力学量センサ
【課題】スペーサとして従来のビーズを用いた場合と比較して、センサチップの温度特性を改善する。
【解決手段】弾性変形によって熱応力を緩和する高分子接着剤２を介して、センサチップ３が被着体４に接着された力学量センサの製造方法において、被着体４のセンサチップ３との接着予定領域の一部に、接着剤２と同じ材料を硬化させることにより、センサチップ３と被着体４との間隔を保つためのスペーサ１２を形成する。このとき、接着剤２と同じ材料の液滴の状態での塗布と硬化とを複数回繰り返す。そして、スペーサ１２によってセンサチップ３を保持しながら、センサチップ３と被着体４との間の接着剤２を硬化させる。これによると、接着剤２の硬化後においては、スペーサ１２は接着剤２と同じヤング率となるので、温度変化による接着剤の収縮時にセンサチップ３がスペーサから受ける応力を低減でき、センサチップ３の温度特性を改善できる。
【解決手段】弾性変形によって熱応力を緩和する高分子接着剤２を介して、センサチップ３が被着体４に接着された力学量センサの製造方法において、被着体４のセンサチップ３との接着予定領域の一部に、接着剤２と同じ材料を硬化させることにより、センサチップ３と被着体４との間隔を保つためのスペーサ１２を形成する。このとき、接着剤２と同じ材料の液滴の状態での塗布と硬化とを複数回繰り返す。そして、スペーサ１２によってセンサチップ３を保持しながら、センサチップ３と被着体４との間の接着剤２を硬化させる。これによると、接着剤２の硬化後においては、スペーサ１２は接着剤２と同じヤング率となるので、温度変化による接着剤の収縮時にセンサチップ３がスペーサから受ける応力を低減でき、センサチップ３の温度特性を改善できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力学量センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
力学量センサは、センサチップが接着剤を介してケース等の被着体に接着されているが、被着体とセンサチップとの線膨張係数の違いから、温度変化によってセンサチップに熱応力がかかってしまう。このため、従来では、弾性変形によって熱応力を緩和させる弾性接着剤、特に、低弾性の接着剤（柔らかい接着剤）を用いている。
【０００３】
しかし、低弾性の接着剤は、硬化前の状態が液状のため、被着体に接着剤を塗布して、センサチップを載せた後、接着剤が硬化するまでの間に、センサチップが自重で沈むことで、熱応力を緩和するのに十分な接着剤の厚みを確保できなかったり、センサチップが傾いて接着剤の厚みが不均一になったりする恐れがある。
【０００４】
そこで、従来では、低弾性の接着剤にビーズを混ぜることにより、ビーズをセンサチップと被着体との間隔を保つためのスペーサとして機能させて、熱応力を緩和するのに必要な接着剤の厚みを確保している。なお、低弾性の接着剤としては、例えば、シリコーン系接着剤が用いられ、ビーズとしては、例えば、ＰＳ（ポリスチレン）や、アルミナ、ガラス製のものが用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１１０３５１号公報（段落００１４参照）
【特許文献２】特開平５−３３３０５６号公報（段落００１４参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述の従来技術では、被着体に接着剤を塗布して、センサチップを載せた後、接着剤が硬化するまでの間、センサチップと被着体との間隔を保ちながら、センサチップを保持するために、ＰＳ製等の高弾性、すなわち、比較的硬いビーズが用いられており、ビーズのヤング率が硬化後の接着剤よりも高かった。具体的には、ＰＳ製のビーズのヤング率は、シリコーン系接着剤のヤング率よりも三桁以上高かった。それに加えて、ＰＳ製ビーズの線膨張係数は、シリコーン系接着剤の線膨張係数よりも１／５程度と小さかった。
【０００７】
また、特許文献１の段落００１４に記載の通り、粒径がそろっているビーズを用いることが好ましいが、実際には、粒径がそろっているビーズを用いることは困難であり、ビーズには粒径のバラツキが存在してしまう。
【０００８】
このため、図１１に示すような問題が生じてしまう。ここで、図１１は、ビーズ３０を混ぜた低弾性の接着剤２によって、センサチップ３と被着体とを接着した状態を示しており、図１と同様の構成部には図１と同一の符号を付している。
【０００９】
すなわち、図１１に示すように、接着剤２の硬化温度よりも環境温度が低い場合、接着剤２はビーズ３０よりもより大きく収縮し、相対的に大きなビーズ３０がセンサチップ３を押して歪を生じさせてしまう。さらに、接着剤２中のビーズ３０の配置はコントロールできないため、相対的に大きなビーズ３０の位置にバラツキがあることから、センサチップ３に生じる歪の大きさや分布にバラツキが生じてしまう。これが、センサチップ３の温度特性の悪化の要因となる。
【００１０】
なお、温度特性が悪化するとは、センサの出力と温度との関係を示す温度特性図において、両者の関係を示す線に曲がりが生じ、線の傾きが一定の関係でなくなることを意味する。傾きが一定であれば、回路での出力特性の温度補正が可能であるが、傾きが一定でなくなると、高精度に温度補正するためには、回路チップの規模が大きくなってしまう。
【００１１】
本発明は上記点に鑑みて、スペーサとして従来のビーズを用いた場合と比較して、センサチップの温度特性を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、弾性変形によって熱応力を緩和する第１の高分子接着剤（２）を介して、センサチップ（３）が被着体（４）に接着された力学量センサの製造方法において、
被着体（４）のセンサチップ（２）との接着予定領域の一部に、硬化後のヤング率が第１の高分子接着剤（２）と略同じである第２の高分子接着剤を硬化させることにより、センサチップ（３）と被着体（４）との間隔を保つためのスペーサ（１２、１３）を形成する工程と、
スペーサ（１２）を形成した後、接着予定領域の全体に第１の高分子接着剤（２）を塗布する工程と、
接着剤（２）が塗布された接着予定領域にセンサチップ（３）を載せ、スペーサ（１２、１３）によってセンサチップ（３）を保持しながら、センサチップ（３）と被着体（４）との間の第１の高分子接着剤（２）を硬化させる工程とを有することを特徴としている。
【００１３】
なお、「硬化後のヤング率が第１の高分子接着剤（２）と略同じ」とは、硬化後のヤング率が第１の高分子接着剤（２）に対して０．１倍〜１０倍の範囲内であることを意味する。
【００１４】
これによると、熱応力を緩和する第１の高分子接着剤と硬化後のヤング率が近い材料を用いてスペーサを形成するので、スペーサとして従来のビーズを用いた場合と比較して、温度変化による接着剤の収縮時にセンサチップがスペーサから受ける応力を低減でき、センサチップの温度特性を改善することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明では、スペーサ（１２）を形成する工程で、液滴の状態での第２の高分子接着剤の塗布と硬化とを行うことにより、所望厚さ（Ｔ１）のスペーサ（１２）を形成することを特徴としている。
【００１６】
ここで、熱応力を緩和する第１の高分子接着剤と硬化後のヤング率が近い高分子接着剤は、上述の通り、硬化前の状態が液状なので、ある程度の体積があると被着体の表面に濡れ広がってしまう。このため、所望厚さのスペーサを形成するまでの塗布回数が多くなり、時間がかかってしまうという問題が生じる。
【００１７】
これに対して、本発明では、液滴の状態で塗布するので、塗布した材料は、被着体の表面上で表面張力により濡れ広がらず、液滴の状態のままとなる。これにより、塗布した材料が濡れ広がる場合と比較して、所望厚さのスペーサを形成するまでの塗布回数および時間を減らすことができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明においては、請求項３に記載のように、スペーサ（１２）を形成する工程で、液滴の状態での塗布と硬化とを複数回行うことにより、所望厚さのスペーサを形成しても良い。
【００１９】
