專利名稱：壓力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種壓カ傳感器，其中傳感器芯片的隔膜響應(yīng)于透過凝膠構(gòu)件(gelmember)傳輸?shù)膲亥冃巍?br> 背景技術(shù)：
如專利文獻(xiàn)I中描述的那樣，已知的壓カ傳感器具有下凹部分和裝配有測量電阻器(gauge resistor)的隔膜的傳感器芯片、界定與下凹部分連通的壓カ傳輸通道的支撐構(gòu)件以及整體填充下凹部分和壓カ傳輸通道的凝膠構(gòu)件。在壓カ傳感器中，隔膜根據(jù)透過凝膠構(gòu)件傳輸?shù)膲亥冃巍?
這類壓力傳感器可用以測量安裝在柴油機(jī)車輛排氣管中的廢氣凈化過濾器(例如柴油機(jī)顆粒過濾器，簡寫為DPF)前后的壓カ差?；蛘撸瑝亥珎鞲衅骺捎糜趶U氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)中以測量壓力。為了保護(hù)壓カ傳感器使其免受腐蝕性壓カ介質(zhì)(諸如液體和氣體)的影響，壓カ傳感器設(shè)置有凝膠構(gòu)件。在此壓カ傳感器中，若水進(jìn)入傳感器芯片的下凹部分，則水在較低溫度下的凍結(jié)和體積膨脹可能會損害隔膜。由于此，凝膠構(gòu)件用以防止水穿過支撐構(gòu)件的壓カ傳輸通道進(jìn)入下凹部分。專利文獻(xiàn)I :JP-2007_3449A(US 2006/0288793A)在壓カ傳感器中，由玻璃制成的支撐構(gòu)件(例如莖部)可通過陽極結(jié)合而結(jié)合至傳感器芯片?？傮w言之，陽極結(jié)合在這樣的條件下進(jìn)行，在所述條件中，莖部接地以具有低電勢且傳感器芯片具有高電勢。在此情況下，當(dāng)傳感器芯片具有相較于壓力傳輸通道徑向向內(nèi)突起的肩部時，肩部充當(dāng)陽極結(jié)合處的點(diǎn)火桿，因而，電流從肩部流動。也就是說，會出現(xiàn)火花。這會減小結(jié)合強(qiáng)度且難以進(jìn)行穩(wěn)定的陽極結(jié)合。在上文中，當(dāng)支撐構(gòu)件側(cè)上的傳感器芯片的下凹部分的開ロ端比傳感器芯片側(cè)上的支撐構(gòu)件的壓カ傳輸通道的開ロ端小吋，傳感器芯片具有肩部。專利文獻(xiàn)I描述了ー種壓カ傳感器，其中傳感器芯片側(cè)上的莖部的壓カ傳輸通道的開ロ端的直徑比傳感器芯片下凹部分開ロ端的直徑小。莖部具有相較于傳感器芯片下凹部分的外邊緣徑向向內(nèi)突起的肩部。當(dāng)莖部具有肩部時，可防止出現(xiàn)火花。在例如-30攝氏度或更低的低溫下，在壓カ傳感器中使用的凝膠構(gòu)件會硬化且運(yùn)動(流動)以緩解所產(chǎn)生的應(yīng)力。因此，隔膜的測量電阻器的電阻會變化，且傳感器輸出特性也會變化。在高溫下，凝膠構(gòu)件會膨脹且傳感器輸出特性會相應(yīng)地改變。當(dāng)壓カ傳感器位于廢氣環(huán)境下且長時間曝露至廢氣的酸性成分(諸如硝酸等)時，凝膠構(gòu)件的表面層會硬化。當(dāng)凝膠構(gòu)件的表面層硬化時，傳感器輸出大程度變化。特定言之，在高溫下，傳感器輸出由于凝膠構(gòu)件的硬化而大程度變化。如上所述，莖部可具有肩部。在此情況下，當(dāng)凝膠構(gòu)件從下凹部分向莖部運(yùn)動吋，凝膠構(gòu)件對莖部的粘滯阻力較大。粘滯阻力抑制凝膠構(gòu)件向莖部運(yùn)動。當(dāng)凝膠構(gòu)件從莖部向下凹部分運(yùn)動時，粘滯阻カ較小。因而，當(dāng)莖部具有肩部時，凝膠構(gòu)件可比傳感器芯片具有肩部時更容易地從莖部運(yùn)動至下凹部分。應(yīng)カ可作用在隔膜上。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述內(nèi)容，本發(fā)明的目的在于提供ー種壓カ傳感器，其可避免由火花導(dǎo)致的結(jié)合強(qiáng)度減小，并可有效防止由凝膠構(gòu)件的變形所產(chǎn)生的應(yīng)力作用在隔膜上。根據(jù)本掲示內(nèi)容的示例，壓カ傳感器包括傳感器芯片、支撐構(gòu)件和凝膠構(gòu)件。傳感器芯片具有下凹部分、隔膜和測量電阻器。下凹部分在傳感器芯片的ー個表面上具有開ロ端。隔膜界定下凹部分的底部。測量電阻器形成在隔膜上。支撐構(gòu)件具有面向傳感器芯片的ー個表面的安裝表面。該安裝表面是傳感器芯片固定至其的表面。支撐構(gòu)件界定壓カ傳輸通道，壓カ傳輸通道在安裝表面上具有開ロ端且與下凹部分連通。凝膠構(gòu)件連續(xù)填充下凹部分以及壓力傳輸通道的至少一部分，并保護(hù)隔膜。測量電阻器的電阻響應(yīng)于通過凝膠構(gòu)件傳輸?shù)礁裟さ膲亥橘|(zhì)的壓力以及隔膜的變形而變化。支撐構(gòu)件的安裝表面上的壓カ傳輸通道的開ロ端的邊緣面向傳感器芯片的ー個表面上的下凹部分的開ロ端的環(huán)繞區(qū)域。與凝膠構(gòu)件接觸的壓カ傳輸通道的至少一部分在安裝表面上的開ロ端處具有最小的橫截面積且在距隔膜最遠(yuǎn)的位置處具有最大的橫截面積。給定位置處的壓力傳輸通道的至少ー部分的橫截面積大于或等于隔膜與給定位置之間的橫截面積。支撐構(gòu)件包括具有安裝表面 的第一支撐部分。第一支撐部分進(jìn)ー步具有與安裝表面相対的后表面，且界定從安裝表面穿透至后表面的第一壓カ傳輸通道部分。傳感器芯片利用粘附劑結(jié)合至第一支撐部分的安裝表面。第一壓カ傳輸通道部分包括在壓カ傳輸通道中。第一位置處的第一壓カ傳輸通道部分的橫截面積大于第二位置處的第一壓カ傳輸通道部分的橫截面積。第一位置是安裝表面上的第一壓カ傳輸通道部分的開ロ端。第二位置是與凝膠構(gòu)件接觸的第一壓カ傳輸通道部分的一部分中距隔膜距離最遠(yuǎn)的位置。第一支撐部分是傳感器芯片僅經(jīng)由粘附劑固定至其的部分。根據(jù)上述內(nèi)容，壓カ傳感器可避免由火花導(dǎo)致的結(jié)合強(qiáng)度的減小，且可有效防止由于凝膠構(gòu)件變形而引起的應(yīng)力作用在隔膜上。


從參照附圖進(jìn)行的下文描述將更清楚地了解本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。圖中圖I是第一實(shí)施例的壓カ傳感器的橫截面圖；圖2是示出凝膠構(gòu)件處于變形狀態(tài)中的比較示例的壓カ傳感器的橫截面圖；圖3是示出如圖I所示的壓カ傳感器的凝膠構(gòu)件的變形狀態(tài)的橫截面圖；圖4A是示出在應(yīng)カ分析中使用的第一實(shí)例的圖，第一實(shí)例是這樣ー種壓カ傳感器，其中傳感器芯片具有如圖I中所示情況的肩部；圖4B是示出在應(yīng)カ分析中使用的第二實(shí)例的圖，第二實(shí)例是這樣ー種壓カ傳感器，其中傳感器芯片具有如圖2中比較示例的情況的肩部；圖5是示出第一實(shí)例與第二實(shí)例的應(yīng)カ分析的結(jié)果；圖6是示出凝膠構(gòu)件的厚度與作用在隔膜上的應(yīng)カ變化量之間的關(guān)系的圖；圖7是示出凝膠構(gòu)件的表面積與作用在隔膜上的應(yīng)カ變化量之間的關(guān)系的圖；圖8是示出第一實(shí)施例的第一變型的橫截面圖9是示出第一實(shí)施例的第二變型的橫截面圖；圖10是示出第一實(shí)施例的第三變型的橫截面圖；圖11是第二實(shí)施例的壓カ傳感器的橫截面圖；圖12是示出第二實(shí)施例的變型的橫截面圖；圖13是示出第三實(shí)施例的壓カ傳感器的橫截面圖；且圖14是示出在制造壓カ傳感器中凝膠構(gòu)件的硬化處理的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式下文將參照附圖描述實(shí)施例。下文中相同的附圖標(biāo)記用于指示相同部分。為簡化附圖，圖4A和4B中省略了將莖部(莖干)和殼相互結(jié)合的粘附層。另外，為簡化附圖，圖 2、3和8至10中省略了殼。