本发明涉及压力传感器，特别涉及在支撑部件通过粘接剂来固定压力检测元件的压力传感器。
背景技术：
一直以来，作为检测流体的压力的压力传感器，例如，已知类似于专利文献1及专利文献2等所公开的液封型压力传感器。
如后述，液封型压力传感器包括：向压力室供给进行压力检测的流体的流体供给部；对压力室的流体的压力进行检测的压力检测部；向外部送出由压力检测部检测而得到的压力信号的信号送出部；以及覆盖流体供给部、压力检测部以及信号送出部的外表面部件。
压力检测部主要具备：具有贯通孔的外壳；膜片，其焊接于外壳的下端的贯通孔的外周缘部，且隔绝上述的压力室和后述的液封室；膜片保护罩，其配置于膜片的压力室侧，且与膜片一同焊接；对外壳的贯通孔内部进行密封的密封玻璃；液封室，其形成于密封玻璃的下端侧的凹部与膜片之间，且填充硅油等压力传输介质；在密封玻璃的中央的贯通孔配置的支柱；压力检测元件，其固定于支柱而配置于液封室内部，且经由膜片来对硅油的压力变动进行检测；配置于液封室的周围的电位调整部件；以及多个引线脚，其以贯通密封玻璃的状态配置，且通过接合线而与压力检测元件连接，进行对压力检测元件的输入或输出。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014－98685号公报
专利文献2：日本特开2012－68105号公报
专利文献3：日本特开平6－204313号公报
在类似于上述的专利文献1及专利文献2所记载的压力传感器中，例如，压电电阻方式等的压力检测元件例如通过粘接剂而固定于由fe·ni系合金、不锈钢等金属材料所形成的支柱、外壳等支撑部件。在此，当周围温度变化时，由于压力检测元件与粘接剂的线膨胀系数的差异而产生热应力。也就是，例如，在周围温度降低的情况下，与压力检测元件相比，粘接剂收缩，在周围温度上升的情况下，相比压力检测元件，粘接剂膨胀。当产生该热应力时，压力检测元件变形，压力检测元件的输出特性变化，存在传感器输出的精度减小的问题。
另外，在专利文献3中，虽然记载了半导体封装体内的焊盘与密封树脂之间的粘接界面的强度的评价方法，但是没有与通过粘接剂来固定压力检测元件和支撑部件的压力传感器相关的记载，对于因压力检测元件的变形而引起的输出特性的变化，也没有记载。
技术实现要素：
因此，本发明的目的在于，提供一种压力传感器，其为将压力检测元件通过粘接剂而固定于支撑部件的压力传感器，能够减小因温度变化而引起的压力检测元件的变形，实现精度的提高及温度响应性的改善。
为了解决上述课题，本发明的压力传感器具备：对流体的压力进行检测的压力检测元件；支撑上述压力检测元件的支撑部件；以及粘接固定上述压力检测元件与上述支撑部件的粘接剂，上述压力传感器的特征在于，
在由上述粘接剂构成的粘接剂层的至少一个面上设置作为与上述支撑部件或上述压力检测元件的一部分配合的多个凹凸部的上述粘接剂层的热应力减小构造。
另外，上述热应力减小构造可以为上述粘接剂层进入在上述支撑部件或上述压力检测元件的粘接端面所设置的多个凹部的构造。
为了解决上述课题，本发明的压力传感器具备：对流体的压力进行检测的压力检测元件；支撑上述压力检测元件的支撑部件；以及以粘接的方式固定上述压力检测元件和上述支撑部件的粘接剂，上述压力传感器的特征在于，在由上述粘接剂构成的粘接剂层的至少一个面上设置具有多个散布的粘接部分的热应力减小构造。
另外，上述热应力减小构造可以为涂布于上述粘接剂层的支撑部的多个粘接剂层构造，上述粘接剂层的支撑部构成为被在上述支撑部件或上述压力检测元件的粘接端面所设置的槽部所分开的多个突起部。
上述热应力减小构造可以为在上述支撑部件或上述压力检测元件上以上述粘接剂层分开且在彼此间设置空间的方式形成的多个粘接剂层构造。
上述热应力减小构造可以为以构成多个凹凸的具有粘着性且固化后为凝胶状的粘接剂层的状态，与上述压力检测元件或上述支撑部件接触的构造。
上述热应力减小构造可以为以具有粘着性且固化后为凝胶状的粘接剂层的状态与上述压力检测元件或上述支撑部件的表面粗糙或凹凸接触的构造。
上述压力传感器可以为液封型压力传感器。
上述支撑部件可以为fe·ni系合金的支柱。
上述压力检测元件可以为压电电阻方式。
发明效果
根据本发明的压力传感器，能够在将压力检测元件通过粘接剂而固定于支撑部件的压力传感器中，减小因温度变化而引起的压力检测元件的变形，实现精度的提高及温度响应性的改善。
附图说明
