(57)【要約】【課題】スペースを必要とすることなく、また治具を用いることなく、簡単に、圧力センサの位置決めを行う。【解決手段】オイルスペーサ４の貫通孔４１の内壁面４１ａに凸部４１ｂを設ける。例えば、圧力センサ３よりも熱膨張係数の大きい樹脂などの材料で凸部４１ｂを形成する。この凸部４１ｂを位置規制部とし、加熱硬化接着剤１１の加熱硬化時に熱膨張する凸部４１ｂを圧力センサ３の周囲に接触させることによって、圧力センサ３の設置位置を規制する。凸部４１ｂは、加熱硬化後の冷却によって収縮し、元の位置に戻る。これにより、圧力センサ３が位置決めされた状態で、凸部４１ｂと圧力センサ３の周囲との間に隙間ｔが設けられる。凸部４１ｂは内壁面４１ａと一体であっても別体であってもよい。内壁面４１ａ全体を位置規制部としてもよい。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
封入液が封入される封入室と、この封入室の底面にその底面が固定される圧力センサと、この圧力センサの周囲をその中央部に設けられた貫通孔の内壁面で囲むようにして設けられ、その底面が前記封入室の底面に固定されるオイルスペーサとを備えた圧力検出装置における圧力センサの位置決め方法において、
前記圧力センサおよび前記オイルスペーサの底面を前記封入室の底面に加熱硬化接着剤により同時に接着するステップと、
前記オイルスペーサの貫通孔の内壁面の少なくとも一部を位置規制部とし、前記加熱硬化接着剤の加熱硬化時に熱膨張する前記位置規制部を前記圧力センサの周囲に接触させることによって、前記圧力センサの設置位置を規制するステップと、
前記加熱硬化接着剤の加熱硬化後の冷却による前記位置規制部の収縮によって前記圧力センサの周囲と前記オイルスペーサの貫通孔の内壁面との間に隙間を設けるステップと
を備えることを特徴とする圧力検出装置における圧力センサの位置決め方法。
【請求項２】
請求項１に記載された圧力検出装置における圧力センサの位置決め方法において、
前記位置規制部は、前記オイルペーサの貫通孔の内壁面に一体的に設けられた凸部である
ことを特徴とする圧力検出装置における圧力センサの位置決め方法。
【請求項３】
請求項１に記載された圧力検出装置における圧力センサの位置決め方法において、
前記位置規制部は、前記オイルスペーサの貫通孔の内壁面に別体として設けられた凸部である
ことを特徴とする圧力検出装置における圧力センサの位置決め方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載された圧力検出装置における圧力センサの位置決め方法において、
前記位置規制部は、前記圧力センサよりも熱膨張係数の大きい材料で形成されている
ことを特徴とする圧力検出装置における圧力センサの位置決め方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載された圧力検出装置における圧力センサの位置決め方法において、
前記オイルスペーサは、
前記加熱硬化接着剤の加熱硬化前にその設置位置がピンによって規制されている
ことを特徴とする圧力検出装置における圧力センサの位置決め方法。
【請求項６】
封入液が封入される封入室と、この封入室の底面にその底面が固定される圧力センサと、この圧力センサの周囲をその中央部に設けられた貫通孔の内壁面で囲むようにして設けられ、その底面が前記封入室の底面に固定されるオイルスペーサとを備えた圧力検出装置において、
前記圧力センサおよび前記オイルスペーサは、
その底面が前記封入室の底面に加熱硬化接着剤により同時に接着されており、
前記圧力センサは、
前記加熱硬化接着剤の加熱硬化時に熱膨張する前記オイルスペーサの貫通孔の内壁面の少なくとも一部が位置規制部としてその周囲に接触することによって設置位置が規制されており、
前記加熱硬化接着剤の加熱硬化後の冷却による前記位置規制部の収縮によって前記圧力センサの周囲と前記オイルスペーサの貫通孔の内壁面との間に隙間が設けられている