(第一實(shí)施例)本實(shí)施例的壓カ傳感器10可用以測量例如腐蝕性壓カ介質(zhì)(諸如腐蝕性液體或氣體)的壓力。具體言之，壓カ傳感器10可用以測量柴油機(jī)車輛的排氣管中的廢氣壓力?；蛘?，壓カ傳感器10可用以測量排氣管中的廢氣凈化過濾器(例如柴油機(jī)顆粒過濾器)前后的壓カ差。或者，壓カ傳感器10可用以測量廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)中的壓力。如圖I所示，壓カ傳感器10包括傳感器芯片11、支撐構(gòu)件12、凝膠構(gòu)件13和粘附層50。傳感器芯片11具有下凹部分22。支撐構(gòu)件12支撐傳感器芯片11并界定充當(dāng)壓カ傳輸通道的通孔33、43。下凹部分22和通孔33、43中的至少一部分填充有凝膠構(gòu)件13。支撐構(gòu)件12包括充當(dāng)?shù)谝恢尾糠值闹辽侃`個莖部30。在本實(shí)施例中，支撐構(gòu)件12進(jìn)ー步包括充當(dāng)?shù)诙尾糠值臍?0。粘附層50可對應(yīng)于粘附劑。傳感器芯片11包括半導(dǎo)體基底等。傳感器芯片11具有前表面20和后表面21。傳感器芯片11的下凹部分22在后表面21上開ロ。后表面21可對應(yīng)于傳感器芯片11的ー個表面。下凹部分22通過蝕刻傳感器芯片11的后表面21而形成。傳感器芯片11的一部分界定傳感器芯片11的底部并充當(dāng)隔膜23。具體言之，傳感器芯片11在前表面20側(cè)上具有薄部分。與下凹部分22對應(yīng)的薄部分是隔膜23。在本實(shí)施例中，硅基底用作半導(dǎo)體基底，其蝕刻速度根據(jù)晶面而不同。下凹部分22使用此蝕刻速度差而形成。具體言之，制備具有(100)面作為后表面21的半導(dǎo)體基底。各向異性濕蝕刻利用諸如KOH蝕刻劑等的蝕刻液體而進(jìn)行。結(jié)果，形成下凹部分22，以使得下凹部分22的內(nèi)壁22a的側(cè)表面與底表面分別變?yōu)?111)面和(100)面。內(nèi)壁22a的側(cè)表面相對于后表面21具有54. 7度的角，該后表面21是(100)面。因而,下凹部分22的開ロ面積(也成為“橫截面面積”)依據(jù)下凹部分22的深度變化。具體言之，下凹部分22的開ロ面積隨著與隔膜23的距離增大而増大。更具體言之，下凹部分22的形狀為錐形，以使得下凹部分22的開ロ面積中的變化率沿深度方向保持不變。與前表面20相対的傳感器芯片11的后表面21是環(huán)繞下凹部分22的區(qū)域。圖I中的附圖標(biāo)記25是指下凹部分22的開ロ端的邊緣。下凹部分22的開ロ端的邊緣也是下凹部分22的環(huán)繞區(qū)域21a的內(nèi)邊緣。由附圖標(biāo)記25所指的邊緣在本文中稱為“第二內(nèi)邊緣25”。后表面21上的下凹部分的環(huán)繞區(qū)域21a是指后表面21的除了下凹部分22的內(nèi)壁22a以外的區(qū)域。下凹部分22在傳感器11的后表面21上開ロ。因?yàn)楸緦?shí)施例中的后表面21不包括下凹部分22的內(nèi)壁，所以后表面21基本上等同于后表面21的環(huán)繞區(qū)域21a。測量電阻器24形成在傳感器芯片11的前表面20上，這樣測量電阻器24會位于隔膜23上。測量電阻器24可通過例如雜質(zhì)擴(kuò)散而形成。在本實(shí)施例中，為了改善靈敏度，測量電阻器24形成在隔膜23的可具有大應(yīng)變的一部分上。舉例而言，測量電阻器24形成在隔膜23的端部上。測量電阻器24可包括四個形成橋接電路(未圖示)的測量電阻器元件。如上所述，本實(shí)施例的傳感器芯片11配置為半導(dǎo)體傳感器芯片，其使用測量電阻效應(yīng)以輸出對應(yīng)于施加壓カ的信號。具體言之，當(dāng)壓カ介質(zhì)的壓力通過通孔33、43傳輸至凝膠構(gòu)件13，接著通過凝膠構(gòu)件13傳輸至隔膜23吋，隔膜23在壓カ下產(chǎn)生應(yīng)變(變形)，且所產(chǎn)生的壓阻效應(yīng)改變測量電阻器24的電阻。相應(yīng)地，測量電阻器24的橋接電路輸出與隔膜23的應(yīng)變對應(yīng)的信號。具體言之，輸出信號的級別對應(yīng)于施加壓カ的量值。傳感器芯片11安裝至莖部30的傳感器芯片安裝表面31 (簡稱為安裝表面)，傳感器芯片11的后表面21的至少一部分充當(dāng)用于固定的部分。粘附層50配置成環(huán)繞下凹部 分22且將傳感器芯片11固定至莖部30。在本實(shí)施例中，粘附薄膜用作粘附層50。當(dāng)粘附層50從開始具有薄膜形狀時，可防止粘附劑流進(jìn)下凹部分22中且防止粘結(jié)至隔膜23。請注意，當(dāng)液體形式的粘附劑通過加熱或發(fā)光硬化而形成粘附層50時，粘附劑可流進(jìn)下凹部分22內(nèi)且粘結(jié)至隔膜23。此外，在開始形成薄膜形狀的粘附層50可確保粘附層50的預(yù)定厚度。莖部30也可是稱為基座的部分。莖部30具有傳感器芯片安裝表面31且界定在傳感器芯片安裝表面31上開ロ的通孔33。傳感器芯片安裝表面31面向傳感器芯片11的后表面21。通孔33可對應(yīng)于第一壓カ傳輸部分。通孔33從傳感器芯片安裝表面31穿透至后表面32，且與固定至莖部30的傳感器芯片11的下凹部分22連通。優(yōu)選情況下，莖部30的材料的熱脹系數(shù)可與傳感器芯片11的基底的熱脹系數(shù)相似。此外，依據(jù)應(yīng)用情況，優(yōu)選情況下，莖部30的材料具有熱阻。舉例而言，莖部30的材料可以是諸如鋁Al2O3等的陶瓷、諸如42合金和銅的金屬、或玻璃。在本實(shí)施例中，通過粘結(jié)四個陶瓷板而形成的陶瓷多層板用作莖部30。莖部30的傳感器芯片安裝表面31具有環(huán)繞通孔33的開ロ端的內(nèi)邊緣(也稱為“第一內(nèi)邊緣34”)。第一內(nèi)邊緣34面向后表面21。第一內(nèi)邊緣34可對應(yīng)于安裝表面31上的壓カ傳輸通道33、43的開ロ端的邊緣34。莖部的第一內(nèi)邊緣34與傳感器芯片11的后表面21之間的位置關(guān)系，可使得莖部30的第一內(nèi)邊緣34與傳感器芯片11的下凹部分22的第二內(nèi)邊緣25沿平行于傳感器芯片安裝表面31的方向相互重合?；蛘?，莖部30的第一內(nèi)邊緣34沿平行于傳感器芯片安裝表面31的方向位于傳感器芯片11的第二內(nèi)邊緣25的外側(cè)。傳感器芯片安裝表面31上的通孔33的開ロ端的尺寸可等于或大于下凹部分22的開ロ端的尺寸。當(dāng)傳感器芯片安裝表面31上的通孔33的開ロ端的尺寸大于下凹部分22的開ロ端的尺寸時，傳感器芯片安裝表面31上的通孔33的開ロ端可環(huán)繞下凹部分22的開ロ端。通孔33的一部分與凝膠構(gòu)件13接觸，并在傳感器芯片安裝表面31的開ロ端處具有最小的開ロ面積。也就是說，與凝膠構(gòu)件13接觸的通孔33的部分的開ロ面積(也稱為“橫截面面積”)在第一內(nèi)邊緣34處最小。在距離隔膜23最遠(yuǎn)的位置處與凝膠構(gòu)件13接觸的通孔33部分的開ロ面積比第一內(nèi)邊緣34處的開ロ面積大。此外，在給定位置處的開ロ面積大于或等于給定位置與隔膜23之間的開ロ面積。在本實(shí)施例中，第一內(nèi)邊緣34的整個周圍相較于第二內(nèi)邊緣25徑向向外設(shè)置。與凝膠構(gòu)件13接觸的通孔33的內(nèi)壁33a的一部分具有階梯形狀。鑒于此，通孔33具有多個開ロ面積。在本實(shí)施例中，陶瓷多層板的每ー層都界定通孔。多層板的各層具有不同的開ロ面積，以使得靠近殼40的層具有較大的開ロ面積。這樣，內(nèi)壁33a形成為階梯形。粘附層50的內(nèi)周表面與陶瓷多層板的頂層的內(nèi)壁齊平，該頂層是陶瓷多層板的多層中與傳感器芯片11最靠近的ー層。粘附層50與傳感器芯片11的后表面21的一部分接觸，除了后表面21的ー些區(qū)域以外，該部分從第二內(nèi)邊緣25處排列。