压力传感器装置以及压力传感器装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种压力传感器装置以及压力传感器装置的制造方法。
【背景技术】
[0002]一般来说，在通过安装于内燃机等的变速器油封区块、液压驱动器区块等来测量压力的压力传感器装置中，利用压阻效应的半导体压力传感器芯片被用作传感器元件。该半导体压力传感器构成为在由单晶硅等具有压阻效应的材料制成的隔膜上，桥接多个半导体应变仪。当隔膜由于压力改变而变形时，半导体应变仪的应变仪电阻根据变形量而改变，并且变化量作为电压信号从电桥电路被提取。
[0003]目前，作为压力传感器装置，已知有将内置有隔膜、压电电阻元件、放大电路和各种调控电路的压力传感器芯片接合至基座部件，使得隔膜与基座部件的贯通孔对准的装置(例如，参考日本专利号4839648、日本专利号5278448、和JP-A-10-78365)。当在高压力带域使用这种压力传感器装置时，接合至基座部件的压力导入单元需要由金属材料构成。并且，使用粘合剂来接合压力导入单元和封装有压力传感器芯片的树脂壳体(例如硅(Si)系粘合剂)，以使压力传感器芯片不会将树脂壳体的热收缩作为压力变化进行感测。
【发明内容】
[0004]作为能够用于接合压力导入单元和树脂壳体，并且当施加有高压(例如在lOMPa左右)时能够耐受液压检测等的接合部件，例如可以为环氧树脂。但当使用环氧树脂作为压力导入单元和树脂壳体的接合部件时，需要使用一种热膨胀系数尽可能接近压力传感器芯片的热膨胀系数的金属作为压力导入单元的金属材料，。作为这样的金属，例如可以为42合金，当时由于其价格昂贵，大量使用会导致成本提高。
[0005]该问题可以通过使用树脂材料，例如聚苯硫醚(PPS)构成压力导入单元来避免。但是，已经被发明人等证实，很难选择到一种粘合剂，其作为用于接合压力导入单元和树脂壳体的接合部件能够耐受5MPa程度或更大压力，而不受伴随压力导入单元或树脂壳体的热收缩而引起的热应力的不利影响，并且不会产生特性波动。
[0006]本发明为了解决上述的现有技术中的问题，其目的在于提供一种压力传感器装置以及压力传感器装置的方法，从而降低成本。
[0007]为了解决上述问题，实现本发明的目的，本发明的第一方面的压力传感器装置是由具备半导体压力传感器芯片、基座部件、压力导入单元和树脂壳体的压力传感器单元构成，并具有以下特征。上述半导体压力传感器芯片具有压力接收部。上述基座部件具有贯穿上述基座部件的第一面和第二面的贯通孔。上述压力导入单元由金属形成，并具有贯穿上述压力导入单元的第一面和第二面的贯通孔。上述树脂壳体具有从上述半导体压力传感器芯片提取电信号的信号端子。并且，在上述压力接收部与上述基座部件的贯通孔对准的状态下，上述半导体压力传感器芯片接合到上述基座部件的第二面。在上述压力导入单元的贯通孔与上述基座部件的贯通孔连通的状态下，上述压力导入单元的第二面通过金属材料接合到上述基座部件的第一面。上述压力导入单元具有凸部和阶梯部，上述凸部比上述阶梯部更靠近上述基座部件侧，上述阶梯部的沿贯通孔的直径方向的端部相对于上述凸部向外突出。并且，在上述阶梯部的与上述压力导入单元的第一面侧相反侧的面抵接到上述树脂壳体的状态下，上述压力导入单元与上述树脂壳体一体化。上述压力导入单元的上述凸部的壁厚度在尺寸上比上述阶梯部的高度小。
