JP2004309329A - Pressure sensor - Google Patents

Pressure sensor Download PDF

Info

Publication number
JP2004309329A
JP2004309329A JP2003103793A JP2003103793A JP2004309329A JP 2004309329 A JP2004309329 A JP 2004309329A JP 2003103793 A JP2003103793 A JP 2003103793A JP 2003103793 A JP2003103793 A JP 2003103793A JP 2004309329 A JP2004309329 A JP 2004309329A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor chip
lead pin
pressure sensor
conductive member
pressure
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.)
Granted
Application number
JP2003103793A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4118729B2 (en
Inventor
Takuro Ishikawa
琢郎 石川
Ryusuke Suzuki
龍介 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saginomiya Seisakusho Inc
Original Assignee
Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saginomiya Seisakusho Inc filed Critical Saginomiya Seisakusho Inc
Priority to JP2003103793A priority Critical patent/JP4118729B2/en
Publication of JP2004309329A publication Critical patent/JP2004309329A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4118729B2 publication Critical patent/JP4118729B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify the component constitution, while keeping a function for preventing a an adverse influence when an electric potential is generated between a device frame earth and a secondary power source. <P>SOLUTION: In a pressure detection element 10, a hermetic glass 13 is hermetically fixed on a center aperture 12 of a metal element housing 11. In the hermetic glass 13, a lead pin 14 for leading an electric signal from a sensor chip 18 to the outside, a conductive member fixing lead pin 14-2, and a sensor chip mounting glass member 16 for holding the sensor chip 18 are provided. The conductive member 1 welded on the lead pin 14-2 is arranged between a metal diaphragm 20 and the sensor chip 18, and the lead pin 14-2 is electrically connected to a lead pin 14-1 connected to the zero electric potential of an electronic circuit loaded on the sensor chip 18 by a wiring pattern 2 on a substrate 35 for external output. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液封型ワンチップ半導体圧力センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
圧力センサは、冷凍、冷蔵、空調機器用の冷媒圧力センサ、給水、産業用ポンプなどの水圧センサ、蒸気ボイラの蒸気圧センサ、空/油圧産業機器の空/油圧センサ、自動車などの圧力センサなど、各種の用途に使用されている。
このような流体圧検出用の圧力センサとして、ダイヤフラムにより非測定流体エリアと区切られ、オイルなどの非圧縮性流体が封入されている密閉室(液封室)内にピエゾ抵抗素子などの圧力検出素子を配置し、ダイヤフラムに作用する非測定流体の流体圧を液封室内の非圧縮性流体を介して圧力検出素子に伝えるようにした液封型の圧力センサが知られている(特許文献1)。
また、近年では、半導体技術の進歩に伴い、圧力検出素子と信号処理回路を同一のシリコンチップ上に集積化したワンチップ半導体圧力センサが開発されている。
【0003】
図2は、このような従来の液封型ワンチップ半導体圧力センサの構成を示す図であり、(a)は液封型ワンチップ半導体圧力センサの構成を示す断面図、(b)は半導体センサチップの部分を拡大して示す断面図である。
この図に示すように液封型圧力センサは、大きく分けて、圧力検出エレメント10と、継手部30と、コネクタ部40とにより構成されている。
圧力検出エレメント10は、金属製のエレメントハウジング11と、エレメントハウジング11の中央開口部12にハーメチック固着されたハーメチックガラス13と、該ハーメチックガラス13に貫通状態でハーメチック装着された複数のリードピン14、オイル充填用パイプ15およびセンサチップマウント部材16と、前記センサチップマウント部材16の上端面にガラス17を介して固着された圧力検出用センサチップ18とからなっている。
図2の(b)に拡大して示すように、センサチップ18はシリコン基板の裏面中央部をエッチングしてダイヤフラム(シリコンダイヤフラム)を形成したものであり、シリコンダイヤフラム部の上部にはブリッジ回路を形成する複数の圧力検出素子(ピエゾ抵抗素子)18−1が形成され、その周囲に該ブリッジ回路の出力信号を処理する増幅回路、直線補正回路、温度補正回路及び補正データ保持回路などの電子回路18−2が半導体回路集積化技術により集積化されており、さらにその表面側に酸化膜18−3が形成されている。圧力検出用センサチップ18と前記リードピン14とは、図示しないワイヤなどにより接続されている。
【0004】
また、前記エレメントハウジング11の中央開口部12の上側開口縁部には、金属ダイヤフラム20と、これを覆う連通孔21を有するダイヤフラム保護カバー22とが、それらの外周縁部を溶接することで気密に固着されている。エレメントハウジング11の中央開口部12、ハーメチックガラス13および金属ダイヤフラム20とにより、シリコンオイルなどのオイルが封入される液封室23が形成される。
例えばステンレス製とされるオイル充填用パイプ15は、液封室23にオイルを充填する充填口として使用され、オイル充填完了後に外側のパイプ先端をつぶして密着され、その部分を溶接される。これにより、オイルが液封室23に封止される。
【0005】
圧力検出エレメント10は、Oリング24と共に、継手部30のエレメント収納孔31内に嵌め込まれる。また、コネクタ部40はOリング25とともに継手部30のエレメント収納孔31内に嵌め込まれ、エレメント収納孔31の開口縁部32がかしめられることにより、圧力検出エレメント10を挟んだ状態で継手部30と固定結合される。
【0006】
継手部30は、センサ取り付け用ねじ部33により被測定部に取り付けられるようになされており、被測定流体圧通路34を介して、流体の圧力が前記金属ダイヤフラム20に伝達される。金属ダイヤフラム20は極めて薄いため圧力が低下されることなくオイルに伝達され、この圧力により、センサチップ18のシリコンダイヤフラムが変形し、これをピエゾ抵抗素子18−1で検出した電気信号が電子回路18−2で処理され、リードピン14に出力される。リードピン14とコネクタ部40の端子41とを電気的に接続するフレキシブルプリント基板(FPC)などの外部出力用基板35が設けられており、センサチップ18からの電気信号はリードピン14、端子41を介して外部に取り出されることとなる。
なお、前記リードピン14として、前記センサチップ18の電源電位、ゼロ電位、出力端子及び1又は複数のテストポイントにそれぞれ接続される複数のリードピンが設けられており、前記端子41としては、前記リードピン14のうちの前記電源電位、ゼロ電位及び出力端子のピンにそれぞれ接続される電源端子、接地端子及び出力端子の3つの端子が設けられている。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−35850号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
このようなワンチップ半導体圧力センサを使用する場合には、該圧力センサが取り付けられる装置の2次電圧(例えば、DC 5V)が前記センサチップ18上の電子回路に供給され、前記エレメントハウジング11は装置のフレームアースが接続される。ここで、センサチップ18上の電子回路とエレメントハウジング11とは高絶縁状態とされる。2次電源は1次電源とトランスなどで絶縁されているが、センサーの方のインピーダンスが高いので、エレメントハウジング11に溶接されている金属ダイヤフラム20とセンサーチップ18間に電位を生じる。そして、そのことにより、センサチップ18内の電子回路や不揮発性メモリーなどに悪影響を及ぼすことがある。
【0009】
