JP2016011901A - Pressure detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧力検出装置に関する。 The present invention relates to a pressure detection device.
従来の圧力検出装置は、流体の圧力を導入する圧力導入部上にベース板を介して配設される半導体式圧力センサを有する。前記半導体式圧力センサを配設する収納用孔部を備えるとともに前記半導体式圧力センサとワイヤボンディングによるワイヤによって電気的に接続される回路基板を有する。前記圧力導入部と一体もしくは別体に設けられ前記回路基板を配設する配設部を有するものであった(例えば、特許文献1参照)。 A conventional pressure detecting device has a semiconductor pressure sensor disposed on a pressure introducing portion for introducing a fluid pressure via a base plate. The circuit board includes a housing hole in which the semiconductor pressure sensor is disposed and is electrically connected to the semiconductor pressure sensor by a wire by wire bonding. It has an arrangement part that is provided integrally or separately from the pressure introduction part and that arranges the circuit board (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、従来の圧力検出装置は、前記回路基板が必要であるため、構造が複雑になり、また、前記回路基板におけるワイヤの接続箇所にはAu(金)パッドが必要となり、コストアップとなるといった問題点を有していた。 However, since the conventional pressure detection device requires the circuit board, the structure is complicated, and an Au (gold) pad is required at the connection point of the wire on the circuit board, which increases costs. Had problems.
そこで本発明は、前記問題点を解消し、構造を簡素化し製造コストを抑えることが可能な圧力検出装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a pressure detection device that can solve the above-described problems, simplify the structure, and reduce the manufacturing cost.
本発明の圧力検出装置は、半導体式圧力センサと、前記半導体式圧力センサに流体を流入可能な流路を有する流体流入部材と、前記半導体式圧力センサを取り囲むように前記流体流入部材に設けられる第1樹脂部と、一端部が前記半導体式圧力センサと電気的に接続されるとともに前記第1樹脂部に保持されるリード端子と、前記リード端子の他端部が露出するとともに前記第1樹脂部及び前記流体流入部材に設けられる第2樹脂部と、前記半導体式圧力センサと前記リード端子の一端部とを接続するワイヤと、前記半導体式圧力センサを覆うとともに前記第1樹脂部または前記第2樹脂部に結合され前記半導体式圧力センサの気密空間を形成する蓋部材と、を備えたものである。 The pressure detection device of the present invention is provided on the fluid inflow member so as to surround the semiconductor pressure sensor, a fluid inflow member having a flow path capable of allowing fluid to flow into the semiconductor pressure sensor, and the semiconductor pressure sensor. A first resin part, one end part of which is electrically connected to the semiconductor pressure sensor and held by the first resin part, and the other end part of the lead terminal is exposed and the first resin part is exposed. And the second resin part provided in the fluid inflow member, a wire connecting the semiconductor pressure sensor and one end of the lead terminal, and the first resin part or the first And a lid member coupled to the resin portion to form an airtight space of the semiconductor pressure sensor.
以上の構成によって、本発明は、所期の目的を達成することができ、構造を簡素化し製造コストを抑えることが可能な圧力検出装置を提供することができる。 With the above configuration, the present invention can achieve the intended purpose, and can provide a pressure detection device that can simplify the structure and suppress the manufacturing cost.
