CN107084814A - 压力检测单元及其制造方法、以及使用其的压力传感器 - Google Patents
压力检测单元及其制造方法、以及使用其的压力传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107084814A CN107084814A CN201710081345.8A CN201710081345A CN107084814A CN 107084814 A CN107084814 A CN 107084814A CN 201710081345 A CN201710081345 A CN 201710081345A CN 107084814 A CN107084814 A CN 107084814A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pedestal
- sensing cell
- pressure
- pressure sensing
- terminal pins
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
- G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
- G01L9/0054—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements integral with a semiconducting diaphragm
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/0061—Electrical connection means
- G01L19/0069—Electrical connection means from the sensor to its support
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
- G01D11/24—Housings ; Casings for instruments
- G01D11/245—Housings for sensors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
- G01L19/0627—Protection against aggressive medium in general
- G01L19/0645—Protection against aggressive medium in general using isolation membranes, specially adapted for protection
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
- G01L19/0672—Leakage or rupture protection or detection
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/14—Housings
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/14—Housings
- G01L19/142—Multiple part housings
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L27/00—Testing or calibrating of apparatus for measuring fluid pressure
- G01L27/002—Calibrating, i.e. establishing true relation between transducer output value and value to be measured, zeroing, linearising or span error determination
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0042—Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
一种压力检测单元,具备:基座,该基座由陶瓷制成并形成为盖状;承载部件,该承载部件形成为盘状;膜片,该膜片夹于所述基座以及所述承载部件之间;半导体型压力检测装置,该半导体型压力检测装置安装于所述基座的承压空间侧,所述承压空间侧形成于所述基座与所述膜片之间;以及三个端子销,该三个端子销与所述半导体型压力检测装置电连接并且贯通所述基座,所述三个端子销由接地用端子销、电源输入用端子销、信号输出用端子销构成。该压力检测单元以及使用该压力检测单元的压力传感器具有简单的结构并且能够在组装作业中进行微调作业,并且能够减轻半导体型压力检测装置的检测精度的降低。
Description
技术领域
本发明涉及一种压力传感器,尤其涉及一种收容有半导体型压力检测装置的液体封入式的压力检测单元以及使用该压力检测单元的压力传感器。
背景技术
以往,液体封入式的压力传感器装备于制冷冷藏装置、空调装置中以检测制冷剂压力,或装备于汽车的燃料供给装置中以用于检测被供给的油压力,该液体封入式的压力传感器在由膜片划分并封入有油的承压室内收容有半导体型压力检测装置。
半导体型压力检测装置配置于上述承压室内,具有将承压空间内的压力变化转换为电信号并经由中继基板以及引线向外部输出的功能。
根据设置的环境、装置的使用状况,这样的压力传感器会有水等液体从外部向传感器内部浸入,对半导体型压力检测装置产生不良影响的情况。
在此,已知一种压力传感器(参照专利文献1),在收容有半导体型压力检测装置的基座上安装罩,并在该罩内部封入粘接剂而提高水密封性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-68105号公报
发明所要解决的课题
在专利文献1所公开的压力传感器中,通常,在将半导体型压力检测装置安装于基座的内面侧的中央部后,通过将该基座、膜片、以及承载部件重合并沿周向焊接而一体化来构成压力检测部。