また、請求項１〜３に記載の発明においては、請求項４に記載のように、第２の高分子接着剤として、例えば、第１の高分子接着剤（２）と同じ材料を用いることが好ましい。これにより、硬化後の第１の高分子接着剤とスペーサとのヤング率および線膨張係数を同じにできるので、温度変化による接着剤の収縮時にセンサチップがスペーサから受ける応力をより低減でき、センサチップの温度特性をより改善することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明では、スペーサ（１３）を形成する工程で、所定間隔（Ｔ２）とされた接着剤塗布用ノズル（１０）の先端面（２１）と被着体（４）との間で、接着剤塗布用ノズル（１０）から塗布した第２の高分子接着剤（２）を硬化させるとともに、第２の高分子接着剤として、第１の高分子接着剤（２）と同じ材料を用い、
第１の高分子接着剤（２）を塗布する工程で、スペーサを形成する工程で使用した接着剤塗布用ノズル（１０）から第１の高分子接着剤（２）を追加塗布することを特徴としている。
【００２１】
これによると、請求項４に記載の発明と同様に、第１の高分子接着剤と同じ材料を用いてスペーサを形成するので、硬化後の第１の高分子接着剤とスペーサとのヤング率および線膨張係数を同じにでき、センサチップの温度特性をより改善することができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明においては、請求項６、７、８に記載のように、スペーサ（１３）を形成する工程で、接着剤塗布用ノズル（２０）から塗布した第２の高分子接着剤を部分的に硬化させることができる。
【００２３】
また、請求項５〜８に記載の発明においては、スペーサ（１３）を形成する工程で、接着剤塗布用ノズル（２０）として、先端面（２１）よりも被着体（４）側に突出するとともに、先端面（２１）を基準とした突出高さ（Ｔ３）が所定間隔（Ｔ２）と同じである突出部（２３、２４）を設けたものを用いることが好ましい。これによれば、接着剤塗布用ノズルの突出部を被着体に当てることで、自動的に、接着剤塗布用ノズルの先端面と被着体との距離を所定間隔とすることができるからである。
【００２４】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態における圧力センサの構成を示す断面図である。
【図２】第１実施形態における圧力センサの製造工程を示す断面図である。
【図３】第２実施形態における圧力センサの製造工程を示す断面図である。
【図４】第３実施形態における圧力センサの製造工程の一部を示す断面図である。
【図５】第４実施形態における圧力センサの製造工程で用いる接着剤塗布ノズルの断面図である。
【図６】第５実施形態における圧力センサの製造工程の一部を示す断面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図６中の接着剤塗布ノズルの断面図およびノズル先端側から見た平面図である。
【図８】図７に示される接着剤塗布ノズルを用いたときのスペーサ用に硬化された接着剤の平面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、第６実施形態における圧力センサの製造工程で用いる接着剤塗布ノズルの断面図およびノズル先端側から見た平面図である。
【図１０】図９の接着剤塗布ノズルを用いたときのスペーサ用に硬化された接着剤の平面図である。
【図１１】本発明が解決しようとする課題を説明するための力学量センサの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００２７】
（第１実施形態）
本実施形態は、車両に搭載される圧力センサに本発明を適用したものである。図１に本実施形態における圧力センサの断面構成を示す。
【００２８】
本実施形態の圧力センサ１は、接着剤（第１の高分子接着剤）２を介して、センサチップ３がセラミックステム４と接着されており、このセラミックスステム４が図示しない樹脂ケースに接着されたものである。本実施形態では、セラミックステム４がセンサチップ３と接着される被着体である。
【００２９】
本実施形態の圧力センサ１は、車両に搭載されるため、外気温変化や、エンジンの作動と停止による温度変化に曝される。そこで、接着剤２として、センサチップ３とセラミックステム４との線膨張係数の違いから生じる熱応力を弾性変形によって緩和させるために、低弾性の高分子接着剤が用いられている。この低弾性とは、ヤング率が０．３〜１０ＭＰａの範囲を意味する。
【００３０】
接着剤２としては、一般的なシリコーン系接着剤、フロロシリコーン系接着剤等を用いることができる。フロロシリコーン系接着剤を用いる場合では、例えば、信越化学工業株式会社製の製品名「Ｘ−３２−１６１９」を用いることができ、この場合の硬化後のヤング率は１ＭＰａ前後である。
【００３１】
センサチップ３は、Ｓｉ半導体基板５とガラス台座６とが積層された構成である。Ｓｉ半導体基板５は、その裏面側に設けられた凹部５ｂによって、表面側にダイアフラム５ａが形成されている。ダイアフラム５ａとガラス台座６との間の空間５ｃは密閉されており、基準圧力室としての真空室となっている。
【００３２】
また、図示しないが、ダイアフラム５ａには、ダイアフラム５ａの歪みに基づく電気信号を発生するゲージ拡散抵抗（歪みゲージ）が、ブリッジ回路を構成するように形成されている。この圧力センサ１においては、ダイアフラム５ａの表面側から圧力が印加されると、ダイアフラム５ａが歪み、このダイアフラム５ａの歪みに基づいてゲージ拡散抵抗の抵抗値が変化し、ブリッジ回路における電圧値が変化する。この変化した電圧値が電気信号として回路部にて検出されることにより、印加圧力が検出されるようになっている。本実施形態の圧力センサにおいては、ダイアフラム５ａの表面にかかる圧力と真空室５ｃ内との圧力差、すなわち絶対圧が検出される。
【００３３】
次に、図１に示す構造の圧力センサ１の製造方法について説明する。図２に圧力センサ１の製造工程を示す。
【００３４】
図２（ａ）に示すように、セラミックステム４の表面のうちセンサチップ３との接着予定領域の一部に、複数のスペーサ１２を形成する工程を行う。
【００３５】
具体的には、ピエゾインジェクタ１０によって、低弾性の接着剤（第１の高分子接着剤）２と同じ材料（第２の高分子接着剤）を塗布し、熱風で硬化させる。この塗布と硬化とを複数回繰り返し行うことで、低弾性の接着剤２と同じ材料（第２の高分子接着剤）からなる層１１を積層印刷して、所望厚さＴ１のスペーサ１２を形成する。
【００３６】
ピエゾインジェクタは、硬化前の液状の接着剤を微小な液滴の状態で塗布するものであり、市販のインクジェットプリンタと同じ機構を有するものである。
【００３７】
スペーサ１２の所望厚さＴ１とは、図１に示す製造後の圧力センサ１において、熱応力を緩和するのに十分な接着剤２の所望厚さと同じ厚さである。スペーサ１２の形成位置は、セラミックステム４の表面に対して平行に、センサチップ３を保持できる位置である。
【００３８】
ここで、低弾性の接着剤２は、硬化前の状態が液状のため、ある程度の体積があると濡れ広がってしまう。このため、所望厚さのスペーサを形成するまでの塗布回数が多くなり、時間がかかってしまうという問題が生じる。
【００３９】
しかし、ピエゾインジェクタで微小液滴を塗布すると、セラミックステム４の表面上で、表面張力により濡れ広がらず、液滴の状態のままとなる。これにより、塗布した接着剤が濡れ広がる場合と比較して、所望厚さＴ１のスペーサ１２を形成するまでの塗布回数および時間を減らすことができる。
【００４０】
続いて、図２（ｂ）に示すように、セラミックステム４の表面のうちセンサチップ３との接着予定領域の全体に、接着剤２を塗布する工程を行う。このとき用いる接着剤塗布用ノズルは、一般的なものを用いれば良く、スペーサ１２の形成のときとは異なるものを用いる。接着剤２は、接着剤２を所望厚さとするために必要な量が塗布される。また、塗布後の接着剤１２は、スペーサ１２を包含している。
【００４１】
その後、図２（ｃ）に示すように、セラミックステム４の表面のうち接着剤２が塗布された接着予定領域にセンサチップ３を載せ、センサチップ３とセラミックステム４との間 の接着剤２を硬化させる工程を行う。この工程は、従来と同様の条件にて行えば良い。例えば、熱風を吹付けることで、接着剤を硬化させる。
【００４２】
この工程では、スペーサ１２によってセンサチップ３を保持しながら、接着剤２を硬化させるので、接着剤２が硬化するまでの間に、センサチップ３が自重で沈んだり、傾いたりすることを防止できる。この結果、硬化後の接着剤２の厚みを、均一にでき、熱応力を緩和するのに十分な厚みとすることができる。
【００４３】
このようにして、図１に示す構造の圧力センサ１が製造される。
【００４４】