ことを特徴とする圧力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧力や差圧を検出する圧力検出装置における圧力センサの位置決め方法および圧力検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧力や差圧を検出する圧力検出装置として、半導体圧力センサを利用した圧力検出装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８に従来の圧力検出装置の要部を示す。同図において、１は金属製のパッケージ（ボディ）、２はパッケージ１の上部に設けられた封入室、３は封入室２の底面に固定された圧力センサ（センサユニット）、４は圧力センサ３と共に封入室２の底面に固定されたオイルスペーサ、５はリードピンである。
【０００４】
この圧力検出装置１００において、封入室２には封入液６が封入されており、この封入液６が封入された封入室２は図示されていないダイアフラムによって封止されている。また、圧力センサ３は、センサチップ３１と、このセンサチップ３１を上面に接合した台座３２と３３との接合体とから構成され、上側の台座３２はガラス製、下側の台座３３はシリコン製とされている。
【０００５】
センサチップ３１は、半導体基板の起歪部表面に不純物の拡散もしくはイオン打ち込み技術によりピエゾ抵抗領域として作用するゲージが形成されており、このセンサチップ３１の一方の面側（上側）に封入液６を介して被測定圧力Ｐ１が導かれる。また、台座３２，３３には圧力導入路３４が形成されており、この圧力導入路３４にパッケージ１に設けられた横孔７を介してセンサチップ３１の他方の面側（下側）に被測定圧力Ｐ２が導かれる。センサチップ３１は被測定圧力Ｐ１とＰ２との差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２）を検出する。
【０００６】
また、オイルスペーサ４は、封入液６の使用量を少なくし、熱による膨張を極力防ぐために用いられており、アルミナなどのセラミックスによって製作され、その底面が封入室２の底面に接着剤によって接着されている。
【０００７】
オイルスペーサ４は、環状とされており、その中央部に貫通孔４１が設けられている。圧力センサ３は、オイルスペーサ４の貫通孔４１内に配置され、すなわちその周囲がオイルスペーサ４の貫通孔４１の内壁面４１ａで囲むようにして設けられ、その底面が封入室２の底面に接着剤によって接着されている。また、オイルスペーサ４には、パッケージ１との間に貫通して複数のリードピン５が設けられている。パッケージ１におけるリードピン５の貫通部にはハーメチックシールが施されている。
【０００８】
この圧力検出装置１００において、圧力センサ３は、この圧力センサ３を組み付けた後にワイヤボンディングを行ったり、横孔７と圧力導入路３４との位置を合わせたりする必要があるために、ある程度の精度で水平方向、垂直方向および回転方向の位置ずれを規制する必要がある。このため、従来においては、例えば、図９に示すようにして、圧力センサ３およびオイルスペーサ４を封入室２に組み付けている。
【０００９】
先ず、図９（ａ）に示すように、封入室２の底面に位置決め用のピン８を立て、この位置決め用のピン８に合わせて圧力センサ３を封入室２の中央に置く。そして、圧力センサ３の側面（四方）を治具（位置決めガイド）で押さえながら、上方から荷重を印加して、圧力センサ３の底面を封入室２の底面に接着剤９で接着する。
【００１０】
次に、図９（ｂ）に示すように、貫通孔４１内に圧力センサ３を位置させるようにしてオイルスペーサ４をセットし、オイルスペーサ４の底面を封入室２の底面に接着剤１０で接着する。なお、オイルスペーサ４の位置決めは、リードピン５によって行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−３００６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、最近の圧力検出装置では、パッケージや圧力センサの小型化が進んでおり、位置決めガイドをセットするスペースを確保することが難しくなってきている。
