CN114424038A

CN114424038A - 压力检测单元及使用了该压力检测单元的压力传感器

Info

Publication number: CN114424038A
Application number: CN202080044863.2A
Authority: CN
Inventors: 高月修; 青山伦久; 向井元桐; 荻原开
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2020-09-17
Publication date: 2022-04-29
Also published as: WO2021065554A1; JP2021056071A

Abstract

提供一种有效地抑制静电的影响且实现成本降低的压力检测单元及使用了该压力检测单元的压力传感器。在压力检测单元中，设置于承压空间内并且由导电性材料形成的壳体具备有底筒部和遮蔽有底筒部的开放端的盖部，压力检测装置配置于将壳体的内外连通的开口内，并且壳体与和外部的配线连接的端子销的任一个电连接，被维持在零电位。即使在因外部环境而填充在承压空间内的液状介质产生带电的情况下，也由于压力检测装置由被维持在零电位的壳体包围而避免带电的影响，并且防止产生因压力检测装置的带电而引起的输出错误动作等。

Description

压力检测单元及使用了该压力检测单元的压力传感器

技术领域

本发明涉及一种压力检测单元及使用了该压力检测单元的压力传感器。

背景技术

将半导体型压力检测装置收容于由隔膜划分且封入了油的承压室内的液体封入式压力传感器被装备于制冷冷藏装置、空调装置来检测制冷剂压力，还被装备于产业用设备而用于检测各种流体压力。

半导体型压力检测装置配置于上述承压室内，具有通过压力检测元件将承压空间内的压力变化转换为电信号并向外部输出的功能。

配置于承压空间内的隔膜是可挠性的金属板。因此，当在半导体型压力检测装置的压力检测元件与隔膜之间产生电位差而被封入的油带静电时，有在压力检测元件或者其输出信号产生不良的情况。压力检测元件与隔膜之间的电位差例如可能是由于从安装有压力传感器的配管系统传递的高频噪声等而引起的。

因此，在下述的专利文献1公开了一种压力传感器，该压力传感器在收容有上述压力检测元件的承压空间内进一步配置导电性部件(除电板)，通过使用键合线将该导电性部件与接地端子销连接来实现上述不良的消除。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-178125号公报

发明所要解决的技术问题

然而，为了实现上述不良的消除，不需要抑制作为被封入承压空间的绝缘性介质的油整体的带电，只要至少能够抑制半导体型压力检测装置的周围的油的带电即可。另外，由于油价格较高，也有减少压力传感器中的油使用量来实现成本降低的需求。

发明内容

本发明是鉴于该技术问题而完成的，其目的在于提供一种有效地抑制静电的影响且实现成本降低的压力检测单元及使用了该压力检测单元的压力传感器。

用于解决技术问题的技术手段

为了达成上述目的，本发明的压力检测单元，具备：

隔膜，该隔膜承受流体的压力；

基部，在该基部与所述隔膜之间形成封入了绝缘性介质的承压空间；

压力检测装置，该压力检测装置在所述承压空间内配置于所述基部，并且对传递至所述绝缘性介质的压力进行检测并将该压力转换为电信号；

多个端子销，该多个端子销配置成贯通所述基部，并且在所述承压空间内与所述压力检测装置电连接；以及

壳体，该壳体设置于所述承压空间内并且由导电性材料形成，

所述壳体具备有底筒部和遮蔽所述有底筒部的开放端的盖部，并且所述壳体与所述端子销的任一个电连接，

所述压力检测装置配置于将所述壳体的内外连通的开口内。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种有效地抑制静电的影响并且实现成本降低的压力检测单元及使用了该压力检测单元的压力传感器。

附图说明

图1是表示本实施方式的压力传感器的纵剖视图

图2是压力传感器所具备的压力检测单元的纵剖视图。

图3是图2的A-A线处的剖面的仰视图。

图4是固定于基部的壳体的分解立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本实施方式的压力传感器1的纵剖视图。图2是压力传感器1所具备的压力检测单元2的纵剖视图，图3是图2的A-A线处的剖面的仰视图。

如图1所示，压力传感器1具有树脂制成的罩10，该罩10是同轴地配列有横截面例如为圆管状的大筒部10a和横截面为圆环状、长圆状、椭圆状等的小筒部10b，并将大筒部10a和小筒部10b各自的端部彼此经由台阶部10c而成形的形状。在罩10的大筒部10a的内侧安装有压力检测单元2。

压力检测单元2具备：盘状的安装部件30，该安装部件30支承与未图示的流体流入管连接的连接螺母20；有底圆筒状的基部40，该基部40与安装部件30相对配置；以及金属制的隔膜50，该隔膜50的外周由安装部件30和基部40夹持。安装部件30和隔膜50能够由例如不锈钢合金等形成。

