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
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
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。
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
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10MPa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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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；
图2为表示沿图1的切割线A-A’的截面构造的截面图；
图3为表示沿图1的切割线B-B’的截面构造的截面图；
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；
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；
图6为表示第三实施例的压力传感器单元制造方法的概要的流程图；
图7A-图7C表示第三实施例的压力传感器单元在制造过程中的状态的截
面图；
图8表示第三实施例的压力传感器单元在制造过程中的状态的立体图；
图9表示第三实施例的压力传感器单元在制造过程中的状态的俯视图；
图10表示沿图9的切割线C-C’的截面构造的截面图；
图11表示沿图9的切割线D-D’的截面构造的截面图；
图12为表示第四实施例的压力传感器单元的结构的截面图。
具体实施方式
以下参考附图，对本发明的压力传感器装置和压力传感器装置的制造方
法的优选实施例进行详细说明。在以下的实施例以及附图的说明中，对相同
的构成标记相同的参考标记，并省略重复的说明。
第一实施例
对第一实施例的压力传感器单元的结构进行说明。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。图2为表示沿图1的切割线A-A’的截
面构造的截面图。图3为表示沿图1的切割线B-B’的截面构造的截面图。切
割线A-A’为与信号端子(例如引线框)17的延伸方向平行的切割线，该信号
端子与树脂壳体4一体成型(插入成型：insertmolded)且引出至外部。切割
线B-B’为与切割线A-A’垂直的切割线。如图1至图3所示，压力传感器单元
100包括压力传感器芯片1、基座部件2、金属管部件3和树脂壳体4。
压力传感器芯片1具有从例如半导体硅芯片的第一面(图1的下表面)
进行压痕加工(indentationprocessing)而形成的作为压力接收部的隔膜5。
压力传感器芯片1在隔膜5上接收压力。并且，至少四个由扩散电阻形成的
应变仪(未图示)形成于半导体硅芯片的第二面(图1的上表面)的与隔膜
5的背面侧相对应的位置。当压力施加于隔膜5的凹痕面时，应变仪具有将
在半导体硅芯片第二面产生的变形转变为电阻值的功能。
并且，虽然省略了图示，但在压力传感器芯片1上形成有根据以上描述
的应变仪组成的惠斯通电桥(wheatstonebridge)电路、扩大惠斯通电桥电路
的输出信号的电路、校正灵敏度的电路、校正偏置的电路与校正灵敏度和偏
置的温度特性的电路等。并且，在压力传感器芯片1还形成有浪涌保护元件
和滤波器(省略图示)等。压力传感器芯片1也可以通过其它的半导体材料
形成。
基座部件2没有特别地限定，可由例如派热克斯玻璃(Pyrexglass：注
册商标)、Tempax玻璃等的玻璃材料形成。并且，在基座部件2的中心设置
有使压力媒介，例如空气或油，通过的贯通孔6。以使隔膜5与贯通孔6对
准的方式来设置基座部件2和压力传感器芯片1，并使用例如环氧树脂粘合
剂将基座部件2和压力传感器芯片1接合。
在基座部件2的与作为压力导入单元的金属管部件3接合侧的面上，设
置有由三层形成的金属薄膜7，这三层例如从基座部件2侧开始依次为铬
(Cr)、铂(Pt)以及金(Au)。由于在基座部件2侧的铬层具有良好的与玻