以下、添付図面を用いて本発明の第1実施形態の圧力検出装置101を説明する。
Hereinafter, the
本実施形態による圧力検出装置101は、モジュールユニット102と組み合わせることによって、圧力検出ユニット100を構成している。
The
圧力検出装置101は、流体流入部材10と、半導体式圧力センサ(以下、単に、圧力センサという)20と、端子ユニット30と、ベース板ユニット40と、蓋部材50と、を備える。
The
流体流入部材10は、ステンレス鋼(SUS)等の金属材料からなり、ほぼ円板形状であり、周辺の一部を直線状に切り欠いた切り欠き部10cを備えている。流体流入部材10は、その中央部分に、図4中上側に突出した凸形状の台座10aと、その下側に凹部10bを備えている。
The
また、流体流入部材10は、その中央部分に、上下方向に貫通する孔部である流路11が形成されている。
Further, the
台座10aには、圧力センサ20が載置され、熱硬化接着剤や半田等の所定の方法で固定されている。流路11は、その下側から流体(例えば、油)が圧力センサ20に流入可能となっている。また、凹部10bにパッキン等のシール部材60がはめ込まれており、流路11の気密性を備えている。
The
圧力センサ20は、例えば、ガラス台座21上に、シリコン等の半導体基板22を薄肉に形成してなるダイアフラムを有する半導体チップを配設してなるものである。前記ダイアフラムに対応する部位には、ボロン等の不純物が拡散処理されていることでピエゾ抵抗効果を有する感圧素子となる4つの抵抗が形成され、各抵抗とアルミ等の導電性材料を用いた配線パターンとによりブリッジ回路が構成される。 圧力センサ20は、流路11から導き入れた流体の圧力を前記ダイアフラムによって受け、前記ダイアフラムの変位に伴うブリッジ回路の出力電圧によって流体の圧力を検出するものである。
The
端子ユニット30は、第1樹脂部31と、リード端子32とで構成されている。
The
第1樹脂部31は、合成樹脂、例えば、PPS(Poly Phenylene Sulfide)樹脂からなる。第1樹脂部31は、インサート成形後にリード端子32界面と気密性を保持させるために、流動性の良い材料を用いている。第1樹脂部31は、圧力センサ20を取り囲むように形成された環状であり、流体流入部材10と当接し、流体流入部材10を配置するための配設部31aが設けられている。配設部31aは、図6に示すように、第1樹脂部31の下側の面に設けられている。また、配設部31aの外周側には、断面形状が窪んだ凹部31bが設けられている。この凹部31bは、環状に設けられている。この凹部31bには、第1樹脂部31と第2樹脂部41との密着性を確保する突起31cが設けられている。この突起31cは、断面形状が三角形状であり、第2樹脂部41を成型する際に、突起31cの先端部分が第2樹脂部41の熱で溶けることによって、第1樹脂部31に第2樹脂部41との密着性を確保するものである。また、第1樹脂部31は、リード端子32の一部を内蔵している。
The
リード端子32は、例えば、リン青銅材料からなり、その表面には、ニッケルメッキが施されている。リード端子32は、図5に示すように、3つあり、これらは、それぞれ電源用ライン、信号用ライン、グランド用ラインである。
The
リード端子32の一端部は、圧力センサ20の近傍に位置し、他端部は、第1樹脂部31の外側まで引き出されている。そして、リード端子32の一端部が、ワイヤWによって、圧力センサ20と電気的に接続されるとともに、他端部が、流体流入部材10の流路11に対して直交する方向に引き出されて、後述するモジュールユニット102のフレームに電気的に接続される。
One end portion of the
また、リード端子32の表面に、ニッケルメッキが施されたことにより、ワイヤボンディングによるワイヤWの接続信頼性を高めてある。
Further, since the surface of the
また、リード端子32は、第1樹脂部31のインサート成形時において、電源用、出力用およびグランド用の複数のリード端子32が、連結部32aによって連結されて、一体であり、第1樹脂部31のインサート成形後に、連結部32aを切断することで、リード端子32を独立させるとともに、圧力センサ20と接続するワイヤ接続部32bとなる。
In addition, the
また、リード端子32は、その表面に微細な凹凸を備えている。特に、この微細な凹凸は、リード端子32と第1樹脂部31とを接着剤などを用いずに気密性を確保し接合するものであり、少なくともリード端子32の第1樹脂部31との接触部分に設ければよい。この微細な凹凸は、薬品によってエッチングすることによって、形成するものである。
The
ベース板ユニット40は、第2樹脂部41と、端子ユニット30と、流体流入部材10とで構成されている。ベース板ユニット40は、金型内に、端子ユニット30と流体流入部材10とをセットし、その後、成型によって、第2樹脂部41を形成するものである。ベース板ユニット40は、リード端子32の他端部が、流体流入部材10の流路11に対して直交する方向に引き出されている。また、リード端子32の他端部と圧力センサ20が、露出している。
The
第2樹脂部41は、合成樹脂、例えば、PPS樹脂からなる。第2樹脂部41は、流体流入部材10及び端子ユニット30並びに第2樹脂部41と気密性を保持させるために、流動性の良い材料を用いる。第2樹脂部41は、圧力センサ20を取り囲むように形成された環状である。