此时,由于这些部件分别由不锈钢等金属材料形成,所以在进行上述沿周向焊接时的受热过程中,安装于基座的半导体型压力检测装置将由基座的膨胀或收缩产生的变形作为检测对象的压力变动来检测。
并且,根据压力传感器被使用的温度环境,半导体型压力检测装置会检测到基座的膨胀或收缩的变动,因此,在例如使用环境的冷暖差大的情况下,有必要进行压力传感器整体的温度补正(微调)。
并且,像这样的微调作业需要在压力检测部或压力传感器整体的组装作业后,在规定的温度环境下进行,而用于准备该温度环境的装置等需要另行准备。
另一方面,为了在压力检测部或压力传感器的组装作业后进行微调作业,需要在压力检测部设置贯通基座并与半导体型压力检测装置连接的调整用的端子销(引销),需要设置该端子销的工序、追加的材料等。
并且,有如下的情况:从与压力传感器的流体导入管连接的配管系等被传递来自设置有压力传感器的装置的低频电噪声、即所谓的“共态噪音”,端子销的个数越多,这种噪音越容易经由压力检测部传递到半导体型压力检测装置并导致检测精度降低。
发明内容
在此,本发明的目的在于提供一种压力检测单元以及使用该压力检测单元的压力传感器,该压力检测单元以及使用该压力检测单元的压力传感器具有简单的结构并且能够在组装作业中进行微调作业,并能够减轻半导体型压力检测装置的检测精度的降低。
为了达成上述目的,本发明的压力检测单元具备:基座,该基座由陶瓷制成并形成为盖状;承载部件,该承载部件形成为盘状;膜片,该膜片夹于所述基座与所述承载部件之间;半导体型压力检测装置,该半导体型压力检测装置安装于所述基座的承压空间侧,所述承压空间形成于所述基座与所述膜片之间;以及三个端子销,该三个端子销与所述半导体型压力检测装置电连接并且贯通所述基座,所述三个端子销由接地用端子销、电源输入用端子销、信号输出用端子销构成。
本发明的一实施例的压力检测单元在所述基座与所述三个端子销之间形成有第一钎焊部。此时,也可以在所述基座与所述第一钎焊部之间还形成有金属镀层。
并且,还具备铆接部件,该铆接部件从外周侧将所述基座与所述承载部件铆接一体化。
本发明的一实施例的压力检测单元在所述基座与所述膜片之间还夹有环部件。此时,也可以在所述基座与所述环部件之间形成有第二钎焊部,并在所述基座与所述第二钎焊部之间还形成有金属镀层。
本发明的压力检测单元可以作为压力传感器的一部分而被使用,该压力传感器具备:罩,该罩被安装为从外周侧包围所述压力检测单元;引线,该引线的一端与所述压力检测单元的端子销电连接,并且所述引线的另一端向所述罩的外部突出。
本发明的一实施例的压力检测单元的制造方法包含:端子销安装工序,在该端子销安装工序中,将贯通基座的三个端子销安装于所述基座,所述基座由陶瓷制成并形成为盖状;电连接工序,在电连接工序中,将半导体型压力检测装置安装于所述基座的中央部,并且将所述三个端子销分别与所述半导体型压力检测装置电连接;以及一体化工序,在一体化工序中,在将膜片夹入所述基座与形成为盘状的承载部件之间的状态下进行一体化。
发明效果
本发明的压力检测单元以及使用该压力检测单元的压力传感器具有简单的结构并且能够在组装作业中进行微调作业,同时能够减少由共态噪音等引起的半导体型压力检测装置的检测精度的降低。
并且,本发明的压力检测单元以及使用该压力检测单元的压力传感器受到的由温度环境的变化而产生的基座的膨胀或收缩的影响小,因此能够抑制由温度环境的变化引起的检测精度的降低。
附图说明
图1表示本发明的实施例一的压力检测单元的概要图,图1(a)表示压力检测单元的俯视图,图1(b)表示图1(a)的A-A线处剖面的侧视图。
图2是安装本发明的实施例一的压力检测单元后的压力传感器的纵剖面图。
图3表示本发明的实施例二的压力检测单元的概要图,图3(a)表示压力检测单元的俯视图,图3(b)表示图3(a)的A-A线处剖面的侧视图。
图4是安装本发明的实施例二的压力检测单元后的压力传感器的纵剖面图。
符号说明
1 压力传感器
10 罩
20 中继基板
22 连接器
24 引线
30 流体流入管
100、200 压力检测单元
110、210 基座
112、212 外周部
114、214 内侧部
120、220 承载部件
121、221 筒部
122、222 凸缘部
123、223 开口部
130、230 膜片
140、240 环部件
150、250 半导体型压力检测装置
152、252 支承基板
154、254 压力检测元件
160、260 接地用端子销
162、262 电源输入用端子销
164、264 信号输出用端子销
166、266 结合线
280 铆接部件
282 密封部件
具体实施方式
(实施例一)
图1表示本发明的实施例一的压力检测单元的概要,图1(a)表示压力检测单元的俯视图,图1(b)表示图1(a)的A-A线处剖面的侧视图。
如图1所示,本发明的实施例一的压力检测单元100包含由陶瓷构成的基座110、与该基座110相对的承载部件120、夹于基座110以及承载部件120之间的膜片130以及环部件140。
基座110由具有绝缘性的陶瓷材料构成,基座110是俯视图呈圆形的盖状部件,并且如图1(b)所示,外周部112与比该外周部112厚度小的内侧部114构成为一体。即,基座110形成为其中央部凹陷的形状以形成后述的承压空间S1。
作为构成基座110的陶瓷材料,能够使用例如以氧化铝、氧化锆等的氧化物,碳化硅等的碳化物,氮化硅等的氮化物为首的众所周知的材料。
在基座110的内侧部114与膜片130之间,形成有被密闭的承压空间S1并填充有油等绝缘性的液体介质。
并且,在基座110的内侧部114中的承压空间S1侧的中央部,安装有后述的半导体型压力检测装置150。
如图1(a)所示,在基座110的上述半导体型压力检测装置150的周围位置,形成有多个贯通孔(参照图1(b)的符号116)以供三个端子销160、162、164插入。
并且,三个端子销160、162、164通过插通于上述多个贯通孔116而贯通基座110,并且,三个端子销160、162、164的一端与上述半导体型压力检测装置150电连接。
承载部件120具有有底筒状的筒部121和形成于该筒部121的上端的凸缘部122,该承载部件120是由例如不锈钢板等的金属材料形成的被冲压成形为中央部凹陷的盘状的部件(另外,承载部件120也能够通过冲压成形以外的切削加工等形成)。
