JP2019100807A - 圧力センサのシールド構造、および、それを備える圧力センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】圧力センサにおける部品点数、および、組立作業工程を増大させることなく、圧力センサにおけるセンサチップと金属ダイヤフラムとの間に生じる電界に対する影響を低減できること。【解決手段】センサチップ１６の信号処理電子回路部に対する不所望な電界を遮断するキャップ状のシールド部材１７が、液封室１３内におけるセンサチップ１６の一方の端面とダイヤフラム３２との間であって円盤状の導電板１９の端面に支持され、導電板１９は、例えば、入出力端子群４０ａｉおよびボンディングワイヤＷｉを介して電気的に接続されるとともに、センサチップ１６は、入出力端子群４０ａｉおよびボンディングワイヤＷｉを介して電気的に接続されているチップマウント部材１８の一端部に支持されるもの。【選択図】図１
Description
本発明は、圧力センサのシールド構造、および、それを備える圧力センサに関する。
液封型の半導体圧力センサに内蔵されるセンサユニットは、例えば、特許文献１に示されるように、継手部内に支持され圧力検出室と後述する液封室とを隔絶する金属ダイヤフラムと、金属ダイヤフラムの上方に形成され圧力伝達媒体としてのシリコーンオイルを貯留する液封室と、液封室内に配され金属ダイヤフラムを介しシリコーンオイルの圧力変動を検出するセンサチップと、センサチップを支持するセンサチップマウント部材と、ハウジングの貫通孔におけるセンサチップマウント部材の周囲を密封するハーメチックガラスと、センサチップからの出力信号の送出およびセンサチップへの電力供給を行う端子群（リードピン）とを主な要素として含んで構成されている。
上述のような構成において、金属ダイヤフラム、ベースプレート、継手部材、および、継手は、同一電位で接続されており、また、これらの部位とセンサチップとは絶縁されている。動力源である一次側電源と、センサチップの出力信号を処理する制御回路である二次側電源との絶縁が不十分である場合、センサチップ側のインピーダンスが高い為、対向して配置されている金属ダイヤフラムとセンサチップとの間に電位差が生じる。金属ダイヤフラムおよびセンサチップ相互間に生じる電位に起因したセンサチップ内の電子回路および不揮発性メモリーへの影響（圧力センサの出力変動）を防止すべく、例えば、特許文献１に示されるように、センサチップを取り囲み円筒状の空間を形成するように金属製の下板および金属部材をハーメチックガラスの端面に設けるものが提案されている。そのセンサチップは、押さえ板を介してセンサチップに集積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および金属部材に電気的に接続されている。これにより、下板および金属部材の電位は、下板と金属部材とにより囲まれた空間内にあるセンサチップの電子回路と同一のゼロ電位となるので金属ダイヤフラムとセンサチップとの間の電位差がなく、従って、センサチップの電子回路に影響を及ぼす電界が生じる虞がない。
さらに、このような場合の対策としては、例えば、上述の液封室から離隔したハーメチックガラスの他方の端面から突出するリードピンと接続される上述のような押さえ板をさらに配置したり、また、別工程でリードピンと電気的に接続したりなどして、そのリードピンをセンサチップに集積されている電子回路のゼロ電位に接続することが考えられる。
しかしながら、さらなる押さえ板の配置、および、リードピンと押さえ板とを接続する作業が必要とされることにより、圧力センサにおける部品点数、および、組立作業工程が増大するので得策とは言えない。
以上の問題点を考慮し、本発明は、圧力センサのシールド構造、および、それを備える圧力センサであって、部品点数、および、組立作業工程を増大させることなく、圧力センサにおけるセンサチップと金属ダイヤフラムとの間に生じる電界に対する影響を低減できる圧力センサのシールド構造、および、それを備える圧力センサを提供することを目的とする。