以上の説明の通り、本実施形態では、熱応力を緩和する低弾性の接着剤２と同じ材料を用いてスペーサ１２を形成するので、接着剤２の硬化後においては、スペーサ１２のヤング率および線膨張係数は低弾性の接着剤２と同じである。
【００４５】
よって、本実施形態によれば、スペーサとして従来のビーズ３０を用いた場合と比較して、温度変化による接着剤２の収縮時にセンサチップ３がスペーサから受ける応力を低減でき、センサチップ３の温度特性を改善することができる。
【００４６】
なお、本実施形態では、塗布と硬化とを複数回繰り返したが、比較的大きな液滴が形成でき、１回の塗布と硬化で所望の厚さが得られるのであれば、塗布と硬化の回数は１回でも良い。
【００４７】
また、本実施形態では、図２（ａ）に示すスペーサ１２を形成する工程や、図２（ｃ）に示す接着剤２を硬化させる工程で、接着剤を熱風で硬化させたが、レーザ加熱等の他の加熱方法によって、接着剤を硬化させても良く、接着剤の種類に応じて、ＵＶ照射等の他の硬化方法によって接着剤を硬化させても良い。
【００４８】
また、本実施形態では、熱硬化性の接着剤を加熱しないために、ピエゾインジェクタ１０を用いているが、接着剤が硬化、変性しないように、液滴の状態で塗布できれば、他の塗布手段を用いても良い。
【００４９】
また、本実施形態では、スペーサ１２を形成する材料（第２の高分子接着剤）として、図１中の低弾性の接着剤２と同じ材料を用いたが、図１中の低弾性の接着剤２と異なる材料を用いても良い。ただし、硬化後のヤング率が図１中の低弾性の接着剤２と略同じ、すなわち、低弾性の接着剤２に対して０．１倍〜１０倍である高分子接着剤を用いる。このような材料としては、一般的な高分子接着剤の中から任意に選択して用いることができる。ちなみに、高分子接着剤は、高分子の架橋度を変えたり、添加する高分子オイルの添加量を変えたりすることで、ヤング率（硬さ）を制御することが可能である。
【００５０】
ここで、上述の通り、従来のＰＳ製のビーズは、そのヤング率がシリコーン系接着剤のヤング率よりも三桁以上高く、線膨張係数が１／５程度と小さかったことが、温度変化により接着剤が収縮したときにセンサチップがスペーサから応力を受ける原因であった。
【００５１】
そこで、スペーサ１２の形成材料として、硬化後のヤング率が、従来のＰＳ製のビーズよりも図１中の低弾性の接着剤２に近い高分子接着剤の材料を用いることで、スペーサとして従来のビーズを用いた場合と比較して、接着剤の収縮時にセンサチップがスペーサから受ける応力を低減できる。
【００５２】
なお、低弾性の接着剤２と異なる高分子接着剤を用いる場合では、ヤング率が近ければ、センサチップがスペーサから受ける応力を低減できるので、線膨張係数は異なっていても良いが、低弾性の接着剤２と略同じである線膨張係数を有することが好ましい。例えば、図１中の低弾性の接着剤２がシリコーン系接着剤である場合、材料としては異なるが、同じシリコーン系の接着剤を用いれば、線膨張係数は略同じとなる。
【００５３】
また、低弾性の接着剤２と異なる高分子接着剤を用いる場合では、さらに、ピエゾインジェクタでの塗布性に優れること、硬化時間や硬化手法に優れることの少なくとも一方を満たすことが好ましい。低弾性の接着剤２よりも硬化時間が短いものを用いれば、製造時間を短縮できる。
【００５４】
（第２実施形態）
本実施形態は、スペーサの形成方法が第１実施形態と異なるものであり、以下では、本実施形態における圧力センサの製造方法について説明する。
【００５５】
図３に本実施形態における圧力センサの製造工程を示す。図３（ａ）に示すように、セラミックステム４の表面のうちセンサチップ３との接着予定領域の一部に、スペーサ１３を形成する工程を行う。
【００５６】
具体的には、先端面２１が平らな構造である接着剤塗布用ノズル２０を用いて、接着剤塗布用ノズル２０の先端面２１とセラミックステム４との間隔を所定間隔Ｔ２とした状態で、吐出口２０ａから接着剤２を少量吐出する。この所定間隔Ｔ２は、図１に示す製造後の圧力センサ１において、熱応力を緩和するのに十分な接着剤２の所望厚さと同じ厚さである。本実施形態では、コンピュータ制御等によって接着剤塗布用ノズル２０の図中上下方向での位置を規定することで、接着剤塗布用ノズル２０の先端面２１とセラミックステム４との間隔を所定間隔Ｔ２とする。
【００５７】
そして、接着剤塗布用ノズル２０の外側から硬化手段としてのＵＶ照射手段によって、塗布後の接着剤２のうち外側部分のみをＵＶ照射して部分的に硬化させることで、スペーサ１３を形成する。このとき、ＵＶ照射時間等の硬化条件を、塗布後の接着剤２が半硬化する条件とすることで、塗布後の接着剤２を、完全に硬化させるのではく、半生状態となるように硬化させる。この半硬化とは、接着剤２がセンサチップ３を保持できる程度に硬さを有しつつ、後述のように、半生状態の接着剤２が追加塗布した接着剤２と反応して硬化できる程度に硬化することを意味する。
【００５８】
なお、図示しないが、接着剤塗布用ノズル２０は略円柱形状であり、形成されたスペーサ１３の平面形状は環状となる。
【００５９】
その後、図３（ｂ）に示すように、スペーサ１３の形成時に使用した接着剤塗布用ノズル２０をセラミックステム４から離しながら、セラミックステム４の表面の接着予定領域に、接着剤塗布用ノズル２０から接着剤２を追加塗布する。
【００６０】
続いて、図３（ｃ）に示すように、セラミックステム４の表面のうち接着剤２が塗布された接着予定領域にセンサチップ３を載せ、図３（ｄ）に示すように、センサチップ３とセラミックステム４との間の接着剤２を本硬化させる工程を行う。このとき、例えば、熱風を吹付けて接着剤２を硬化させるが、熱風温度、熱風吹付け時間等の硬化条件を、塗布後の接着剤２が完全に硬化する条件とする。これにより、半生状態のスペーサ１３は、追加塗布された接着剤２と反応して硬化し、追加塗布された接着剤２と一体化する。
【００６１】
以上の説明の通り、本実施形態では、スペーサを形成する材料（第２の高分子接着剤）として、熱応力を緩和する低弾性の接着剤（第１の高分子接着剤）２と同じ材料を用いてスペーサ１２を形成し、追加塗布した接着剤２の硬化後において、スペーサ１３を接着剤２と一体化させている。
【００６２】
これにより、製造後の圧力センサ１では、接着剤２は全体が完全に同一物性の材料で構成され、接着剤２の内部にヤング率および線膨張係数が異なる部材が存在しないので、スペーサとして従来のビーズ３０を用いた場合と比較して、温度変化による接着剤２の収縮時にセンサチップ３がスペーサから受ける応力を低減でき、センサチップ３の温度特性を改善することができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、スペーサ１３を半生状態とすることで、スペーサ１３と追加塗布された接着剤２とを本硬化によって一体化させたが、スペーサ１３と追加塗布された接着剤２とを一体化させなくても良い。この場合であっても、接着剤２の硬化後においては、スペーサ１３は接着剤２と同じヤング率なので、スペーサとしてビーズ３０を用いた場合と比較して、センサチップ３がスペーサから受ける応力を低減できる。
【００６４】
また、本実施形態では、図３（ａ）に示す工程で、紫外線照射により、塗布後の接着剤２の外側部分を硬化させたが、熱風吹付け手段を用いて、接着剤塗布用ノズル２０の外側からの熱風吹付けにより、塗布後の接着剤２の外側部分を硬化させても良い。
【００６５】
（第３実施形態）
図４に本実施形態における圧力センサの製造工程の一部を示す断面図である。
【００６６】
本実施形態では、第２実施形態で説明した図３（ａ）に示すスペーサを形成する工程において、図４に示すように、先端側に加熱部２２を設けた接着剤塗布用ノズル２０を用いる。これにより、接着剤塗布用ノズル２０の加熱部２２によって、接着剤塗布用ノズル２０から塗布した接着剤２を局所的に加熱し部分的に硬化させることで、スペーサ１３を形成する。
【００６７】
具体的には、加熱部２２をニクロム線等の電気ヒータで構成し、電力によって加熱部２２を発熱させたり、加熱部２２を電磁波吸収して発熱する発熱材料で構成し、電磁波照射によって加熱部２２を発熱させたりすることが可能である。
【００６８】
なお、第２実施形態では、接着剤塗布用ノズル２０の外側から接着剤硬化手段によって、塗布後の接着剤２の外側部分を硬化させたが、本実施形態では、塗布後の接着剤２の外側ではなく、内側の部分を硬化させても良い。ただし、硬化後の接着剤２の厚みを均一にするために、セラミックステム４の表面に対して平行に、センサチップ３を保持するという観点では、塗布後の接着剤２の外側の部分を硬化させることが好ましい。
【００６９】
（第４実施形態）