在筒部121的底面形成有安装后述流体流入管的开口部123,在凸缘部122的上表面,接合有膜片130。
通过这种结构,在承载部件120与膜片130之间形成供作为检测对象的流体流入的加压空间S2。
膜片130形成为由例如不锈钢等的金属材料构成的圆板状的薄板部件,环部件140形成为由例如不锈钢等的金属材料构成的环状部件。
并且,膜片130在夹于承载部件120和环部件140之间的状态下,通过例如激光焊接等被沿周向焊接。由此,承载部件120、膜片130、环部件140被一体化而构成承压结构体。
半导体型压力检测装置150通过粘接等被芯片结合于基座110的中央部。半导体型压力检测装置150由玻璃制的支承基板152和与该支承基板152接合的压力检测元件(半导体芯片)154构成。
作为一例,压力检测元件154具备例如八个焊盘(电极),其中的三个是输出信号用的电源输入焊盘、接地焊盘以及信号输出用焊盘,剩余的五个是信号调整用焊盘。
如图1(a)所示,在基座110上,通过钎焊而安装有贯通基座110的接地用端子销160、电源输入用端子销162、以及信号输出用端子销164。
接地用端子销160、电源输入用端子销162、以及信号输出用端子销164与上述半导体型压力检测装置150的接地焊盘、电源输入焊盘以及信号输出用焊盘分别经由结合线166而电连接。
并且,在安装于基座110并与三个端子销160、162、164电连接的半导体型压力检测装置150上,分别使通电用的探针与上述八个焊盘接触并进行温度补正作业(微调作业)。
作为组装本发明的实施例一的压力检测单元100的步骤的一例,首先将接地用端子销160、电源输入用端子销162、以及信号输出用端子销164分别插通形成于基座110的贯通孔116,并通过将三个端子销160、162、164与基座110钎焊来形成第一钎焊部(参照图1(a)的符号B1)进而接合固定(端子销安装工序)。
即,在形成于基座110的贯通孔116与端子销160、162、164之间,通过在分别填有银钎料等的钎料的状态下加热到规定的温度而在基座110的陶瓷与端子销160、162、164的金属之间形成第一钎焊部B1。
此时,在进行钎焊作业前,通过预先在基座110的与上述钎料接触的面形成金属镀层(例如Mo-Mn层等),而能够提高陶瓷材料与钎料的焊锡性。
接着,在环部件140的上表面(与焊接有膜片130的面相反侧的面),通过第二钎焊部(参照图1(a)的符号B2)而接合基座110(环部件接合工序)。
在环部件接合工序中,在基座110与环部件140之间,通过在填有例如银钎料等的钎料的状态下加热到规定的温度而在基座110的陶瓷材料与环部件140的金属材料之间形成第二钎焊部B2。
此时,在进行钎焊作业前,通过预先在基座110的与钎料接触的面形成金属镀层(例如Mo-Mn层等),而能够提高陶瓷材料与钎料的焊锡性。
接着,将半导体型压力检测装置150芯片结合于基座110的中央部。
其后,使半导体型压力检测装置150的接地焊盘、电源输入焊盘以及信号输出用焊盘分别经由结合线166与上述三个端子销160、162、164的一端电接触(电连接工序)。
接着,使通电用的探针分别与从基座110内露出的半导体型压力检测装置150的压力检测元件154的上述八个焊盘接触,从而进行压力检测元件154的温度补正作业(微调作业)(温度补正工序)。
即,在基准温度(例如室温)下,读取在对压力检测元件154负载载荷的状态下从信号输出用焊盘或调整用焊盘输出的信号的强度,取得每个规定的载荷与信号的强度值的关联来设定补正系数。
在最后,在承载部件120与环部件140之间夹入膜片130,并在将液状介质填充到形成于基座110与膜片130之间的承压空间S1的状态下,如上所述,从外周方向将承载部件120与环部件140的重合部连续地沿周向焊接而一体化(一体化工序)。
此时,作为沿周向焊接的方法,能够应用激光焊接、电弧焊接等的熔融焊接,或者缝焊等的电阻焊接,但是若考虑到降低由焊接引起的变形等,则优选应用热输入小的激光焊接、电子束焊接等。
图2是安装图1所示的本发明的实施例一的压力检测单元后的压力传感器的纵剖面图。
如图2所示,压力传感器1包含:在图1中例示的本发明的实施例一的压力检测单元100;安装于该压力检测单元100的圆筒形状的罩10;中继基板20,在该中继基板20安装有从上述压力检测单元100突出的三个端子销160、162、164的一端;安装于中继基板20的连接器22;引线24,该引线24与连接器22连接并在连接器22与外部的设备之间发送和接受电信号等;以及安装于压力检测单元100的承载部件120的流体流入管30。
罩10是包含大径部12与小径部14的具有带台阶的圆筒形状的部件,罩10在大径部12围绕上述压力检测单元100的外周部的状态下被从基座110侧安装于压力检测单元100。
如图2所示,在罩10的内侧形成有以基座110为底面的内部空间S3,并且在该内部空间S3收容有后述中继基板20和连接器22。
在形成于罩10的内侧的内部空间S3中填充、固化有树脂R1,在大径部12的开口端侧也以覆盖压力检测单元100的状态填充、固化有树脂R2。
这些树脂R1以及R2防止水分等进入罩10的内部,保护中继基板20等的电系统。
中继基板20形成为电木基板、环氧玻璃基板、陶瓷基板或柔性基板,在中继基板20的中央部安装有连接器22的一端,在该连接器22的安装位置的周围具有通孔电极(日语:ビア電極)以及金属配线层(未图示)。
连接器22的一端安装于中继基板20,并在其另一端安装有向罩10的外部延伸的引线24。
并且,从压力检测单元100的基座110突出的三个端子销160、162、164的一端分别贯通并固定于中继基板20的通孔电极。
此时,三个端子销160、162、164通过例如焊接等与通孔电极电固定连接。
流体流入管30是由例如铜合金、铝合金等的金属材料构成的管状部件,流体流入管30具有安装部32和连接部34,安装部32安装于上述压力检测单元100的承载部件120,连接部34与供压力检测对象的流体流动的配管连接。
安装部32通过焊接、粘接或机械式紧固连接等的任意方法安装于如图1所示的承载部件120的开口部123。