图1是表示作为本发明的压力传感器的一例的液封形压力传感器的纵剖视图。
图2是说明现有的压力传感器的压力检测元件的变形发生的图。
图3是说明本发明的压力传感器的压力检测元件的热应力减小构造的一例的图。
图4是说明本发明的压力传感器的压力检测元件的热应力减小构造的其他例的图。
图5是说明本发明的压力传感器的压力检测元件的热应力减小构造的其他例的图。
图6是说明本发明的压力传感器的压力检测元件的热应力减小构造的其他例的图。
图7是说明本发明的压力传感器的热应力减小效果的图。
图8是说明本发明的压力传感器的其他例的纵剖视图。
符号说明
100、200—压力传感器，110、210—流体导入部，111、211—接头部件，111a—内螺纹部，112、212—底板，112a、212a—压力室，112b—口，120、220—压力检测部，121、221—外壳，122、222—膜片，123—膜片保护罩，123a—连通孔，124—密封玻璃，124a、223a—液封室，125、325、425、525、625—支柱，125a、225a、325a、425a、525a、625a—粘接剂层，126—压力检测元件，126a—接合线，127—电位调整部件，128、228—引线脚，129—油填充用管，130、230—信号送出部，131—端子台，132—连接端子，132a—粘接剂，133、233—电线，133a—芯线，134—静电保护层，140、240—外表面部件，141、241—防水壳体，142—端子台盖，143、242、243—密封剂，225—密封件，226—油填充用通路，227—球，231—基板，232—连接器，325a—多个凹部，425a—槽部，425b—多个突起部，525b—遮蔽，625a—多个凹凸。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示作为本发明的压力传感器的一例的液封形压力传感器100的纵剖视图。
图1中，液封型压力传感器100具备：向后述的压力室112a供给待进行压力检测的流体的流体导入部110；对压力室112a的流体的压力进行检测的压力检测部120；向外部送出由压力检测部120所检测而得到的压力信号的信号送出部130；以及覆盖流体导入部110、压力检测部120以及信号送出部130的外表面部件140。
流体导入部110具备：连接于引导待进行压力检测的流体的配管连接的金属制接头部件111；以及通过焊接等而连接于接头部件111的与连接于配管的端部不同的端部的呈碗形的金属制底板112。
在接头部件111形成有旋入上述的配管的连接部的外螺纹部的内螺纹部111a；以及向压力室112a引导从配管所导入的流体的口111b。口111b的开口端通过焊接等而连接于在底板112的中央所设置的开口部。此外，在此，虽然在接头部件111设有内螺纹部111a，但是也可以设置外螺纹，或者也可以取代接头部件111，而连接铜制连接管。底板112呈朝向与接头部件111对置的一侧变宽的碗形，且在与后述的膜片122之间形成压力室112a。
压力检测部120具备：具有贯通孔的外壳121；隔绝上述的压力室112a和后述的液封室124a的膜片122；配置于膜片122的压力室112a侧的膜片保护罩123；封闭于外壳121的贯通孔内部的密封玻璃124；在密封玻璃124的压力室112a侧的凹部与膜片122之间供填充硅油等压力传输介质的液封室124a；在密封玻璃124的中央的贯通孔配置的支柱125；固定于支柱125且配置于液封室124a内部的压力检测元件126；在液封室124a的周围配置的电位调整部件127；固定于密封玻璃124的多个引线脚128；以及固定于密封玻璃124的油填充用管129。
外壳121由例如fe·ni系合金、不锈钢等金属材料形成。膜片122和膜片保护罩123均由金属材料形成，且均焊接于外壳121的压力室112a侧的贯通孔的外周缘部。膜片保护罩123为了保护膜片122而设于压力室112a内部，且设置用于使从流体导入部110所导入的流体通过的多个连通孔123a。在组装成压力检测部120后，外壳121通过焊接等而与流体导入部110的底板112的外周缘部连接。
在支柱125的液封室124a侧通过由粘接剂构成的粘接剂层125a而粘接固定压力检测元件126。此外，在本实施方式中，支柱125由fe·ni系合金形成，但不限定于此，也可以由不锈钢等其他金属材料形成。压力检测元件126将从流体导入部110导入至压力室112a的流体的压力经由膜片122作为液封室124a内的硅油的压力变动而检测。