【００１３】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、スペースを必要とすることなく、また治具を用いることなく、簡単に、圧力センサの位置決めを行うことが可能な圧力検出装置における圧力センサの位置決め方法および圧力検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような目的を達成するために本発明は、封入液が封入される封入室と、この封入室の底面にその底面が固定される圧力センサと、この圧力センサの周囲をその中央部に設けられた貫通孔の内壁面で囲むようにして設けられ、その底面が封入室の底面に固定されるオイルスペーサとを備えた圧力検出装置における圧力センサの位置決め方法において、圧力センサおよびオイルスペーサの底面を封入室の底面に加熱硬化接着剤により同時に接着するステップと、オイルスペーサの貫通孔の内壁面の少なくとも一部を位置規制部とし、加熱硬化接着剤の加熱硬化時に熱膨張する位置規制部を圧力センサの周囲に接触させることによって、圧力センサの設置位置を規制するステップと、加熱硬化接着剤の加熱硬化後の位置規制部の冷却による収縮によって圧力センサの周囲とオイルスペーサの貫通孔の内壁面との間に隙間を設けるステップとを備えることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、オイルスペーサの貫通孔の内壁面の少なくとも一部が位置規制部とされ、この位置規制部が加熱硬化接着剤の加熱硬化時に熱膨張して圧力センサの周囲に接触し、圧力センサの設置位置を規制する。そして、加熱硬化接着剤の加熱硬化後の冷却による位置規制部の収縮によって、圧力センサの周囲とオイルスペーサの貫通孔の内壁面との間に隙間が設けられる。
【００１６】
本発明において、位置規制部は、オイルスペーサの貫通孔の内壁面の少なくとも一部であればよい。この場合、オイルペーサの貫通孔の内壁面に一体的に設けられた凸部を位置規制部としたり、オイルスペーサの貫通孔の内壁面に別体として設けられた凸部を位置規制部としたりすることが考えられる。また、オイルスペーサの貫通孔の内壁面の一部ではなく、オイルスペーサの貫通孔の内壁面の全部を位置規制部としてもよい。
【００１７】
また、本発明において、位置規制部は、圧力センサよりも熱膨張係数の大きい材料で形成することが望ましい。また、オイルスペーサは、加熱硬化接着剤の加熱硬化前にその設置位置がピンによって規制されていることが望ましい。この場合、オイルスペーサの設置位置を規制するピンをリードピンとすると、電気信号を導くリードピンとオイルスペーサの設置位置を規制するピンとを兼用するようにして、コストダウンを図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、オイルスペーサの貫通孔の内壁面の少なくとも一部を位置規制部とし、加熱硬化接着剤の加熱硬化時に熱膨張する位置規制部を圧力センサの周囲に接触させるようにして、圧力センサの設置位置を規制するようにしたので、オイルスペーサが位置決めガイドの役割を果たし、スペースを必要とすることなく、また治具を用いることなく、簡単に、圧力センサの位置決めを行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る圧力センサの位置決め方法を適用して組み付けられた圧力検出装置の一実施の形態の要部を示す図である。
【図２】図１における平面図である。
【図３】この圧力検出装置における圧力センサおよびオイルスペーサの封入室への組み付けを説明するための図である。
【図４】位置決め用のピンに合わせて圧力センサを封入室に置くようにした場合の図３（ａ）に対応する図である。
【図５】オイルスペーサの貫通孔の内壁面の各面に設けられた凸部が熱膨張する様子を示す平面図である。
【図６】オイルスペーサの貫通孔の内壁面に一体的に設けた凸部を位置規制部とした例を示す平面図である。
【図７】オイルスペーサの貫通孔の内壁面の全体を位置規制部とした例を示す平面図である。
【図８】従来の圧力検出装置の要部を示す図である。
【図９】従来の圧力検出装置における圧力センサおよびオイルスペーサの封入室への組み付けを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る圧力センサの位置決め方法を適用して組み付けられた圧力検出装置の一実施の形態の要部を示す図である。同図において、図８と同一符号は図８を参照して説明した構成要素と同一或いは同等の構成要素を示し、その説明は省略する。