在组装如图2所示的压力传感器1时,先将安装有连接器22的中继基板20固定在从压力检测单元100的基座110突出的三个端子销160、162、164的一端。
并且,将流体流入管30的安装部32安装固定于压力检测单元100的承载部件120的开口部123。
接着,将压力检测单元100如下地插入罩10的大径部12:将引线24从大径部12插入,使引线24通过小径部14并向外部露出。
其后,从罩10的小径部14侧的开口部填充、固化树脂R1,从而封住内部空间S3。
同样的,从大径部12侧的开口端填充、固化树脂R2从而将压力检测单元100固定于罩10内。
在图2所示的压力传感器1中,被导入流体流入管30的压力检测对象的流体进入压力检测单元100的加压空间S2,并以自身的压力使膜片130变形。
当膜片130变形时,承压空间S1内的液状介质被加压,使膜片130变形的压力被传递到半导体型压力检测装置150的压力检测元件154。
压力检测元件154检测上述被传递的压力的变动并将压力的变动转换为电信号,并且经由信号输出用端子销164来将电信号输出到中继基板20。
并且,上述电信号被传递到中继基板20的配线层并进一步经由连接器22以及引线24输出到外部的设备。
通过具备这些结构并且由于使用热膨胀系数小的陶瓷材料来形成安装半导体型压力检测装置150的基座110,本发明的一实施例的压力检测单元100以及应用了该压力检测单元100的压力传感器1能够抑制在压力检测单元100的组装制造时或由压力传感器1的使用温度环境的变化等引起的基座110膨胀或收缩。
因此,即使在将半导体型压力检测装置150安装于基座110的阶段进行微调作业,也能够忽略在其后的组装作业中由钎焊等的热输入引起的膨胀或收缩,因此能够以简单的结构并且在基座接合工序前的组装作业中进行微调作业。
并且,通过使用热膨胀系数小的陶瓷材料来形成基座110并使端子销160、162、164的个数为三个,进而能够使从配管等传递的共态噪音的传递路径极小化,因此,能够减轻半导体型压力检测装置150由于检测到噪音而导致的检测精度降低的情况。
并且,与以往的由金属材料形成基座的半导体型压力检测装置相比,通过使用热膨胀系数小的陶瓷材料来形成基座110,半导体型压力检测装置150即使暴露在高温或低温的严酷环境中基座110的形状、尺寸的变动也小,因此能够抑制半导体型压力检测装置150由于温度环境而产生的检测精度的降低。
并且,通过使用陶瓷材料来形成基座110,从而能够用钎焊部代替在以往类型的压力检测单元中当将端子销埋入基座时使用的玻璃制的密封部,因此能够防止脆弱的密封部破损并防止封入承压空间的液态介质泄漏。
进一步,由于预先将膜片130夹在承载部件120与环部件140之间而一体化地形成承压结构体,并做成该承压结构体的环部件140与基座110接合的结构,因此,本发明的一实施例的压力检测单元100以及应用该压力检测单元100的压力传感器1,能够利用承载部件120以及环部件140来加固由于是薄板而比较脆弱的膜片130。
并且,当将基座110与承压结构体接合时仅需定位基座110与环部件140即可,因此能够简化接合作业,并提高压力检测单元100的形状精度。
(实施例二)
图3表示本发明的实施例二的压力检测单元的概要,图3(a)表示检测单元的俯视图,图3(b)表示图3(a)的A-A线处的剖面的侧视图。
如图3所示,本发明的实施例二的压力检测单元200包含由陶瓷构成的基座210、与该基座210相对的承载部件220、夹于基座210以及承载部件220之间的膜片230以及环部件240、以及从外周侧将基座210以及承载部件220一体固定的铆接部件280。
与实施例一相同,基座210由具有绝缘性的陶瓷材料构成,基座210是俯视图呈圆形的盖状部件,并且如图3(b)所示,外周部212与比该外周部212厚度小的内侧部214构成为一体。即,基座210形成为其中央部凹陷的形状以形成后述的承压空间S1。
并且,在外周部212的下端,形成有向外周方向敞开的环状的切口部212a,并且在该切口部212a安装有后述的O形密封圈等的密封部件282。
在基座210的内侧部214与膜片230之间,形成有密闭的承压空间S1并填充有油等绝缘性的液体介质。
并且,在基座210的内侧部214中的承压空间S1侧的中央部,安装有后述的半导体型压力检测装置250。
如图3(a)所示,在基座210的上述半导体型压力检测装置250的周围位置,形成有多个贯通孔(参照图3(b)的符号216)以供三个端子销260、262、264插入。
并且,三个端子销260、262、264通过插通于上述多个贯通孔216而贯通基座210,并且,三个端子销260、262、264的一端与上述半导体型压力检测装置250电连接。
与实施例一相同,承载部件220具有有底筒状的筒部221和形成于该筒部221的上端的凸缘部222,该承载部件220是由例如不锈钢板等的金属材料形成的被冲压成形为中央部凹陷的盘状的部件(另外,承载部件220也能够通过冲压成形以外的切削加工等形成)。
在筒部221的底面形成有安装流体流入管的开口部223,在凸缘部222的上表面接合有膜片230。
通过这种结构,在承载部件220与膜片230之间形成供作为检测对象的流体流入的加压空间S2。
与实施例一相同,膜片230形成为由金属材料构成的圆板状的薄板部件,环部件240形成为由金属材料构成的环状部件。
并且,膜片230在夹于承载部件220和环部件240之间的状态下,通过沿周向焊接,承载部件220、膜片230、环部件240被一体化而构成承压结构体。
与实施例一相同,半导体型压力检测装置250通过粘接等芯片结合于基座210的中央部,半导体型压力检测装置250由玻璃制的支承基板252和与该支承基板252接合的压力检测元件(半导体芯片)254构成。
压力检测元件254具备与实施例一相同的输出信号用的电源输入焊盘、接地焊盘、信号输出用焊盘以及信号调整用焊盘。
如图3(a)所示,在基座210上,通过钎焊而安装有贯通基座210的接地用端子销260、电源输入用端子销262、以及信号输出用端子销264。
接地用端子销260、电源输入用端子销262、以及信号输出用端子销264与上述半导体型压力检测装置250的接地焊盘、电源输入焊盘以及信号输出用焊盘分别经由结合线266而电连接。