电位调整部件127如日本专利第3987386号公报所述地设置成，使压力检测元件126处于无电场(零电位)内，且不会因机架接地与二次电源之间产生的电位的影响而使芯片内的电路受到不良影响。电位调整部件127配置于液封室124a内的压力检测元件126与膜片122之间，而且由金属等导电性的材料形成，连接于压力检测元件126的与零电位连接的端子。
在密封玻璃124以多个引线脚128和油填充用管129贯通状态密封处理而固定。在本实施方式中，作为引线脚128，一共设有八根引线脚128。即，设有外部输入或输出用(vout)、电源供给用(vcc)、接地用(gnd)这三根引线脚128和作为压力检测元件126的调整用端子的五根引线脚128。此外，在图1中示出了八根引线脚128中的四根。多个引线脚128例如通过金属或铝制的接合线126a而连接于压力检测元件126，从而构成压力检测元件126的外部输入和输出端子。
油填充用管129是为了向液封室124a的内部填充硅油等压力传输介质而设置。此外，油填充用管129的一个端部在填充油后，如图1的虚线所示地被压瘪而封闭。
信号送出部130设于压力检测部120的与压力室112a对置的一侧，且具备：排列多个引线脚128的端子台131；通过粘接剂132a而固定于端子台131且连接于多个引线脚128的多个连接端子132；通过软钎焊等而电连接于多个连接端子132的外端部的多个电线133；以及在外壳121的上端部与端子台131之间由硅系粘接剂形成的静电保护层134。
端子台131为大致圆柱形状，其形成为在该圆柱的中间附近具有用于引导上述的多个引线脚128的侧壁的形状，且由树脂材料、例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)而形成。端子台131例如通过环氧树脂等粘接剂而固定于压力检测部120的外壳121的上部。
连接端子132由金属材料形成，且通过粘接剂132a而垂直地固定于端子台131的比上述的固定壁靠上游的圆柱侧壁。此外，在本实施方式中，设置外部输入或输出用(vout)、电源供给用(vcc)、接地用(gnd)这三根连接端子132。三根连接端子132的内端部通过焊接等而电连接于分别对应的引线脚128，但不限定于该连接方法，也可以通过其他方法来连接。
另外，在本实施方式中，为了与三根连接端子132连接而设置三根电线133。就电线133而言，在电线133的将由聚氯乙烯(pvc)等所形成的被覆剥去后露出的芯线133a预先预备焊锡，在将其绞线束成束后，通过软钎焊、焊接等而电连接于连接端子132，但是不限定于该连接方法，也可以通过其他方法来连接。另外，三根电线133在从覆盖压力传感器100的周围的外表面部件140引出后，以将三根束成束的状态，被由聚氯乙烯(pvc)等所形成的保护管(未图示)覆盖。
静电保护层134包括：以覆盖密封玻璃124的上端面的方式涂布于外壳121的上端面且由硅系粘接剂形成的具有预定的厚度的环状的粘接层；以及涂布于整个使多个引线脚128突出的密封玻璃124的上端面且由硅系粘接剂构成的被覆层。静电保护层134是为了不受esd保护电路的有无影响地提高压力检测部120的抗静电力而设置。
外表面部件140具备：大致圆筒状且覆盖压力检测部120及信号送出部130的周围的防水壳体141；盖在端子台131的上部的端子台盖142；以及填充防水壳体141的内周面与外壳121的外周面及端子台131的外周面之间的密封剂143。
端子台盖142由例如树脂材料形成。在本实施方式中，端子台盖142形成为对上述的圆柱状的端子台131的上部进行堵塞的形状，且在填充聚氨酯系树脂等密封剂143前，盖在端子台131的上部。但是，端子台盖142不限定于该形状，也可以形成为将端子台131的上部及防水壳体141的上部作为一体而堵塞的形状，在填充密封剂143后盖在上面，或者也可以设置与端子台盖142不同的新的盖部件，在配置端子台盖142及密封剂143后，在防水壳体141的上部盖上新的盖部件。
防水壳体141由例如树脂材料形成为大致圆筒状，在圆筒状的下端部设有朝向内侧的凸缘部。在该凸缘部抵接流体导入部110的底板112的外周部，在该流体导入部110连接从防水壳体141的上部的开口部插入的信号送出部130及压力检测部120。该状态下，通过填充密封剂143，从而固定压力检测部120等内部的零件。