そこで、本出願人は、装置フレームアースと2次電源との間に電位が生じた場合であっても、それによる悪影響の発生を防止することのできる圧力センサを提案している(特願2002−192207号)。
図3は、本出願人が提案している圧力センサにおける圧力検出エレメント10の一形態を示す図である。なお、前記図2と同一の構成要素には同一の番号を付し、説明を省略する。また、前記センサチップ18を簡略に示すとともに、ガラス17の図示を省略する。
この図に示すように、この圧力検出エレメント10においては、前記ハーメチックガラス13の外周部の高さを中心部よりも高く形成し、該外周部の内側に、リング状の金属部材51を嵌め込むようにしている。そして、該金属部材51に前記電子回路のゼロ電位に接続されたリードピン14−1が挿入される孔を空け、該孔にリードピン14−1を挿入して、前記金属部材51をつぶしてかしめることにより、金属部材51と前記リードピン14−1とを機械的かつ電気的に接続するようにしている。また、該金属部材51の上面には、金属板52が溶接により電気的かつ機械的に接続するようにしている。なお、金属板52には開口部53が設けられている。
【0010】
これにより、前記センサチップ18と前記金属ダイヤフラム20との間に、前記センサチップ18上に集積された電子回路のゼロ電位と同電位とされる金属板52及び金属部材51を配置することができ、前記金属ダイヤフラム20と前記センサチップ18上の電子回路のゼロ電位との間に電位差があるときでも、前記センサチップ18上の電子回路のゼロ電位と前記金属板52との間には電位差が生じないため、センサチップ18に集積された電子回路に対する悪影響を防止することができる。
【0011】
しかしながら、図3に示した構成においては、金属部材51とゼロ電位用リードピン14−1とをかしめた部品をガラスハーメチック処理しているため、構造が複雑になり、ガラスハーメチック製作上非常に制作しにくいという問題があった。
またリードピン14−1と金属部材51とをかしめ接続するかしめ工程では非常に小さい部品を取り扱っているため、金型の管理などに問題を抱えていた。
【0012】
そこで本発明は、装置フレームアースと2次電源との間に電位が生じた場合であっても、それによる悪影響の発生を防止する機能を維持しつつ、部品構成を簡素化した圧力センサを提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の圧力センサは、金属製のハウジングと、該金属製のハウジングに設けられた中央開口部に固着され、圧力センサチップを支持するセンサチップマウント部材、オイル充填用パイプ及び前記圧力センサチップからの電気信号を外部に導出するためのリードピンが設けられたハーメチックガラスと、前記ハウジングの一方の端面に接合された金属ダイヤフラムとを有する圧力検出エレメントを備えた液封型の圧力センサであって、前記圧力センサチップと前記金属ダイヤフラムとの間に配置される導電性部材と、前記ハーメチックガラスに設けられ、前記導電性部材と電気的かつ機械的に接続された導電性部材支持ピンと、前記導電性部材支持ピンと前記圧力センサチップに搭載されている電子回路のゼロ電位に接続されたリードピンとを電気的に接続する手段とを有するものである。
また、前記導電性部材支持ピンと前記圧力センサチップに搭載されている電子回路のゼロ電位に接続されたリードピンとを電気的に接続する手段は、前記圧力センサチップからの電気信号を外部に導出するためのリードピンと出力端子とを接続する外部出力用基板に設けられた配線パターンとされているものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の圧力センサの一実施の形態における圧力検出エレメント10の構成を示す図であり、(a)は圧力検出エレメント10の構成を示す断面図、(b)は圧力検出エレメント10と該圧力検出エレメントの端子に接続されるフレキシブルプリント基板(FPC)などからなる外部出力用基板35を図(a)の下方向からみた様子を示す図である。なお、この図において、前記図2及び図3と同一の構成要素には同一の番号を付し、説明を省略する。
【0015】
図1の(a)において、1は、前記金属ダイヤフラム20と前記センサチップ18との間に配置される導電性部材である。この導電性部材1は例えば円板状など任意の形状のものとすることができるが、この実施の形態においては、図示するように、周縁部が図中下方向(センサチップ18の方向)に屈曲された形状とされている。このような形状とすることにより、センサチップ18の周囲を取り囲むことができるようになる。
また、14−2は、前記導電性部材1を支持するために少なくとも3本以上設けられている導電性部材固定用リードピンであり、他のリードピン14、オイル充填用パイプ15及びセンサチップマウント部材16などと同様に前記ハーメチックガラス13に貫通状態でハーメチック装着されている。この導電性部材固定用リードピン14−2は、金属製であり、図示するように、図中上側(センサチップ18側)の端部が前記導電性部材1に当接しており、スポット溶接などにより導電性部材1と電気的かつ機械的に接続されている。
【0016】
図1の(b)において、35は、前記図2に関して説明した前記リードピン14と前記コネクタ部40の端子41(図2)とを接続する外部出力用基板であり、この外部出力用基板35上に、前記導電性部材固定用リードピン14−2のうちの少なくとも一本と、前記リードピン14のうちの前記センサチップ18上の電子回路のゼロ電位に接続されたリードピン(ゼロ電位用リードピン)14−1とを電気的に接続する配線パターン2が設けられている。前記ゼロ電位用リードピン14−1と前記導電性部材固定用リードピン14−2をこの配線パターン2に半田付けあるいはレーザースポット溶接することなどにより、ゼロ電位用リードピン14−1と導電性部材固定用リードピン14−2を電気的に接続することができる。
これにより、ゼロ電位用リードピン14−1、配線パターン2、導電性部材固定用リードピン14−2により、前記導電性部材1は、前記センサチップ18上の電子回路のゼロ電位と同電位とされる。したがって、前記センサチップ18と前記金属ダイヤフラム20との間に、前記センサチップ18上に集積された電子回路のゼロ電位と同電位とされる導電性部材1を配置することができ、前記金属ダイヤフラム20と前記センサチップ18上の電子回路のゼロ電位との間に電位差があるときでも、センサチップ18に集積された電子回路に対する悪影響を防止することができる。
【0017】
このような圧力検出エレメント10を製造するときには、前記導電性部材固定用リードピン14−2(例えば、3本)を他のリードピン14,14−1、オイル充填用パイプ15及びセンサチップマウント部材16とともにハーメチックガラス13に挿入して、ガラスハーメチック処理を行なったのちに、センサチップマウント部材16の上端面にセンサチップ18を固着し、ワイヤボンディングを行なう。その後、前記導電性部材1と前記導電性部材固定用リードピン14−2とをスポット溶接などにより一体化する。このとき、前記図3におけるハーメチックガラス13と図1におけるハーメチックガラス13の形状を比較しても分かるように、ガラス部分の形状がシンプルとなっているため、微小クラックがなくなるなどガラスハーメチックの信頼性の向上や、ガラス流れ性の向上が図られ、部品良品率を大幅に向上させることができる。
【0018】
このように、本発明の圧力センサにおいては、導電性部材固定用リードピン(3本)14−2を前記図3に示した構成における金属部材51の代わりとして用い、導電性部材固定用リードピン14−2と導電性部材1を溶接して機械的かつ電気的接続を行ない、外部出力用基板35などのパターンにて、ゼロ電位用リードピン14−1と導電性部材固定用リードピン14−2の電気的接続を行なうことにより、前記図3の場合と同様の機能を果たすようにしている。
従って、かしめ工程を省略することができ、部品費、部品製作工数を削減することができる。
【0019】
なお、前記導電性部材1の形状は、図1に示した形状に限られることはなく、円板状など任意の形状とすることができる。
また、上述した実施の形態においては、導電性部材固定用リードピン14−2と前記導電性部材1とを溶接により電気的かつ機械的に接続するようにしていたが、導電性接着剤を使用するなど他の接続方法を採用してもよい。
さらに、導電性部材1の材質も、金属に限られることはなく、前記導電性部材固定用リードピン14−2と電気的かつ機械的に接続することができるものであれば、導電性樹脂なども用いることができる。
さらにまた、上述した実施の形態においては、前記ゼロ電位用リードピン14−1と前記導電性部材固定用リードピン14−2のうちの少なくとも1本とを電気的に接続するために、外部出力用基板35上に設けた配線パターン2を用いていたが、これに限られることはなく、前記ゼロ電位用リードピン14−1と前記導電性部材固定用リードピン14−2の両者に係合する導電性部品を挿入あるいは嵌入するようにしてもよい。
【0020】
【発明の効果】
以上のように、本発明の圧力センサによれば、センサーチップを無電界(ゼロ電位)内に置くことができ、装置フレームアースと2次電源との間に生じる電位の影響でチップ内の回路及び不揮発性メモリーなどが悪影響を受けないようにすることができる。
そして、金属部材51の代わりに導電性部材固定用リードピン14−2を設けて、外部出力用基板35などにより導電性部材1との電気的接続を行なうようにしているので、かしめ工程の省略、部品費、部品製作工数の削減などの効果を奏することができる。
また、ガラスハーメチックの信頼性の向上やガラス流れ性の向上を図ることができ、部品良品率を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の圧力センサの一実施の形態における圧力検出エレメントの構成を示す図であり、(a)は圧力検出エレメントの断面図、(b)は圧力検出エレメントと該圧力検出エレメントの端子に接続されるフレキシブルプリント基板(FPC)などからなる外部出力用基板を(a)図における下方向からみた様子を示す図である。
【図2】従来の液封型ワンチップ半導体圧力センサを示す図であり、(a)は液封型ワンチップ半導体圧力センサの構成を示す断面図、(b)は半導体センサチップの部分を拡大して示す断面図である。
【図3】提案している圧力センサにおける圧力検出エレメントの一構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 導電性部材
2 配線パターン
10 圧力検出エレメント