図５に本実施形態における圧力センサの製造工程で用いる接着剤塗布ノズルの断面図を示す。
【００７０】
本実施形態では、第２実施形態で説明した図３（ａ）に示すスペーサを形成する工程において、図５に示すように、接着剤塗布用ノズル２０として、先端面２１よりもセラミックステム４側に突出する突出部２３が設けられたものを用いる。この突出部２３は、先端面２１の外周側に設けられており、先端面２１を基準とした突出高さＴ３が、所定間隔Ｔ２と同じである。
【００７１】
これによれば、接着剤塗布用ノズル２０の突出部２３をセラミックステム４に押し当てることで、自動的に、接着剤塗布用ノズル２０の先端面２１とセラミックステム４との距離を所定間隔Ｔ２とすることができる。
【００７２】
（第５実施形態）
図６に本実施形態における圧力センサの製造工程の一部を示す。また、図７（ａ）、（ｂ）に、図６中の接着剤塗布ノズルの断面図およびノズル先端側から見た平面図を示し、図８に図６（ｂ）に示す工程でスペーサ用に硬化された接着剤の平面図を示す。
【００７３】
本実施形態では、第２実施形態で説明した図３（ａ）に示すスペーサを形成する工程において、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、接着剤塗布用ノズル２０として、先端面２１よりもセラミックステム４側に突出する突出部２４が、吐出口２０ａの周縁部で環状に設けられたものを用いる。この突出部２４の先端面２１を基準とした突出高さＴ３は、所定間隔Ｔ２と同じである。
【００７４】
そして、図６（ａ）に示すように、接着剤塗布用ノズル２０をセラミックステム４に近づけて、接着剤２を少量吐出する。
【００７５】
続いて、図６（ｂ）に示すように、接着剤塗布用ノズル２０の突出部２４をセラミックステム４に押し当てる。これにより、接着剤２が突出部２４の外側にはみ出して、接着剤塗布用ノズル２０の先端面２１とセラミックステム４との間に接着剤２が位置する。
【００７６】
その後、第２実施形態と同様に、突出部２４の外側に位置する接着剤２を硬化させることで、スペーサ１３を形成する。このとき、図８に示すように、形成されたスペーサ１３の平面形状は、突出部２４の外形に沿った環状となる。
【００７７】
本実施形態によっても、第４実施形態と同様に、接着剤塗布用ノズル２０の突出部２３をセラミックステム４に押し当てることで、自動的に、接着剤塗布用ノズル２０の先端面２１とセラミックステム４との距離を所定間隔Ｔ２とすることができる。
【００７８】
（第６実施形態）
図９（ａ）、（ｂ）に、本実施形態の接着剤塗布ノズルの断面図およびノズル先端側から見た平面図を示し、図１０にスペーサ用に硬化された接着剤の平面図を示す。
【００７９】
本実施形態では、第２実施形態で説明した図３（ａ）に示すスペーサを形成する工程において、第５実施形態で説明した図７に示す接着剤塗布ノズル２０に対して、図９（ｂ）に示すように、突起部２４の一部に溝部２５を設けたものを用いる。
【００８０】
溝部２５は、吐出口２０ａから突起部２４の外側に接着剤２を導くためのものであり、吐出口２０ａから外側へ放射状に延びて形成されている。溝部２５は、突起部２４に対して複数箇所設けられており、本実施形態では、図９（ｂ）に示すように、４箇所設けられている。溝２５の底面は先端面２１と同一平面となっている。
【００８１】
これにより、本実施形態では、接着剤塗布用ノズル２０の突出部２４をセラミックステム４に押し当てた状態で、接着剤２を少量吐出することで、突出部２４の外側に位置する接着面２１とセラミックステム４との間に接着剤２４を配置させることができる。
【００８２】
そして、第２実施形態と同様に、突出部２４の外側に位置する接着剤を硬化させることで、スペーサ１３を形成する。このとき、図１０に示すように、スペーサ１３は吐出口２０ａの外側に４箇所形成される。
【００８３】
本実施形態によっても、第５実施形態と同様に、接着剤塗布用ノズル２０の突出部２３をセラミックステム４に押し当てることで、自動的に、接着剤塗布用ノズル２０の先端面２１とセラミックステム４との距離を所定間隔Ｔ２とすることができる。
【００８４】
（他の実施形態）
（１）上述の各実施形態では、センサチップ３がセラミックステム４に接着され、このセラミックステム４が樹脂ケースに接着された構成であったが、センサチップ３が樹脂ケースに接着された構成であっても良い。この場合、樹脂ケースがセンサチップ３と接着される被着体である。
【００８５】
（２）上述の各実施形態では、センサチップ３は、Ｓｉ半導体基板５とガラス台座６とが積層された構成であったが、Ｓｉ半導体基板５のみによって構成されていても良い。
【００８６】
（３）上述の各実施形態では、本発明を、力学量としての圧力を検出する圧力センサの製造方法に適用したが、弾性変形によって熱応力を緩和する接着剤を介して、センサチップが被着体に接着された構造を有するものであれば、他の力学量センサの製造方法に適用することもできる。他の力学量センサとしては、力学量として加速度を検出する加速度センサが挙げられる。
【符号の説明】
【００８７】
１ 圧力センサ（力学量センサ）
２ 接着剤（第１の高分子接着剤）
３ センサチップ
４ セラミックステム（被着体）
１１ 接着剤２と同じ材料からなる層（第２の高分子接着剤からなる層）
１２ スペーサ（第２の高分子接着剤からなるスペーサ）
１３ スペーサ（第２の高分子接着剤からなるスペーサ）
２０ 接着剤塗布用ノズル
２１ 接着剤塗布用ノズルの先端面
２２ 接着剤塗布用ノズルの加熱部
２３ 接着剤塗布用ノズルの突出部
２４ 接着剤塗布用ノズルの突出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力学量センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
力学量センサは、センサチップが接着剤を介してケース等の被着体に接着されているが、被着体とセンサチップとの線膨張係数の違いから、温度変化によってセンサチップに熱応力がかかってしまう。このため、従来では、弾性変形によって熱応力を緩和させる弾性接着剤、特に、低弾性の接着剤（柔らかい接着剤）を用いている。
【０００３】
しかし、低弾性の接着剤は、硬化前の状態が液状のため、被着体に接着剤を塗布して、センサチップを載せた後、接着剤が硬化するまでの間に、センサチップが自重で沈むことで、熱応力を緩和するのに十分な接着剤の厚みを確保できなかったり、センサチップが傾いて接着剤の厚みが不均一になったりする恐れがある。
【０００４】
そこで、従来では、低弾性の接着剤にビーズを混ぜることにより、ビーズをセンサチップと被着体との間隔を保つためのスペーサとして機能させて、熱応力を緩和するのに必要な接着剤の厚みを確保している。なお、低弾性の接着剤としては、例えば、シリコーン系接着剤が用いられ、ビーズとしては、例えば、ＰＳ（ポリスチレン）や、アルミナ、ガラス製のものが用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１１０３５１号公報（段落００１４参照）
【特許文献２】特開平５−３３３０５６号公報（段落００１４参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述の従来技術では、被着体に接着剤を塗布して、センサチップを載せた後、接着剤が硬化するまでの間、センサチップと被着体との間隔を保ちながら、センサチップを保持するために、ＰＳ製等の高弾性、すなわち、比較的硬いビーズが用いられており、ビーズのヤング率が硬化後の接着剤よりも高かった。具体的には、ＰＳ製のビーズのヤング率は、シリコーン系接着剤のヤング率よりも三桁以上高かった。それに加えて、ＰＳ製ビーズの線膨張係数は、シリコーン系接着剤の線膨張係数よりも１／５程度と小さかった。
【０００７】
また、特許文献１の段落００１４に記載の通り、粒径がそろっているビーズを用いることが好ましいが、実際には、粒径がそろっているビーズを用いることは困難であり、ビーズには粒径のバラツキが存在してしまう。
【０００８】
このため、図１１に示すような問題が生じてしまう。ここで、図１１は、ビーズ３０を混ぜた低弾性の接着剤２によって、センサチップ３と被着体とを接着した状態を示しており、図１と同様の構成部には図１と同一の符号を付している。
【０００９】