图2是说明现有的压力传感器的压力检测元件126的变形发生的图。
在图2中，例如压电电阻方式等的压力检测元件126例如通过由粘接剂构成的粘接剂层125a而固定于由fe·ni系合金、不锈钢等金属材料形成的支柱125或者后述的图8所示的外壳221等支撑部件。在此，当周围温度变化时，粘接剂的固化温度高，保证温度为宽的温度范围，因此粘接性能本身不存在问题，但是，由于压力检测元件126与粘接剂层125a的线膨胀系数的差异，产生热应力。也就是，例如，在周围温度降低的情况下，相比压力检测元件126，粘接剂层125a收缩，在周围温度上升的情况下，相比压力检测元件126，粘接剂层125a膨胀。此外，图2中表示温度降低情况下的变形的发生。当如上所述地产生热应力而压力检测元件126变形时，如后述的图7所示，压力检测元件126的输出特性变化，产生传感器输出的精度减小的问题。以下，对用于消除上述的问题点的本发明的压力传感器的压力检测元件的热应力减小构造的实施例进行说明。
图3是对本发明的压力传感器的压力检测元件126的热应力减小构造的一例进行说明的图。
在图3中，本实施例的热应力减小构造为，由粘接剂构成的粘接剂层325a进入在支柱325等支撑部件的粘接端面所设置的多个凹部325a。由此，在温度降低的情况下产生的粘接剂层325a的收缩通过被多个凹部325a卡住或者通过因多个凹部325a而形成的粘接剂层325a与槽部分离而被抑制。由此，压力检测元件126的变形减小。此外，在此，多个凹部325a设于支柱325等支撑部件，但是，也可以设于压力检测元件126。
图4是对本发明的压力传感器的压力检测元件126的热应力减小构造的其他例进行说明的图。
在图4中，本实施例的热应力减小构造具有由涂布于粘接剂层支撑部的粘接剂构成的多个粘接剂层425a的构造，上述粘接剂层支撑部作为被在支柱425等支撑部件的粘接端面所设置的槽部425a所分开的多个突起部425b而构成。由此，在温度降低情况下产生的粘接剂层425a的收缩不朝向压力检测元件126的中央，而朝向多个粘接剂层425a的各自的中央。另外，通过多个粘接剂层425a的构造，总的粘接面积减少，拉伸负载减小。由此，减小压根据测元件126的变形。此外，多个突起部425b的个数以及槽部425a的形状不限定于图4的例。另外，在此，被槽部425a分开的多个突起部425b设于支柱425等支撑部件，也可以设于压力检测元件126。
图5是对本发明的压力传感器的压力检测元件126的热应力减小构造的其他例进行说明的图。
在图5中，本实施例的热应力减小构造为在支柱525等支撑部件的粘接端面具有以以下形式形成的多个粘接剂层525a的构造，即，通过例如遮蔽525b等而将由粘接剂构成的粘接剂层分开，且在彼此之间设置空间。由此，在温度降低的情况下产生的粘接剂层525a的收缩不朝向压力检测元件126的中央，而朝向多个粘接剂层525a的各自的中央。另外，根据多个粘接剂层525a的构造，总的粘接面积减少，拉伸负载减小。由此，减小压力检测元件126的变形。此外，在此，使用遮蔽525b来形成多个粘接剂层525a，但是不限定于此，只要能够分成在彼此之间具有空间的多个粘接剂层525a即可，另外，多个粘接剂层525a的个数也不限定于图5的例。另外，在此，将遮蔽525b贴在支柱525等支撑部件而形成多个粘接剂层525a，但是，也可以在压力检测元件126侧形成。
图6是对本发明的压力传感器的压力检测元件126的热应力减小构造的其他例进行说明的图。
在图6中，本实施例的热应力减小构造具为，使支柱625等支撑部件的粘接端面以构成多个凹凸的具有粘着性且固化后为凝胶状的粘接剂层625a的状态与压力检测元件126接触。粘接剂层625a是具有粘着性的粘接剂固化后变成凝胶状而构成的。通过使用具有粘着性且固化后变成凝胶状的粘接剂，从而不存在润湿性，也就是，通过点接触进行粘接，产生间隙，因此在支撑部件的粘接端面构成多个凹凸。另外，也可以以具有粘着性且固化后为凝胶状的粘接剂层的状态与支撑部件的表面粗糙或支撑部件的凹凸通过无数的接点粘接。另外，也可以取代在固化呈凝胶状后使用没有粘着性的粘接剂，而使用粘接片。该状态下，当使压力检测元件126接触时，通过在多个凹凸所构成的无数的接点来粘接压力检测元件126。由此，在温度降低的情况下产生的粘接剂层625a的收缩不朝向压力检测元件126的中央，而朝向粘接剂层625a的无数的接点。另外，根据具有无数的接点的粘接剂层625a构造，总的粘接面积减少，拉伸负载减小。由此，压力检测元件126的变形减小。另外，在此，在将粘接剂层625a涂布于支柱625等支撑部件后而接触压力检测元件126，但是，也可以在将粘接剂层625a涂布于压力检测元件126后而接触支柱625等支撑部件。