The
また、流体流入部材10は、その表面に微細な凹凸を備えている。特に、この微細な凹凸は、流体流入部材10と第2樹脂部41とを接着剤などを用いずに気密性を確保し接合するものであり、少なくとも流体流入部材10の第2樹脂部41との接触部分に設ければよい。この微細な凹凸は、薬品によってエッチングすることによって、形成するものである。
Further, the
蓋部材50は、合成樹脂、例えば、PPS樹脂からなる。圧力センサ20を上側から覆うように第1樹脂部31の平坦部31bに、例えば、レーザー溶着によって結合され、圧力センサ20が内部に位置する密閉空間を形成する部材である。また、蓋部材50の内面は、凹んだ曲面形状をなしており、蓋部材50と第1樹脂部31との間には密閉空間となる圧力基準室Bが形成される。 なお、本実施形態では、蓋部材50は、第1樹脂部31に結合されているが、本実施形態に限定されるものではなく、第2樹脂部41に結合するものであってもよい。
The
以上の各部によって、圧力検出装置101が構成される。
The
次に、モジュールユニット102について説明する。モジュールユニット102は、樹脂製ベース板200と、リードフレーム201と、コネクタ部202と、金属製ベース板203とから構成されている。
Next, the
樹脂製ベース板200は、合成樹脂、例えば、PPS材からなるものであり、本実施形態では、ほぼ矩形状である。樹脂製ベース板200の背面、図2中下側には、圧力検出装置101を収納するセンサ配置部200aと、樹脂製ベース板200の周辺の一部に、外部機器である車両ECU等の制御機器と接続するコネクタ部202と、を備えている。また、樹脂製ベース板200には、リードフレーム201が内蔵されている。なお、本実施形態では、図示していないが、車両などに取り付ける取付部を備えている。
The
リードフレーム201は、例えば、リン青銅からなるものであり、一端が、センサ配置部200aに露出し、圧力検出装置101のリード端子32の他端部と抵抗溶接等により接続され、コネクタ部202に引き出し配線される。また、リードフレーム201は、その一部に、コンデンサ等の電子部品204が実装され、耐ノイズ性能を向上させている。
The
コネクタ部202は、リードフレーム201の端部が露出するとともに、図示しないメス型コネクタが装着可能である。
The
金属製ベース板203は、例えば、冷間圧延鋼板などからなり、樹脂製ベース板200から露出する圧力検出装置101を覆い、モジュールユニット102の剛性を補うものである。
The
以上の各部によって、モジュールユニット102が構成される。
The
以上、半導体式圧力センサ20と、半導体式圧力センサ20に流体を流入可能な流路11を有する流体流入部材10と、半導体式圧力センサ20を取り囲むように流体流入部材10に設けられる第1樹脂部31と、一端部が半導体式圧力センサ20と電気的に接続されるとともに第1樹脂部31に保持されるリード端子32と、リード端子32の他端部が露出するとともに第1樹脂部31及び流体流入部材10に設けられる第2樹脂部41と、半導体式圧力センサ20を覆うとともに第1樹脂部31または第2樹脂部41に結合され半導体式圧力センサ20の気密空間を形成する蓋部材50と、を備えたことにより、従来必要であった回路基板を不要とすることができ、構造を簡素化し製造コストを低く抑えることが可能となる。
As described above, the
また、リード端子32は、少なくとも第1樹脂部31との接触部分に微細な凹凸を設けたことにより、気密性を確保するための封止部材であるパッキンや、このパッキンを圧縮するための部品や構造が不要となり、製造工程を簡素化できる。
In addition, the
また、流体流入部材10は、少なくとも第2樹脂部41との接触部分に微細な凹凸を設けたことにより、気密性を確保するための封止部材であるパッキンや、このパッキンを圧縮するための部品や構造が不要となり、製造工程を簡素化できる。
Further, the
また、第1樹脂部31に第2樹脂部41との密着性を確保する突起31cを設けたことにより、気密性を確保するための封止部材であるパッキンや、このパッキンを圧縮するための部品や構造が不要となり、製造工程を簡素化できる。
Further, by providing the
本発明は、半導体式圧力センサを内蔵する圧力検出装置に利用可能である。 The present invention can be used for a pressure detection device incorporating a semiconductor pressure sensor.
10 流体流入部材
20 半導体式圧力センサ(圧力センサ)
31 第1樹脂部
31c 突起
32 リード端子
41 第2樹脂部
50 蓋部材
B 圧力基準室(密閉空間)
W ワイヤ
10
31
W wire
Claims (4)
The pressure detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the first resin portion is provided with a protrusion that ensures adhesion with the second resin portion.
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