[0008]并且，为了解决上述问题，实现本发明的目的，本发明的另一方面的压力传感器装置是由具备半导体压力传感器芯片、基座部件、压力导入单元和树脂壳体的压力传感器单元构成，并具有以下特征。上述半导体压力传感器芯片具有压力接收部。上述基座部件具有贯穿上述基座部件的第一面和第二面的贯通孔。上述压力导入单元由金属形成，并具有贯穿上述压力导入单元的第一面和第二面的贯通孔。上述树脂壳体具有从上述半导体压力传感器芯片提取电信号的信号端子。并且，在上述压力接收部与上述基座部件的贯通孔对准的状态下，上述半导体压力传感器芯片接合到上述基座部件的第二面。在上述压力导入单元的贯通孔与上述基座部件的贯通孔连通的状态下，上述压力导入单元的第二面通过金属材料接合到上述基座部件的第一面。上述压力导入单元具有阶梯部。在上述阶梯部的与上述压力导入单元的第一面侧相反侧的面与上述树脂壳体抵接，并且上述阶梯部的沿贯通孔的直径方向的端部的至少在上述压力导入单元的第一面侧的角部被上述树脂壳体覆盖的状态下，上述压力导入单元与上述树脂壳体一体化。
[0009]并且，为了解决上述问题，实现本发明的目的，本发明的另一方面的压力传感器装置是由具备半导体压力传感器芯片、基座部件、压力导入单元、树脂壳体和电容的压力传感器单元构成，并具有以下特征。上述半导体压力传感器芯片具有压力接收部。上述基座部件具有贯穿上述基座部件的第一面和第二面的贯通孔。上述压力导入单元由金属形成，并具有贯穿上述压力导入单元的第一面和第二面的贯通孔。上述树脂壳体具有从上述半导体压力传感器芯片提取电信号的信号端子。上述电容连接到上述信号端子。并且，在上述压力接收部与上述基座部件的贯通孔对准的状态下，上述半导体压力传感器芯片接合到上述基座部件的第二面。在上述压力导入单元的贯通孔与上述基座部件的贯通孔连通的状态下，上述压力导入单元的第二面通过金属材料接合到上述基座部件的第一面。上述压力导入单元具有阶梯部，在上述阶梯部的与上述压力导入单元的第一面侧相反侧的面抵接到上述树脂壳体的状态下，上述压力导入单元与上述壳体一体化。上述电容嵌入至上述树脂壳体的与上述压力导入单元的上述阶梯部相反的部分。
[0010]并且，根据本发明的另一方面的压力传感器装置，其特征在于，上述压力导入单元具有比上述阶梯部更靠近上述基座部件侧的的凸部，上述阶梯部的沿贯通孔的直径方向的端部相对于上述凸部向外突出。
[0011]并且，根据本发明的另一方面的压力传感器装置，其特征在于，在上述阶梯部的与上述压力导入单元的第一面侧相反侧的面被上述树脂壳体覆盖的状态下，上述压力导入单元与上述树脂壳体一体化。
[0012]并且，根据本发明的另一方面的压力传感器装置，其特征在于，在上述凸部的在上述基座部件侧的部分与上述树脂壳体分离的状态下，上述压力导入单元与上述树脂壳体一体化。
[0013]并且，根据本发明的另一方面的压力传感器装置，其特征在于，在上述阶梯部的端部的角部被倒角。
[0014]并且，根据本发明的另一方面的压力传感器装置，其特征在于，上述树脂壳体的与上述阶梯部抵接的部分比上述阶梯部的端部更向外突出。
[0015]并且，根据本发明的另一方面的压力传感器装置，其特征在于，上述树脂壳体的比上述阶梯部的端部更向外突出的部分形成与和上述压力导入单元一体化的其它部件抵接的支撑部。
[0016]并且，根据本发明的另一方面的压力传感器装置，其特征在于，上述压力导入单元由42合金构成。
[0017]并且，根据本发明的另一方面的压力传感器装置，其特征在于，上述压力导入单元和信号端子通过树脂成型与上述树脂壳体一体化。