傳感器芯片11的第二內(nèi)邊緣25相較于莖部30的內(nèi)壁33a和粘附層50的內(nèi)周表面徑向向內(nèi) 設(shè)置。傳感器芯片11的后表面21 (區(qū)域21a)部分曝露至莖部30和粘附層50。莖部30安裝至殼40的莖部安裝表面41，以使得莖部30的后表面32面向殼40。莖部30利用粘附層51固定至殼40。具體言之，粘附層50、莖部30和粘附層51設(shè)置在殼40與傳感器芯片11之間。殼40可充當(dāng)用以將壓力傳感器10附著至車輛排放系統(tǒng)的附著部分。殼40界定充當(dāng)?shù)诙亥珎鬏斖ǖ啦糠值耐?3。通孔43從莖部安裝表面41穿透至與莖部安裝表面41相対的后表面42。通孔43與結(jié)合并固定至殼40的莖部30的通孔33連通。殼40包括用以外部連接的端子(未圖示)。殼40的莖部安裝表面41具有通孔43的開ロ端的邊緣，其在本文中稱為第三內(nèi)邊緣44。莖部30的后表面32具有通孔33的開ロ端的邊緣，其在本文中稱為第四內(nèi)邊緣35。第三內(nèi)邊緣44在沿平行于傳感器芯片安裝表面31的方向上相較于第四內(nèi)邊緣35徑向向外設(shè)置。通孔43具有直的形狀，以使得通孔43的開ロ面積(橫截面面積)在基準(zhǔn)方向上不變，所述基準(zhǔn)方向是與傳感器芯片安裝表面31 (和莖部安裝表面41)垂直的方向。基準(zhǔn)方向在本文中也稱為垂直方向。通孔43的開ロ面積比通孔33的開ロ面積大。殼40可由諸如聚苯硫醚(PPS)、聚對苯ニ甲酸丁ニ酯(PBT)等的樹脂制成。殼40可具備通過夾物模壓形成的端子。殼40的端子和傳感器芯片可通過引線結(jié)合而彼此電連接。如上所述，在壓カ傳感器10中，支撐構(gòu)件12通過粘附層51整合莖部30和殼40而建構(gòu)。傳感器芯片11結(jié)合且固定至支撐構(gòu)件12的莖部30的傳感器芯片安裝表面31。莖部30的通孔33和殼40的通孔43相互連通，進(jìn)而形成支撐構(gòu)件12的壓カ傳輸通道。在本實(shí)施例中，凝膠構(gòu)件13填充下凹部分22和通孔33。下凹部分22中的凝膠構(gòu)件13與通孔33中的凝膠構(gòu)件連續(xù)。具體言之，殼40的通孔43的內(nèi)壁43a不與凝膠構(gòu)件13接觸。凝膠構(gòu)件13整體填充下凹部分22和通孔33。換言之，凝膠13整體填充壓カ傳輸通道33、43的一部分。與凝膠構(gòu)件13接觸的壓カ傳輸通道33、43的部分在莖部30的第一內(nèi)邊緣處具有最小的開ロ面積(也稱為“最小橫截面面積”)，且在距隔膜23最遠(yuǎn)的位置處具有最大的開ロ面積(也稱為“最大橫截面面積”)。具體言之，在圖I示出的示例中，距隔膜23最遠(yuǎn)的位置是從傳感器芯片安裝表面31的陶瓷基地的第三層(傳感器側(cè)層)。另外，在給定位置處的壓力傳輸通道33、43的一部分的開ロ面積大于或等于在比給定位置更靠近隔膜23的位置處的開ロ面積。在本實(shí)施例中，壓カ傳輸通道33的開ロ面積在莖部30的第一內(nèi)邊緣34處最小且在通孔43的內(nèi)壁43a處最大。具體言之，開ロ面積的關(guān)系表示如下“第二內(nèi)邊緣25 >第一內(nèi)邊緣34 >第四內(nèi)邊緣35 >第三內(nèi)邊緣44”。另外，在給定位置處的開ロ面積大于或等于隔膜23與給定位置之間的開ロ面積。設(shè)置凝膠構(gòu)件13以保護(hù)粘附層50，且尤其保護(hù)傳感器芯片11的隔膜23。對應(yīng)于隔膜23的下凹部分22的底部由凝膠構(gòu)件13覆蓋。本實(shí)施例的壓カ傳感器10可用以檢測腐蝕性壓力介質(zhì)的壓力，諸如柴油機(jī)的廢氣壓力。凝膠構(gòu)件13保護(hù)粘附層50，尤其保護(hù)傳
感器芯片11的隔膜23 (下凹部分22的底部)使其免受腐蝕性壓カ介質(zhì)影響。凝膠構(gòu)件13的材料可以是硅膠、氟化凝膠、氟硅氧烷等。凝膠構(gòu)件13通過將此類凝膠材料注入到下凹部分22和通孔33內(nèi)而填充，接著硬化凝膠材料。凝膠構(gòu)件13整體填充傳感器芯片11的下凹部分22的所有區(qū)域以及支撐構(gòu)件12的壓カ傳輸通道33、43的至少一部分。支撐構(gòu)件12的壓カ傳輸通道的該部分是位于下凹部分側(cè)上的通孔33、43的一部分(繞傳感器芯片安裝表面31的部分)。在本實(shí)施例的示例中，如上文所述，凝膠構(gòu)件13連續(xù)填充從下凹部分22延伸至通孔33 —半處的區(qū)域。在壓カ傳感器10中，當(dāng)充當(dāng)檢測目標(biāo)的壓力介質(zhì)的壓力Pl通過殼40的通孔43施加至凝膠構(gòu)件13的表面13a (也稱為“壓カ接收表面”)時，壓カ通過通孔33和下凹部分22中的凝膠構(gòu)件13傳輸至傳感器芯片11的隔膜23。表面13a曝露向通孔43。在本實(shí)施例中，在室溫下，凝膠構(gòu)件13的表面13a具有彎月形。具體言之，凝膠構(gòu)件13的表面13a向隔膜23凸出，換言之，沿遠(yuǎn)離隔膜23的方向凹迸。將描述本實(shí)施例的壓カ傳感器10的優(yōu)點(diǎn)。莖部30的傳感器芯片安裝表面31的第一內(nèi)邊緣34不面向傳感器芯片11的下凹部分22，而是面向傳感器芯片的后表面21。具體言之，第一內(nèi)邊緣34面向區(qū)域21a。換言之，沿平行于傳感器芯片安裝表面31的方向，莖部30不具有相較于下凹部分22徑向向內(nèi)突出的肩部。缺少莖部30的肩部的原因在于傳感器芯片11不通過陽極結(jié)合而是通過粘附層50固定至莖部30。應(yīng)注意，若傳感器芯片11包括在陽極結(jié)合時相較于通孔33徑向向內(nèi)突起的肩部，則該肩部充當(dāng)點(diǎn)火桿且電流從肩部流動，因而，在陽極結(jié)合時出現(xiàn)火花。鑒于此，在陽極結(jié)合的情況下，莖部30需要具有肩部。粘性阻力與每種材料特有的粘度系數(shù)成比例，且根據(jù)與粘性目標(biāo)接觸的目標(biāo)形狀而足。具體言之，凹形和凸形可具有與粘性目標(biāo)接觸更大的接觸面積，且導(dǎo)致比平面表面更大的粘性阻力。作為粘性目標(biāo)的凝膠構(gòu)件13在低溫(例如-30攝氏度或更低)下變硬且變形。為了減緩這種變形，凝膠構(gòu)件13運(yùn)動(流動)。圖2示出了比較示例的壓カ傳感器10，其中莖部30包括相較于下凹部分22徑向向內(nèi)突起的肩部。換言之，莖部30的傳感器芯片安裝表面31的第一內(nèi)邊緣34位于傳感器芯片11的后表面21的第二內(nèi)邊緣25的內(nèi)側(cè)，且面向傳感器芯片11的下凹部分22。因次，當(dāng)凝膠構(gòu)件13沿遠(yuǎn)離隔膜23的方向從下凹部分22運(yùn)動時，凝膠構(gòu)件13相對于莖部30的粘性阻力較大。這會抑制凝膠構(gòu)件13沿遠(yuǎn)離隔膜23的方向運(yùn)動。當(dāng)凝膠構(gòu)件13從通孔33朝向下凹部分22運(yùn)動時，粘性阻力比當(dāng)凝膠構(gòu)件13沿遠(yuǎn)離隔膜23的方向從下凹部分運(yùn)動時更小。這是因?yàn)樵谇o部30中存在肩部。因次，凝膠構(gòu)件13壓著隔膜23，如圖2中的空箭頭所示，因此，隔膜23會受到應(yīng)力和應(yīng)變，且沿遠(yuǎn)離莖部30的方向彎曲。當(dāng)凝膠構(gòu)件13在高溫下膨脹時，會發(fā)生類似情況。相反，在本實(shí)施例中，如圖3所示，莖部3不具有相較于下凹部分22徑向向內(nèi)突起的肩部。鑒于此，不存在由于肩部的粘性阻力。這有利于凝膠構(gòu)件13沿從下凹部分22到莖部30的方向運(yùn)動，尤其沿遠(yuǎn)離隔膜23的方向運(yùn)動。當(dāng)凝膠構(gòu)件13從通孔33向下凹部分22運(yùn)動時，粘性阻力比當(dāng)凝膠構(gòu)件13沿遠(yuǎn)離隔膜23的方向從下凹部分22運(yùn)動時更大。