11 エレメントハウジング
12 中央開口部
13 ハーメチックガラス
14 リードピン
14−1 ゼロ電位用リードピン
14−2 導電性部材固定用リードピン
15 オイル充填用パイプ
16 センサチップマウント部材
18 圧力検出用センサチップ
20 金属ダイヤフラム
35 外部出力用基板
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid-ring type one-chip semiconductor pressure sensor.
[0002]
[Prior art]
Pressure sensors include refrigerant pressure sensors for refrigeration, refrigeration, and air conditioning equipment, water pressure sensors for water supply and industrial pumps, steam pressure sensors for steam boilers, air / hydraulic sensors for air / hydraulic industrial equipment, pressure sensors for automobiles, etc. Is used for various purposes.
As such a pressure sensor for detecting a fluid pressure, a diaphragm is separated from a non-measurement fluid area by a diaphragm, and pressure detection of a piezoresistive element or the like is performed in a sealed chamber (liquid sealing chamber) in which an incompressible fluid such as oil is sealed. 2. Description of the Related Art A liquid ring type pressure sensor in which an element is arranged and a fluid pressure of a non-measuring fluid acting on a diaphragm is transmitted to a pressure detecting element via an incompressible fluid in a liquid ring chamber is known (Patent Document 1). ).
In recent years, with the advance of semiconductor technology, a one-chip semiconductor pressure sensor in which a pressure detecting element and a signal processing circuit are integrated on the same silicon chip has been developed.
[0003]
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing the configuration of such a conventional liquid-ring type one-chip semiconductor pressure sensor, wherein FIG. 2A is a cross-sectional view showing the configuration of a liquid-ring type one-chip semiconductor pressure sensor, and FIG. It is sectional drawing which expands and shows the part of a chip.
As shown in this figure, the liquid ring type pressure sensor is roughly composed of a pressure detecting element 10, a joint part 30, and a connector part 40.
The pressure detecting element 10 includes a metal element housing 11, a hermetic glass 13 fixed hermetically to a central opening 12 of the element housing 11, a plurality of lead pins 14 hermetically mounted through the hermetic glass 13, and an oil. It comprises a filling pipe 15, a sensor chip mounting member 16, and a pressure detecting sensor chip 18 fixed to the upper end surface of the sensor chip mounting member 16 via a glass 17.
As shown in FIG. 2B in an enlarged manner, the sensor chip 18 has a diaphragm (silicon diaphragm) formed by etching the center of the back surface of the silicon substrate, and a bridge circuit is provided above the silicon diaphragm. A plurality of pressure detecting elements (piezoresistive elements) 18-1 to be formed are formed, and electronic circuits such as an amplifier circuit for processing an output signal of the bridge circuit, a linear correction circuit, a temperature correction circuit, and a correction data holding circuit are formed therearound. 18-2 is integrated by a semiconductor circuit integration technique, and an oxide film 18-3 is formed on the surface side. The pressure detection sensor chip 18 and the lead pin 14 are connected by a wire (not shown) or the like.
[0004]
Further, a metal diaphragm 20 and a diaphragm protection cover 22 having a communication hole 21 covering the metal diaphragm 20 are hermetically sealed at the upper opening edge of the central opening 12 of the element housing 11 by welding their outer peripheral edges. It is fixed to. The central opening 12 of the element housing 11, the hermetic glass 13, and the metal diaphragm 20 form a liquid sealing chamber 23 in which oil such as silicon oil is sealed.
For example, the oil filling pipe 15 made of stainless steel is used as a filling port for filling the liquid sealing chamber 23 with oil, and after the oil filling is completed, the tip of the outer pipe is crushed and brought into close contact, and the portion is welded. Thus, the oil is sealed in the liquid sealing chamber 23.
[0005]
The pressure detecting element 10 is fitted into the element housing hole 31 of the joint 30 together with the O-ring 24. Further, the connector portion 40 is fitted together with the O-ring 25 into the element housing hole 31 of the joint portion 30, and the opening edge 32 of the element housing hole 31 is swaged, so that the joint portion 30 sandwiches the pressure detecting element 10. And fixedly connected.
[0006]