并且,在安装于基座210并与三个端子销260、262、264电连接的半导体型压力检测装置250上,分别使通电用的探针与上述压力检测元件254的焊盘接触并进行温度补正作业(微调作业)。
铆接部件280是由例如金属材料构成的环状的部件,铆接部件280在基座210与承载部件220重合的状态下被配置为环绕基座210以及承载部件220的外周,并且通过利用未图示的铆接装置将铆接部件280的上端部以及下端部向内周侧塑性变形而一体固定。
通过采用这样的结构,由于提高了基座210与承载部件220(或环部件240)的密接度,并且是包围基座210与承载部件220的重合部的外周侧的结构,从而能够确保更高的气密或水密性。
作为组装本发明的实施例二的压力检测单元200的步骤的一例,首先将接地用端子销260、电源输入用端子销262、以及信号输出用端子销264分别插通形成于基座210的贯通孔216,并通过将三个端子销260、262、264与基座210钎焊来形成钎焊部(参照图3(a)的符号B3)进而接合固定(端子销安装工序)。
与实施例一相同,即在形成于基座210的贯通孔216与端子销260、262、264之间,通过在分别填有银钎料等的钎料的状态下加热到规定的温度而在基座210的陶瓷与端子销260、262、264的金属之间形成钎焊部B3。
此时,在进行钎焊作业前,也可以预先在基座210的与上述钎料接触的面形成金属镀层(例如Mo-Mn层等)。
接着,将半导体型压力检测装置250芯片结合于基座210的中央部。
其后,使半导体型压力检测装置250的接地焊盘、电源输入焊盘以及信号输出用焊盘分别经由结合线266与上述三个端子销260、262、264的一端电连接(电连接工序)。
接着,使通电用的探针分别与从基座210内露出的半导体型压力检测装置250的压力检测元件254的上述八个焊盘接触,从而进行压力检测元件254的温度补正作业(微调作业)(温度补正工序)。
即,在基准温度(例如室温)下,读取在对压力检测元件254负载载荷的状态下从信号输出用焊盘或调整用焊盘输出的信号的强度,取得每个规定的载荷与信号的强度值的关联并设定补正系数。
接着,在承载部件220与环部件240之间夹入膜片230,并在将液状介质填充到形成于基座210与膜片230之间的承压空间S1的状态下,如上所述,从外周方向将承载部件220与环部件240的重合部连续地沿周向焊接(沿周向焊接工序)。
此时,作为沿周向焊接的方法,能够应用激光焊接、电弧焊接等的熔融焊接,或者缝焊等的电阻焊接,但是若考虑到降低由焊接引起的变形等,则优选应用热输入小的激光焊接、电子束焊接等。
在最后,在将例如O形密封圈等的密封部件282安装在形成于基座210的外周部212的下端的切口部212a的状态下,将基座210与沿周向焊接于承载部件220的环部件240的上表面重合,并通过铆接部件280来铆接固定而一体化(一体化工序)。
此时,密封部件282的高度以及宽度被选择为比形成于基座210的切口部212a的高度以及宽度的尺寸稍大。由此,在铆接固定时,密封部件282在切口部212a的内部被从上下方向以及左右方向压缩,因此能够确保可靠的气密性以及水密性。
图4是安装图3所示的本发明的实施例二的压力检测单元后的压力传感器的纵剖面图。
如图4所示,压力传感器1包含:在图3中例示的本发明的实施例二的压力检测单元200;安装于该压力检测单元200的圆筒形状的罩10;中继基板20,在该中继基板20安装有从上述压力检测单元200突出的三个端子销260、262、264的一端;安装于中继基板20的连接器22;引线24,该引线24与连接器22连接并在连接器22与外部的设备之间发送和接受电信号等;以及安装于压力检测单元200的承载部件220的流体流入管30。
与实施例一相同,罩10是包含大径部12与小径部14的具有带台阶的圆筒形状的部件,罩10在大径部12围绕上述压力检测单元200的铆接部件280的状态下被从基座210侧安装于压力检测单元200。
如图4所示,在罩10的内侧形成有以基座210为底面的内部空间S3,并且在该内部空间S3收容有后述中继基板20和连接器22。
在形成于罩10的内侧的内部空间S3中填充、固化有树脂R1,在大径部12的开口端侧也以覆盖压力检测单元100的状态填充、固化有树脂R2。
这些树脂R1以及R2防止水分等进入罩10的内部,保护中继基板20等的电系统。
与实施例一相同,中继基板20形成为电木基板、环氧玻璃基板、陶瓷基板或柔性基板,连接器22的一端安装于中继基板20,并在其另一端安装有向罩10的外部延伸的引线24。
并且,在从压力检测单元200的基座210突出的三个端子销260、262、264的一端分别贯通固定于中继基板20的通孔电极。
与实施例一相同,流体流入管30是由例如金属材料构成的管状部件,流体流入管30具有安装部32和连接部34,安装部32安装于上述压力检测单元200的承载部件220,连接部34与供压力检测对象的流体流动的配管连接。
安装部32通过焊接、粘接或机械式紧固连接等的任意方法安装于如图3所示的承载部件220的开口部223。
在组装如图4所示的压力传感器1时,先将安装有连接器22的中继基板20固定在从压力检测单元200的基座210突出的三个端子销260、262、264的一端。
并且,将流体流入管30的安装部32安装固定于压力检测单元200的承载部件220的开口部223。
接着,将压力检测单元200如下地插入罩10的大径部12:将引线24从大径部12插入,使引线24通过小径部14并向外部露出。其后,从罩10的小径部14侧的开口部填充、固化树脂R1,从而封住内部空间S3。
同样的,从大径部12侧的开口端填充、固化树脂R2从而将压力检测单元200固定于罩10内。
通过具备这些结构,除了在实施例一中所示的效果之外,本发明的实施例二的压力检测单元200以及应用该压力检测单元200的压力传感器1,由于利用铆接部件280从外周侧铆接固定基座210以及承载部件220而使基座210以及承载部件220一体化,从而基座210与承载部件220(或环部件240)的重合部不露出,因此能够确保压力检测单元200的更可靠的气密性或水密性。
并且,无需将基座210与环部件240钎焊,即由于与基座210不同,能够在将膜片230夹入承载部件220与环部件240之间的状态下沿周向焊接,因此能够将用于该沿周向焊接的设备小型化并且能够提高尺寸精度。