上述の目的を達成するために、本発明に係る圧力センサのシールド構造は、圧力を検出し検出出力信号を送出するセンサチップと、センサチップを支持するチップマウント部材と、センサチップおよびチップマウント部材が配される液封室と液封室に向き合う圧力室とを仕切るダイヤフラムと、ハーメチックガラスに支持されセンサチップに電気的に接続される入出力端子群とを含んでなるセンサユニットと、入出力端子群に電気的に接続される導電板により支持されることにより、液封室内におけるセンサチップの一方の端面とダイヤフラムとの間に配され、センサチップの信号処理電子回路部に作用する電界を遮断する電界遮断部材と、を備えて構成される。導電板が、ハーメチックガラスの端面に配され入出力端子群に電気的に接続されてもよい。導電板は、センサチップの信号処理電子回路部と同一電位であってもよい。
また、本発明に係る圧力センサのシールド構造は、圧力を検出し検出出力信号を送出するセンサチップと、センサチップが配される液封室と液封室に向き合う圧力室とを仕切るダイヤフラムと、センサチップに電気的に接続される入出力端子群とを含んでなるセンサユニットと、入出力端子群に電気的に接続される導電板により支持されることにより、液封室内におけるセンサチップの一方の端面とダイヤフラムとの間に配され、センサチップの信号処理電子回路部に作用する電界を遮断する電界遮断部材と、を備えて構成される。導電板が、センサユニットを収容するセンサハウジングの内周面に配され入出力端子群に電気的に接続されてもよい。導電板は、センサチップの信号処理電子回路部と同一電位であってもよい。
さらに、本発明に係る圧力センサのシールド構造は、圧力を検出し検出出力信号を送出するセンサチップと、センサチップを支持するチップマウント部材と、センサチップおよびチップマウント部材が配される液封室と液封室に向き合う圧力室とを仕切るダイヤフラムと、ハーメチックガラスに支持されセンサチップに電気的に接続される入出力端子群とを含んでなるセンサユニットと、ハーメチックガラスの端面に配され入出力端子群に電気的に接続されることにより、液封室内におけるセンサチップの一方の端面とダイヤフラムとの間に配され、センサチップの信号処理電子回路部に作用する電界を遮断する電界遮断部材と、を備えて構成される。電界遮断部材は、センサチップの信号処理電子回路部と同一電位であってもよい。
さらにまた、本発明に係る圧力センサのシールド構造は、圧力を検出し検出出力信号を送出するセンサチップと、センサチップを支持するチップマウント部材と、センサチップおよびチップマウント部材が配される液封室と液封室に向き合う圧力室とを仕切るダイヤフラムと、センサチップおよびチップマウント部材に電気的に接続される入出力端子群とを含んでなるセンサユニットと、チップマウント部材の端面に配され入出力端子群に電気的に接続されることにより、液封室内におけるセンサチップの一方の端面とダイヤフラムとの間に配され、センサチップの信号処理電子回路部に作用する電界を遮断する電界遮断部材と、を備えて構成される。電界遮断部材は、センサチップの信号処理電子回路部と同一電位であってもよい。
本発明に係る圧力センサは、圧力を検出し検出出力信号を送出するセンサチップと、センサチップを支持するチップマウント部材と、センサチップおよびチップマウント部材が配される液封室と液封室に向き合う圧力室とを仕切るダイヤフラムと、ハーメチックガラスに支持されセンサチップに電気的に接続される入出力端子群とを含んでなるセンサユニットと、入出力端子群にチップマウント部材とともに電気的に接続される導電板により支持されることにより、液封室内におけるセンサチップの一方の端面とダイヤフラムとの間に配され、センサチップの信号処理電子回路部に作用する電界を遮断する電界遮断部材と、センサユニットおよび電界遮断部材を収容するセンサユニット収容部と、を備えて構成される。