璃材料的粘附性，因此不会发生金属薄膜7剥离的现象。并且，铂层防止铬
层与金层接触。并且，金层适用于通过金/锡(Au/Sn)共晶软焊料(eutectic
solder)、高温焊料等来接合基座部件2和金属管部件3。
金属管部件3没有特别地限定，例如可由42合金形成，在其表面例如形
成有镍(Ni)镀层(未图示)。并且，金属管部件3的表面也可以为镍镀层和
金镀层的组合。通过在金属管部件3形成镀层，从而增强与基座部件2的接
合强度。在金属管部件3的中心设置有使压力媒介，例如空气或油，通过的
贯通孔8。
以使贯通孔6和8联通的方式来设置金属管部件3和基座部件2，并且
使用金属材料9例如金/锡共晶软焊料或高温焊料对金属管部件3和基座部件
2进行接合。使用金/锡共晶软焊料、高温焊料等的原因是为了使金属材料9
能够耐受在高温下的使用。并且，由于这些焊料的杨氏模量低，所以能够缓
和基座部件2和金属管部件3之间的应力。
构成金属薄膜7的铬、铂和金的热膨胀系数分别为4.5×10-6/℃、9×10-6/℃
和4.3×10-6/℃。并且基座部件2的玻璃材料的热膨胀系数为3.2×10-6/℃。金
属管部件3的42合金材料的热膨胀系数为4.3×10-6/℃。基座部件2具有例如
大约为圆柱的形状，并且基座部件2的外径(直径)与例如平面形状大致呈
矩形的压力传感器芯片1的一条边的长度为相同程度(例如，当芯片大小为
3mm2时，直径为3mm)。
并且，金属管部件3具有相对于与基座部件2接合的接合端11侧的端部
向另一端部向外突出的阶梯部(凸缘部)10b，该另一端部是指金属管部件3
的贯通孔8开放的开口端12侧的端部，即，阶梯部10b的端部相对于后述的
凸部10a向外突出。向外意为与贯通孔8延伸的方向垂直的方向，即，贯通
孔8的直径方向(图2和图3的平面的水平方向)。在以下描述中，将在金属
管部件3的开口端12的贯通孔8的开孔部作为压力导入口13。
优选在金属管部件3的阶梯部10b的端部14的角部14a和14b以加工或
倒角处理成以预定半径形成的弧形。其原因如下。当金属管部件3与树脂壳
体4一体成型时，如下所述，加热熔融的树脂能够容易地流入金属管部件3
的阶梯部10b的端部14的压力导入口13侧的角部14a。因此，如下所述，树
脂壳体4能够容易地覆盖金属管部件3的阶梯部10b的端部14的压力导入口
13侧的角部14a。
并且，具有比阶梯部10b更靠近基座部件2的凸部10a。也就是说，金
属管部件3具有以在开口端12侧的阶梯部10b为水平线以及以在接合端11
侧的凸部10b为竖直线而构成的倒T字形的截面形状。金属管部件3的凸部
10a和阶梯部10b均为大致圆柱形，并具有不同的外径(直径)d1和d2。也
就是说，金属管部件3是在开口端12侧的端部具有阶梯部10b的圆形管状。
优选金属管部件3的凸部10a的外径d1与例如平面形状大致呈矩形的压
力传感器芯片1的一条边的长度为相同程度。通过缩小金属管部件3的凸部
10a的外径d1，从而可以降低金属管部件3的凸部10a的刚性，因此缓和了
施加于金属管部件3的凸部10a的应力。因此，可以防止产生于金属管部件3
的凸部10a的应力传递至压力传感器芯片1。由此，提高了压力传感器芯片1
的可靠性。
并且，优选金属管部件3的凸部10a的壁厚度t1(＝(d1–d3)/2)小于
金属管部件3的阶梯部10b的厚度(高度)t2(t1＜t2)。因此，尽管当金属
管部件3的凸部10a的外径d1减小，从而金属管部件3的凸部10a的刚性降
低，但能够提高金属管部件3整体的刚性。金属管部件3的凸部10a的壁厚
度是夹在金属管部件3的凸部10a的内壁和外壁之间的金属材料部分的厚度
(板厚)。符号d3为金属管部件3的内径(直径)，即贯通孔8的直径。金属
管部件3的阶梯部10b的外径(直径)d2是例如等于或小于树脂壳体4的宽
度w1和w2。
树脂壳体4在其一个端部侧具有凹部15。压力传感器芯片1和基座部件
2内置于树脂壳体4的凹部15。并且，在树脂壳体4一体成型有引出至外部
的信号端子17，并且信号端子17的基端在树脂壳体4的凹部15露出。在凹
部15内侧露出的信号端子17的部分与压力传感器芯片1通过键合线18电连
接。并且，在树脂壳体4一体成型有金属管部件3，并且金属管部件3的凸
部10a的在基座部件2侧的部分露出于树脂壳体4的凹部15的内侧。
优选树脂壳体4和金属管部件3在金属管部件3的凸部10a的在基座部