因次，與圖2所示的比較示例相比，凝膠構(gòu)件13可更容易沿遠(yuǎn)離隔膜23的方向運(yùn)動。鑒于此，凝膠構(gòu)件13的應(yīng)カ會通過凝膠構(gòu)件13沿遠(yuǎn)離隔膜23的方向運(yùn)動而緩解。因此，可有效防止由凝膠構(gòu)件13變形而引起的應(yīng)力作用在隔膜和測量電阻器24上。本申請的發(fā)明人已進(jìn)行了基于有限元法的分析(FEM分析)以確認(rèn)上述優(yōu)點(diǎn)。圖 4A和4B示意性示出了在FEM分析中使用的壓カ傳感器的結(jié)構(gòu)。具體言之，圖4A示出了第ー實(shí)例，其中傳感器芯片11具有如本實(shí)施例中壓カ傳感器10的情況的肩部。圖4B示出了第二實(shí)例，其中莖部30具有如比較示例的情況的肩部。在第一實(shí)例中，針對傳感器芯片11使用硅基底，針對粘附層50使用氟硅氧烷，針對莖部30使用鋁，針對殼40使用PBT，且針對凝膠構(gòu)件13使用楊氏模量為O. IMPa的氟凝膠。另外，莖部30的開ロ面積(橫截面面積)不變。沿平行于傳感器芯片安裝表面31的方向從第一內(nèi)邊緣34到第二內(nèi)邊緣25的距離為O. 375mm。另外，莖部30的內(nèi)壁33a與粘附層50的內(nèi)周表面齊平。在圖4B示出的第二實(shí)例中，針對傳感器芯片11使用硅基底，針對莖部30使用玻璃，針對殼40使用PBT，且針對凝膠構(gòu)件13使用楊氏模量為O. IMPa的氟凝膠。另外，沿平行于傳感器芯片安裝表面31的方向從第一內(nèi)邊緣34到第二內(nèi)邊緣25的距離為O. 7mm。莖部30的開ロ面積不變。傳感器芯片11的結(jié)構(gòu)(諸如隔膜23的尺寸和厚度、傳感器芯片11的厚度以及下凹部分22的尺寸和形狀)以及殼40的結(jié)構(gòu)(諸如通孔43的開ロ面積和長度)在第一實(shí)例與第二實(shí)例之間相同。通過結(jié)構(gòu)分析來分析當(dāng)溫度從150攝氏度的高溫變化至-40攝氏度的低溫時在隔膜23中產(chǎn)生的應(yīng)力。在此分析中，從隔膜23的一端23a(由圖4中的兩條點(diǎn)劃線表示)到隔膜23的中心CL的隔膜的部分以規(guī)則間距分割。獲得的十五個點(diǎn)1-15設(shè)定為應(yīng)カ測量點(diǎn)。第一點(diǎn)I設(shè)定為端部23a。在圖5中示出了分析結(jié)果。圖5清楚地示出，在第一實(shí)例中在隔膜23中產(chǎn)生的應(yīng)カ小于第二實(shí)例中產(chǎn)生的應(yīng)力。測量點(diǎn)1-15之中的最大產(chǎn)生應(yīng)力在第一實(shí)例I中為-O. 5MPa，在第二實(shí)例中為-4. 8MPa。第一實(shí)例的最大產(chǎn)生應(yīng)力比第二實(shí)例的最大產(chǎn)生應(yīng)力小90%。該結(jié)果清楚地示出本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)可有效抑制向隔膜23和測量電阻器24施加應(yīng)力，該應(yīng)カ由凝膠構(gòu)件13的變形導(dǎo)致。在本實(shí)施例中，與凝膠構(gòu)件13接觸的壓カ傳輸通道33、43的部分在莖部30的第一內(nèi)邊緣34處具有最小的開ロ面積。在沿遠(yuǎn)離隔離23的方向與傳感器芯片安裝表面31存在一定距離的位置處的開ロ面積不比傳感器芯片安裝表面31的邊緣處的開ロ面積窄。另夕卜，壓カ傳輸通道33、43的接觸部分在距隔膜23最遠(yuǎn)的位置處具有最大的開ロ面積。此最大的開ロ面積比第一內(nèi)邊緣34處的開ロ面積更大。另外，給定位置處的開ロ面積大于或等于給定位置與隔膜23之間的開ロ面積。鑒于此，當(dāng)凝膠構(gòu)件13在低溫下變硬且變形時，凝膠構(gòu)件13可通過沿遠(yuǎn)離隔膜23的方向運(yùn)動到莖部30的通孔33中來緩解由于此變形而導(dǎo)致的應(yīng)力。相應(yīng)地，作用在隔膜23上的應(yīng)カ可受到有效抑制。這也可應(yīng)用于凝膠構(gòu)件13在高溫下膨脹的情況。在本實(shí)施例中，傳感器芯片I通過粘附層50固定至莖部30，莖部30充當(dāng)?shù)谝恢尾糠?。具體言之，第一支撐部分僅包括莖部30，所述莖部30是僅通過粘附層50固定至傳感器芯片11的部分。另外，莖部30的通孔33的一部分與凝膠構(gòu)件13接觸。在距隔膜23最遠(yuǎn)位置處的接觸部分的開ロ面積大于在第一內(nèi)邊緣34處的開ロ面積。如上所述，在給定位置處的開ロ面積大于或等于給定位置與隔膜23之間的開ロ面積。鑒于此，如圖3所示，與朝向隔膜23的方向相比，凝膠構(gòu)件13可更容易地在遠(yuǎn)離隔膜23的方向上在莖部30中運(yùn)動。在本實(shí)施例中，與通孔33的開ロ面積不變的情況相比，凝膠構(gòu)件13可更容易地運(yùn)動。 因此，作用在隔膜23上的應(yīng)カ可受到有效抑制。應(yīng)注意，與凝膠構(gòu)件13接觸的部分不是指在制造時填充有凝膠構(gòu)件13的部分。與凝膠構(gòu)件13接觸的部分是指可在服務(wù)溫度范圍內(nèi)與凝膠構(gòu)件13接觸的最大可接觸部分。具體言之，與凝膠構(gòu)件13接觸的部分是指在服務(wù)溫度范圍的上限與凝膠構(gòu)件13接觸的部分。由于上述優(yōu)點(diǎn)的協(xié)同作用，本實(shí)施例的壓カ傳感器10可有效防止應(yīng)カ作用在隔膜23和測量電阻器24上，所述應(yīng)カ由凝膠構(gòu)件13變形產(chǎn)生。尤其是，當(dāng)與本實(shí)施例的壓カ傳感器10類似的壓カ傳感器曝露于廢氣下時，壓カ傳感器長時間曝露于廢氣中的酸性成分(諸如硝酸等)下。在這種情況下，凝膠構(gòu)件13的表面層硬化。當(dāng)凝膠構(gòu)件13的表面層硬化吋，凝膠構(gòu)件13通常變得難以沿遠(yuǎn)離隔膜23的方向運(yùn)動，因此，與表面層未硬化的情況相比，用以上推隔膜的力通常會變大。然而，在本實(shí)施例的壓カ傳感器10中，凝膠構(gòu)件13沿遠(yuǎn)離隔膜23的方向可容易地運(yùn)動。因此，即使凝膠構(gòu)件13的表面層由于酸性成分而硬化，與比較示例相比，硬化的表面層也會在遠(yuǎn)離隔膜23的方向上受到用于使凝膠構(gòu)件13變形的更大的力。鑒于此，凝膠構(gòu)件13的硬化表面部分的變形量大，且因此，與比較示例相比，本實(shí)施例可有效防止應(yīng)カ作用在隔膜23和測量電阻器24上，該應(yīng)カ由凝膠構(gòu)件13的變形而導(dǎo)致。本申請的發(fā)明人已進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究凝膠構(gòu)件13的厚度和表面積每ー者如何影響在隔膜23中產(chǎn)生的應(yīng)カ的酸性成分導(dǎo)致變化的量。圖6和7中示出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)中，制備成對的壓カ傳感器10，所述每對壓カ傳感器具有相同結(jié)構(gòu)。在每ー對壓カ傳感器中，一個壓カ傳感器10在140攝氏度下受熱160小吋，每個預(yù)定時間內(nèi)，用PH值為I. 5的濃縮廢液滴落在凝膠構(gòu)件13的表面13a上。預(yù)定時間介于20分鐘與30分鐘之間。這樣，獲得這樣ー個實(shí)例，其中凝膠構(gòu)件13的表面層硬化。其后，獲得的此實(shí)例和其中濃縮廢液未滴落的其他實(shí)例再成對。針對該對中每個實(shí)例而言，測量三個溫度級下隔膜23的最大產(chǎn)生應(yīng)力。所述三個溫度級是150攝氏度的高溫(HT)、20攝氏度的室溫(RT)以及-40攝氏度的低溫。