The joint portion 30 is attached to the portion to be measured by the screw portion 33 for sensor attachment, and the pressure of the fluid is transmitted to the metal diaphragm 20 via the fluid pressure passage 34 to be measured. Since the metal diaphragm 20 is extremely thin, the pressure is transmitted to the oil without lowering the pressure. The silicon diaphragm of the sensor chip 18 is deformed by this pressure, and an electric signal detected by the piezoresistive element 18-1 is converted into an electric signal by the electronic circuit 18. -2 and output to the lead pin 14. An external output board 35 such as a flexible printed circuit board (FPC) for electrically connecting the lead pins 14 to the terminals 41 of the connector section 40 is provided. An electric signal from the sensor chip 18 is transmitted through the lead pins 14 and the terminals 41. To be taken out.
A plurality of lead pins connected to a power supply potential, a zero potential, an output terminal, and one or more test points of the sensor chip 18 are provided as the lead pins 14. And three terminals of a power supply terminal, a ground terminal, and an output terminal which are respectively connected to the power supply potential, the zero potential, and the output terminal.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-35850
[Problems to be solved by the invention]
When such a one-chip semiconductor pressure sensor is used, a secondary voltage (for example, DC 5V) of a device to which the pressure sensor is attached is supplied to an electronic circuit on the sensor chip 18 and the element housing 11 The frame ground of the device is connected. Here, the electronic circuit on the sensor chip 18 and the element housing 11 are in a highly insulated state. Although the secondary power supply is insulated from the primary power supply by a transformer or the like, since the impedance of the sensor is higher, a potential is generated between the metal diaphragm 20 welded to the element housing 11 and the sensor chip 18. This may adversely affect the electronic circuits in the sensor chip 18, the nonvolatile memory, and the like.
[0009]
In view of this, the present applicant has proposed a pressure sensor capable of preventing the occurrence of an adverse effect even when a potential is generated between the apparatus frame ground and the secondary power supply (Japanese Patent Application No. 2002). -192207).
FIG. 3 is a diagram showing one form of the pressure detecting element 10 in the pressure sensor proposed by the present applicant. The same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Further, the sensor chip 18 is simply shown, and the glass 17 is not shown.
As shown in this figure, in the pressure detecting element 10, the height of the outer peripheral portion of the hermetic glass 13 is formed higher than the center portion, and a ring-shaped metal member 51 is fitted inside the outer peripheral portion. I am trying. Then, a hole for inserting the lead pin 14-1 connected to the zero potential of the electronic circuit is made in the metal member 51, and the lead pin 14-1 is inserted into the hole, and the metal member 51 is crushed and crimped. Thus, the metal member 51 and the lead pin 14-1 are mechanically and electrically connected. A metal plate 52 is electrically and mechanically connected to the upper surface of the metal member 51 by welding. The metal plate 52 has an opening 53.
[0010]
Thereby, between the sensor chip 18 and the metal diaphragm 20, the metal plate 52 and the metal member 51 which are set to the same potential as the zero potential of the electronic circuit integrated on the sensor chip 18 can be arranged. Even when there is a potential difference between the metal diaphragm 20 and the zero potential of the electronic circuit on the sensor chip 18, a potential difference exists between the zero potential of the electronic circuit on the sensor chip 18 and the metal plate 52. Since this does not occur, an adverse effect on the electronic circuit integrated on the sensor chip 18 can be prevented.
[0011]
However, in the configuration shown in FIG. 3, since a part obtained by caulking the metal member 51 and the lead pin 14-1 for zero potential is subjected to glass hermetic processing, the structure becomes complicated, and it is very difficult to manufacture the glass hermetic. There was a problem that it was difficult.
In the caulking process of caulking and connecting the lead pin 14-1 and the metal member 51, very small parts are handled, so that there is a problem in management of the mold.
[0012]
