JPH04116436A - 半導体微差圧センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はダイヤフラム式の半導体微差圧センサに関する
。

〔従来の技術〕

半導体微差圧センサはダイヤフラムの一側空間における
カルマン渦の毎秒当たりの発生数の変化による圧力変化
をダイヤフラムの他側空間に付与した基準圧との圧力差
として捉えるよう構成されている。

カルマン渦の負圧は約１０−３ｍｍＨｇ〜１０２ｍｍ１
１ｇという広い範囲にわたって変化するため、ダイヤフ
ラム厚は極めて薄く形成されるのが普通である。

第２図は従来の半導体微差圧センサを示す断面構造図で
あり、図中１は樹脂ベース、２は樹脂カバー、３４はダ
イヤフラノ、を示している。

樹脂ベース】はその略中央に一対の透孔１ａ、ｌｂを、
またその両側に凹孔１ｃ、　ｌｄを備えており、透孔１
ａ、ｌｂと凹孔１ｃ、１ｄとの間は連通孔１ｅ、　Ｉｆ
にて相互に連通せしめられている。

各凹孔１ｃ、　ｌｄの周囲には、中央部に凹孔１ｃ、　
ｌｄの孔形成に合わせた孔５ａ、６ａを穿ったグイバッ
ト５．６が夫々その孔５ａ、６ａを凹孔１ｃ、ｌｄに対
応させた状態でエポキシ樹脂９を用いて接着固定され、
また樹脂ベース１の両端部には前記タイパッド５６の固
定位置との間に凹孔１ｇ、　ｌｈを隅ててリード部７．
８が同じく夫々接着剤９を用いて接着固定されている。

前記ダイパッド５．６の上面にはダイヤフラム３．４か
タイパッド５．（ｉの孔５ａ、６ａを塞ぐ態様で、その
周縁部に形成しである感圧部たる微差圧センサチップ部
３ａ、４ａをシリコンゴム］Ｌ１２を介して接着固定さ
れている。５ｈ、５ｂはシリコンゴム１１、．１２との
接着力を高めるための突条部である。

前記微差圧センサ・チンブ部３ａ、４ａとリード部７８
とは金線１３．１．４にて接続されている。１．３ａ、
１４ａは保護用のゲルである。

そして前記ダイヤフラム３，４及び金線１３，１．４の
外囲を覆う態様で樹脂ベース１−１−に樹脂カバ２か設
けられている。樹脂カバー２は前記ダイヤフラム３．４
及び金線１３，１．、ｉと対向する位置に夫々凹所２ｃ
、２ｄを備え、また前記樹脂ベース】の透孔１ａ、１．
ｂと対応する位置に前記凹所２ｃ、２ｄと連通ずる連通
孔２ａ、２ｂを備えており、連通孔２ａ、２ｂを樹脂ベ
ース１の透孔１．ａ、　１．ｂと対向させた状態で、連
通孔２ａ　、　２ｂの開口部を除く樹脂カバー２の下面
をエポキシ樹脂９にて前記ダイパッド５，６の一部及び
り−Ｉ、部７．８の一部を樹脂ベース］との間に挾め込
む態様でこれらに接着固定せしめてあ而してこのような
半導体微差圧センサにあっては、樹脂ベース１の透孔１
ａは連通孔１（！を介してダイヤフラム３の下面側空間
Ａと、また連通孔２ａを介してダイヤフラム４の１．面
側空間りと夫々連通し、一方樹脂ベース１の透孔１ｂは
連通孔１ｆを介してダイヤフラム４の下面側空間１３と
、また連通孔２ｈを介してダイヤフラム３の１−面側空
間Ｃと夫々連通した状態となる。

樹脂ベース１の透孔１ａを大気圧に連通し、また透孔１
ｂを検出対象部に連通せしめるごとによって、大気を基
準圧Ｐ１としてこれに対する過圧力１〕２の変動をダイ
ヤフラ１．３．４の変位に伴う微差圧センサチップ部３
ａ、４ａの出力として検出し得ることとなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところでこのような従来センサにあって！１１、構造上
ダイパッド４，５は樹脂ベース１上にエポキシ樹脂９を
介して同定されるが、ダイパッド５゜６、ツーｌ−フレ
ーム７．８は周囲の雰囲気に直接曝されるため対環境性
の向に対策として通常全面に金メツキが施される。しか
し金メツキ膜とエポキシ樹脂９との接着性は十分でなく
、接着性劣化するとスパン感度が低下し、またスパン温
度時１７１゛が変化し、更にクイパッド５．６が渦周波
数と同し圧力変化で振動し、金線１３，１．４が断線す
る等の不都合を招くこととなり、信東α性が低いとい・
う問題があった。