另外,本发明不限于上述的各实施例,也能够进行各种改变。
例如,在实施例一中,例示了在形成第一钎焊部B1后形成第二钎焊部B2,但是当用于形成这些钎焊部的钎料具有相同或大致相同的融化温度时,也可以在同一工序下形成第一钎焊部与第二钎焊部。
由此,能够大幅缩短压力传感器的制造所必须的时间。
并且,在实施例一以及实施例二中,例示了将膜片130(230)以及环部件140(240)夹入基座110(210)与承载部件120(220)之间的压力检测单元,但是通过选择适合于由陶瓷材料构成的基座110(210)与由金属材料构成的膜片130(230)之间的接合技术,也可以是不经由环部件140(240)而直接将膜片130(230)夹入基座110(210)与承载部件120(220)之间的结构。
由此,能够减少环部件140(240)的制造成本以及材料,并且也能够实现压力检测单元100(200)整体的轻量化。
并且,在实施例一以及实施例二中,例示了在将液状介质填充到形成于基座110(210)与膜片130(230)之间的承压空间S1的状态下将基座110(210)与环部件140(240)钎焊的情况,但是也可以如下地构成:在将基座110(210)与环部件140(240)钎焊后,从形成于基座110(210)的流入孔注入液状介质,之后,将球焊接于该流入孔的入口从而密封该流入孔。
此时,例如能够在基座110(210)的外表面的上述流入孔的附近预先形成金属镀层,通过将该金属镀层与球电阻焊接来安装。
进一步,在实施例二中例示了用铆接部件将压力检测部一体固定的情况,但是代替该铆接部件结构,也可以如下地构成:在向承载部件220的加压空间S2导入作为压力检测对象的流体的流体流入管30的外周部,形成铆接固定上述压力检测单元200以及罩10的铆接部,使压力检测单元200以及罩10的外周一起从外周侧一体固定。
通过采用这种结构,能够减少填充、固化树脂R2的工序,并且由于能够将压力检测单元200完全收容于罩10以及流体流入管30的内部,因此能够进一步提高水密性。
Claims (17)
1.一种压力检测单元,其特征在于,具备:
基座,该基座由陶瓷制成并形成为盖状;
承载部件,该承载部件形成为盘状;
膜片,该膜片夹于所述基座与所述承载部件之间;
半导体型压力检测装置,该半导体型压力检测装置安装于所述基座的承压空间侧,所述承压空间形成于所述基座与所述膜片之间;以及
三个端子销,该三个端子销与所述半导体型压力检测装置电连接并且贯通所述基座,
所述三个端子销由接地用端子销、电源输入用端子销、信号输出用端子销构成。
2.根据权利要求1所述的压力检测单元,其特征在于,
在所述基座与所述三个端子销之间形成有第一钎焊部。
3.根据权利要求2所述的压力检测单元,其特征在于,
在所述基座与所述第一钎焊部之间还形成有金属镀层。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的压力检测单元,其特征在于,
在所述基座与所述膜片之间还夹有环部件。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的压力检测单元,其特征在于,
还具备铆接部件,该铆接部件从外周侧将所述基座与所述承载部件铆接一体化。
6.根据权利要求4所述的压力检测单元,其特征在于,
在所述基座与所述环部件之间形成有第二钎焊部。
7.根据权利要求6所述的压力检测单元,其特征在于,
在所述基座与所述第二钎焊部之间还形成有金属镀层。
8.一种压力传感器,其特征在于,具备:
权利要求1~7中任一项所述的压力检测单元;
罩,该罩被安装为从外周侧包围所述压力检测单元;
引线,该引线的一端与所述压力检测单元的端子销电连接,并且所述引线的另一端向所述罩的外部突出;以及
流体流入管,该流体流入管安装于所述压力检测单元的承载部件。
9.一种压力检测单元的制造方法,其特征在于,包含:
端子销安装工序,在该端子销安装工序中,将贯通基座的三个端子销安装于所述基座,所述基座由陶瓷制成并形成为盖状;
电连接工序,在电连接工序中,将半导体型压力检测装置安装于所述基座的中央部,并且将所述三个端子销分别与所述半导体型压力检测装置电连接;以及
一体化工序,在一体化工序中,在将膜片夹入所述基座与形成为盘状的承载部件之间的状态下进行一体化。
10.根据权利要求9所述的压力检测单元的制造方法,其特征在于,
在所述端子销安装工序中,所述基座与所述三个端子销之间通过钎焊处理而接合。
11.根据权利要求10所述的压力检测单元的制造方法,其特征在于,
在所述端子销安装工序中,同时通过所述钎焊处理对所述基座安装环部件。
12.根据权利要求10或11所述的压力检测单元的制造方法,其特征在于,
在所述端子销安装工序中,在所述钎焊处理前进行金属镀层处理。
13.根据权利要求11所述的压力检测单元的制造方法,其特征在于,
在所述一体化工序中,通过焊接而使所述环部件、所述膜片、所述承载部件一体化。
14.根据权利要求13所述的压力检测单元的制造方法,其特征在于,
所述焊接是激光焊接或电子束焊接。
15.根据权利要求9或10所述的压力检测单元的制造方法,其特征在于,
在所述一体化工序中,从外周侧通过铆接部件对所述基座与所述承载部件进行铆接加工而使所述基座与所述承载部件一体化。
16.根据权利要求15所述的压力检测单元的制造方法,其特征在于,
在所述铆接加工前,还在所述基座与所述膜片之间夹入环部件。
17.根据权利要求9~16中任一项所述的压力检测单元的制造方法,其特征在于,
在所述电连接工序与所述一体化工序之间,还包含温度补正工序,在该温度补正工序中,进行所述半导体型压力检测装置的温度补正处理。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016026701A JP2017146137A (ja) | 2016-02-16 | 2016-02-16 | 圧力検出ユニット及びこれを用いた圧力センサ、並びに圧力検出ユニットの製造方法 |
JP2016-026701 | 2016-02-16 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107084814A true CN107084814A (zh) | 2017-08-22 |