在每個溫度級下，該對實(shí)例之間的最大產(chǎn)生應(yīng)力的差被測量為是變化量。在圖6和7中，空三角形、空矩形和空圓形分別表示高溫、室溫和低溫下的變化量。制備具有約2. 5_、約2. 8mm和約3. 2mm的三個厚度級的凝膠構(gòu)件13。針對傳感器芯片11使用硅基底，針對粘附層50使用氟硅氧烷，針對莖部30使用鋁，針對殼40使用PBT,以及針對凝膠構(gòu)件13使用楊氏模量為O. IMPa的氟凝膠。除了凝膠構(gòu)件13的厚度外其他參數(shù)都是相同的。圖6示出了高溫下變化大，且當(dāng)凝膠構(gòu)件13的厚度更大時，變化也更大。更厚的凝膠構(gòu)件13高溫下導(dǎo)致更大變化的原因在于，更厚的凝膠構(gòu)件13具有更大的膨脹カ且因此具有用以上推隔膜23的大的力。就凝膠構(gòu)件13的表面面積而言，制備具有9mm2和20mm2的兩個表面面積水平的凝膠構(gòu)件13。針對傳感器芯片11使用硅基底，針對粘附層50使用氟硅氧烷，針對莖部30使用鋁，針對殼40使用PBT，且針對凝膠構(gòu)件13使用楊氏模量為O. IMPa的氟凝膠。除了凝膠構(gòu)件13的表面面積以外的參數(shù)都相同。圖7示出了高溫下變化較大 。尤其是，當(dāng)凝膠構(gòu)件13的表面面積變小時，變化更大。凝膠構(gòu)件13的小的表面面積在高溫下導(dǎo)致更大變化的原因在于，小的表面面積(即小的開ロ面積)導(dǎo)致凝膠構(gòu)件13的硬化表面層的更強(qiáng)的彈性，且使硬化表面層難以變形。鑒于此，用以上推隔膜23的力増大。以上結(jié)果顯示凝膠構(gòu)件13的大的表面面積與小厚度可以是優(yōu)選的，從而減少應(yīng)力，所述應(yīng)カ在凝膠構(gòu)件13的表面層由于酸性成分而硬化的狀態(tài)下作用在隔膜上。就凝膠構(gòu)件13的厚度而言，由于凝膠構(gòu)件13保護(hù)粘附層50以及隔膜23，所以從內(nèi)邊緣的最小所需厚度可是允許保護(hù)粘附層50的厚度。舉例而言，從第一內(nèi)邊緣34的最小所需厚度可以是Imm或更大。在本實(shí)施例中反映了以上結(jié)果，而使得，為了減少凝膠構(gòu)件13的厚度，凝膠構(gòu)件13填充莖部30的通孔33，而不會填充超過通孔33，雖然支撐構(gòu)件12包括殼40。因而，與殼40的通孔43填充有凝膠構(gòu)件13的情況相比，作用在隔膜23上的應(yīng)力，尤其是當(dāng)凝膠構(gòu)件13的表面部分由于酸性成分硬化時的應(yīng)力，可減小。此外，在本實(shí)施例中，與凝膠構(gòu)件13接觸的壓カ傳輸通道33、43的部分在距隔膜23最遠(yuǎn)的位置處具有某一橫截面尺寸(例如直徑)。所述某ー橫截面尺寸大于凝膠構(gòu)件13的厚度。凝膠構(gòu)件13的厚度定義為在基準(zhǔn)方向(也稱為“垂直方向”)上的凝膠構(gòu)件13的最大長度，所述基準(zhǔn)方向垂直于傳感器芯片安裝表面31。因此，與凝膠構(gòu)件13的厚度大于或等于上述某一橫截面尺寸的情況相比，作用在隔膜23上的應(yīng)力，尤其是當(dāng)凝膠構(gòu)件13的表面層由于酸性成分硬化時的應(yīng)力，可減少。此外，本實(shí)施例使用陶瓷多層板作為莖部30。與例如單陶瓷層用作莖部30的情況相比，這有利于形成具有上述開ロ形狀的通孔33。(變型)在上述示例中，與凝膠構(gòu)件13接觸的莖部30的通孔33的部分為階梯形?；蛘?，如圖8所示，與凝膠構(gòu)件13接觸的通孔33的部分的開ロ面積可隨著與隔膜23變遠(yuǎn)而増大。在圖8示出的示例中，通孔33整體具有錐形以使得沿垂直方向在開ロ面積的變化率不變。在此錐形中，凝膠構(gòu)件13可在遠(yuǎn)離隔膜23的方向上容易地在莖部30中運(yùn)動。因此，作用在隔膜23上的應(yīng)カ可更有效地減小。此外，與例如莖部30的開ロ面積是不變的情況相比，即使凝膠構(gòu)件13的表面層由于酸性成分而硬化，也可以抑制作用在隔膜23上的應(yīng)力，同時減少傳感器芯片11的尺寸。圖8中示出的莖部30是由陶瓷、樹脂、金屬等制成的單一部分。或者，莖部30可以是具有錐形通孔的陶瓷多層板，所述錐形通孔可通過處理多層板的每ー層而形成。此外，在圖8示出的示例中，下凹部分22的內(nèi)壁22a和通孔33的內(nèi)壁33a相對于垂直方向具有不同傾斜度。換言之，下凹部分22的內(nèi)壁22a相對于垂直方向的錐角Θ1與通孔33的內(nèi)壁33a相對于垂直方向的錐角Θ2不同(Θ2> Θ I)?；蛘?，如圖9所示,錐角Θ1和Θ2可相同。另外，傳感器芯片11的下凹部分22的內(nèi)壁22a可與通孔33的和凝膠構(gòu)件13接觸的部分的內(nèi)壁33a齊平。換言之，傳感器芯片11與莖部30可彼此結(jié)合，且可在其間形成不具有階梯(凹-凸)的平坦表面。此構(gòu)造可便利凝膠構(gòu)件13沿遠(yuǎn)離隔膜23方向運(yùn)動。因此，作用在隔膜23上的應(yīng)カ可更有效受到抑制。在圖9中，粘附層50的內(nèi)周表面、下凹部分22的內(nèi)壁22a以及通孔33的內(nèi)壁33a相互齊平。粘附層50的內(nèi)周表面也為錐形?；蛘撸m然錐角Θ1和Θ 2相同，但是內(nèi)壁22a和33a可不相互齊平。在上述示例中，莖部30的第一內(nèi)邊緣34相較于傳感器芯片11的第二內(nèi)邊緣25徑向向外設(shè)置?；蛘?，如圖10所示，在平行于傳感器芯片安裝表面31的方向上，第一內(nèi)邊緣34可與第二內(nèi)邊緣25整體重合。舉例而言，在圖10中，莖部30的通孔33的開ロ面積在從傳感器芯片安裝表面33到通孔33中途的面積上不變。從通孔33中途到后表面32，開ロ面積隨著與隔膜23之間的距離增大而増大。在此構(gòu)造中，在傳感器芯片11和莖部相互結(jié)合的位置處，缺少由從后表面的第二內(nèi)邊緣25曝露的部分形成的階梯。這便于凝膠構(gòu)件沿遠(yuǎn)離隔膜23的方向運(yùn)動。因此，作用在隔膜23上的應(yīng)カ可更有效地降低。 當(dāng)在粘附層50的內(nèi)周表面、下凹部分22的內(nèi)壁22a以及通孔33的內(nèi)壁33a如圖9所示相互齊平的狀態(tài)下粘附層50較薄時，第一內(nèi)邊緣34接近第二內(nèi)邊緣25，這樣第一與第二內(nèi)邊緣34、25幾乎相互匹配。圖8-10示出了變形狀態(tài)的凝膠構(gòu)件13。圖8_10中的凝膠構(gòu)件13中的箭頭表示，凝膠構(gòu)件13可容易地從下凹部分22朝向通孔33運(yùn)動。在圖8-10中，與凝膠構(gòu)件13接觸的壓カ傳輸通道33、43的部分在距隔膜23最遠(yuǎn)的位置處具有某一橫截面尺寸。所述某ー橫截面尺寸比凝膠構(gòu)件13的厚度大。(第二實(shí)施例)在第一實(shí)施例中，凝膠構(gòu)件13連續(xù)填充從下凹部分22延伸到莖部的通孔33的區(qū)域。相反，在第二實(shí)施例中，如圖11所示，凝膠構(gòu)件13連續(xù)填充從下凹部分22延伸到殼40的通孔43的區(qū)域。在殼40的莖部安裝表面41上環(huán)繞通孔43的開ロ端的第三內(nèi)邊緣44面向莖部30的后表面32。除了填充有凝膠構(gòu)件13的區(qū)域以外，如圖11所示的壓カ傳感器10具有大體上與圖I所示的第一實(shí)施例的壓カ傳感器10相同的結(jié)構(gòu)。鑒于此，在本實(shí)施例中，第三內(nèi)邊緣44相較于第四內(nèi)邊緣35徑向向外設(shè)置，所述第四內(nèi)邊緣35在莖部30的后表面32上環(huán)繞通孔33的開ロ端。在圖11中，凝膠構(gòu)件13處于變形狀態(tài)，且凝膠構(gòu)件13中的箭頭表示凝膠構(gòu)件13可容易地從下凹部分22向通孔33和通孔43運(yùn)動。在本實(shí)施例中，與莖部30相對于傳感器芯片I相似,殼40不具有相較于莖部30的通孔33的內(nèi)壁33a徑向向內(nèi)突起的肩部。