[0018]并且，根据本发明的另一方面的压力传感器装置具备在本发明的第一方面说明的上述压力传感器单元、连接器部件和联接部件，并具有以下特征。上述连接器部件具备配置有上述压力传感器单元的配置部，连接器部件的一端与上述压力传感器单元的信号端子电连接，另一端与向外部突出的信号端子一体成型。上述联接部件具备:具有贯通孔的螺栓部，和具有固定上述连接器部件的固定部并存储有在上述连接器部件内配置的上述压力传感器单元的存储部。并且，上述压力传感器单元配置于上述连接器部件，以使位于上述压力导入单元的第一面的开口开放。上述压力传感器单元的信号端子和与上述连接器部件一体成型的上述信号端子电连接。上述螺栓部的贯通孔与上述压力导入单元的贯通孔连通。上述压力导入单元和联接部件之间的空间被密封。
[0019]并且，为了解决上述问题，实现本发明的目的，本发明的另一方面的压力传感器装置的制造方法是制造由具备半导体压力传感器芯片、基座部件、压力导入单元和树脂壳体的压力传感器单元构成的压力传感器装置的方法，并具有以下特征。上述半导体压力传感器芯片具有将压力转变为电信号的压力接收部。上述基座部件具有贯穿上述基座部件的第一面和第二面的贯通孔。上述压力导入单元由金属构成，并具有贯穿上述压力导入单元的第一面和第二面的贯通孔。上述树脂壳体具有从上述半导体压力传感器芯片提取电信号的信号端子。并且，上述压力导入单元具有凸部和阶梯部，上述凸部比上述阶梯部更靠近上述基座部件侧，上述阶梯部的沿上述贯通孔的直径方向的端部相对于上述凸部向外突出。在形成压力导入单元时，首先，进行固定圆柱形的金属棒的一个端部，并使金属棒的另一端部相对于第一模具的平坦面突出的步骤，其中，上述圆柱形的金属棒的直径与上述压力导入单元的上述凸部的直径相同。接下来，进行在上述第一模具的平坦面和与上述第一模具的平坦面相对的第二模具的平坦面之间夹住上述金属棒的相对于上述第一模具的平坦面突出的另一端部，从而施加压力，并使上述金属棒的另一端部塑性变形以使其直径与上述压力导入单元的上述阶梯部的直径相同的步骤。
[0020]根据本发明，在通过使上述压力导入单元的凸部的壁厚度小于阶梯部的高度来维持上述压力导入单元的强度的状态下，能够降低压力导入单元的外部尺寸。因此，能够减少上述压力导入单元的金属材料的使用量。并且，根据本发明，即使当上述压力导入单元的外部尺寸减小，由于在上述阶梯部的沿贯通孔的直径方向的端部的至少在上述压力导入单元的第一面侧的角部被上述树脂壳体覆盖的状态下，上述压力导入单元与树脂壳体一体化，所以不会发生由于施加于上述压力导入单元的应力而导致上述压力导入单元从上述树脂壳体脱落的情况。因此，使用减小外部尺寸的压力导入单元，能够制作(制造)具有优良抗压性和可靠性的压力传感器单元。并且，根据本发明，电容能够嵌入至上述树脂壳体的闲置空间，由此，即使安装有电容，上述压力传感器单元的外部尺寸也能够维持在与现有相同的长度。因此，能够使用现有的制造工序以同样的方式组装压力传感器装置，而无需引入用于制造上述压力传感器装置的新设备。
[0021]根据本发明的压力传感器装置以及压力传感器装置的制造方法，能够获得降低成本的效果。
【附图说明】
[0022]图1为表示第一实施例的压力传感器单元的结构的俯视图；
[0023]图2为表示沿图1的切割线A-A’的截面构造的截面图；
[0024]图3为表示沿图1的切割线B-B’的截面构造的截面图；
[0025]图4为表示第二实施例的压力传感器单元的结构的截面图；
[0026]图5为表示第二实施例的压力传感器单元的结构的截面图；