Therefore, the present invention provides a pressure sensor with a simplified component configuration while maintaining the function of preventing the occurrence of adverse effects even when a potential is generated between the apparatus frame ground and the secondary power supply. It is intended to be.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a pressure sensor according to the present invention includes a metal housing, a sensor chip mount member fixed to a central opening provided in the metal housing, and supporting a pressure sensor chip, Liquid seal including a pressure detection element having a hermetic glass provided with a lead pin for leading out an electric signal from the pressure pipe and the pressure sensor chip to the outside, and a metal diaphragm bonded to one end surface of the housing. Type pressure sensor, a conductive member disposed between the pressure sensor chip and the metal diaphragm, and a conductive member provided on the hermetic glass and electrically and mechanically connected to the conductive member. Conductive member supporting pin, the conductive member supporting pin and the zero voltage of an electronic circuit mounted on the pressure sensor chip. And it has a means for electrically connecting connected a lead pin.
Means for electrically connecting the conductive member support pin and a lead pin connected to zero potential of an electronic circuit mounted on the pressure sensor chip derives an electric signal from the pressure sensor chip to the outside. Wiring patterns provided on an external output substrate for connecting lead pins and output terminals.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a pressure detecting element 10 according to an embodiment of the pressure sensor of the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view showing the configuration of the pressure detecting element 10, and FIG. FIG. 3A is a diagram showing a state in which an external output board 35 such as a flexible printed circuit board (FPC) connected to terminals of the pressure detecting element is viewed from below in FIG. In this figure, the same components as those in FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0015]
In FIG. 1A, reference numeral 1 denotes a conductive member disposed between the metal diaphragm 20 and the sensor chip 18. The conductive member 1 may have an arbitrary shape such as a disk shape. In this embodiment, as shown in the figure, the peripheral portion is directed downward (in the direction of the sensor chip 18) in the figure. It has a bent shape. With such a shape, the periphery of the sensor chip 18 can be surrounded.
Reference numeral 14-2 denotes at least three or more conductive member fixing lead pins provided to support the conductive member 1, and other lead pins 14, an oil filling pipe 15, and a sensor chip mounting member 16 are provided. Like the above, it is hermetically mounted on the hermetic glass 13 in a penetrating state. The conductive member fixing lead pin 14-2 is made of metal, and as shown in the drawing, the upper end (the sensor chip 18 side) in the figure is in contact with the conductive member 1, and is subjected to spot welding or the like. It is electrically and mechanically connected to the conductive member 1.
[0016]
In FIG. 1B, an external output board 35 connects the lead pin 14 described with reference to FIG. 2 and the terminal 41 of the connector section 40 (FIG. 2). At least one of the conductive member fixing lead pins 14-2 and a lead pin (zero potential lead pin) 14- of the lead pins 14 connected to a zero potential of an electronic circuit on the sensor chip 18 are connected. 1 is provided. The lead pin 14-1 for zero potential and the lead pin 14-1 for fixing the conductive member are soldered or laser spot-welded to the wiring pattern 2 or the like. 14-2 can be electrically connected.
Thus, the conductive member 1 is set to the same potential as the zero potential of the electronic circuit on the sensor chip 18 by the lead pin 14-1 for zero potential, the wiring pattern 2, and the lead pin 14-2 for fixing the conductive member. . Therefore, between the sensor chip 18 and the metal diaphragm 20, the conductive member 1 having the same potential as the zero potential of the electronic circuit integrated on the sensor chip 18 can be disposed. Even when there is a potential difference between 20 and the zero potential of the electronic circuit on the sensor chip 18, it is possible to prevent adverse effects on the electronic circuits integrated on the sensor chip 18.
[0017]