また、本発明に係る圧力センサは、圧力を検出し検出出力信号を送出するセンサチップと、センサチップが配される液封室と液封室に向き合う圧力室とを仕切るダイヤフラムと、センサチップに電気的に接続される入出力端子群とを含んでなるセンサユニットと、入出力端子群に電気的に接続される導電板により支持されることにより、液封室内におけるセンサチップの一方の端面とダイヤフラムとの間に配され、センサチップの信号処理電子回路部に作用する電界を遮断する電界遮断部材と、センサユニットおよび電界遮断部材を収容するセンサユニット収容部と、を備えて構成される。電界遮断部材は、センサチップの信号処理電子回路部と同一電位であってもよい。
本発明に係る圧力センサのシールド構造、および、それを備える圧力センサによれば、入出力端子群に電気的に接続される導電板により支持されることにより、液封室内におけるセンサチップの一方の端面とダイヤフラムとの間に配され、センサチップの信号処理電子回路部に作用する電界を遮断する電界遮断部材を備えるので部品点数、および、組立作業工程を増大させることなく、圧力センサにおけるセンサチップと金属ダイヤフラムとの間に生じる電界に対する影響を低減できる。
図３は、本発明に係る圧力センサのシールド構造の一例が適用された圧力センサの構成を概略的に示す。
図３において、圧力センサは、圧力が検出されるべき流体が導かれる配管に接続される継手部材３０と、例えば、ろう付け等により継手部材３０のベースプレート２８に連結され後述するセンサユニットを収容しセンサチップからの検出出力信号を所定の圧力測定装置に供給するセンサユニット収容部と、を含んで構成されている。
金属製の継手部材３０は、上述の配管の接続部の雄ねじ部にねじ込まれる雌ねじ部３０ｆｓを内側に有している。雌ねじ部３０ｆｓは、矢印Ｐの示す方向から供給される流体を後述する圧力室２８Ａに導く継手部材３０のポート３０ａに連通している。ポート３０ａの一方の開口端は、継手部材３０のベースプレート２８とセンサユニットのダイヤフラム３２との間に形成される圧力室２８Ａに向けて開口している。
センサユニット収容部の外郭部は、カバー部材としての円筒状の防水ケース２０により形成されている。樹脂製の防水ケース２０の下端部には、開口部２０ｂが形成されている。内側となる開口部２０ｂの周縁の段差部には、継手部材３０のベースプレート２８の周縁部が係合されている。
圧力室２８Ａ内には、継手部材３０のポート３０ａを通じて流体の圧力が導入される。
センサユニットのハウジング１２の下端面は、ベースプレート２８の周縁部に溶接により連結されている。
圧力室２８Ａ内の圧力を検出し検出出力信号を送出するセンサユニットは、金属製の円筒状のハウジング１２と、圧力室２８Ａとハウジング１２の内周部とを隔絶する金属製のダイヤフラム３２と、複数の圧力検出素子、および、圧力検出素子からの信号を処理する信号処理電子回路部を有するセンサチップ１６と、接着剤層５０を介してセンサチップ１６を一端部で支持する金属製のチップマウント部材１８と、センサチップ１６に電気的に接続される入出力端子群４０ａｉ（ｉ＝１〜８）と、入出力端子群４０ａｉおよびオイル充填用パイプ４４をチップマウント部材１８の外周面とハウジング１２の内周面との間に固定するハーメチックガラス１４と、を主な要素として含んで構成されている。
ダイヤフラム３２は、上述の圧力室２８Ａに向き合うハウジング１２の一方の下端面に支持されている。圧力室２８Ａに配されるダイヤフラム３２を保護するダイヤフラム保護カバー３４は、複数の連通孔３４ａを有している。ダイヤフラム保護カバー３４の周縁は、ダイヤフラム３２の周縁とともに溶接によりハウジング１２の下端面に接合されている。ハウジング１２、ダイヤフラム３２、ベースプレート２８、および、継手部材３０は、接続され導通している為、同一電位である。また、入出力端子群４０ａｉ、チップマウント部材１８は、例えば、ハーメチックガラス１４等の絶縁物を介してハウジング１２とは絶縁されて保持されている。