件2侧的部分与树脂壳体4分离的状态下一体化。也就是说，优选金属管部
件3的凸部10a的在基座部件2侧的部分不与树脂壳体4的凹部15的侧壁(树
脂壳体4的内侧面)接触。其原因为，因为压力传感器芯片1可以以与树脂
壳体4相分离的方式进行配置，压力传感器芯片1难以受到由树脂壳体4的
热收缩引起的应力，因此可以确保长期的可靠性。金属管部件3的开口端12
侧的面未被树脂壳体4覆盖而露出。
树脂壳体4的与凹部15相反侧的端部从金属管部件3的凸部10a的在阶
梯部10b侧的部分遍及阶梯部10b的在与压力导入口13相反侧的面16而覆
盖金属管部件3，即，树脂壳体4覆盖阶梯部10b的与压力导入单元的第一
面侧相反侧的面16。也就是说，树脂壳体4的在金属管部件3的阶梯部10b
上的部分具有以包围金属管部件3的凸部10a的部分为竖直线，以及以在阶
梯部10b的与压力导入口13的相反侧的面16的部分为水平线而构成的近似
L型的截面形状。金属管部件3的凸部10a的在阶梯部10b侧的部分与树脂
壳体4，例如，相对于阶梯部10b的边沿以预定高度(后述的模具上部51和
模具下部52之间产生的游隙的宽度x3)而接触。树脂壳体4与阶梯部10b
的与压力导入口13的相反侧的面16接触意味着，当压力通过从压力导入口
13导入的压力媒介被施加时，压力以金属管部件3的阶梯部10b挤压树脂壳
体4的方式作用。因此，在压力方面具有很高的结构可靠性。
并且，树脂壳体4至少覆盖金属管部件3的阶梯部10b的端部14的位于
压力导入口13侧的角部14a。金属管部件3的阶梯部10b的端部14的角部
14a和14b以外的部分可以露出于树脂壳体4的外侧面，也可以被树脂壳体4
覆盖。因此，针对在与从压力导入口13导入的压力媒介作用的压力所施加的
方向相反的方向上的应力的可靠性提高。因此，可以防止金属管部件3从树
脂壳体4脱落。
树脂壳体4，虽然没有特别地限定，但可以是这样的，例如平面形状为
矩形，并且，例如从相对的一对边的每一条向外侧分别突出四根信号端子17。
在树脂壳体4一条边上排列的信号端子17是用于将压力传感器单元100的输
出提取到外部的外部连接端子。在树脂壳体4的另一条边上排列的信号端子
17是在调控压力传感器单元100的特性时使用的内部调控端子，并且例如可
以比外部连接端子短。信号端子17设置为大致与被设置于半导体硅芯片的第
二面的最外层的电极衬垫同样高。
优选树脂壳体4的有信号端子17突出的两个端面之间的宽度(外部尺寸)
w1与金属管部件3的阶梯部10b的外径d2具有大致相同的长度(w1≈d2)。
由于树脂壳体4的有信号端子17突出的两个端面之间的宽度w1为至少覆盖
住金属管部件3的阶梯部10b的端部14的在压力导入口13侧的角部14a的
宽度即可，因此通过尽可能的减小宽度w1，从而能够使树脂壳体4小型化。
因此，能够使使用压力传感器单元100的压力传感器装置小型化。
同时，树脂壳体4的没有信号端子17突出的两个端面比金属管部件3
的阶梯部10b更向外突出。也就是说，树脂壳体4的没有信号端子17突出的
两个端面之间的宽度(外部尺寸)w2比金属管部件3的阶梯部10b的外径
d2大(w2＞d2)。树脂壳体4的比金属管部件3的阶梯部10b更向外突出的
部分形成与树脂壳体4一体成型的其它部件(例如，后述的第二实施例的连
接器部件21)抵接的支撑部19。
树脂壳体4的比金属管部件3的阶梯部10b更向外突出的部分的厚度(高
度)t3是由从压力导出口13到信号端子17(参考后述的第三实施例)的高
度决定的，并且比金属管部件3的阶梯部10b的厚度t2大(t3＞t2)。通过增
加树脂壳体4的比金属管部件3的阶梯部10b更向外突出的部分的厚度t3，
虽然树脂壳体4的在高度方向的尺寸增加，但能够提高树脂壳体4的强度。
因此，基于例如施加于支撑部19的应力或树脂壳体4的尺寸来决定树脂壳体
4的比金属管部件3的阶梯部10b更向外突出的部分的厚度t3即可。
虽然没有特别地限定，当压力传感器芯片1的芯片大小为9mm2，金属
管部件3和树脂壳体4具有例如如下值。金属管部件3的凸部10a的外径d1
为3mm。金属管部件3的阶梯部10b的外径d2为9mm。金属管部件3的内
径d3为1.2mm。金属管部件3的凸部10a的壁厚度t1为0.9mm。金属管部
件3的阶梯部10b的厚度t2为1.5mm。树脂壳体4的有信号端子17突出的