Family
ID=58056982
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710081345.8A Pending CN107084814A (zh) | 2016-02-16 | 2017-02-15 | 压力检测单元及其制造方法、以及使用其的压力传感器 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10260979B2 (zh) |
EP (1) | EP3208590A1 (zh) |
JP (1) | JP2017146137A (zh) |
KR (1) | KR20170096577A (zh) |
CN (1) | CN107084814A (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6624966B2 (ja) * | 2016-02-16 | 2019-12-25 | 株式会社不二工機 | 圧力検出ユニット及びこれを用いた圧力センサ |
JP2018163074A (ja) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | 日本電産トーソク株式会社 | 油圧センサ取付構造 |
CN107782356B (zh) * | 2017-11-15 | 2024-03-15 | 四川理工学院 | 一种室外通用型无线传感器节点 |
JP2020008306A (ja) * | 2018-07-03 | 2020-01-16 | 株式会社不二工機 | 圧力検出ユニット及びこれを用いた圧力センサ |
US11262771B2 (en) * | 2019-09-23 | 2022-03-01 | Rosemount Inc. | High pressure capsule and header for process fluid pressure transmitter |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004045216A (ja) * | 2002-07-11 | 2004-02-12 | Toyoda Mach Works Ltd | 圧力センサ |
US20120055256A1 (en) * | 2009-05-18 | 2012-03-08 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Ceramic component having at least one electrical feedthrough, method for its manufacture and pressure sensor with such a component |
JP2012068105A (ja) * | 2010-09-22 | 2012-04-05 | Fuji Koki Corp | 圧力センサ |
CN102778323A (zh) * | 2011-05-11 | 2012-11-14 | 株式会社不二工机 | 压力传感器 |
JP2014211389A (ja) * | 2013-04-19 | 2014-11-13 | 日本精機株式会社 | 圧力検出装置 |
CN105004468A (zh) * | 2014-04-17 | 2015-10-28 | 株式会社不二工机 | 压力传感器 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58168931A (ja) * | 1982-03-30 | 1983-10-05 | Hitachi Ltd | 圧力検出器 |
JPS595931A (ja) * | 1982-07-02 | 1984-01-12 | Nippon Denso Co Ltd | 半導体圧力センサ |
IT1285025B1 (it) * | 1996-03-22 | 1998-06-03 | Bitron Spa | Sensore di pressione e procedimento per la sua fabbricazione. |
JP2003287472A (ja) * | 2002-03-28 | 2003-10-10 | Fuji Koki Corp | 圧力センサ |
JP4007116B2 (ja) * | 2002-08-09 | 2007-11-14 | 株式会社ジェイテクト | 圧力センサ及びその製造方法 |
DE10308820B4 (de) * | 2003-02-27 | 2006-10-12 | Ifm Electronic Gmbh | Sensor, Meßzelle zur Verwendung in einem Sensor und Verfahren zur Herstellung einer Meßzelle |
US7077008B2 (en) * | 2004-07-02 | 2006-07-18 | Honeywell International Inc. | Differential pressure measurement using backside sensing and a single ASIC |
JP5973357B2 (ja) * | 2013-02-05 | 2016-08-23 | 株式会社鷺宮製作所 | 圧力検知ユニット及び圧力検知ユニットの製造方法 |
JP6241116B2 (ja) * | 2013-08-01 | 2017-12-06 | 株式会社デンソー | センサ装置 |
JP6624966B2 (ja) * | 2016-02-16 | 2019-12-25 | 株式会社不二工機 | 圧力検出ユニット及びこれを用いた圧力センサ |
JP6703850B2 (ja) * | 2016-02-16 | 2020-06-03 | 株式会社不二工機 | 圧力検出ユニット及びこれを用いた圧力センサ |
-
2016
- 2016-02-16 JP JP2016026701A patent/JP2017146137A/ja active Pending