金属製のダイヤフラム３２と向かい合うセンサチップ１６およびハーメチックガラス１４の端面との間に形成される液封室１３には、例えば、所定量のシリコーンオイル、または、フッ素系不活性液体のような圧力伝達媒体ＰＭが、オイル充填用パイプ４４を介して充填されている。なお、オイル充填用パイプ４４の一方の端部は、オイル充填後、二点鎖線で示されるように、押し潰され閉塞される。
入出力端子群４０ａｉ（ｉ＝１〜８）は、２本の電源用端子と、１本の出力用端子と、５本の調整用端子とから構成されている。各端子の両端部は、それぞれ、上述のハーメチックガラス１４の端部から液封室１３に向けて突出し、または、後述する端子台２４の孔２４ｂに向けて突出している。２本の電源用端子と、１本の出力用端子とは、接続端子３６を介して各リード線３８の芯線３８ａに接続されている。各リード線３８は、例えば、所定の圧力測定装置に接続される。なお、図３においては、８本の端子うちの４本の端子だけが示されている。入出力端子群４０ａｉと後述するセンサチップ１６との間は、ボンディングワイヤＷｉで接続されている。
入出力端子群４０ａｉを整列させる端子台２４は、樹脂材料、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を主な成分として成形されている。端子台２４は、入出力端子群４０ａｉが挿入される複数個の孔２４ｂとともに、内側に所定の容積の空洞部２４Ａを有している。端子整列部２４Ｔは、互いに離隔した複数個の孔２４ｂを有し上述の基端部と直交するように一体に成形されている。接着面としての端子台２４の基端部の下端面は、ハウジング１２の上端面に、シリコーン系接着剤により接着されている。これにより、所定の厚さを有する環状の接着層１０ａが、ハウジング１２の上端面に形成されることとなる。また、入出力端子群４０ａｉが突出するハーメチックガラス１４の上端面全体には、シリコーン系接着剤からなる被覆層１０ｂが所定の厚さで形成されている。
端子整列部材としての端子台２４の外周面、および、端子台２４に連結され上述の端子整列部２４Ｔの孔２４ｂおよび端子台２４の上部の開口端を覆うエンドキャップ２２の外周面と防水ケース２０の内周面との間、また、防水ケース２０の内周面とハウジング１２の外周面との間には、封止材２６が、所定量、充填されている。端子台２４およびエンドキャップ２２は、上述のセンサユニットを挟んで継手部材３０のベースプレート２８と向き合って防水ケース２０内に配置されている。エンドキャップ２２の上端面は、防水ケース２０の開口端から上方に向けて突出している。即ち、エンドキャップ２２の上端面の位置は、防水ケース２０の開口端面の位置よりも高い位置となる。
センサチップ１６は、例えば、液封室１３の内側となるチップマウント部材１８の一端部に接着剤層５０を介して接着されている。略矩形状のセンサチップ１６の外寸は、図１に示されるように、チップマウント部材１８の直径よりも大に設定されている。
液封室１３内には、例えば、円盤状の導電板１９がセンサチップ１６を囲むように、ハーメチックガラス１４の一方の端面に支持されている。導電板１９は、樹脂、ガラス、セラミックのうちのいずれかの絶縁材料で形成されており、その一方の端面が、貼着、蒸着、めっき等によって形成される導電層である金、銀、銅、アルミニウム等の金属膜で形成されて一体となっている。上述の導電板１９の導電層がある一方の端面が、ダイヤフラム３２と対向し、導電板１９は、絶縁層である他方の端面でハーメチックガラス１４に支持されている。
また、液封室１３内におけるセンサチップ１６の一方の端面とダイヤフラム３２との間には、電界遮断部材としてのシールド部材１７が設けられている。シールド部材１７は、センサチップ１６の信号処理電子回路部に対する不所望な電界を遮断するものとされる。