すなわち、図１１に示すように、接着剤２の硬化温度よりも環境温度が低い場合、接着剤２はビーズ３０よりもより大きく収縮し、相対的に大きなビーズ３０がセンサチップ３を押して歪を生じさせてしまう。さらに、接着剤２中のビーズ３０の配置はコントロールできないため、相対的に大きなビーズ３０の位置にバラツキがあることから、センサチップ３に生じる歪の大きさや分布にバラツキが生じてしまう。これが、センサチップ３の温度特性の悪化の要因となる。
【００１０】
なお、温度特性が悪化するとは、センサの出力と温度との関係を示す温度特性図において、両者の関係を示す線に曲がりが生じ、線の傾きが一定の関係でなくなることを意味する。傾きが一定であれば、回路での出力特性の温度補正が可能であるが、傾きが一定でなくなると、高精度に温度補正するためには、回路チップの規模が大きくなってしまう。
【００１１】
本発明は上記点に鑑みて、スペーサとして従来のビーズを用いた場合と比較して、センサチップの温度特性を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、弾性変形によって熱応力を緩和する第１の高分子接着剤（２）を介して、センサチップ（３）が被着体（４）に接着された力学量センサの製造方法において、
被着体（４）のセンサチップ（２）との接着予定領域の一部に、硬化後のヤング率が第１の高分子接着剤（２）と略同じである第２の高分子接着剤を硬化させることにより、センサチップ（３）と被着体（４）との間隔を保つためのスペーサ（１２、１３）を形成する工程と、
スペーサ（１２）を形成した後、接着予定領域の全体に第１の高分子接着剤（２）を塗布する工程と、
接着剤（２）が塗布された接着予定領域にセンサチップ（３）を載せ、スペーサ（１２、１３）によってセンサチップ（３）を保持しながら、センサチップ（３）と被着体（４）との間の第１の高分子接着剤（２）を硬化させる工程とを有することを特徴としている。
【００１３】
なお、「硬化後のヤング率が第１の高分子接着剤（２）と略同じ」とは、硬化後のヤング率が第１の高分子接着剤（２）に対して０．１倍〜１０倍の範囲内であることを意味する。
【００１４】
これによると、熱応力を緩和する第１の高分子接着剤と硬化後のヤング率が近い材料を用いてスペーサを形成するので、スペーサとして従来のビーズを用いた場合と比較して、温度変化による接着剤の収縮時にセンサチップがスペーサから受ける応力を低減でき、センサチップの温度特性を改善することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明では、スペーサ（１２）を形成する工程で、液滴の状態での第２の高分子接着剤の塗布と硬化とを行うことにより、所望厚さ（Ｔ１）のスペーサ（１２）を形成することを特徴としている。
【００１６】
ここで、熱応力を緩和する第１の高分子接着剤と硬化後のヤング率が近い高分子接着剤は、上述の通り、硬化前の状態が液状なので、ある程度の体積があると被着体の表面に濡れ広がってしまう。このため、所望厚さのスペーサを形成するまでの塗布回数が多くなり、時間がかかってしまうという問題が生じる。
【００１７】
これに対して、本発明では、液滴の状態で塗布するので、塗布した材料は、被着体の表面上で表面張力により濡れ広がらず、液滴の状態のままとなる。これにより、塗布した材料が濡れ広がる場合と比較して、所望厚さのスペーサを形成するまでの塗布回数および時間を減らすことができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明においては、請求項３に記載のように、スペーサ（１２）を形成する工程で、液滴の状態での塗布と硬化とを複数回行うことにより、所望厚さのスペーサを形成しても良い。
【００１９】
また、請求項１〜３に記載の発明においては、請求項４に記載のように、第２の高分子接着剤として、例えば、第１の高分子接着剤（２）と同じ材料を用いることが好ましい。これにより、硬化後の第１の高分子接着剤とスペーサとのヤング率および線膨張係数を同じにできるので、温度変化による接着剤の収縮時にセンサチップがスペーサから受ける応力をより低減でき、センサチップの温度特性をより改善することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明では、スペーサ（１３）を形成する工程で、所定間隔（Ｔ２）とされた接着剤塗布用ノズル（１０）の先端面（２１）と被着体（４）との間で、接着剤塗布用ノズル（１０）から塗布した第２の高分子接着剤（２）を硬化させるとともに、第２の高分子接着剤として、第１の高分子接着剤（２）と同じ材料を用い、
第１の高分子接着剤（２）を塗布する工程で、スペーサを形成する工程で使用した接着剤塗布用ノズル（１０）から第１の高分子接着剤（２）を追加塗布することを特徴としている。
【００２１】
これによると、請求項４に記載の発明と同様に、第１の高分子接着剤と同じ材料を用いてスペーサを形成するので、硬化後の第１の高分子接着剤とスペーサとのヤング率および線膨張係数を同じにでき、センサチップの温度特性をより改善することができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明においては、請求項６、７、８に記載のように、スペーサ（１３）を形成する工程で、接着剤塗布用ノズル（２０）から塗布した第２の高分子接着剤を部分的に硬化させることができる。
【００２３】
また、請求項５〜８に記載の発明においては、スペーサ（１３）を形成する工程で、接着剤塗布用ノズル（２０）として、先端面（２１）よりも被着体（４）側に突出するとともに、先端面（２１）を基準とした突出高さ（Ｔ３）が所定間隔（Ｔ２）と同じである突出部（２３、２４）を設けたものを用いることが好ましい。これによれば、接着剤塗布用ノズルの突出部を被着体に当てることで、自動的に、接着剤塗布用ノズルの先端面と被着体との距離を所定間隔とすることができるからである。
【００２４】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態における圧力センサの構成を示す断面図である。
【図２】第１実施形態における圧力センサの製造工程を示す断面図である。
【図３】第２実施形態における圧力センサの製造工程を示す断面図である。
【図４】第３実施形態における圧力センサの製造工程の一部を示す断面図である。
【図５】第４実施形態における圧力センサの製造工程で用いる接着剤塗布ノズルの断面図である。
【図６】第５実施形態における圧力センサの製造工程の一部を示す断面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図６中の接着剤塗布ノズルの断面図およびノズル先端側から見た平面図である。
【図８】図７に示される接着剤塗布ノズルを用いたときのスペーサ用に硬化された接着剤の平面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、第６実施形態における圧力センサの製造工程で用いる接着剤塗布ノズルの断面図およびノズル先端側から見た平面図である。
【図１０】図９の接着剤塗布ノズルを用いたときのスペーサ用に硬化された接着剤の平面図である。
【図１１】本発明が解決しようとする課題を説明するための力学量センサの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００２７】
（第１実施形態）
本実施形態は、車両に搭載される圧力センサに本発明を適用したものである。図１に本実施形態における圧力センサの断面構成を示す。
【００２８】
本実施形態の圧力センサ１は、接着剤（第１の高分子接着剤）２を介して、センサチップ３がセラミックステム４と接着されており、このセラミックスステム４が図示しない樹脂ケースに接着されたものである。本実施形態では、セラミックステム４がセンサチップ３と接着される被着体である。
【００２９】
本実施形態の圧力センサ１は、車両に搭載されるため、外気温変化や、エンジンの作動と停止による温度変化に曝される。そこで、接着剤２として、センサチップ３とセラミックステム４との線膨張係数の違いから生じる熱応力を弾性変形によって緩和させるために、低弾性の高分子接着剤が用いられている。この低弾性とは、ヤング率が０．３〜１０ＭＰａの範囲を意味する。
【００３０】
接着剤２としては、一般的なシリコーン系接着剤、フロロシリコーン系接着剤等を用いることができる。フロロシリコーン系接着剤を用いる場合では、例えば、信越化学工業株式会社製の製品名「Ｘ−３２−１６１９」を用いることができ、この場合の硬化後のヤング率は１ＭＰａ前後である。
【００３１】