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところはダイバラＦとベースとの間の接着強
度を高め、信頼性を高め得た半導体微差圧センサを桿供
するにある。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明に係る半導体微差圧センサは、そのベースに対し
接着剤にて固定されるダイパッドの面に多数の窪のを形
成する。

〔作用〕

本発明にあっていＪこれによっ゛ζダイパッドと接着剤
との接触面積が増太し、また窪み内に露出するダイバラ
Ｆ材料自体と接着剤との接触によって高い接着力を得る
ごとが可能となる。

［実施例］ 以下本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に説
明する。

第１図は本発明に係る半導体微差圧センサの縦断面図で
あり、図中１は樹脂ベース、２は樹脂カバー、３．４ｉ
；ｌ夫々ダイヤフラ１１を示している。

樹脂ベース１の中央には所要の間隔を隔てて２個の透孔
１ａ、１．ｂが形成され、またこれらの両側には所定の
間隔を隔てて凹所１ｃ、ｌｄが、更に両端部寄りの位置
に凹所１ｇ、１．ｈが形成され、前記透孔１ａ１ｈと凹
所１ｃ、１．ｄとの間は連通孔１（・、１ｆにて通過せ
しめられている。

前記連通孔１．ｅ、１．ｆの各一端部は、透孔１ａ、　
Ｉｂの周壁に開口し、また他端部は各凹所１ｃ、１．ｄ
の底部近傍の周壁に開口している。

樹脂ベース１の表面にば、前記各凹所１ｃ、　ｌｄの周
囲にダイパッド５，６が、また凹所１ｇ、　ｌｈの両外
法にはリード部７，８が配設されている。ダイパッド５
，６及びリード部７，８は鉄−ニッケルコバール、或い
は燐青銅等を用いて構成されて全表面に金メツキが施さ
れている。ダイパッド５６は中央部に前記樹脂ベース１
の各凹所１ｃ、ｌｄの形状に合わせた孔５ａ、　６ａを
有する矩形板状に形成され、その上面の中央部に沿って
突条部５ｂ、６ｂが、また下面、即ち樹脂ベース１と対
向する側の面には例えばサンドブラスト等の手段にて多
数の窪み５ｃ、６ｃを形成したてあり、この窪み５ｃ、
　６ｃ内にも後全面に金メ・ンキが施されている。この
ようなダイパッド５．６はその孔５ａ、６ａを凹所１ｃ
、ｌｄと対応させた状態で夫々エポキシ樹脂９を用いて
樹脂ベース１上に接着固定されている。

また各リード部７，８はフィンガ一部、外部リード等を
備え、同じく全面に金メツキを施してあり、一端部を樹
脂ベース１の凹所１ｇ、ｌｈ上に張り出し、また他端部
は樹脂ベース１の外方に延在させた態様で夫々エポキシ
樹脂９を用いて接着固定されている。

各グイバンド５．６の上面にはその表面の突条部５ｂ、
　６ｂ上及びその両側にわたって夫々シリコンゴムｌＬ
１２が塗布され、この各シリコンゴム１１，１２上にダ
イヤフラム３．４が各凹所１ｃ、ｌｄ　、孔５ａ　、　
６ａを夫々覆う態様でその周縁部に形成した感圧部たる
微差圧センサチップ部３ａ、４ａを介して接着固定せし
められ、これによってダイヤフラム３４の下側に空間Ａ
、Ｂが形成されている。

各センサチップ部３ａ、４ａの上面と、各リード部７．
８との間は金線１３．１４を介して接続せしめられてい
る。１３ａ、１４ａは保護用のゲルである。

一方樹脂カバー２はダイヤフラム３，４と対向させるべ
き下面側に所定深さの凹所２ｃ、２ｄを備え、また両凹
所２ａ、２ｂ間の隔壁中には連通孔２ａ、２ｂが形成さ
れている。連通孔２ａ、２ｂはその各一端が下面に開口
し、連通孔２ａの他端は凹所２ｃの、また連通孔２ｂの
他端は凹所２ｄの各底部近傍の周壁に開口せしめられて
いる。

このような樹脂カバー２は前記孔２ａ、２ｂを樹脂ベー
ス１の透孔１ａ、Ｈ＋と対向させて、また凹所２ｃはダ
イヤフラム３．金線１３を、一方凹所２ｄはダイヤフラ
ム４．金線１４を夫々覆う態様で、下面をエポキシ樹脂
９を介して、ダイパッドち、６の辺縁部及びリード部７
，８の一部を樹脂ベース１との間に挾み込む態様でこれ
らに一体的に接着固定せしめられている。

これによって樹脂カバー２の各凹所２ｃ、２ｄとダイヤ
フラム３，４との間に空間Ｃ，Ｄが夫々形成され、樹脂
ベース１の透孔１ａは空間Ａ、Ｄと、また透孔１ｂは空
間Ｃ，Ｂと夫々連通せしめられた状態となる。透孔１ａ
を大気圧ＰＩに、また透孔１ｂを過圧Ｐ２に連通せしめ
ることにより、大気圧Ｐ１に対する過圧Ｐ２の変化を検
出し得ることとなる。