シールド部材１７は、例えば、ステンレス鋼、銅、アルミニウム等導電性の金属材料で作られてもよいし、または、例えば、樹脂、ガラス、セラミック等の絶縁材料で作られ、その表層が、接着、蒸着、スパッタリング、めっき等によって成膜される導電性の金属で形成され一体となっていてもよい。
図２に示されるように、キャップ状のシールド部材１７における４個の固定端部は、円盤状の導電板１９の一方の端面におけるセンサチップ１６の外周部に近接して接合され導通している。シールド部材１７の側面には、図示が省略されるが、複数個の開口部が設けられている。シールド部材１７の形状は、ダイヤフラム３２の変位に応じた圧力が圧力伝達媒体ＰＭを介してセンサチップ１６に伝搬するように、圧力伝達媒体ＰＭが移動可能な形状となっている。
導電板１９は、入出力端子群４０ａｉのうちいずれか一本以上、例えば、ゼロ（Ｖ）用端子とおよびボンディングワイヤＷｉとを介して接続され、導通している。この様な構成により、シールド部材１７および導電板１９の電位は、センサチップ１６に搭載されている電子回路と同一電位となっている。
シールド部材１７におけるセンサチップ１６全体を覆う部分は、センサチップ１６の端面との間に所定の隙間が形成されている。なお、シールド部材１７の外寸は、センサチップ１６の信号処理電子回路部に対する不所望な電界を遮断するように、センサチップ１６の信号処理電子回路部の大きさに応じて適宜、設定されてもよい。
従って、ダイヤフラム３２とセンサチップ１６の信号処理電子回路部との間に、センサチップ１６の電位と同一電位となるシールド部材１７を配置することにより、ユニットの一次側電源（不図示）と同一電位であるダイヤフラム３２と、制御回路（不図示）側との電位差によって生じるセンサチップ１６に作用する電界は、シールド部材１７により遮断される。また、シールド部材１７およびセンサチップ１６の電位は、同一電位であるため、電界は、これら相互間に発生しない。そのため、センサチップ１６とダイヤフラム３２との間に生じる電位差は、センサチップ１６に作用しないのでセンサチップ１６における電子回路に対する影響を防止することができる。
図４は、本発明に係る圧力センサのシールド構造の他の一例が適用された圧力センサの要部を部分的に示す。
図１に示される例においては、キャップ状のシールド部材１７における４個の固定端部は、例えば、円盤状の導電板１９の端面におけるセンサチップ１６の外周部に近接して接合されているが、その代わりに、図４に示される例は、シールド板４８が、液封室１３内におけるハーメチックガラス１４の端面に支持されているものとされる。
なお、図４乃至図６において、図１および図３に示される例における構成要素と同一の構成要素について同一の符合を付して示し、その重複説明を省略する。
斯かる圧力センサにおいても、図示が省略されるが、圧力が検出されるべき流体が導かれる配管に接続される継手部材と、継手部材のベースプレートに連結され後述するセンサユニットを収容しセンサチップからの検出出力信号を所定の圧力測定装置に供給するセンサユニット収容部と、を含んで構成されている。
液封室１３内におけるセンサチップ１６の一方の端面とダイヤフラム３２との間には、電界遮断部材としてのシールド板４８が設けられている。シールド板４８は、センサチップ１６の信号処理電子回路部に対する不所望な電界を遮断するものとされる。シールド板４８は、例えば、ステンレス鋼、銅、アルミニウム等導電性の金属材料で作られてもよいし、あるいは、シールド板４８が、例えば、樹脂、ガラス、セラミック等の絶縁材料で作られ、接着、蒸着、スパッタリング、めっき等によって形成された導電性の金属の導電層が、その一方の表層に、形成され一体となってもよい。帯状のシールド板４８は、センサチップ１６の一方の端面に向き合う溝形部４８Ａと、溝形部４８Ａの両端部に連なる第１の固定部４８Ｂおよび第２の固定部４８Ｃとからなる。