鑒于此，凝膠構(gòu)件13可容易地從莖部30向殼40運(yùn)動。凝膠構(gòu)件13沿遠(yuǎn)離隔膜23方向的運(yùn)動會緩解作用在隔膜上的應(yīng)力。相應(yīng)地，可有效防止由于凝膠構(gòu)件13變形而產(chǎn)生的應(yīng)力作用在隔膜23和測量電阻器24上。在本實(shí)施例中，殼40的通孔43的開ロ面積大于莖部30的通孔33的開ロ面積。另夕卜，殼40的通孔43為直的形狀，以使得開ロ面積不變。鑒于此，與第一實(shí)施例中的情況相同，與凝膠構(gòu)件13接觸的壓カ傳輸通道33、43的部分在莖部30的第一內(nèi)邊緣34處具有最小的開ロ面積。另外，距隔膜23最遠(yuǎn)的位置處的接觸部分的開ロ面積最小，且大于第一內(nèi)邊緣34處的開ロ面積。此外，給定位置處的接觸部分的開ロ面積大于或等于給定位置與隔膜23之間的開ロ面積。因此，第二實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)大體上與第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)相同。此外，如第一實(shí)施例的情況那樣，與凝膠構(gòu)件13接觸的壓カ傳輸通道33、43的部分在距隔膜23最遠(yuǎn)的位置處具有某一橫截面尺寸(例如直徑)。所述某ー橫截面尺寸(例如直徑)大于凝膠構(gòu)件13的厚度。鑒于此，作用在隔膜23上的應(yīng)力，尤其是當(dāng)凝膠構(gòu)件13的表面層由于酸性成分而硬化時的應(yīng)カ可減小。(變型)在上述示例中，殼40的通孔43的開ロ面積不變?；蛘撸c凝膠構(gòu)件13接觸的殼40的通孔43—部分可具有以下的開ロ面積。給定位置處的開ロ面積大于或等于給定位置與隔膜23之間的開ロ面積。舉例而言，如圖12所示，與凝膠構(gòu)件13接觸的通孔43的內(nèi)壁43a的一部分的開ロ面積隨著與隔膜23之間的距離增大而増大。具體言之，與凝膠構(gòu)件13接觸的通孔43的部分為錐形以使得開ロ面積的變化率不變。與凝膠構(gòu)件13接觸的通孔43的內(nèi)壁43a的部分相對于垂直方向的錐角Θ 3與錐角Θ I與Θ 2 —致。換言之，與凝膠構(gòu) 件13接觸的支撐構(gòu)件12部分的錐角為Θ2(= Θ3)。錐角Θ 2與傳感器芯片11的錐角Θ I 一致。傳感器芯片11的下凹部分22的內(nèi)壁22a、粘附層50的內(nèi)周表面以及支撐構(gòu)件12的莖部30的通孔33的內(nèi)壁33a相互齊平。與粘附層51接觸的通孔33的內(nèi)壁33a的部分與和殼40的凝膠構(gòu)件13接觸的通孔43的內(nèi)壁43a的部分齊平。在此構(gòu)造中，錐形的作用和齊平表面的作用可有效抑制作用在隔膜23上的應(yīng)力，如第一實(shí)施例變型中的情況ー樣(參見圖9)。此外，與通孔43的開ロ面積是不變的情況相比，凝膠構(gòu)件13具有更大的表面面積。因而，在凝膠構(gòu)件13的表面層由于酸性成分而硬化的狀態(tài)中，作用在隔膜23上的應(yīng)カ可受到抑制。圖12示出變形狀態(tài)下的凝膠構(gòu)件13。圖12中的凝膠構(gòu)件13中的箭頭表示凝膠構(gòu)件13可容易地從下凹部分22運(yùn)動到通孔33和通孔43。同樣在圖12中，與凝膠構(gòu)件13接觸的壓カ傳輸通道33、43的部分在距隔膜23最遠(yuǎn)的位置處具有某一橫截面尺寸(例如直徑)。所述某ー橫截面尺寸(例如直徑)大于凝膠構(gòu)件13的厚度。在圖12中，通孔43的內(nèi)壁43的一部分為錐形，且內(nèi)壁43a的剩余部分為直的形狀，其中開ロ面積不變。或者，當(dāng)凝膠構(gòu)件13填充到通孔43的中途的區(qū)域時，通孔43的內(nèi)壁43a作為整體可定形為使得通孔43的開ロ面積越大，其與隔膜23的距離越大。在圖12中，三個錐角Θ I、Θ2、Θ 3大體相同?；蛘?，三個錐角Θ I、Θ2、Θ 3可相互不同。舉例而言，三個錐角Θ I、Θ2和Θ 3中的兩個可基本彼此相同，且可與三個Θ I、Θ2和Θ 3中的另ー個不同?；蛘?，雖然錐角Θ1、Θ2和Θ 3相同，但是內(nèi)壁22a、33a和43a可不相互齊平?；蛘?，雖然錐角Θ1、Θ2和Θ3相同，內(nèi)壁22a和33a可相互齊平，但是內(nèi)壁33a和43a可相互不齊平。上文中，第三內(nèi)邊緣44相較于第四內(nèi)邊緣徑向向外設(shè)置?；蛘?，第三內(nèi)邊緣44可與第四內(nèi)邊緣35整體上重合。(第三實(shí)施例)在上述實(shí)施例中，在室溫下，凝膠構(gòu)件13的表面為這樣ー種彎月形，以使得該表面在遠(yuǎn)離隔膜23的方向上凹進(jìn)(參見圖I)。相反，在第三實(shí)施例中，如圖13所示，在室溫下，凝膠構(gòu)件13的表面為這樣ー種彎月形，以使得該表面在遠(yuǎn)離隔膜23的方向上凸出。除了凝膠構(gòu)件13的表面形狀外，如圖13所示的壓カ傳感器10可具有與第一實(shí)施例的壓カ傳感器10 (如圖I所示)大體上相同的結(jié)構(gòu)。
當(dāng)凝膠構(gòu)件13的表面具有彎月形，且在遠(yuǎn)離隔膜23的方向上凸出時，與當(dāng)凝膠構(gòu)件13在遠(yuǎn)離隔膜23的方向上平坦或凹進(jìn)時相比，凝膠構(gòu)件可沿遠(yuǎn)離隔膜23的方向上更容易地運(yùn)動。舉例而言，假定凝膠構(gòu)件13的表面層由于酸性成分而硬化，則凝膠構(gòu)件13的膨脹使硬化表面層在遠(yuǎn)離隔膜23的方向上變形。在此假定情形下，當(dāng)凝膠構(gòu)件13的表面在遠(yuǎn)離隔膜23的方向上凸出時，與當(dāng)凝膠構(gòu)件13的表面平坦或凹進(jìn)時相比，硬化的表面層可在遠(yuǎn)離隔膜23的方向上更容易地變形。因此，作用在隔膜23上的應(yīng)カ可受到有效抑制。如圖13所示的凝膠構(gòu)件13可以例如以下述方式形成。如圖14所示，穿過殼40的通孔43，凝膠構(gòu)件注入到從傳感器芯片11的下凹部分22延伸到莖部30的通孔33的中途的區(qū)域中。接著，在壓カ從表面13a施加至凝膠構(gòu)件13的狀態(tài)下，凝膠構(gòu)件13通過例如加熱而硬化。具體言之，在外部大氣的壓カ比大氣壓大時，凝膠構(gòu)件13硬化。在此硬化過程后，釋放壓カ應(yīng)用，以使得大氣壓力施加至凝膠構(gòu)件13的表面13a。結(jié)果，如圖13所示，獲得了彎月形的凝膠構(gòu)件13，所述彎月形的凸出方向是遠(yuǎn)離隔膜23的方向。上述實(shí)施例和變型可以修正、組合和/或延伸。
舉例而言，在上述實(shí)施例中，支撐構(gòu)件12包括用作第一支撐部分的莖部30和用作第二支撐部分的殼40。然而，支撐構(gòu)件12的結(jié)構(gòu)不限于上述示例。然而，支撐構(gòu)件12可包括第一支撐部分而不包括第二支撐部分。舉例而言，支撐構(gòu)件12可具有不具備基座的結(jié)構(gòu)，其中支撐構(gòu)件12可包括作為第一支撐部分D殼40且不包括莖部30?；蛘撸齻€或更多部分可形成支撐構(gòu)件12。本掲示內(nèi)容具有多個方面。舉例而言，根據(jù)ー個方面，壓カ傳感器包括傳感器芯片