- 2016-12-29 KR KR1020160182321A patent/KR20170096577A/ko unknown
-
2017
- 2017-02-10 US US15/429,504 patent/US10260979B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2017-02-15 EP EP17156181.4A patent/EP3208590A1/en not_active Withdrawn
- 2017-02-15 CN CN201710081345.8A patent/CN107084814A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004045216A (ja) * | 2002-07-11 | 2004-02-12 | Toyoda Mach Works Ltd | 圧力センサ |
US20120055256A1 (en) * | 2009-05-18 | 2012-03-08 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Ceramic component having at least one electrical feedthrough, method for its manufacture and pressure sensor with such a component |
JP2012068105A (ja) * | 2010-09-22 | 2012-04-05 | Fuji Koki Corp | 圧力センサ |
CN102778323A (zh) * | 2011-05-11 | 2012-11-14 | 株式会社不二工机 | 压力传感器 |
JP2014211389A (ja) * | 2013-04-19 | 2014-11-13 | 日本精機株式会社 | 圧力検出装置 |
CN105004468A (zh) * | 2014-04-17 | 2015-10-28 | 株式会社不二工机 | 压力传感器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3208590A1 (en) | 2017-08-23 |
US20170234750A1 (en) | 2017-08-17 |
JP2017146137A (ja) | 2017-08-24 |
KR20170096577A (ko) | 2017-08-24 |
US10260979B2 (en) | 2019-04-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107084814A (zh) | 压力检测单元及其制造方法、以及使用其的压力传感器 | |
CN107084815A (zh) | 压力检测单元以及采用该压力检测单元的压力传感器 | |
CN107084813A (zh) | 压力检测单元以及采用该压力检测单元的压力传感器 | |
WO2014122855A1 (ja) | 圧力検知ユニット | |
US7802481B2 (en) | High-pressure sensor device and method for manufacturing same | |
JP2005530990A (ja) | 圧力測定のための装置 | |
EP3998465A1 (en) | Flip chip-based pressure sensor core, core manufacturing and packaging method, and pressure sensor | |
US20080223142A1 (en) | Sensor and manufacturing method of sensor | |
JP2008209411A (ja) | 圧力センサー | |
CN101581618A (zh) | 具有焊接传感器芯附件的asic补偿压力传感器 | |
US10871415B2 (en) | High temperature protected wire bonded sensors | |
US6745633B2 (en) | Pressure sensor with electrically conductive spring bodies for connecting and fixing connector case and pads | |
JP2014517316A (ja) | 測定室内の流状媒体の圧力を検知するための圧力センサ装置 | |
US20200011754A1 (en) | Pressure detection unit and pressure sensor using same | |
WO2020017268A1 (ja) | 圧力検出ユニット、これを用いた圧力センサ及び圧力検出ユニットの製造方法 | |
JP2020008396A (ja) | 圧力センサ | |
CN116625559B (zh) | 压力传感器及压力复合传感器 | |
JP2020169954A (ja) | 圧力検出ユニット及びこれを用いた圧力センサ | |
CN110672260A (zh) | 压力检测单元和使用该压力检测单元的压力传感器 | |
CN110686826A (zh) | 压力检测单元和使用该压力检测单元的压力传感器 | |
JP2020008394A (ja) | 圧力センサ及び圧力センサの製造方法 | |
JP2020008468A (ja) | 圧力センサ | |
CN112822880A (zh) | 电子装置模块和用于制造电子装置模块的方法 | |
JP2006184075A (ja) | 圧力センサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170822 |
|
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |