向上设于隔膜218的外侧。因此，能够尽量地抑制角壁部232给隔膜218的挠曲特性带来的影响。因此，根据本实施方式的构成，能够良好地抑制用于形成隔膜218的受压凹部213的表面即底面214以及侧壁面215上的附着物的附着。

(变形例)

本公开并不限定于上述实施方式，能够对上述实施方式进行适当变更。以下，对代表性的变形例进行说明。在以下的变形例的说明中，仅对与上述实施方式不同的部分进行说明。因此，在以下的变形例的说明中，关于与上述实施方式具有相同的附图标记的构成要素，只要在技术上没有矛盾，就可适当引用上述实施方式中的说明。

本公开并不限定于上述实施方式所示的具体的装置构成。例如，压力传感器1并不限定于发动机液压传感器。即，例如，压力传感器1也可以是制动器液压传感器、变速器液压传感器、悬架液压传感器、燃料压传感器等车载液压传感器。或者，压力传感器1也可以是进气压传感器、排气压传感器等车载气体压传感器。另外，压力传感器1并不限定于车载传感器。即，例如，压力传感器1也可以是安装于成套设备中的液压路径、水压路径或者气体压路径的流体压传感器。

保护膜230的材质以及性质可根据上述那样的压力传感器1的用途即作为压力检测对象的流体的种类而适当变更。因此，例如有保护膜230是疏水膜的情况。

第一基板21与第二基板22可以由同一材料形成，也可以由分别不同的材料形成。第二基板22也可以由半导体以外的材料形成。

基板20并不限定于将第一基板21与第二基板22沿基板厚方向层叠而接合成的构成。即，基板20也可以关于基板厚方向无缝而一体地形成。

受压凹部213以及空洞部226的平面形状也并不限定于上述实施方式那样的正八边形状。即，例如受压凹部213以及空洞部226的平面形状也可以是圆形状，也可以是包含正方形的矩形状，还也可以是五边形以上的多边形状。

如图4所示，侧壁面215也可以形成为随着朝向检测方向而扩展的锥面状。或者，也可以如图5所示，将侧壁面215形成为随着朝向检测方向而会聚的倒锥面状。

内角部216的表面也可以形成为凹面状。在该情况下，如图6所示，第一交点p1设定于第一基板21的内部。侧壁面215是锥面状(参照图4)或者倒锥面状(参照图5)时也相同。

空洞部226的内部可以是真空，也可以被气体或者液体填充。

空洞部226也可以与基板20的外部连通。例如，背面凹部223也可以由将第二基板22沿其厚度方向贯通的贯通孔形成。或者，例如如图7所示，也可以在第二基板22形成有与空洞部226连通的贯通孔240。该贯通孔240被设为，基板厚方向上的一端在外侧主面222开口，另一端在空洞部226开口。

变形例也并不限定于上述的例示。另外，多个变形例可被相互组合。而且，上述实施方式的全部或者一部分和变形例的全部或者一部分可被相互组合。