图7是对本发明的压力传感器的热应力减小效果进行说明的图。
图7所示的图是以25℃为基准，以比较未改进品和应用了本发明的热应力减小构造的情况的方式表示相对于温度(℃)的综合精度(％fs)的特性。如图7所示可知，相比未改进品，在应用了本发明的热应力减小构造的情况下，改善相对于温度(℃)的综合精度(％fs)。此外，在实际的压力传感器100中，虽然能够在某固定范围内进行温度特性调整，但是图7所示的未改进品的数据表示温度特性调整前的数据。
图8是表示本发明的压力传感器的其他例200的纵剖视图。
在图8中，压力传感器200与图1所示的压力传感器100同样地为液封型压力传感器。图8所示的压力传感器200与图1所示的压力传感器100的较大的不同点在于，在外壳221的中央未设置贯通孔，在设于外壳221的压力室212a侧的凹部设置填充硅油等压力传输介质的液封室223a，在液封室223a内，压力检测元件224通过由粘接剂构成的粘接剂层221a而直接以粘接的方式固定于外壳221。
在图8中，液封型压力传感器200具备：向后述的压力室212a供给待进行压力检测的流体的流体导入部210；对压力室212a的流体的压力进行检测的压力检测部220；向外部送出由压力检测部220检测而得到的压力信号的信号送出部230；以及覆盖流体导入部210、压力检测部220以及信号送出部230的外表面部件240。
流体导入部210具备：具有对待进行压力检测的流体进行引导的流路的接头部件211；以及通过焊接而连接于接头部件211的一个端部的具有碗形状且与后述的膜片222一同形成压力室212a的金属制底板212。
压力检测部220具备：在流体导入部210侧具有凹部的不锈钢等金属制外壳221；膜片222，其与上述的底板212一同焊接于外壳221的凹部的外周缘部，且隔绝压力室212a和后述的液封室223a；液封室223a，其在外壳221的凹部与膜片222之间供填充压力传输介质，且被后述的密封件225封闭；压力检测元件224，其在外壳221的中央部通过由粘接剂构成的粘接剂层221a而粘接固定，配置于液封室223a内部而经由膜片222检测压力传输介质的压力变动；封闭液封室223a的密封件225；油填充用通路226，其固定于外壳221的一部分，且向液封室223a填充压力传输介质；在从油充填用通路226填充压力传输介质后，将油充填用通路226一个端部封闭的球227；以及多个引线脚228，其通过上述密封件225而固定于外壳221，且经由线接合而连接于压力检测元件224。
信号送出部230具备：基板231，其配置于后述的防水壳体241的内部的压力检测部220的上部，且连接于多个引线脚228；以及电线233，其经由连接器232而连接于基板231，且从后述的防水壳体241的中央引出。
外表面部件240由树脂制的材料形成为大致筒状，且具备：防水壳体241，其形成为覆盖连接器232的上端侧缩径而覆盖压力检测部220的下端侧的内径较大地扩大的形状；密封剂242，其封入防水壳体241内的空间，且由粘接剂构成；以及密封剂243，其封入防水壳体241与底板212之间的空间，且由粘接剂构成。
如图8所示的压力传感器200所示，在具有将压力检测元件224直接通过由粘接剂构成的粘接剂层221a而固定于外壳221的构造的压力传感器200中，通过在压力检测元件224、外壳221以及粘接剂层221a设置类似于上述的图3至图6所示的变形对策构造，也能够得到相同的效果。
此外，在本实施方式中，以液封型压力传感器100、200为例进行了说明，但不限定于此，能够应用于具有在支柱125或外壳221等支撑部件通过粘接剂层125a、221a等粘接压力检测元件126、224的结构的所有的压力传感器。
如以上说明，根据本发明的压力传感器，能够在将压力检测元件通过粘接剂而固定于支撑部件的压力传感器中，减小因温度变化而引起的压力检测元件的变形，实现精度的提高及温度响应性的改善。