两个端面之间(以下，称作树脂壳体4的短边)的宽度w1为9mm。树脂壳
体4的没有信号端子17突出的两个端面之间(以下，称作树脂壳体4的长边)
的宽度w2为12mm。
压力传感器单元100具有以下描述的结构，即当压力媒介从压力导入口
13导入并由压力传感器芯片1的隔膜5接收压力时，隔膜5变形。然后，隔
膜5上的应变仪电阻值变化，并产生与之相应的电压信号。电压信号被调控
电路调控的放大器电路放大，并从压力传感器芯片1输出。所述调控电路例
如是灵敏度校正电路、偏置校正电路或温度特性校正电路。然后，该输出信
号经由键合线18输出至信号端子17。
此时，压力媒介仅与金属管部件3的内壁、基座部件2的内壁和压力传
感器芯片1的隔膜5接触，因此，不论压力媒介是R134a气体或CO2气体的
气体调控媒介、还是油、润滑油等，压力传感器单元100都不会劣化
而获得长期的高可靠性。并且，尽管在测量高压时，由于接收压力(压力接
收区)的区域仅是隔膜5，因此能够大幅地降低使用压力传感器单元100的
压力传感器装置的结构尺寸和减少材料，以降低重量。因此，能够实现低成
本的压力传感器装置。
如上所述，根据第一实施例，在维持金属管部件的强度的状态下，通过
将金属管部件的凸部的壁厚度减小至比阶梯部的高度小，从而能够降低金属
管部件的外部尺寸。如上所述，虽然将价格昂贵的具有接近作为压力传感器
芯片的半导体材料的硅(Si)的热膨胀系数的金属用作金属管部件的金属材
料，但是通过降低金属管部件的外部尺寸，能够减少金属管部件金属材料的
使用量。因此，能够降低材料成本。
并且，根据第一实施例，即使降低了金属管部件的外部尺寸，但由于金
属管部件在至少金属管部件的阶梯部的端部的在压力导入口侧的角部被树脂
壳体覆盖的状态下与树脂壳体一体化，因此不会发生由于施加于金属管部件
的应力而使金属管部件从树脂壳体脱离的情况。因此，使用通过降低外部尺
寸而使成本得到了降低的金属管部件，能够以低成本制作(制造)具有良好
抗压性和高可靠性的压力传感器单元。
并且，根据第一实施例，尽管金属管部件的外部尺寸降低，通过使与金
属管部件一体化的树脂壳体比金属管部件的阶梯部还向外突出，压力传感器
单元的外部尺寸也能够维持在与现有情况大约相同的程度。因此，压力传感
器装置可以使用现有的制造工序以现有的方式进行组装，从而无需引入新设
备来制造压力传感器装置，因此，能降低制造成本。
并且，根据第一实施例，无需使用粘合剂接合树脂壳体和金属管部件，
因为树脂壳体和金属管部件是通过树脂成型(参考第三实施例)而一体成型
的。并且，无需像现有技术那样进行接合树脂壳体和金属管部件等的步骤，
因此能减少步骤数。并且，即使使用具有热膨胀系数与压力传感器芯片尽可
能接近的高成本金属作为压力导入单元的金属材料，但由于能降低金属材料
的使用量，因此也能够实现成本的降低。因此，能够以低成本制作难以受到
与压力导入单元或树脂单元的热收缩相伴的热应力的不利影响的压力传感器
单元。
并且，根据第一实施例，在凸部的基座部件侧的部分与树脂壳体分离的
状态下，金属管部件与树脂壳体一体化，因此，压力传感器芯片和树脂壳体
能够以预定距离分离。因此，能够阻止与树脂壳体的热收缩相伴的热应力到
达压力传感器芯片。所以，能够提供具有长期可靠性的压力传感器装置。
第二实施例
根据第二实施例对压力传感器装置的结构进行说明。图4和图5为表示
第二实施例的压力传感器装置的结构的截面图。图4和图5分别表示沿对应
于图1的切割线A-A’和B-B’的切割平面的结构。如图4和图5所示，第二实
施例的压力传感器装置200为，通过将第一实施例的压力传感器单元100夹
持在连接器部件21和联接部件22之间且压紧联接部件22，从而压力传感器
单元100、连接器部件21和联接部件22被一体化。
连接器部件21为将收纳压力传感器单元100的罩壳部23和用于将压力
传感器装置200的输出提取至外部的插口部24一体成型的构成。插口部24
比罩壳部23窄，并且连接器部件21的阶梯部25形成在罩壳部23和插口部
24之间。引出至外部的信号端子26被嵌在罩壳部23和插口部24之间的隔
离部。信号端子26的一端在罩壳部23的内部露出，而另一端在插口部24的
内部露出。
罩壳部23在树脂壳体4的信号端子17从树脂壳体4突出的侧的高度和
在树脂壳体4的信号端子17不突出的侧的高度不同。如图4所示，在树脂壳