次にこのような本発明センサの組立過程についてその一
例を示す。樹脂ベース１、樹脂カバー２は夫々予め合成
樹脂材料を用いて一体成形等によって形成しておく。

厚さ０．２５ｍｍの４２　（Ｆｅ−Ｎｉ合金のＮｉ含有
量が４２％）合金板にパンチング加工によってダイパッ
ド５゜６、リード部（ワイヤボンドフィンガー、外部リ
ード等）７．８を成形加工してリードフレームを形成し
た後、次にパンチング加工番こ際しての打抜き面と反対
側の面からグイバット５，６の裏面に向けてサンド粒を
吹き（−１け、ここに無数の窪み５Ｃ６ｃを形成し、を
機洗浄、化学洗浄を施し、最後にリードフレーム全面に
電解金メツキを施す。

金メツキを施したリードフレームのダイパッド５．６の
表面側にシリコンゴム１１１２をデイスペンサー等を用
いて均一に塗布し、別途形成しであるダイヤフラム３．
４の微差圧センサチップ部３ａ４ａをシリコンゴムｌＬ
１２に接触させ、熱を加えてシリコンゴム１１１２を硬
化させる。微差圧センサチップ部３ａ、４ａのワイヤボ
ンディングパラＦとリード部７，８のフィンガ一部とに
金線１３．１４を渡して夫々超音波熱圧着法により接触
固定する。微差圧センサチップ部３ａ、４ａにおけるワ
イヤポンディングパッド表面に保護用のゲル１３ａ、　
１４ａを塗布する。

樹脂ベース１の表面であって、ダイパッド５６及びリー
ド部７，８を接着すべき部分にスクリーン印刷等によっ
てエポキシ樹脂９を塗布し、各微差圧センサチップ部３
ａ、４ａを樹脂グイボンドしておいたリードフレームを
乗せて接着させた後、リードフレームを適宜分割し、別
にスクリーン印刷にてエポキシ樹脂９を塗布した樹脂カ
バー２を被せ、樹脂カバー２−にから重錘を乗せ、加熱
ギ□アしてリード部７，８及びダイパッド５，６を樹脂
ベース１と樹脂カバー２との間に挟み込んだ態様で接着
固定する。

ダイパッド５．６は下面には無数の窪Ｌ７ｊ５ｃ、６ｃ
が形成されているからエポキシ樹脂９の一部が窪み内に
流入して相互の接着面積が大きくなり、相互の接着性が
高められ、その後の熱履歴でも剥離することがなく、高
い信頼性が得られることとなる。

なお上述の実施例ではダイパッド５，６の裏面に先ず、
無数の窪み５ｃ、６ｃを形成した後、金メツキを施す構
成について説明したが、これに限らず、例えばグイバン
ド５，６の全面に先に金メツキを施した後、その底面に
サンド粒を吹き付けて窪み５ｃ、　６ｃを形成し、金メ
ツキ膜に損傷を与えて下地面を表出させ、この状態でエ
ポキシ樹脂９に接着させることとしてもよい。

このような構成ではダイパラＦ５．６を構成する鉄、ニ
ッケル合金、コバール、燐青銅等の下地はエポキシ樹脂
９と反応し易く強固な接着力を得られる効果がある。

〔発明の効果〕

以上の如く本発明センサにあってはベースに接着剤を用
いて固定する例のダイパッド面に多数の窪みを形成する
から、グイバットと接着剤との接触面積が増大し、また
グイパットの下地面に対して直接接着剤を接触・ぜしめ
得ることとなって高い接着力が得られ、信頼性が向上す
る等本発明は優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明センサの縦断面図、第２図は同じ〈従来
センサの縦断面図である。 ｌ・・・樹脂ベース　１ａ、１ｂ・・透孔　１．ｃ、１
ｄ・・・凹所２・・・樹脂カバー　２ａ、２ｂ・・・連
通孔　２ｃ、２ｄ・・・凹所３．４・・・ダイヤフラム
　３ａ、４ａ・・・微差圧センザチップ部　　５，６　
・ダイバラｔ”　　　５ｃ、６ｃ、・・・窪メ］　２ ７．８・・・リード部　９・・エポキシ樹脂　１３，１
．４・金線 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）孔を有するダイパッドの一面に、前記孔を塞ぐ態
   様で周縁部に感圧部を備えたダイヤフラムを配設してあ
   り、前記ダイパッドはその他面を接着剤にてベースに固
   着し、前記ダイヤフラム両面の差圧を検出するようにし
   た半導体微差圧センサにおいて、前記ダイパッドの他面
   には多数の窪みを形成してあることを特徴とする半導体
   微差圧センサ。