センサチップ３は、Ｓｉ半導体基板５とガラス台座６とが積層された構成である。Ｓｉ半導体基板５は、その裏面側に設けられた凹部５ｂによって、表面側にダイアフラム５ａが形成されている。ダイアフラム５ａとガラス台座６との間の空間５ｃは密閉されており、基準圧力室としての真空室となっている。
【００３２】
また、図示しないが、ダイアフラム５ａには、ダイアフラム５ａの歪みに基づく電気信号を発生するゲージ拡散抵抗（歪みゲージ）が、ブリッジ回路を構成するように形成されている。この圧力センサ１においては、ダイアフラム５ａの表面側から圧力が印加されると、ダイアフラム５ａが歪み、このダイアフラム５ａの歪みに基づいてゲージ拡散抵抗の抵抗値が変化し、ブリッジ回路における電圧値が変化する。この変化した電圧値が電気信号として回路部にて検出されることにより、印加圧力が検出されるようになっている。本実施形態の圧力センサにおいては、ダイアフラム５ａの表面にかかる圧力と真空室５ｃ内との圧力差、すなわち絶対圧が検出される。
【００３３】
次に、図１に示す構造の圧力センサ１の製造方法について説明する。図２に圧力センサ１の製造工程を示す。
【００３４】
図２（ａ）に示すように、セラミックステム４の表面のうちセンサチップ３との接着予定領域の一部に、複数のスペーサ１２を形成する工程を行う。
【００３５】
具体的には、ピエゾインジェクタ１０によって、低弾性の接着剤（第１の高分子接着剤）２と同じ材料（第２の高分子接着剤）を塗布し、熱風で硬化させる。この塗布と硬化とを複数回繰り返し行うことで、低弾性の接着剤２と同じ材料（第２の高分子接着剤）からなる層１１を積層印刷して、所望厚さＴ１のスペーサ１２を形成する。
【００３６】
ピエゾインジェクタは、硬化前の液状の接着剤を微小な液滴の状態で塗布するものであり、市販のインクジェットプリンタと同じ機構を有するものである。
【００３７】
スペーサ１２の所望厚さＴ１とは、図１に示す製造後の圧力センサ１において、熱応力を緩和するのに十分な接着剤２の所望厚さと同じ厚さである。スペーサ１２の形成位置は、セラミックステム４の表面に対して平行に、センサチップ３を保持できる位置である。
【００３８】
ここで、低弾性の接着剤２は、硬化前の状態が液状のため、ある程度の体積があると濡れ広がってしまう。このため、所望厚さのスペーサを形成するまでの塗布回数が多くなり、時間がかかってしまうという問題が生じる。
【００３９】
しかし、ピエゾインジェクタで微小液滴を塗布すると、セラミックステム４の表面上で、表面張力により濡れ広がらず、液滴の状態のままとなる。これにより、塗布した接着剤が濡れ広がる場合と比較して、所望厚さＴ１のスペーサ１２を形成するまでの塗布回数および時間を減らすことができる。
【００４０】
続いて、図２（ｂ）に示すように、セラミックステム４の表面のうちセンサチップ３との接着予定領域の全体に、接着剤２を塗布する工程を行う。このとき用いる接着剤塗布用ノズルは、一般的なものを用いれば良く、スペーサ１２の形成のときとは異なるものを用いる。接着剤２は、接着剤２を所望厚さとするために必要な量が塗布される。また、塗布後の接着剤１２は、スペーサ１２を包含している。
【００４１】
その後、図２（ｃ）に示すように、セラミックステム４の表面のうち接着剤２が塗布された接着予定領域にセンサチップ３を載せ、センサチップ３とセラミックステム４との間 の接着剤２を硬化させる工程を行う。この工程は、従来と同様の条件にて行えば良い。例えば、熱風を吹付けることで、接着剤を硬化させる。
【００４２】
この工程では、スペーサ１２によってセンサチップ３を保持しながら、接着剤２を硬化させるので、接着剤２が硬化するまでの間に、センサチップ３が自重で沈んだり、傾いたりすることを防止できる。この結果、硬化後の接着剤２の厚みを、均一にでき、熱応力を緩和するのに十分な厚みとすることができる。
【００４３】
このようにして、図１に示す構造の圧力センサ１が製造される。
【００４４】
以上の説明の通り、本実施形態では、熱応力を緩和する低弾性の接着剤２と同じ材料を用いてスペーサ１２を形成するので、接着剤２の硬化後においては、スペーサ１２のヤング率および線膨張係数は低弾性の接着剤２と同じである。
【００４５】
よって、本実施形態によれば、スペーサとして従来のビーズ３０を用いた場合と比較して、温度変化による接着剤２の収縮時にセンサチップ３がスペーサから受ける応力を低減でき、センサチップ３の温度特性を改善することができる。
【００４６】
なお、本実施形態では、塗布と硬化とを複数回繰り返したが、比較的大きな液滴が形成でき、１回の塗布と硬化で所望の厚さが得られるのであれば、塗布と硬化の回数は１回でも良い。
【００４７】
また、本実施形態では、図２（ａ）に示すスペーサ１２を形成する工程や、図２（ｃ）に示す接着剤２を硬化させる工程で、接着剤を熱風で硬化させたが、レーザ加熱等の他の加熱方法によって、接着剤を硬化させても良く、接着剤の種類に応じて、ＵＶ照射等の他の硬化方法によって接着剤を硬化させても良い。
【００４８】
また、本実施形態では、熱硬化性の接着剤を加熱しないために、ピエゾインジェクタ１０を用いているが、接着剤が硬化、変性しないように、液滴の状態で塗布できれば、他の塗布手段を用いても良い。
【００４９】
また、本実施形態では、スペーサ１２を形成する材料（第２の高分子接着剤）として、図１中の低弾性の接着剤２と同じ材料を用いたが、図１中の低弾性の接着剤２と異なる材料を用いても良い。ただし、硬化後のヤング率が図１中の低弾性の接着剤２と略同じ、すなわち、低弾性の接着剤２に対して０．１倍〜１０倍である高分子接着剤を用いる。このような材料としては、一般的な高分子接着剤の中から任意に選択して用いることができる。ちなみに、高分子接着剤は、高分子の架橋度を変えたり、添加する高分子オイルの添加量を変えたりすることで、ヤング率（硬さ）を制御することが可能である。
【００５０】
ここで、上述の通り、従来のＰＳ製のビーズは、そのヤング率がシリコーン系接着剤のヤング率よりも三桁以上高く、線膨張係数が１／５程度と小さかったことが、温度変化により接着剤が収縮したときにセンサチップがスペーサから応力を受ける原因であった。
【００５１】
そこで、スペーサ１２の形成材料として、硬化後のヤング率が、従来のＰＳ製のビーズよりも図１中の低弾性の接着剤２に近い高分子接着剤の材料を用いることで、スペーサとして従来のビーズを用いた場合と比較して、接着剤の収縮時にセンサチップがスペーサから受ける応力を低減できる。
【００５２】
なお、低弾性の接着剤２と異なる高分子接着剤を用いる場合では、ヤング率が近ければ、センサチップがスペーサから受ける応力を低減できるので、線膨張係数は異なっていても良いが、低弾性の接着剤２と略同じである線膨張係数を有することが好ましい。例えば、図１中の低弾性の接着剤２がシリコーン系接着剤である場合、材料としては異なるが、同じシリコーン系の接着剤を用いれば、線膨張係数は略同じとなる。
【００５３】
また、低弾性の接着剤２と異なる高分子接着剤を用いる場合では、さらに、ピエゾインジェクタでの塗布性に優れること、硬化時間や硬化手法に優れることの少なくとも一方を満たすことが好ましい。低弾性の接着剤２よりも硬化時間が短いものを用いれば、製造時間を短縮できる。
【００５４】
（第２実施形態）
本実施形態は、スペーサの形成方法が第１実施形態と異なるものであり、以下では、本実施形態における圧力センサの製造方法について説明する。
【００５５】
図３に本実施形態における圧力センサの製造工程を示す。図３（ａ）に示すように、セラミックステム４の表面のうちセンサチップ３との接着予定領域の一部に、スペーサ１３を形成する工程を行う。
【００５６】
具体的には、先端面２１が平らな構造である接着剤塗布用ノズル２０を用いて、接着剤塗布用ノズル２０の先端面２１とセラミックステム４との間隔を所定間隔Ｔ２とした状態で、吐出口２０ａから接着剤２を少量吐出する。この所定間隔Ｔ２は、図１に示す製造後の圧力センサ１において、熱応力を緩和するのに十分な接着剤２の所望厚さと同じ厚さである。本実施形態では、コンピュータ制御等によって接着剤塗布用ノズル２０の図中上下方向での位置を規定することで、接着剤塗布用ノズル２０の先端面２１とセラミックステム４との間隔を所定間隔Ｔ２とする。
【００５７】
そして、接着剤塗布用ノズル２０の外側から硬化手段としてのＵＶ照射手段によって、塗布後の接着剤２のうち外側部分のみをＵＶ照射して部分的に硬化させることで、スペーサ１３を形成する。このとき、ＵＶ照射時間等の硬化条件を、塗布後の接着剤２が半硬化する条件とすることで、塗布後の接着剤２を、完全に硬化させるのではく、半生状態となるように硬化させる。この半硬化とは、接着剤２がセンサチップ３を保持できる程度に硬さを有しつつ、後述のように、半生状態の接着剤２が追加塗布した接着剤２と反応して硬化できる程度に硬化することを意味する。