体4的信号端子17从树脂壳体4突出的侧，即沿树脂壳体4的长边的侧，罩
壳部23的下端在金属管部件3的外侧与联接部件22的底面抵接。同时，如
图5所示，在树脂壳体4的信号端子17不从树脂壳体4突出的侧面，即沿树
脂壳体4的短边的侧，罩壳部23的下端与树脂壳体4的支撑部19抵接。如
此，连接器部件21被联接部件22和树脂壳体4支撑。
通过将在压力导入口13开放的开口端12的相反侧的压力传感器单元
100的端面以硅粘合剂、环氧树脂粘合剂等与在罩壳部23和插口部24之间
的在罩壳部23内露出的隔离部的端面(配置部)粘合，从而将连接器部件
21和压力传感器单元100一体化。通过以这种方式将压力传感器单元100粘
合至连接器部件21，进一步提高了针对如振动或撞击这样的机械冲击的可靠
性。并且，在罩壳部23内部露出的信号端子26的基端部与压力传感器单元
100的信号端子17通过激光焊接电连接。
贯通孔27设置于罩壳部23和插口部24之间的隔离部。设置贯通孔27
是为了使压力传感器单元100的树脂壳体4的收纳有压力传感器芯片1的凹
部15内的空间不处于密封状态。当不设置贯通孔27时，在连接器部件21安
装于压力传感器单元100的情况下，由于温度变化而使局限于凹部15内的气
体收缩，导致压力传感器的特性波动。
通过设置贯通孔27，即使温度变化引起凹部15内的气体收缩，也能够
通过贯通孔27实现气体的进出通路。因此，不会产生压力传感器的特性的波
动。并且，在收纳有压力传感器芯片1的凹部15中填充有用于保护例如压力
传感器芯片1的胶28。虽然也可以省略胶28，但由于可以有效地保护压力传
感器芯片1，所以优选在凹部15的内部填充胶28。
联接部件22具有固定连接器部件21的罩壳部23的固定部，并且具有将
存储有压力传感器单元100的存储部29和从存储部29的底部向存储部29的
外部突出的螺栓部30一体成型的构成。在螺栓部30的中心设置有供例如空
气或油的压力媒介流过的贯通孔31。可以通过将联接部件22的存储部29设
置为覆盖于粘结有压力传感器单元100的连接器部件21的罩壳部23之上，
并使用机械等以沿着连接器部件21的阶梯部25的方式压紧存储部29的顶端
边缘，来固定联接部件22和连接器部件21。固定还可以使用压紧以外的方
法，例如粘接。该结构为通过固定联接部件22和连接器部件21，从而使压
力传感器单元100的压力导入口13与螺栓部30的贯通孔31连通。
进一步，通过将螺栓部30旋入贯穿密封有压力媒介的框体300的螺栓孔
301，压力传感器装置200被安装于框体300。在进行了安装的状态下，螺栓
部30的贯通孔31与密封有压力媒介的框体300的内侧空间连接。因此，压
力媒介穿过螺栓部30的贯通孔31、压力传感器单元100的金属管部件3的
贯通孔8和基座部件2的贯通孔6，到达压力传感器芯片1的隔膜5。框体
300例如为变速器油封区块或液压驱动器区块。
并且，凹部32形成于存储部29的底部。并且，在凹部32内安装有密封
金属管部件3和联接部件22之间的空间的密封部件O型环33。O型环33在
存储部29的凹部32内，至少密封凹部32的底面和金属管部件3的开口端
12之间的空间。通过O型环33，防止从螺栓部30的贯通孔31被引至金属
管部件3的压力媒介流向金属管部件3的贯通孔8以外的部分。并且，作为
密封的方法，也可以通过凸焊、激光焊接等密封金属管部件3和联接部件22
之间的空间。
并且，O型环34设置于连接器部件21的罩壳部23的外侧面和联接部件
22的存储部29的内侧面之间的空间，密封该空间。通过O型环34，当压力
媒介从金属管部件3泄露时，当压力传感器芯片1损坏时和/或当压力传感器
芯片1和基座部件2的接合界面分离时等，防止压力媒介向外泄露。
如此，由于结构简单，能将部件成本和组装成本保持在较低水平。并且，
当通过螺栓将压力传感器装置200安装于框体300时的来自螺栓部30的应力
通过O型环33传导至压力传感器芯片1，应力由O型环33缓和。因此，提
高了测量信号的精度和可靠性。并且，向外部引出的信号端子26配置于与用
于导入压力媒介的开口的相反侧。
如上所述，根据第二实施例，能够得到与第一实施例相同的效果。
第三实施例
对第一实施例的压力传感器单元100的制造方法进行说明，以作为第三
实施例的压力传感器单元的制造方法。图6为表示第三实施例的压力传感器
单元制造方法的概要的流程图。图7A至图7C表示第三实施例的压力传感器