When manufacturing such a pressure detecting element 10, the conductive member fixing lead pins 14-2 (for example, three) are combined with other lead pins 14 and 14-1, an oil filling pipe 15 and a sensor chip mounting member 16. After inserting into the hermetic glass 13 and performing glass hermetic processing, the sensor chip 18 is fixed to the upper end surface of the sensor chip mounting member 16 and wire bonding is performed. Thereafter, the conductive member 1 and the conductive member fixing lead pin 14-2 are integrated by spot welding or the like. At this time, as can be seen by comparing the shape of the hermetic glass 13 in FIG. 3 with the shape of the hermetic glass 13 in FIG. 1, since the shape of the glass portion is simple, the reliability of the glass hermetic is eliminated, for example, micro cracks are eliminated. And the flowability of glass are improved, and the yield of non-defective parts can be greatly improved.
[0018]
Thus, in the pressure sensor of the present invention, the conductive member fixing lead pins (three) 14-2 are used instead of the metal members 51 in the configuration shown in FIG. 2 and the conductive member 1 are welded to make a mechanical and electrical connection, and the electrical connection between the zero potential lead pin 14-1 and the conductive member fixing lead pin 14-2 is made in a pattern such as the external output board 35. By performing the connection, the same function as in the case of FIG. 3 is performed.
Therefore, the caulking step can be omitted, and the cost of parts and the number of man-hours for manufacturing parts can be reduced.
[0019]
The shape of the conductive member 1 is not limited to the shape shown in FIG. 1, but may be an arbitrary shape such as a disk shape.
In the above-described embodiment, the conductive member fixing lead pin 14-2 and the conductive member 1 are electrically and mechanically connected by welding. However, a conductive adhesive is used. For example, other connection methods may be adopted.
Further, the material of the conductive member 1 is not limited to metal, but may be a conductive resin or the like as long as it can be electrically and mechanically connected to the conductive member fixing lead pin 14-2. Can be used.
Furthermore, in the above-described embodiment, the external output substrate is used to electrically connect the zero potential lead pin 14-1 and at least one of the conductive member fixing lead pins 14-2. Although the wiring pattern 2 provided on the 35 is used, the present invention is not limited to this, and a conductive component that engages with both the zero potential lead pin 14-1 and the conductive member fixing lead pin 14-2. May be inserted or fitted.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the pressure sensor of the present invention, the sensor chip can be placed in no electric field (zero potential), and the circuit in the chip is affected by the potential generated between the device frame ground and the secondary power supply. And the non-volatile memory and the like can be prevented from being adversely affected.
Since the conductive member fixing lead pin 14-2 is provided instead of the metal member 51 and the electrical connection with the conductive member 1 is performed by the external output board 35 or the like, the caulking step is omitted. Effects such as reduction in parts cost and man-hours for manufacturing parts can be achieved.
Further, the reliability of the glass hermetic and the flowability of the glass can be improved, and the non-defective product rate can be greatly improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a pressure detecting element in an embodiment of a pressure sensor according to the present invention, wherein (a) is a cross-sectional view of the pressure detecting element, and (b) is a pressure detecting element and the pressure detecting element. It is a figure which shows the mode which looked at the board | substrate for external output which consists of a flexible printed circuit board (FPC) etc. connected to a terminal from FIG.
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a conventional liquid-ring type one-chip semiconductor pressure sensor, in which FIG. 2A is a cross-sectional view showing the configuration of a liquid-ring type one-chip semiconductor pressure sensor, and FIG. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing one configuration example of a pressure detecting element in the proposed pressure sensor.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 conductive member 2 wiring pattern 10 pressure detecting element 11 element housing 12 central opening 13 hermetic glass 14 lead pin 14-1 lead pin for zero potential 14-2 lead pin for fixing conductive member 15 oil filling pipe 16 sensor chip mounting member 18 Pressure sensor chip 20 Metal diaphragm 35 External output board