溝形部４８Ａと、第１の固定部４８Ｂおよび第２の固定部４８Ｃとは、例えば、プレス加工により一体に成形されている。溝形部４８Ａは、センサチップ１６の中央部の真上を所定の隙間をもって通過している。オイル充填用パイプ４４が、第１の固定部４８Ｂの孔４８ｂに圧入され、ハーメチックガラス１４の端面から突出した各入出力端子群４０ａｉが、第２の固定部４８Ｃの孔４８ｆ、４８ｄ、切欠部４８ｅに挿入されている。これにより、第１の固定部４８Ｂおよび第２の固定部４８Ｃは、チップマウント部材１８の一端部におけるセンサチップ１６の外周部に近接してハーメチックガラス１４の端面に当接し支持されている。
第２の固定部４８Ｃは、ボンディングワイヤＷｉを介してシールド板４８の導体面である一方の端面と接続されている入出力端子群４０ａｉのうちの一本、例えば、ゼロ（Ｖ）と導通している。この様な構成により、シールド板４８の一方の端面である導体面の電位は、センサチップ１６に搭載されている電子回路と同一電位となっている。
なお、シールド板４８の外寸、および、幅の寸法は、センサチップ１６の信号処理電子回路部に対する不所望な電界を遮断するように、センサチップ１６の信号処理電子回路部の大きさに応じて適宜、設定されてもよい。
従って、ダイヤフラム３２とセンサチップ１６との間に、センサチップ１６の信号処理電子回路部と同一電位となるシールド板４８を配置することにより、ユニットの一次側電源（不図示）と同一電位であるダイヤフラム３２と、制御回路（不図示）側との電位差によって生じるセンサチップ１６に作用する電界は、シールド板４８により遮断される。また、シールド板４８の電位とセンサチップ１６の電位とは同一電位であるので電界は、これら相互間に発生しない。そのため、センサチップ１６とダイヤフラム３２との間に生じる電位差に起因した電位差は、センサチップ１６に作用しないのでセンサチップ１６における電子回路に対する影響を防止することができる。
図７は、本発明に係る圧力センサのシールド構造のさらなる他の一例が適用された圧力センサの構成を部分的に示す。
図７に示される圧力センサは、圧力が検出されるべき流体が導かれる配管に接続される継手部材６０と、ろう付け等により継手部材６０とベースプレート５８とが連結され後述するセンサユニットを収容する金属製のセンサハウジング５６と、を含んで構成されている。
継手部材６０のポート６０ａの一方の開口端は、継手部材６０のベースプレート５８とセンサユニットのダイヤフラム７０との間に形成される圧力室５８Ａに向けて開口している。
圧力室５８Ａ内の圧力を検出し検出出力信号を送出するセンサユニットは、圧力室５８Ａとセンサハウジング５６の内周部とを隔絶する金属製のダイヤフラム７０と、複数の圧力検出素子、および、圧力検出素子からの信号を処理する信号処理電子回路部を有するセンサチップ６６と、センサチップ６６の外周部が挿入される孔を有しセンサチップ６６を取り囲む導電板６２と、センサチップ６６に電気的に接続される入出力端子群５４ａｉ（ｉ＝１〜８）と、を主な要素として含んで構成されている。
金属製のダイヤフラム７０は、上述のセンサハウジング５６の接合端とベースプレート５８の接合端との間で溶接され固定されている。従って、センサハウジング５６の電位は、ダイヤフラム７０、ベースプレート５８、および、継手部材６０と接続され導通しているのでダイヤフラム７０等の電位と同一電位となっている。
ダイヤフラム７０とセンサハウジング５６の内周部で形成された密封空間である液封室６８には、例えば、所定量のシリコーンオイル又はフッ素系不活性液体等の圧力伝達媒体ＰＭが充填されている。圧力伝達媒体ＰＭは、センサハウジング５６の孔５６ａを通じて充填された後、栓部材５２により孔５６ａが閉塞される。入出力端子群５４ａｉは、ハーメチックガラス６５を介してセンサハウジング５６から絶縁されて支持されている。入出力端子群５４ａｉとセンサチップ６６との間は、ボンディングワイヤＷｉで接続されている。