单元在制造过程中的状态的截面图。图8表示第三实施例的压力传感器单元
在制造过程中的状态的立体图。图9表示第三实施例的压力传感器单元在制
造过程中的状态的俯视图。图10表示沿图9的切割线C-C’的截面构造的截
面图。图11表示沿图9的切割线D-D’的截面构造的截面图。
首先，通过例如镦粗加工(headingprocessing)形成金属管部件3(步骤
S1)。具体来说，如图7A所示，准备直径d11与金属管部件3的凸部10a的
外径d1相同的线材(圆钢)41。接下来，将线材41切割为例如容易加工的
预定长度。然后，将线材41的一个端部41a侧固定(夹紧)至可以在与线材
41的中心线的方向平行的方向(图7A至图7C中的竖直方向)移动的可动模
具(支撑单元)42。这时，线材41的另一端部41b侧处于以预定长度从可动
模具42的平坦面42a突出的状态。图7A至图7C中的箭头表示可动模具42
可移动的方向。
接下来，如图7B和图7C所示，通过反复移动可动模具42以针对固定
模具(加工单元)43的平坦面43a撞击线材41的另一端部41b来施加压力，
从而产生比线材41的直径d11宽的塑性变形(镦粗加工)。也就是说，通过
反复针对固定模具43撞击线材41的另一端部41b，线材41的另一端部41b
在相互平行的可动模具42的平坦面42a和固定模具43的平坦面43a之间被
挤压(镦锻)，以使端部41b的外径增宽至达到金属管部件3的阶梯部10b的
外径d2。
通过以这种方式使用镦粗加工将线材41的另一端部41b的外径加宽，线
材41的另一端部41b的加宽了外径的部分成为金属管部件3的阶梯部10b。
并且，通过使用镦粗加工将线材41的另一端部41b的外径加宽，线材41的
另一端部41b的加宽了外径的部分的端部角部自然地形成为具有预定半径的
弧形。也就是说，简单地通过使用镦粗加工形成金属管部件3的阶梯部10b，
即可形成弧形的阶梯部10b的端部14的角部14a和14b而无需另外的步骤。
接下来，通过将线材41的端部41a侧切短，在具有宽的外径的线材41
的另一端部41b的部分之上保留形成金属管部件3的凸部10a的部分。接下
来，如图8所示，形成沿线材41的中心线通过的贯通孔，即金属管部件3的
贯通孔8。通过以上步骤形成了金属管部件3。接下来，金属管部件3、信号
端子17和树脂壳体4通过树脂成型而一体成型(步骤S2)。具体来说，如图
9至图11所示，使用使树脂壳体4的凹部15和外形成型的模具50，和以预
定图形配置信号端子17的方式进行图形化的金属板60来形成树脂壳体4(图
9未图示模具50)。
模具50由具有凸部51a的阳模的模具上部51和具有与凸部51a相对的
凹部52a的阴模的模具下部52构成。模具上部51的凸部51a使凹部15和树
脂壳体4的凹部15侧的外形成型。具体来说，模具上部51的凸部51a例如
通过以下方式形成，即，具有直径比近似为矩形柱的底面的边小的圆形顶表
面51b的圆柱以同心的方式重叠在矩形柱上，形成在侧面上具有一个或多个
阶梯部51c的近似的平截椎体。在模具上部51的凸部51a的顶表面51b设有
直径与金属管部件3的凸部10a的外径d1相同的凹部51d。模具下部52的凹
部52a使与凹部15相对侧的树脂壳体4的外形成型。具体来说，模具下部52
的凹部52a具有大致呈矩形的平面形状。
在这样的模具下部52的凹部52a内，以开口端12侧向下的方式放置金
属管部件3。然后，将金属板60放置于模具下部52之上，并且将模具上部
51嵌合至模具下部52以夹持金属板60。这时，模具上部51的凸部51a的顶
表面51b侧插入到金属板60的后述的第二孔65，并且，金属管部件3的凸
部10a插入到模具上部51的顶表面51b的凹部51d。模具上部51的顶表面
51b的凹部51d的深度x1比金属管部件3的凸部10a的高度x2小(x1＜x2)。
也就是说，金属管部件3的凸部10a的与基座部件2接合侧的部分没有被模
具上部51的顶表面51b的凹部51d覆盖。因此，在模具上部51与模具下部
52嵌合时，模具上部51的凸部51a不与金属管部件3的阶梯部10b接触。
也就是说，设置有相当于模具上部51的凸部51a和金属管部件3的阶梯
部10b间宽度(高度)x3(＝x2﹣x1)的游隙。因此，能够不依赖模具50和
金属管部件3的尺寸精度，而使金属板60和模具上部51在模具下部52上顺
序重叠而没有缝隙。因此，能够减少树脂壳体4的形成缺陷。树脂壳体4的
形成缺陷是指以下树脂壳体4不能被连接器部件21收纳的状态，例如由于树
脂从模具50突出而使树脂壳体4的外形变形，或者由于在模具下部52和金
属板60之间形成缝隙而使树脂壳体4比预定高度高。
金属板60是大致呈矩形的金属薄板，在其上以一个方向(以下称为长度
方向(图9的纵向))配置有多个具有大致呈矩形平面形状的单元区53，在
单元区53中以预定图案配置有构成一个压力传感器单元100的多个信号端子
17。金属板60(具体为后述的第三部分63)，在模具上部51和模具下部52
不接触的部分被用作模具。因此，无需像现有技术那样使金属板60的宽度提
高至树脂壳体4的宽度以上来与信号端子17的位置对齐。也就是说，金属板
60在与长度方向垂直的方向(以下称为宽度方向(图9的横向))上的宽度
能够降到信号端子17不突出的树脂壳体4的两个端面之间宽度w2。
在金属板60的每个单元区53，分别形成有多个形成信号端子17的第一
部分61和支撑第一部分61的第二部分62。多个第一部分61平行地配置在
金属板60的长度方向。第二部分62具有沿与第一部分61垂直的方向延伸的
大致呈线性的平面形状，并连接第一部分61和后述的第三部分63。具体来
说，第二部分62将在金属部60的宽度方向上彼此相邻的多个第一部分61联
接起来，并且，可以将多个第一部分61的一个部分和第三部分63联接，或
者可以将每个第一部分61与第三部分63单独联接。
并且，在金属板60的每个单元区53，与第一部分61平行地形成有第三
部分63。第三部分63配置于金属板60的宽度方向的最外侧(也就是说，比
第一部分61更靠外侧)，并且连续穿过在金属板60的长度方向上相邻的单元
区53。第三部分63具有例如沿金属板60的的长度方向延伸的大致呈线状的
平面形状。第三部分63作为通过第二部分62支撑多个第一部分61的框体发
挥功能。并且，第三部分63具有支撑与金属板60一体成型的树脂壳体4的
功能。例如，在第三部分63中，分别在与单元区53的四个角对应的部分形
成有第一孔64。树脂壳体4能够被钩住第一孔64的传送手(conveyorhand)
的固定爪等传送。
进一步，在金属板60的各单元区53形成有例如以单元区53的中心点作
为大致中心的具有大致呈圆形的平面形状的第二孔65。第二孔65将各第一
部分61(即信号端子17)一分为二。在第二孔65侧的第一部分61的部分为
信号端子17的基端。当模具上部51与模具下部52夹着金属板60嵌合时，
模具上部51的凸部51a的顶表面51b侧以预定深度x4插入金属板60的第二
孔65。图10和图11表示形成模具上部51的凸部51a的顶表面51b的圆柱部
分的整体插入到金属板60的第二孔65的状态。
将树脂加热至软化温度而使其流入模具50的内部并通过冷却而固化，所
述模具50为模具上部51的凸部51a与模具下部52的凹部52a通过夹持金属
板60的方式配合。模具50的内部是指被模具上部51的凸部51a、金属板60
的第三部分63和模具下部52的凹部52a封住的部分。此时，树脂流入模具
上部51的凸部51a的顶表面51b和金属管部件3的阶梯部10b之间，并且从
金属管部件3的凸部10a的阶梯部10b侧的部分至阶梯部10b侧的与开口端
12相反侧的面16的区域被树脂壳体4覆盖。
并且，与模具下部52的凹部52a相对地设置有金属板60的第三部分63。
因此，在模具下部52的凹部52a和金属板60的第三部分63之间流过被软化
的树脂，由此形成树脂壳体4的比金属管部件3的阶梯部10b更向外突出的
部分。也就是说，金属板60的第三部分63作为用于形成树脂壳体4的比金
属管部件3的阶梯部10b更向外突出的部分的模具而发挥功能。金属板60的
第三部分63的内侧63a以轻微切入树脂壳体4的外侧表面的方式与树脂壳体
4的外侧表面线性接触，从而固定至树脂壳体4。
并且，通过模具上部51的凸部51a的阶梯部51c与金属板60的第一部
分61(信号端子17的基端)接触，使信号端子17的基端暴露于树脂壳体4
的凹部15内。同时，由于被软化的树脂流至模具上部51的凸部51a的其它
阶梯部51c的附近，金属板60的第一部分61的与其它阶梯部51c相对的部
分被嵌入树脂壳体4内部。然后，从模具50移除一体成型有金属管部件3和
金属板60的树脂壳体4。由于没有树脂流入金属板60与模具上部51和模具
下部52接触的部分，因此该部分暴露于树脂壳体4的外侧。
接下来，切割联接多个第一部分61或联接第一部分61和第三部分63
的第二部分62，从而分离各第一部分61(信号端子17)(步骤S3)。接下来，
通过使用金属材料9，将基座部件2接合至金属管部件3的接合端11。接下
来，通过使用例如环氧树脂粘合剂将压力传感器芯片1接合至基座部件2(步
骤S4)。接下来，通过引线键合18将压力传感器芯片1的电极衬垫(未图示)
与信号端子17电连接(步骤S5)。接下来，进行一般特性试验(步骤S6)。
接下来，通过除去在树脂壳体4固定的金属板60的多余部分(即第三部分
63)(步骤S7)，仅保留金属板60的形成信号端子17的第一部分61，从而完
成图1至图3所示的压力传感器单元100。
如上所述，根据第三实施例，能够得到与第一和第二实施例相同的效果。
并且，根据第三实施例，由于使用圆钢通过镦粗加工形成金属管部件，因此
几乎不生成边料(在切割时产生的废弃部分)。例如通过使用钣金经过冲压加
工形成金属管部件的情况，从钣金切出成为金属管部件的部分之后所剩余的
所有部分都是边料。同时，在使用圆钢的镦粗加工中，仅是在形成金属管部
件的贯通孔时从圆钢中挖出的部分为边料。因此，通过使用圆钢由镦粗加工
形成金属管部件，从而能够大幅度减少金属材料的使用量，由此能够提高材
料的利用率。因此，能够降低成本。
并且，根据第三实施例，树脂壳体的比金属管部件的阶梯部还向外突出
的部分的厚度，能够根据信号端子的相对于压力导入口的高度来决定，因此，
能够使用成为信号端子的金属板的一部分作为模具来使金属管部件和信号端
子一体成型于树脂壳体。因此，当树脂壳体成型时，无需再插入新模具来确
定树脂壳体的比金属管部件的阶梯部还向外突出的部分的厚度，或按照该新
模具的配置和大小增加或减小形成信号端子的金属板的宽度。因此，能够降
低成本。
第四实施例
对第四实施例的压力传感器单元的结构进行说明。图12为表示第四实施
例的压力传感器单元的结构的截面图。第四实施例的压力传感器单元101与
第一实施例的压力传感器单元不同在于，芯片电容71被嵌入至树脂壳体4的
内部。该芯片电容71具有例如去除作用于脑机界面(BCI，BulkCurrent
Injection)的噪声等的不良影响的功能。
具体来说，芯片电容71例如与树脂壳体4一体成型，并嵌入在树脂壳体
4的与金属管部件3的阶梯部10b相对的部分。并且，芯片电容71通过例如
焊膏等的导电性粘合剂接合至从压力传感器芯片1向外部提取电信号的信号
端子17。具体来说，优选至少安装两个芯片电容71，以使芯片电容71横跨
联接用于提取压力传感器芯片1的电源电压信号、输出电压信号以及接地电
压信号的三个信号端子17。
关于第四实施方式的压力传感器单元101的制造方法，例如，，在金属管
部件3、信号端子17和树脂壳体4按照第三实施例的压力传感器单元的制造
方法一体成型之前，使芯片电容71使用例如焊料等的金属材料与金属板60
的第一部分61(信号端子17)接合即可。
如上所述，根据第四实施例，能够得到与第三实施例相同的效果。并且，
根据第四实施例，通过安装的芯片电容能够提高抗噪声性能，由此，例如能
够确保电磁兼容性(EMC，ElectromagneticCompatibility)。并且，根据第四
实施例，通过与树脂壳体一体成型，芯片电容能够嵌入树脂壳体内的闲置空
间。因此，能够在不改变压力传感器单元的外部尺寸的情况下来安装芯片电
容。因此，能够使用与现有的制造工序相同的方式组装压力传感器装置，并
且无需引入用于制造压力传感器装置的新设备，因此能够降低成本。
以上所述本发明在不脱离本发明主旨的范围内是能够进行更改的，例如，
对在上述的各实施例中的各部分的尺寸等根据所要求的规格等进行各种设
定。例如，在上述的各实施例中，以与平坦的板形信号端子一体成型的树脂
壳体为例进行了说明，但并不限于此，例如，通过向上或向下(在金属管部
件的贯通孔延伸的方向)弯曲信号端子而产生不规则的形状，能够对树脂壳
体的比金属管部件的阶梯部更向外突出的部分的厚度进行各种变更。
如上所述，本发明的压力传感器装置和压力传感器装置的制造方法对使
用半导体硅来测量压力的压力传感器装置具有有益效果，并且特别适用于测
量范围在0.5MPa以上的高压的压力传感器装置。