由基部40与隔膜50划分出的承压空间(承压室)52被油等的绝缘性的液体介质填充。

在图2中，基部40具有由SUS等导电性材料形成的圆筒部(导电部)41、固定安装于圆筒部41的内侧整周的由气密密封件构成的圆筒状的绝缘部42。绝缘部42具备在上下方向上延伸的三个嵌合孔42a。后述的端子销70、72与嵌合孔42a密封地嵌合。壳体100被固定于基部40。

图4是被固定于基部40的壳体100的分解立体图。由铝等导电性材料形成的壳体100具有圆筒状的有底筒部101和圆盘状的盖部110。有底筒部101通过将圆形的底部102和圆管状的周壁103相连设置而成，但是也可以通过使用导电性粘接剂等将多个零件固定安装而形成。底壁102经由粘接剂而固定安装于基部40的绝缘部42。

在底壁102形成有分别将壳体100的内外连通的矩形状的开口104和三个贯通孔105。如图3所示，在开口104的内侧隔开间隙地配置有压力检测装置64，另外在贯通孔105的内侧隔开间隙地配置有端子销70、72。优选的是，压力检测装置64的表面(检测部)相比底壁102向盖部110侧突出。

盖部110是将圆盘状的主体部111和厚度比主体部111薄且从主体部111向径向外侧伸出的凸缘部112连接而成。主体部111具有三个连通孔113。连通孔113以从安装部件30观察(仰视图中)不与压力检测装置64重叠的方式设置于外周附近。即，由于连通孔113不与压力检测装置64相对，因此不直接暴露于从隔膜50侧侵入的噪声。

在图1中，具备压力检测元件(半导体芯片)的压力检测装置64固定于承压空间52侧的基部40的绝缘部42的中央。

在图3中，压力检测装置64的压力检测元件在其外周附近具备作为键合焊盘(电极)的传感器输入电源焊盘64a、接地焊盘64b以及传感器输出焊盘64c。但是，键合焊盘的数量并不限定于三个。在本实施方式中，传感器输入电源焊盘64a被维持在5V，接地焊盘64b被维持在0V，传感器输出焊盘64c的电压根据检测出的电压而在0V以上且5V以下(优选为0.5V以上且4.5V以下)的范围内进行变化。另外，键合焊盘的配置并不限定于上述内容。

在半导体形的压力检测装置64的周围以贯通基部40的方式配置有多个(在该例子中，为三个)端子销70、72。端子销70、72如上所述与绝缘部42的嵌合孔42a嵌合而被绝缘封闭。

多个端子销中的一个是接地用的端子销70。除了接地以外的端子销72和一个接地用的端子销70与图1所示的中继基板90的配线连接。

与中继基板90连接的引线94与未图示的电路连接，该电路设置于设置有该压力传感器1的制冷冷藏装置、空调装置等的控制盘内。从该电路能够经由引线94、端子销70、72向压力检测装置64施加电源电压，并且能够输出压力检测用的信号。

在图3中，半导体形的压力检测装置64中的除了接地焊盘64b以外的传感器输入电源焊盘64a、传感器输出焊盘64c以及端子销72通过键合线80连接(接线)。另外，在本实施方式中，接地焊盘64b经由键合线82与壳体100的底壁102连接(接线)，并且底壁102与接地用的端子销70经由键合线81而连接(接线)。

在图1、2中，圆筒部20a突出形成于连接螺母20的上端，该圆筒部20a通过钎焊等的方法而密封地嵌合并固定安装于在安装部件30的中央形成的圆孔30a。在圆筒部20a的内部形成有贯通路20b，经由该贯通路20b，安装部件30的内部与连接螺母20的内部连通。

在组装时，在将圆筒部41和端子销70、72相对于未图示的模具配置于规定的位置后，向圆筒部41内注入液状的气密密封件并使其固化，从而形成绝缘部42。而且，在脱模后，将压力检测装置64固定安装于绝缘部42，并且维持图3所示的位置关系，并将有底筒部101固定安装于绝缘部42。随后，在如上所述进行了引线键合后，通过盖部110遮蔽有底筒部101的开放端。具体而言，在有底筒部101的开放端与盖部110的凸缘部112之间附加导电性粘接剂，从而粘接两者。由此，面向压力检测装置64的空间周围被壳体100包围，该壳体100由与接地电位相同的电位的导电性材料形成。

作为另一组装例，将图2所示的状态上下颠倒，向组装了壳体100的基部40的圆筒部41的内侧注入油等绝缘性介质。此时，由于被注入的绝缘性介质贮存在基部40内，并且从连通孔113进入壳体100内，因此压力检测装置64的周围充满绝缘性介质。随后，通过将安装部件30、基部40的圆筒部41以及隔膜50的外周部重叠焊接而形成焊接部W而能够将这些部件一体化。此外，绝缘性介质的注入方法并不限定于上述内容。

在图1中，将端子销70、72焊接于中继基板90的配线层，并且使与引线94连接的连接器92与中继基板90卡合。随后，使引线94通过罩10内，并且使压力检测单元2的基部40的端部抵靠于在罩10的大筒部10a的内侧形成的台阶部10d。维持该状态，并且从大筒部10a的下端侧和小筒部10b的上端侧(引线94被导出的一侧)向罩10的内部填充树脂P，并使其固化。由此，压力检测单元2的电构造部被密封固定在罩10内。

压力检测装置64通过从外部的电路经由输入电源用的端子销72进行供电而动作。当流体被导入连接螺母20，并且进入安装部件30的内侧的流体导入室32内时，通过流体压力而隔膜50进行弹性变形，从而对承压空间52内的绝缘性介质加压。压力检测装置64对能够经由连通孔113而进出壳体100内的绝缘性介质的压力变动进行检测并将该压力变动转换为电信号，并且经由端子销72将电信号、即压力检测用的信号向外部输出。输入了该压力检测用的信号的外部的电路能够基于该信号来高精度地检测被导入至连接螺母20的流体的压力。

在本实施方式中，如图1、2所示，半导体形的压力检测装置64的周围被壳体100包围。另外，壳体100的底壁102与接地焊盘64b通过键合线82而连接，另外底壁102与接地用的端子销70通过键合线81而连接。

而且，接地用的端子销70经由引线94(图1)与设置于制冷冷藏装置、空调装置等的控制盘内的电路的零电位导通，该制冷冷藏装置、空调装置设置有该压力传感器1。即，由导电性材料构成的壳体100整体被维持在零电位。

根据本实施方式，即使在因外部环境而填充在承压空间52内的绝缘性介质产生带电的情况下，也由于压力检测装置64由被维持在零电位的壳体100包围而避免带电的影响，并且防止产生因压力检测装置64的带电而引起的输出错误动作等。

另外，由于压力检测装置64和壳体100不与圆筒部41接触而仅固定于绝缘部42，因此能够有效地防止经由连接螺母20等被传递的噪声向压力检测装置64传递。

而且，根据本实施方式，通过在承压空间52内设置壳体100，而以壳体100的体积量能够抑制绝缘性介质的使用量，由此有助于降低成本。

本发明并不限定于上述的实施方式。例如与壳体100电连接的端子销也可以是与传感器输入电源焊盘64a或者传感器输出焊盘64c连接的端子销72。另外，也可以是，与上述的实施方式相反，将壳体100的盖部110配置于基部40侧，并且将有底筒部101配置于隔膜50侧。

另外，盖部110的直径也可以与壳体100的直径不同。即，盖部110的直径不仅可以与壳体100的直径相同，也可以比壳体100的直径短或长。在盖部110的直径比壳体100的直径短的情况下，能够例如在壳体100的内侧设置台阶部，并且将盖部100嵌合并载置在该台阶部。在该情况下，通过将台阶部的直径设为盖部110的主体部111的直径，能够省略凸缘部112。

符号说明

1 压力传感器

2 压力检测单元

10 罩

20 连接螺母

30 安装部件

32 流体導入室

40 基部

50 隔膜

52 承压空间

64 压力检测装置

70 接地用端子销

72 端子销

80 键合线

81、82 接地用键合线

90 中继基板

92 连接器

94 引线

100 壳体

101 有底筒部

110 盖部

Claims

1.一种压力检测单元，其特征在于，具备：

隔膜，该隔膜承受流体的压力；

所述压力检测装置配置于将所述壳体的内外连通的开口内。

2.根据权利要求1所述的压力检测单元，其特征在于，

所述基部具有供所述多个端子销贯通的绝缘部和配置于所述绝缘部的周围的导电部，所述壳体和所述压力检测装置固定于所述绝缘部。

3.根据权利要求1或2所述的压力检测单元，其特征在于，

在所述有底筒部的底壁形成有所述开口和供所述端子销插通的贯通孔，在所述盖部形成有将所述壳体的内部和外部连通的连通孔。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的压力检测单元，其特征在于，

与所述壳体电连接的端子销是所述压力检测装置的接地用的端子销、与所述压力检测装置的电源电压端子连接的端子销或者输出所述压力检测装置的电压力信号的端子销。

5.一种压力传感器，其特征在于，

具备权利要求1至4中任一项所述的压力检测单元。