液封室６８内には、例えば、矩形状の導電板６２がセンサチップ６６を囲むように、センサハウジング５６の内周面に支持されている。導電板６２は、例えば、樹脂、ガラス、セラミックなどのいずれかの絶縁材料で作られ、貼着、蒸着、めっき等によって成膜されている導電層である金、銀、銅、アルミニウム等の金属膜が、一方の端面に形成され一体となっている。導電板６２における導電層である一方の端面が、ダイヤフラム７０と対向し、他方の端面である絶縁層がセンサハウジング５６に支持されている。また、液封室６８内におけるセンサチップ６６の一方の端面とダイヤフラム７０との間には、電界遮断部材としてのシールド部材６４が設けられている。
さらに、例えば、図１２（Ａ）に示されるように、導電板が、絶縁材料で作られたコア部材６３と、導電性材料で作られコア部材６３を覆うカバー部材６７とからなるものでもよい。なお、図１２（Ａ）〜（Ｃ）においては、シールド部材６４は、図示が省略されている。
環状のコア部材６３は、内周縁部に段差部６３Ｒを一方の端面に隣接して有している。カバー部材６７は、コア部材６３におけるダイヤフラム７０に向き合う他方の端面を覆う円板状部６７Ａと、円板状部６７Ａに連なりコア部材６３の内周部を覆う内周縁部６７Ｃと、内周縁部６７Ｃに連なり、かしめ加工により、コア部材６３の段差部６３Ｒに固定される固定部６７Ｂとからなる。導電板のコア部材６３の一方の端面は、センサハウジング５６の内周面に接着されている。その際、図１２（Ｂ）に示されるように、所定の隙間が導電板におけるカバー部材６７の固定部６７Ｂとセンサハウジング５６の内周面との間、および、センサチップ６６の外周面と導電板におけるカバー部材６７の内周縁部６７Ｃとの間に形成されることによって、センサハウジング５６とカバー部材６７との接触が防止される。
さらにまた、例えば、図１２（Ｃ）に示されるように、導電板が、絶縁材料で作られたコア部材６３´と、導電性材料で作られコア部材６３´を覆うカバー部材６７´とからなるものでもよい。環状のコア部材６３´は、外周縁部に薄肉の張出部６３´Ｆを有している。カバー部材６７´は、コア部材６３´におけるダイヤフラム７０に向き合う他方の端面を覆う円板状部６７´Ａと、円板状部６７´Ａに連なりコア部材６３´の張出部６３´Ｆの外周部を覆う外周縁部６７´Ｃと、外周縁部６７´Ｃに連なり、かしめ加工により、コア部材６３´の張出部６３´Ｆの一方の端面に固定される固定部６７´Ｂとからなる。導電板のコア部材６３´の内周縁部の周囲の端面は、センサハウジング５６の内周面に接着されている。その際、図１２（Ｃ）に示されるように、所定の隙間が、導電板におけるカバー部材６７´の固定部６７´Ｂとセンサハウジング５６の内周面との間、ならびに、センサチップ６６の外周面と導電板におけるカバー部材６７´の内周縁部６７´ａ、およびコア部材６３´の内周面との間に形成されることによって、センサハウジング５６とカバー部材６７´との接触が防止される。
シールド部材６４は、例えば、ステンレス鋼、銅、アルミニウム等導電性の金属材料で作られてもよいし、あるいは、シールド部材６４は、例えば、樹脂、ガラス、セラミック等の絶縁材料で作られ、一方の表層が、接着、蒸着、スパッタリング、めっき等によって成膜された導電性の金属膜で形成され、一体となっていてもよい。即ち、シールド部材６４は、絶縁物（導電板６２の絶縁層）を介して一次側電位と同一電位であるセンサハウジング５６に支持されている。
シールド部材６４は、センサチップ６６の一方の端面全体を所定の間隔をもって覆い、センサチップ６６の信号処理電子回路部に対する不所望な電界を遮断するものとされる。シールド部材６４の一対の固定端部と、導電板６２とは、互いに導体面で接合され導通している。導電板６２の導体面である一方の端面は、入出力端子群５４ａｉのうちのいずれか一本以上の例えば、ゼロ（Ｖ）用入出力端子群５４ａｉにボンディングワイヤＷｉを介して接合され導通している。この様な構成により、シールド部材６４および導電板６２の電位は、センサチップ６６に搭載されている電子回路の電位と同一電位となっている。