Claims (2)

金属製のハウジングと、該金属製のハウジングに設けられた中央開口部に固着され、圧力センサチップを支持するセンサチップマウント部材、オイル充填用パイプ及び前記圧力センサチップからの電気信号を外部に導出するためのリードピンが設けられたハーメチックガラスと、前記ハウジングの一方の端面に接合された金属ダイヤフラムとを有する圧力検出エレメントを備えた液封型の圧力センサであって、
前記圧力センサチップと前記金属ダイヤフラムとの間に配置される導電性部材と、
前記ハーメチックガラスに設けられ、前記導電性部材と電気的かつ機械的に接続された導電性部材支持ピンと、
前記導電性部材支持ピンと前記圧力センサチップに搭載されている電子回路のゼロ電位に接続されたリードピンとを電気的に接続する手段と
を有することを特徴とする圧力センサ。
A metal housing and a sensor chip mounting member fixed to a central opening provided in the metal housing and supporting the pressure sensor chip, an oil filling pipe, and an electric signal from the pressure sensor chip are led out. A liquid ring type pressure sensor including a hermetic glass provided with a lead pin for performing, and a pressure detection element having a metal diaphragm bonded to one end surface of the housing,
A conductive member disposed between the pressure sensor chip and the metal diaphragm,
A conductive member support pin provided on the hermetic glass and electrically and mechanically connected to the conductive member,
Means for electrically connecting the conductive member support pin and a lead pin connected to zero potential of an electronic circuit mounted on the pressure sensor chip.
前記導電性部材支持ピンと前記圧力センサチップに搭載されている電子回路のゼロ電位に接続されたリードピンとを電気的に接続する手段は、前記圧力センサチップからの電気信号を外部に導出するためのリードピンと出力端子とを接続する外部出力用基板に設けられた配線パターンであることを特徴とする請求項1記載の圧力センサ。Means for electrically connecting the conductive member support pin and a lead pin connected to a zero potential of an electronic circuit mounted on the pressure sensor chip, for leading an electric signal from the pressure sensor chip to the outside. 2. The pressure sensor according to claim 1, wherein the wiring pattern is a wiring pattern provided on an external output board for connecting the lead pin and the output terminal.
JP2003103793A 2003-04-08 2003-04-08 Pressure sensor Expired - Lifetime JP4118729B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003103793A JP4118729B2 (en) 2003-04-08 2003-04-08 Pressure sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003103793A JP4118729B2 (en) 2003-04-08 2003-04-08 Pressure sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004309329A true JP2004309329A (en) 2004-11-04
JP4118729B2 JP4118729B2 (en) 2008-07-16