【００５８】
なお、図示しないが、接着剤塗布用ノズル２０は略円柱形状であり、形成されたスペーサ１３の平面形状は環状となる。
【００５９】
その後、図３（ｂ）に示すように、スペーサ１３の形成時に使用した接着剤塗布用ノズル２０をセラミックステム４から離しながら、セラミックステム４の表面の接着予定領域に、接着剤塗布用ノズル２０から接着剤２を追加塗布する。
【００６０】
続いて、図３（ｃ）に示すように、セラミックステム４の表面のうち接着剤２が塗布された接着予定領域にセンサチップ３を載せ、図３（ｄ）に示すように、センサチップ３とセラミックステム４との間の接着剤２を本硬化させる工程を行う。このとき、例えば、熱風を吹付けて接着剤２を硬化させるが、熱風温度、熱風吹付け時間等の硬化条件を、塗布後の接着剤２が完全に硬化する条件とする。これにより、半生状態のスペーサ１３は、追加塗布された接着剤２と反応して硬化し、追加塗布された接着剤２と一体化する。
【００６１】
以上の説明の通り、本実施形態では、スペーサを形成する材料（第２の高分子接着剤）として、熱応力を緩和する低弾性の接着剤（第１の高分子接着剤）２と同じ材料を用いてスペーサ１２を形成し、追加塗布した接着剤２の硬化後において、スペーサ１３を接着剤２と一体化させている。
【００６２】
これにより、製造後の圧力センサ１では、接着剤２は全体が完全に同一物性の材料で構成され、接着剤２の内部にヤング率および線膨張係数が異なる部材が存在しないので、スペーサとして従来のビーズ３０を用いた場合と比較して、温度変化による接着剤２の収縮時にセンサチップ３がスペーサから受ける応力を低減でき、センサチップ３の温度特性を改善することができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、スペーサ１３を半生状態とすることで、スペーサ１３と追加塗布された接着剤２とを本硬化によって一体化させたが、スペーサ１３と追加塗布された接着剤２とを一体化させなくても良い。この場合であっても、接着剤２の硬化後においては、スペーサ１３は接着剤２と同じヤング率なので、スペーサとしてビーズ３０を用いた場合と比較して、センサチップ３がスペーサから受ける応力を低減できる。
【００６４】
また、本実施形態では、図３（ａ）に示す工程で、紫外線照射により、塗布後の接着剤２の外側部分を硬化させたが、熱風吹付け手段を用いて、接着剤塗布用ノズル２０の外側からの熱風吹付けにより、塗布後の接着剤２の外側部分を硬化させても良い。
【００６５】
（第３実施形態）
図４に本実施形態における圧力センサの製造工程の一部を示す断面図である。
【００６６】
本実施形態では、第２実施形態で説明した図３（ａ）に示すスペーサを形成する工程において、図４に示すように、先端側に加熱部２２を設けた接着剤塗布用ノズル２０を用いる。これにより、接着剤塗布用ノズル２０の加熱部２２によって、接着剤塗布用ノズル２０から塗布した接着剤２を局所的に加熱し部分的に硬化させることで、スペーサ１３を形成する。
【００６７】
具体的には、加熱部２２をニクロム線等の電気ヒータで構成し、電力によって加熱部２２を発熱させたり、加熱部２２を電磁波吸収して発熱する発熱材料で構成し、電磁波照射によって加熱部２２を発熱させたりすることが可能である。
【００６８】
なお、第２実施形態では、接着剤塗布用ノズル２０の外側から接着剤硬化手段によって、塗布後の接着剤２の外側部分を硬化させたが、本実施形態では、塗布後の接着剤２の外側ではなく、内側の部分を硬化させても良い。ただし、硬化後の接着剤２の厚みを均一にするために、セラミックステム４の表面に対して平行に、センサチップ３を保持するという観点では、塗布後の接着剤２の外側の部分を硬化させることが好ましい。
【００６９】
（第４実施形態）
図５に本実施形態における圧力センサの製造工程で用いる接着剤塗布ノズルの断面図を示す。
【００７０】
本実施形態では、第２実施形態で説明した図３（ａ）に示すスペーサを形成する工程において、図５に示すように、接着剤塗布用ノズル２０として、先端面２１よりもセラミックステム４側に突出する突出部２３が設けられたものを用いる。この突出部２３は、先端面２１の外周側に設けられており、先端面２１を基準とした突出高さＴ３が、所定間隔Ｔ２と同じである。
【００７１】
これによれば、接着剤塗布用ノズル２０の突出部２３をセラミックステム４に押し当てることで、自動的に、接着剤塗布用ノズル２０の先端面２１とセラミックステム４との距離を所定間隔Ｔ２とすることができる。
【００７２】
（第５実施形態）
図６に本実施形態における圧力センサの製造工程の一部を示す。また、図７（ａ）、（ｂ）に、図６中の接着剤塗布ノズルの断面図およびノズル先端側から見た平面図を示し、図８に図６（ｂ）に示す工程でスペーサ用に硬化された接着剤の平面図を示す。
【００７３】
本実施形態では、第２実施形態で説明した図３（ａ）に示すスペーサを形成する工程において、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、接着剤塗布用ノズル２０として、先端面２１よりもセラミックステム４側に突出する突出部２４が、吐出口２０ａの周縁部で環状に設けられたものを用いる。この突出部２４の先端面２１を基準とした突出高さＴ３は、所定間隔Ｔ２と同じである。
【００７４】
そして、図６（ａ）に示すように、接着剤塗布用ノズル２０をセラミックステム４に近づけて、接着剤２を少量吐出する。
【００７５】
続いて、図６（ｂ）に示すように、接着剤塗布用ノズル２０の突出部２４をセラミックステム４に押し当てる。これにより、接着剤２が突出部２４の外側にはみ出して、接着剤塗布用ノズル２０の先端面２１とセラミックステム４との間に接着剤２が位置する。
【００７６】
その後、第２実施形態と同様に、突出部２４の外側に位置する接着剤２を硬化させることで、スペーサ１３を形成する。このとき、図８に示すように、形成されたスペーサ１３の平面形状は、突出部２４の外形に沿った環状となる。
【００７７】
本実施形態によっても、第４実施形態と同様に、接着剤塗布用ノズル２０の突出部２３をセラミックステム４に押し当てることで、自動的に、接着剤塗布用ノズル２０の先端面２１とセラミックステム４との距離を所定間隔Ｔ２とすることができる。
【００７８】
（第６実施形態）
図９（ａ）、（ｂ）に、本実施形態の接着剤塗布ノズルの断面図およびノズル先端側から見た平面図を示し、図１０にスペーサ用に硬化された接着剤の平面図を示す。
【００７９】
本実施形態では、第２実施形態で説明した図３（ａ）に示すスペーサを形成する工程において、第５実施形態で説明した図７に示す接着剤塗布ノズル２０に対して、図９（ｂ）に示すように、突起部２４の一部に溝部２５を設けたものを用いる。
【００８０】
溝部２５は、吐出口２０ａから突起部２４の外側に接着剤２を導くためのものであり、吐出口２０ａから外側へ放射状に延びて形成されている。溝部２５は、突起部２４に対して複数箇所設けられており、本実施形態では、図９（ｂ）に示すように、４箇所設けられている。溝２５の底面は先端面２１と同一平面となっている。
【００８１】
これにより、本実施形態では、接着剤塗布用ノズル２０の突出部２４をセラミックステム４に押し当てた状態で、接着剤２を少量吐出することで、突出部２４の外側に位置する接着面２１とセラミックステム４との間に接着剤２４を配置させることができる。
【００８２】
そして、第２実施形態と同様に、突出部２４の外側に位置する接着剤を硬化させることで、スペーサ１３を形成する。このとき、図１０に示すように、スペーサ１３は吐出口２０ａの外側に４箇所形成される。
【００８３】
本実施形態によっても、第５実施形態と同様に、接着剤塗布用ノズル２０の突出部２３をセラミックステム４に押し当てることで、自動的に、接着剤塗布用ノズル２０の先端面２１とセラミックステム４との距離を所定間隔Ｔ２とすることができる。
【００８４】
（他の実施形態）
（１）上述の各実施形態では、センサチップ３がセラミックステム４に接着され、このセラミックステム４が樹脂ケースに接着された構成であったが、センサチップ３が樹脂ケースに接着された構成であっても良い。この場合、樹脂ケースがセンサチップ３と接着される被着体である。
【００８５】
（２）上述の各実施形態では、センサチップ３は、Ｓｉ半導体基板５とガラス台座６とが積層された構成であったが、Ｓｉ半導体基板５のみによって構成されていても良い。
【００８６】