(11)、支撐構(gòu)件(12)和凝膠構(gòu)件(13)。傳感器芯片(11)具有下凹部分(22)、隔膜(23)和測量電阻器(24)。下凹部分(22)在傳感器芯片(11)的ー個表面上具有開ロ端。隔膜(23)界定下凹部分(22)的底部。測量電阻器(24)形成在隔膜(23)上。支撐構(gòu)件(12)具有面向傳感器芯片(11)的ー個表面(21)的安裝表面(31)。安裝表面(31)是傳感器芯片(11)固定至其的表面。支撐構(gòu)件(12)界定壓力傳輸通道(33、43)，所述壓カ傳輸通道在安裝表面(31)上具有開ロ端，且與下凹部分(22)連通。凝膠構(gòu)件(13)連續(xù)填充下凹部分(22)和壓カ傳輸通道(33、43)的至少一部分，且保護(hù)隔膜(23)。響應(yīng)于通過凝膠構(gòu)件(13)傳輸?shù)礁裟?23)的壓カ介質(zhì)的壓カ以及隔膜(23)的變形，測量電阻器(24)的電阻變化。支撐構(gòu)件(12)的安裝表面(31)上的壓カ傳輸通道(33、43)的開ロ端的邊緣(34)面向傳感器芯片(11)的ー個表面(21)上的下凹部分(22)的開ロ端的環(huán)繞區(qū)域(21a)。與凝膠構(gòu)件(13)接觸的壓カ傳輸通道(33、43)的至少一部分在安裝表面(31)的開ロ端處具有最小的橫截面面積，且在離隔膜(23)最遠(yuǎn)的位置處具有最大的橫截面面積。給定位置處的壓力傳輸通道(33、43)的至少一部分的橫截面面積大于或等于隔膜(23)與給定位置之間的橫截面面積。支撐構(gòu)件(12)包括具有安裝表面(31)的第一支撐部分(30)。第一支撐部分
(30)進(jìn)ー步包括與安裝表面(31)相対的后表面(32)，并界定從安裝表面(31)穿透至后表面(32)的第一壓カ傳輸通道部分(33)。傳感器芯片(11)利用粘附劑(50)結(jié)合至第一支撐部分(30)的安裝表面(31)。第一壓カ傳輸通道部分(33)包括在壓カ傳輸通道(33、43)中。第一位置處的第一壓カ傳輸通道部分(33)的橫截面面積大于第二位置處的第一壓カ傳輸通道部分(33)的橫截面面積。第一位置是安裝表面(31)上的第一壓カ傳輸通道部分(33)的開ロ端。第二位置是在與凝膠固件(13)接觸的第一壓カ傳輸通道部分(33)的一部分中距隔膜(23)最遠(yuǎn)的位置。第一支撐部分(30)是傳感器芯片(11)僅經(jīng)由粘附劑(50)固定至其的部分。應(yīng)指出，粘性阻力依據(jù)與粘性目標(biāo)接觸的目標(biāo)的形狀而定。具體言之，凹形或凸形可具有與粘性目標(biāo)更大的接觸面積，且導(dǎo)致比平面更大的粘性阻力。根據(jù)上述壓力，支撐構(gòu)件(12)的安裝表面(31)上的壓カ傳輸通道(33、43)的開ロ端的邊緣(34)不面向傳感器芯片(11)的下凹部分(22)，而是面向傳感器芯片(11)的一個表面(21)上的下凹部分(22)的開ロ端的環(huán)繞區(qū)域(21a)。也就是說，支撐構(gòu)件(12)不具有相較于下凹部分(22)的邊緣沿平行于安裝表面(31)的方向徑向向內(nèi)突出的肩部。作為粘性目標(biāo)的凝膠構(gòu)件(13)在低溫(例如-30攝氏度或更低)下變硬且變形。當(dāng)凝膠構(gòu)件(13)運(yùn)動(流動)以緩解此變形時，凝膠構(gòu)件(13)可沿遠(yuǎn)離隔膜(23)的方向容易地運(yùn)動。當(dāng)凝膠構(gòu)件(13)在高溫環(huán)境下膨脹時，凝膠構(gòu)件(13)可沿遠(yuǎn)離隔膜(23)的方向容易地運(yùn)動。
此外，根據(jù)上述壓力，與凝膠構(gòu)件(13)接觸的壓カ傳輸通道(33、43)的至少一部分在安裝表面(31)上的開ロ端處具有最小的橫截面面積，且在距離隔膜(23)最遠(yuǎn)的位置處具有最大的橫截面面積。另外，在給定位置處的壓力傳輸通道(33、43)的至少一部分的橫截面面積大于或等于隔膜(23)與給定位置之間的橫截面面積。鑒于此，凝膠構(gòu)件(13)可沿遠(yuǎn)離隔膜(23)的方向在支撐構(gòu)件(12)的壓カ傳輸通道(33、43)中容易地運(yùn)動。此外，根據(jù)上述壓力，支撐構(gòu)件(12)包括至少ー個第一支撐部分(30)。第一支撐部分(30)是傳感器芯片(11)僅經(jīng)由粘附劑(50)固定至其的部分。具體言之，第一支撐部分(30)可以是單個部分。第一位置處的第一壓カ傳輸通道部分(33)的橫截面面積比第二位置處的第一壓カ傳輸通道部分(33)的橫截面面積大。第一位置是安裝表面(31)上的第一壓カ傳輸通道部分(33)的開ロ端。第二位置是與凝膠構(gòu)件(13)接觸的第一壓カ傳輸通道部分(33)的一部分中距離隔膜(23)最遠(yuǎn)的位置。鑒于此，與第一壓カ傳輸通道部分
(33)的開ロ面積在第一壓カ傳輸通道部分(33)的穿透方向上不變的情況相比，凝膠構(gòu)件
(13)可沿遠(yuǎn)離隔膜(23)的方向容易地運(yùn)動。由于上述優(yōu)點(diǎn)的協(xié)同，壓カ傳感器可有效防止應(yīng)カ作用在隔膜(23)和測量電阻器(24)上，所述應(yīng)カ由凝膠構(gòu)件(13)的變形而導(dǎo)致。另外，根據(jù)上述應(yīng)力，因?yàn)閭鞲衅餍酒?11)不是通過陽極結(jié)合而是通過粘附劑
(50)固定至第一支撐部分(30)，所以壓カ傳輸通道的邊緣(34)可面向傳感器芯片(11)的ー個表面(21)。雖然使用了上述配置，但是壓力傳感器也可采用陽極結(jié)合而非粘附劑結(jié)合。因此，可防止由火花的產(chǎn)生導(dǎo)致的結(jié)合強(qiáng)度減小。壓カ傳輸通道(33、43)的邊緣(34)與傳感器芯片(11)的ー個表面(21)的區(qū)域(21a)之間的位置關(guān)系，可使得壓力傳輸通道(33、43)的邊緣(34)與下凹部分(22)的邊緣(25)沿平行于安裝表面(31)的方向相互重合。或者，該位置關(guān)系可使得壓カ傳輸通道(33,43)的邊緣(34)在平行于安裝表面(31)的方向上相較于下凹部分(22)的邊緣(25)徑向向外布置。上述壓カ傳感器可以以如下方式配置。與凝膠構(gòu)件(13)接觸的第一壓カ傳輸通道部分(33)的一部分的橫截面面積隨著與隔膜(23)距離的增大而増大。根據(jù)上述配置，因?yàn)榈谝粔亥珎鬏斖ǖ啦糠?33)的一部分的橫截面面積隨著與隔膜(23)距離的增大而増大，所以作用在隔膜(23)上的應(yīng)カ可更有效地受到抑制。上述壓カ傳感器可以以如下方式配置。傳感器芯片(11)的下凹部分(22)的內(nèi)壁(22a)成錐形，以使得下凹部分(22)的橫截面面積隨著在基準(zhǔn)方向上與隔膜(23)距離的增大而増大?；鶞?zhǔn)方向是從隔膜(23)朝向安裝表面(31)的方向，且垂直于安裝表面(31)。傳感器芯片(11)的下凹部分(22)的內(nèi)壁(22a)相對于基準(zhǔn)方向的錐角(Θ I)與壓カ傳輸通道(33、43)的至少一部分的內(nèi)壁(33a、43a)相對于基準(zhǔn)方向的錐角(Θ 2) 一致。傳感器芯片(11)的下凹部分(22)的內(nèi)壁(22a)與壓カ傳輸通道(33、43)的至少一部分的內(nèi)壁(33a,43a)齊平。根據(jù)上述配置，下凹部分(22)的內(nèi)壁(22a)與壓カ傳輸通道(33、43)的接觸部分 的內(nèi)壁(33、43)都是平坦的(其間不存在階梯)。因此，凝膠構(gòu)件(13)可沿遠(yuǎn)離隔膜(23)的方向容易地運(yùn)動。作用在隔膜(23)上的應(yīng)カ可更有效地受到抑制。上述壓カ傳感器可以以如下方式配置。與凝膠構(gòu)件(13)接觸的壓カ傳輸通道部分(33)的一部分為階梯狀內(nèi)壁(33a)。第一支撐構(gòu)件上的第一壓カ傳輸通道部分(33)具有橫截面面積不同的多個間隔。在每個間隔中，橫截面面積不變。鑒于此，與橫截面面積在與凝膠構(gòu)件(13)接觸的第一壓カ傳輸通道部分(33)的部分上不變的情況相比，凝膠構(gòu)件(13)可沿遠(yuǎn)離隔膜(23)的方向容易地運(yùn)動。上述壓カ傳感器可配置成使得第一支撐部分(30)是陶瓷多層板。與使用單個陶瓷體作為莖部30的情況相比，這便于形成具有上述開ロ形狀的第一壓カ傳輸通道部分
(33)。上述壓カ傳感器可配置成使得凝膠構(gòu)件(13)的表面(13a)為彎月形，其凸出方向?yàn)檫h(yuǎn)離隔膜(23)的方向。根據(jù)上述內(nèi)容，即使凝膠構(gòu)件(13)的表面層由于例如廢氣的酸性成分而硬化，與凝膠構(gòu)件(13)的表面(13a)在遠(yuǎn)離隔膜(23)的方向上平坦或凸出的情況相比，作用在隔膜(23)上的應(yīng)カ也可有效地受到抑制。上述壓カ傳感器可以以如下方式配置。支撐構(gòu)件(12)還包括第二支撐部分(40)。第二支撐部分(40)支撐第一支撐部分(30)且界定與第一壓カ傳輸通道部分(33)連通的第二壓カ傳輸通道部分(43)。第二壓カ傳輸通道部分(43)和第一壓カ傳輸通道部分(33)都包括在壓カ傳輸通道(33、43)中。在上述配置中，凝膠構(gòu)件(13)可連續(xù)填充從下凹部分(22)延伸至第一壓カ傳輸通道部分(33)中途的區(qū)域。在第二壓カ傳輸通道部分(43)中可不存在凝膠構(gòu)件(13)。根據(jù)上述內(nèi)容，即使凝膠構(gòu)件(13)的表面層由于例如廢氣的酸性成分而硬化，與凝膠構(gòu)件(13)填充第二壓カ傳輸通道部分(43)的情況相比，作用在隔膜(23)上的應(yīng)カ也可有效受到抑制。根據(jù)上述內(nèi)容，即使凝膠構(gòu)件(13)的表面層由于例如廢氣的酸性成分而硬化，與凝膠構(gòu)件(13)的厚度大于距凝膠構(gòu)件(13)最遠(yuǎn)的位置處的部分的橫截面面積的情況相比，作用在隔膜(23)上的應(yīng)カ也可有效受到抑制。雖然已參照其實(shí)施例描述了本掲示內(nèi)容，但是應(yīng)了解，本掲示內(nèi)容不限于這些實(shí)施例和構(gòu)造。本掲示內(nèi)容欲涵蓋各種變型和等同構(gòu)造。另外，雖然上文描述了各種實(shí)施例和配置，但是包 括更多、更少或僅ー個元素的其他組合和配置也落入本掲示內(nèi)容的精神和范疇內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種壓カ傳感器，包括 傳感器芯片(11)，具有 下凹部分(22)，其在所述傳感器芯片(11)的ー個表面(21)上具有開ロ端； 隔膜(23)，其界定所述下凹部分(22)的底部，和 測量電阻器(24)，其形成在所述隔膜(23)上； 支撐構(gòu)件(12)，具有 安裝表面(31)，其面向所述傳感器芯片(11)的所述ー個表面(21)，且是傳感器芯片(11)固定至其的表面,和 壓カ傳輸通道(33、43)，其在所述安裝表面(31)上具有開ロ端，且與所述下凹部分(22)連通；以及 凝膠構(gòu)件(13)，其連續(xù)填充所述下凹部分(22)和所述壓カ傳輸通道(33、43)的至少ー部分，且保護(hù)所述隔膜(23)， 其中 響應(yīng)于通過所述凝膠構(gòu)件(13)傳輸?shù)剿龈裟?23)的壓カ介質(zhì)的壓カ以及隔膜(23)的變形，測量電阻器(24)的電阻變化； 所述支撐構(gòu)件(12)的所述安裝表面(31)上的所述壓カ傳輸通道(33、43)的開ロ端的邊緣(34)面向所述傳感器芯片(11)的所述ー個表面(21)上的所述下凹部分(22)的開ロ端的環(huán)繞區(qū)域(21a)； 與所述凝膠構(gòu)件(13)接觸的所述壓カ傳輸通道(33、43)的至少一部分在所述安裝表面(31)的所述開ロ端處具有最小的橫截面面積，且在距所述隔膜(23)最遠(yuǎn)的位置處具有最大的橫截面面積； 給定位置處的所述壓カ傳輸通道(33、43)的至少一部分的橫截面面積大于或等于所述隔膜(23)與所述給定位置之間的橫截面面積； 所述支撐構(gòu)件(12)包括具有所述安裝表面(31)的第一支撐部分(30)； 所述第一支撐部分(30)進(jìn)ー步具有與所述安裝表面(31)相対的后表面(32)，并界定從所述安裝表面(31)穿透至所述后表面(32)的第一壓カ傳輸通道部分(33)； 所述傳感器芯片(11)利用粘合劑(50)結(jié)合至所述第一支撐部分(30)的所述安裝部分(31)； 所述第一壓カ傳輸通道部分(33)包括在所述壓カ傳輸通道(33、43)中； 第一位置處的所述第一壓カ傳輸通道部分(33)的橫截面面積大于第二位置處的第一壓カ傳輸通道部分(33)的橫截面面積； 所述第一位置是所述安裝表面(31)上的所述第一壓カ傳輸通道部分(33)的開ロ端；所述第二位置是與所述凝膠構(gòu)件(13)接觸的所述第一壓カ傳輸通道部分(33)的一部分中距所述隔膜(23)最遠(yuǎn)的位置；且 所述第一支撐部分(30)是所述傳感器芯片(11)僅經(jīng)由所述粘附劑(50)固定至其的一部分。
2.如權(quán)利要求I所述的壓カ傳感器，其特征在干 與所述凝膠構(gòu)件(13)接觸的所述第一壓カ傳輸通道部分(33)的部分的橫截面面積隨著與所述隔膜(23)的距離增大而増大。
3.如權(quán)利要求2所述的壓カ傳感器，其特征在于 所述傳感器芯片(11)的所述下凹部分(22)的內(nèi)壁(22a)呈錐形，以使得所述下凹部分(22)的橫截面面積隨著在基準(zhǔn)方向上與所述隔膜(23)的距離增大而増大； 所述基準(zhǔn)方向是從所述隔膜(23)朝向所述安裝表面(31)的方向，且垂直于所述安裝表面(31)； 所述傳感器芯片(11)的所述下凹部分(22)的所述內(nèi)壁(22a)相對于所述基準(zhǔn)方向的錐角(Θ I)與所述壓カ傳輸通道(33、43)的至少一部分的內(nèi)壁(33a、43a)相對于所述基準(zhǔn)方向的錐角(Θ 2) 一致；且 所述傳感器芯片(11)的所述下凹部分(22)的所述內(nèi)壁(22a)與所述壓カ傳輸通道(33、43)的至少一部分的所述內(nèi)壁(33a、43a)齊平。
4.如權(quán)利要求I所述的壓カ傳感器，其特征在干 與所述凝膠構(gòu)件(13)接觸的所述第一壓カ傳輸通道部分(33)的部分具有階梯形內(nèi)壁(33a)。
5.如權(quán)利要求2所述的壓カ傳感器，其特征在于 所述第一支撐部分(30)是陶瓷多層板。
6.如權(quán)利要求I所述的壓カ傳感器，其特征在干 所述凝膠構(gòu)件(13)的表面(13a)為彎月形，其凸出方向是遠(yuǎn)離所述隔膜(23)的方向。
7.如權(quán)利要求I所述的壓カ傳感器，其特征在干 所述支撐構(gòu)件(12)進(jìn)ー步包括第二支撐部分(40)； 所述第二支撐部分(40)支撐所述第一支撐部分(30)，且界定與所述第一壓カ傳輸通道部分(33)連通的第二壓カ傳輸通道部分(43);且 所述第二壓カ傳輸通道部分(43)和所述第一壓カ傳輸通道部分(33)包括在所述壓カ傳輸通道(33、43)中。
8.如權(quán)利要求7所述的壓カ傳感器，其特征在于 所述凝膠構(gòu)件(13)連續(xù)填充從所述下凹部分(22)延伸至所述第一壓カ傳輸通道部分(33)中途的區(qū)域；且 在所述第二壓カ傳輸通道部分(43)中不存在所述凝膠構(gòu)件(13)。
9.如權(quán)利要求1-8中任ー項所述的壓カ傳感器，其特征在于 與所述凝膠構(gòu)件(13)接觸的所述壓カ傳輸通道(33、43)的部分在距所述凝膠構(gòu)件(13)最遠(yuǎn)的位置處具有橫截面尺寸；且 距所述凝膠構(gòu)件(13)最遠(yuǎn)的所述位置處的部分的橫截面尺寸大于所述凝膠構(gòu)件(13)的厚度。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種壓力傳感器。該壓力傳感器包括傳感器芯片(11)、支撐構(gòu)件(12)以及凝膠構(gòu)件(13)，傳感器芯片具有下凹部分(22)和界定下凹部分(22)的底部的隔膜(23)，支撐構(gòu)件界定與下凹部分(22)連通的壓力傳輸通道(33、43)，凝膠構(gòu)件連續(xù)填充下凹部分(22)和壓力傳輸通道(33、43)的至少一部分。傳感器芯片(11)利用粘附劑(50)結(jié)合至支撐構(gòu)件(12)的安裝表面(31)。安裝表面(31)上的壓力傳輸通道(33、43)的開口端的邊緣面向傳感器芯片(11)的下凹部分(22)的環(huán)繞區(qū)域(21a)。
文檔編號G01L9/06GK102692295SQ20121008076
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者大矢晃示 申請人:株式會社電裝