【００２１】
この実施の形態では、オイルスペーサ４の貫通孔４１の内壁面４１ａに、この内壁面４１ａの一部として凸部４１ｂを別体として設けている。この内壁面４１ａに設けられた凸部４１ｂは、圧力センサ３よりも熱膨張係数の大きい樹脂などの材料（例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide Resin））で形成されている。
【００２２】
なお、この実施の形態において、凸部４１ｂの熱膨張係数は２．６×１０-5／℃とされ、圧力センサ３の熱膨張係数は３２．５×１０-7／℃とされ、凸部４１ｂの熱膨張係数は圧力センサ３の熱膨張係数よりも遙かに大きくされている。
【００２３】
以下、図８に示したオイルスペーサ４と区別するために、本実施の形態で用いるオイルスペーサ４を４Ａ、図８に示したオイルスペーサ４を４Ｄとする。
【００２４】
図２に図１における平面図を示す。この圧力検出装置２００において、圧力センサ３の平面形状は四角とされ、圧力センサ３が配置されるオイルスペーサ４の貫通孔４１の平面形状も四角とされている。
【００２５】
オイルスペーサ４Ａの貫通孔４１の内壁面４１ａには、その各面（四方の面）のほゞ中央に、凸部４１ｂが１つずつ設けられている。この内壁面４１ａに設けられた凸部４１ｂは、圧力センサ３の周囲（台座３３の周囲）とは接触しておらず、凸部４１ｂと圧力センサ３の周囲との間には隙間ｔが設けられている。
【００２６】
この圧力検出装置２００では、図３に示すようにして、圧力センサ３およびオイルスペーサ４Ａが封入室２に組み付けられている。
【００２７】
先ず、図３（ａ）に示すように、加熱硬化接着剤１１を封入室２の底面に塗り、この加熱硬化接着剤１１の上に圧力センサ３およびオイルスペーサ４Ａをセットする。
【００２８】
この場合、封入室２の底面には既にハーメチックシールを施して複数のリードピン５が取り着けられているので、この複数のリードピン５を通すようにしてオイルスペーサ４Ａを封入室２に落とし込む。そして、この封入室２に落とし込まれたオイルスペーサ４Ａの貫通孔４１の中央に位置させるようにして、圧力センサ３を封入室２に落とし込む。
【００２９】
これにより、封入室２におけるオイルスペーサ４Ａの設置位置が複数のリードピン５によって規制され、この設置位置が規制されたオイルスペーサ４Ａの貫通孔４１の中央に、すなわちオイルスペーサ４Ａの貫通孔４１の内壁面４１ａ（凸部４１ｂ）で囲まれた空間のほゞ中央に、圧力センサ３が位置する。
【００３０】
なお、図４に示すように、封入室２の底面に位置決め用のピン８を立て、この位置決め用のピン８に合わせて圧力センサ３を封入室２の中央に置くようにしてもよい。このようにすることによって、オイルスペーサ４Ａの貫通孔４１の中央に、オイルスペーサ４Ａの貫通孔４１の内壁面４１ａ（凸部４１ｂ）に接触させないようにして、圧力センサ３を仮置きすることが可能となる。
【００３１】
この状態で、炉内に入れ、全体を約１３０℃で加熱する。これにより、加熱硬化接着剤１１が硬化（加熱硬化）し、圧力センサ３およびオイルスペーサ４Ａの底面が封入室２の底面に接着される。
【００３２】
ここで、オイルスペーサ４Ａの貫通孔４１の内壁面４１ａに設けられた凸部４１ｂの熱膨張係数は、圧力センサ３の熱膨張係数よりも大きい。このため、加熱硬化接着剤１１の加熱硬化時に凸部４１ｂが熱膨張し、圧力センサ３の周囲に接触する（図３（ｂ））。
【００３３】
すなわち、図５に点線で示すように、オイルスペーサ４Ａの貫通孔４１の内壁面４１ａの各面に設けられた凸部４１ｂが熱膨張し、圧力センサ３の周囲に接触する。これにより、各面の凸部４１ｂによって圧力センサ３の周囲が押され、この各面の凸部４１ｂを位置規制部として圧力センサ３の設置位置が規制される。
【００３４】
この圧力センサ３の設置位置が規制された状態で、加熱硬化接着剤１１が硬化することにより、圧力センサ３およびオイルスペーサ４Ａの底面が封入室２の底面に同時に接着される。この場合、オイルスペーサ４Ａは、リードピン５によってその設置位置が規制されているので、動くことはない。
【００３５】
加熱硬化接着剤１１の硬化後、炉内の温度を下げると、この加熱硬化後の冷却によって、オイルスペーサ４Ａの貫通孔４１の内壁面４１ａの凸部４１ｂが収縮する（図３（ｃ））。これにより、凸部４１ｂが元の位置に戻り、圧力センサ３が位置決めされた状態で、凸部４１ｂと圧力センサ３の周囲との間に隙間ｔが設けられる。
【００３６】
この隙間ｔは、加熱硬化接着剤１１の硬化温度（約１３０℃）で凸部４１ｂが熱膨張した場合に圧力センサ３の周囲に接触はするが、加熱硬化接着剤１１の硬化温度よりも低い圧力検出装置２００の使用温度範囲では凸部４１ｂが膨張しても圧力センサ３の周囲に接触することがないような寸法として定められている。
【００３７】
このため、圧力検出装置２００の使用温度範囲では、凸部４１ｂが膨張しても圧力センサ３の周囲に接触することはなく、凸部４１ｂの接触による応力発生は起きない。すなわち、圧力センサ３はシリコンやガラスという材料でできているため、凸部４１ｂの接触による応力発生が起こると、センサ特性が悪化したり、センサが破壊されたりする等の不具合が発生する虞がある。本実施の形態では、圧力検出装置２００の使用温度範囲の温度変化では凸部４１ｂが圧力センサ３の周囲に接触することがないので、このような不具合は生じない。
【００３８】
このようにして、本実施の形態では、オイルスペーサ４Ａが位置決めガイドの役割を果たし、スペースを必要とすることなく、また治具を用いることなく、簡単に、圧力センサ３の位置決めを行うことができる。この場合、組み立て時に治具による位置合わせが不要となるので、作業性の向上も図れる。
【００３９】
なお、上述した実施の形態では、オイルスペーサ４Ａの貫通孔４１の内壁面４１ａに別体として設けた凸部４１ｂを位置規制部としたが、図６に示すように、オイルスペーサ４（４Ｂ）の貫通孔４１の内壁面４１ａに一体的に設けた凸部４１ｃを位置規制部とするようにしてもよい。この場合、オイルスペーサ４Ｂは、その全体を圧力センサ３よりも熱膨張係数の大きい材料で形成するようにする。
【００４０】
また、図７に示すように、オイルスペーサ４（４Ｃ）の内壁面４１ａには凸部を設けず、オイルスペーサ４Ｃの内壁面４１ａの全体を位置規制部とするようにしてもよい。この場合、オイルスペーサ４Ｃは、その全体を圧力センサ３よりも熱膨張係数の大きい材料で形成する。
【００４１】
また、上述した実施の形態において、封入室２におけるオイルスペーサ４Ａの設置位置は複数のリードピン５によって規制されるが、このようなリードピン５がない場合には、オイルスペーサ４Ａの位置を治具で規制するようにしたり、封入室２の内壁面で規制するようにしたりしてもよい。また、専用の位置決め用のピンを設けるようにしてもよい。
【００４２】
また、上述した実施の形態では、圧力センサ３の平面形状やオイルスペーサ４の貫通孔４１の平面形状を四角としたが、このような形状に限られるものではない。例えば、圧力センサ３の台座３２，３３の平面形状が丸形であったり、オイルスペーサ４の貫通孔４１の平面形状が丸形であったりする場合もあり、このような場合にも同様にして本発明を適用することができる。また、オイルスペーサ４Ａの貫通孔４１の内壁面４１ａに設ける凸部４１ｂは、その内壁面４１ａに沿った帯状の１つの凸部であっても構わない。
【００４３】
〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１…パッケージ（ボディ）、２…封入室、３…圧力センサ（センサユニット）、４（４Ａ〜４Ｃ）…オイルスペーサ、５…リードピン、６…封入液、１０，１１…加熱硬化接着剤、３１…センサチップ、３２，３３…台座、３４…圧力導入路、４１…貫通孔、４１ａ…内壁面、４１ｂ，４１ｃ…凸部、２００…圧力検出装置。
【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
2015152511.tif 000009
【図８】
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【図９】
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