（３）上述の各実施形態では、本発明を、力学量としての圧力を検出する圧力センサの製造方法に適用したが、弾性変形によって熱応力を緩和する接着剤を介して、センサチップが被着体に接着された構造を有するものであれば、他の力学量センサの製造方法に適用することもできる。他の力学量センサとしては、力学量として加速度を検出する加速度センサが挙げられる。
【符号の説明】
【００８７】
１ 圧力センサ（力学量センサ）
２ 接着剤（第１の高分子接着剤）
３ センサチップ
４ セラミックステム（被着体）
１１ 接着剤２と同じ材料からなる層（第２の高分子接着剤からなる層）
１２ スペーサ（第２の高分子接着剤からなるスペーサ）
１３ スペーサ（第２の高分子接着剤からなるスペーサ）
２０ 接着剤塗布用ノズル
２１ 接着剤塗布用ノズルの先端面
２２ 接着剤塗布用ノズルの加熱部
２３ 接着剤塗布用ノズルの突出部
２４ 接着剤塗布用ノズルの突出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性変形によって熱応力を緩和する第１の高分子接着剤（２）を介して、センサチップ（３）が被着体（４）に接着された力学量センサの製造方法において、
前記被着体（４）の前記センサチップ（２）との接着予定領域の一部に、硬化後のヤング率が前記第１の高分子接着剤（２）と略同じである第２の高分子接着剤を硬化させることにより、前記センサチップ（３）と前記被着体（４）との間隔を保つためのスペーサ（１２、１３）を形成する工程と、
前記スペーサ（１２）を形成した後、前記接着予定領域の全体に前記第１の高分子接着剤（２）を塗布する工程と、
前記接着剤（２）が塗布された前記接着予定領域に前記センサチップ（３）を載せ、前記スペーサ（１２、１３）によって前記センサチップ（３）を保持しながら、前記センサチップ（３）と前記被着体（４）との間の前記第１の高分子接着剤（２）を硬化させる工程とを有することを特徴とする力学量センサの製造方法。
【請求項２】
前記スペーサ（１２）を形成する工程では、液滴の状態での前記第２の高分子接着剤の塗布と硬化とを行うことにより、所望厚さ（Ｔ１）の前記スペーサ（１２）を形成することを特徴とする請求項１に記載の力学量センサの製造方法。
【請求項３】
前記スペーサ（１２）を形成する工程では、液滴の状態での前記第２の高分子接着剤の塗布と硬化とを複数回行うことを特徴とする請求項２に記載の力学量センサの製造方法。
【請求項４】
前記第２の高分子接着剤として、前記第１の高分子接着剤（２）と同じ材料を用いることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の力学量センサの製造方法。
【請求項５】
前記スペーサ（１３）を形成する工程では、所定間隔（Ｔ２）とされた接着剤塗布用ノズル（１０）の先端面（２１）と前記被着体（４）との間で、前記接着剤塗布用ノズル（１０）から塗布した前記第２の高分子接着剤を硬化させるとともに、第２の高分子接着剤として、前記第１の高分子接着剤（２）と同じ材料を用い、
前記第１の高分子接着剤（２）を塗布する工程では、前記スペーサを形成する工程で使用した前記接着剤塗布用ノズル（１０）から前記第１の高分子接着剤（２）を追加塗布することを特徴とする請求項１に記載の力学量センサの製造方法。
【請求項６】
前記スペーサ（１３）を形成する工程では、前記接着剤塗布用ノズル（２０）から塗布した前記第２の高分子接着剤（２）を部分的に硬化させることを特徴とする請求項５に記載の力学量センサの製造方法。
【請求項７】
前記スペーサ（１３）を形成する工程では、前記接着剤塗布用ノズル（２０）の外側から接着剤硬化手段によって、前記第２の高分子接着剤（２）の外側を部分的に硬化させることを特徴とする請求項６に記載の力学量センサの製造方法。
【請求項８】
前記スペーサ（１３）を形成する工程では、先端側に加熱部（２２）を設けた前記接着剤塗布用ノズル（２０）を用い、前記加熱部（２２）によって、前記接着剤塗布用ノズル（２０）から塗布した前記第２の高分子接着剤（２）を部分的に熱硬化させることを特徴とする請求項６に記載の力学量センサの製造方法。
【請求項９】
前記スペーサ（１３）を形成する工程では、前記接着剤塗布用ノズル（２０）として、前記先端面（２１）よりも前記被着体（４）側に突出するとともに、前記先端面（２１）を基準とした突出高さ（Ｔ３）が前記所定間隔（Ｔ２）と同じである突出部（２３、２４）を設けたものを用いることを特徴とする請求項５ないし８のいずれか１つに記載の力学量センサの製造方法。
【請求項１】
弾性変形によって熱応力を緩和する第１の高分子接着剤（２）を介して、センサチップ（３）が被着体（４）に接着された力学量センサの製造方法において、
前記被着体（４）の前記センサチップ（２）との接着予定領域の一部に、硬化後のヤング率が前記第１の高分子接着剤（２）と略同じである第２の高分子接着剤を硬化させることにより、前記センサチップ（３）と前記被着体（４）との間隔を保つためのスペーサ（１２、１３）を形成する工程と、
前記スペーサ（１２）を形成した後、前記接着予定領域の全体に前記第１の高分子接着剤（２）を塗布する工程と、
前記接着剤（２）が塗布された前記接着予定領域に前記センサチップ（３）を載せ、前記スペーサ（１２、１３）によって前記センサチップ（３）を保持しながら、前記センサチップ（３）と前記被着体（４）との間の前記第１の高分子接着剤（２）を硬化させる工程とを有することを特徴とする力学量センサの製造方法。
【請求項２】
前記スペーサ（１２）を形成する工程では、液滴の状態での前記第２の高分子接着剤の塗布と硬化とを行うことにより、所望厚さ（Ｔ１）の前記スペーサ（１２）を形成することを特徴とする請求項１に記載の力学量センサの製造方法。
【請求項３】
前記スペーサ（１２）を形成する工程では、液滴の状態での前記第２の高分子接着剤の塗布と硬化とを複数回行うことを特徴とする請求項２に記載の力学量センサの製造方法。
【請求項４】
前記第２の高分子接着剤として、前記第１の高分子接着剤（２）と同じ材料を用いることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の力学量センサの製造方法。
【請求項５】
前記スペーサ（１３）を形成する工程では、所定間隔（Ｔ２）とされた接着剤塗布用ノズル（１０）の先端面（２１）と前記被着体（４）との間で、前記接着剤塗布用ノズル（１０）から塗布した前記第２の高分子接着剤を硬化させるとともに、第２の高分子接着剤として、前記第１の高分子接着剤（２）と同じ材料を用い、
前記第１の高分子接着剤（２）を塗布する工程では、前記スペーサを形成する工程で使用した前記接着剤塗布用ノズル（１０）から前記第１の高分子接着剤（２）を追加塗布することを特徴とする請求項１に記載の力学量センサの製造方法。
【請求項６】
前記スペーサ（１３）を形成する工程では、前記接着剤塗布用ノズル（２０）から塗布した前記第２の高分子接着剤（２）を部分的に硬化させることを特徴とする請求項５に記載の力学量センサの製造方法。
【請求項７】
前記スペーサ（１３）を形成する工程では、前記接着剤塗布用ノズル（２０）の外側から接着剤硬化手段によって、前記第２の高分子接着剤（２）の外側を部分的に硬化させることを特徴とする請求項６に記載の力学量センサの製造方法。
【請求項８】
前記スペーサ（１３）を形成する工程では、先端側に加熱部（２２）を設けた前記接着剤塗布用ノズル（２０）を用い、前記加熱部（２２）によって、前記接着剤塗布用ノズル（２０）から塗布した前記第２の高分子接着剤（２）を部分的に熱硬化させることを特徴とする請求項６に記載の力学量センサの製造方法。
【請求項９】
前記スペーサ（１３）を形成する工程では、前記接着剤塗布用ノズル（２０）として、前記先端面（２１）よりも前記被着体（４）側に突出するとともに、前記先端面（２１）を基準とした突出高さ（Ｔ３）が前記所定間隔（Ｔ２）と同じである突出部（２３、２４）を設けたものを用いることを特徴とする請求項５ないし８のいずれか１つに記載の力学量センサの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１２７７８１（Ｐ２０１２−１２７７８１Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７９１０５（Ｐ２０１０−２７９１０５）
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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