Family

ID=33466795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003103793A Expired - Lifetime JP4118729B2 (en) 2003-04-08 2003-04-08 Pressure sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4118729B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014517923A (en) * 2011-05-30 2014-07-24 エプコス アクチエンゲゼルシャフト Pressure sensor and pressure sensor manufacturing method
CN106052951A (en) * 2015-04-16 2016-10-26 株式会社不二工机 Pressure sensor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014517923A (en) * 2011-05-30 2014-07-24 エプコス アクチエンゲゼルシャフト Pressure sensor and pressure sensor manufacturing method
US9625336B2 (en) 2011-05-30 2017-04-18 Epcos Ag Pressure sensor and method for producing a pressure sensor
CN108106777A (en) * 2011-05-30 2018-06-01 埃普科斯股份有限公司 Pressure sensor and the method for manufacturing pressure sensor
CN108106777B (en) * 2011-05-30 2020-11-24 埃普科斯股份有限公司 Pressure sensor and method for producing a pressure sensor
CN106052951A (en) * 2015-04-16 2016-10-26 株式会社不二工机 Pressure sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JP4118729B2 (en) 2008-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3987386B2 (en) Pressure sensor
RU2324158C2 (en) Pressure measuring device
US7231830B2 (en) Pressure sensor with processing circuit covered by sensor chip
US7036385B2 (en) Pressure sensor and related method
TWI633289B (en) Pressure sensor
US6131467A (en) Pressure sensor including a joint for connecting a housing and connector case together
RU2279650C2 (en) Module with pressure gage
JP4027655B2 (en) Pressure sensor device
JP2005181066A (en) Pressure sensor
US6122974A (en) Semiconductor type pressure sensor
JP2003287472A (en) Pressure sensor
JPH11295174A (en) Pressure sensor
JP6500691B2 (en) Physical quantity sensor device and method of manufacturing physical quantity sensor device
JP3983606B2 (en) Pressure sensor
WO2009087767A1 (en) Pressure sensor and method for manufacturing the same
JP4863571B2 (en) Pressure sensor
CN111936835B (en) Pressure sensor
JPH11326088A (en) Pressure sensor and its manufacture
JPWO2017138647A1 (en) Pressure detecting device and manufacturing method thereof
JP4118729B2 (en) Pressure sensor
JPH09178596A (en) Pressure sensor
JP4223273B2 (en) Pressure sensor
JPH10300614A (en) Pressure sensor
JP2005114734A (en) Pressure sensor
CN214309248U (en) Sensor with a sensor element

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060317

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080414

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080422

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080423

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4118729

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110502

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110502

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120502

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120502

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130502

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140502

Year of fee payment: 6

EXPY Cancellation because of completion of term