従って、ダイヤフラム７０とセンサチップ６６の一方の端面との間に、センサチップ６６の信号処理電子回路部と同一電位となるシールド部材６４を配置することにより、ユニットの一次側電源（不図示）と同一電位であるダイヤフラム７０と、制御回路（不図示）側との間に電位差によって生じるセンサチップ６６に作用する電界は、シールド部材６４により遮断される。また、シールド部材６４の電位とセンサチップ６６の電位とは同一電位なので電界はこれら相互間に発生しない。そのため、センサチップ６６とダイヤフラム７０との間に生じる電位差は、センサチップ６６に作用しないのでセンサチップ６６における電子回路に対する影響を防止することができる。
図９は、本発明に係る圧力センサのシールド構造のさらなる他の一例が適用された圧力センサの要部を部分的に示す。
図１に示される例においては、キャップ状のシールド部材１７における４個の固定端部は、円盤状の導電板１９の端面におけるセンサチップ１６の外周部に近接して接合されているが、その代わりに、図９に示される例は、シールド板１７´がチップマウント部材１８´における液封室１３に向き合う端面に接合されているものとされる。
なお、図９乃至図１１において、図１に示される例における構成要素と同一の構成要素について同一の符合を付して示し、その重複説明を省略する。
センサチップ１６は、例えば、液封室１３の内側となるチップマウント部材１８´の一端部に接着剤層５０を介して接着されている。略矩形状のセンサチップ１６の外寸は、図９に示されるように、チップマウント部材１８´の直径よりも小に設定されている。チップマウント部材１８´は、入出力端子群４０ａｉのうちいずれか一本以上、例えば、ゼロ（Ｖ）用入出力端子とボンディングワイヤＷｉを介して接続され、導通している。
液封室１３内におけるセンサチップ１６の一方の端面とダイヤフラム３２との間には、電界遮断部材としてのシールド板１７´が設けられている。シールド板１７´は、センサチップ１６の信号処理電子回路部に対する不所望な電界を遮断するものとされる。シールド板１７´は、例えば、ステンレス鋼、銅、アルミニウム等の導電性の金属材料で作られてもよいし、あるいは、シールド板１７´が例えば、樹脂、ガラス、セラミック等の絶縁材料で作られ、接着、蒸着、スパッタリング、めっき等によって成膜された導電性の金属膜が、シールド板１７´の表層の一方の面に形成され、一体となっていてもよい。
帯状のシールド板１７´の固定端部は、チップマウント部材１８´の一端部におけるセンサチップ１６の外周部に近接して接合され、導通している。この様な構成により、シールド板１７´、チップマウント部材１８´の電位は、センサチップ１６に搭載されている電子回路の電位と同一電位となっている。
シールド板１７´におけるセンサチップ１６の一方の端面に向き合う部分は、センサチップ１６の一方の端面との間に所定の隙間が形成されている。なお、シールド板１７´の外寸、および、幅の寸法は、センサチップ１６の信号処理電子回路部に対する不所望な電界を遮断するように、センサチップ１６の信号処理電子回路部の大きさに応じて適宜、設定されてもよい。
また、ここでは、入出力端子４０ａｉおよびボンディングワイヤＷｉは、チップマウント部材１８´と接続しているが、斯かる例に限らず、入出力端子４０ａｉおよびボンディングワイヤＷｉがシールド部材１７´と直接的に接続してもよい。
従って、ダイヤフラム３２とセンサチップ１６との間に、センサチップ１６の信号処理電子回路部と同一電位となるシールド板１７´を配置することにより、ユニットの一次側電源（不図示）と同一電位であるダイヤフラム３２と、制御回路（不図示）側との電位差によって生じるセンサチップ１６に作用する電界は、シールド板１７´により遮断される。また、シールド板１７´の電位とセンサチップ１６の電位は、同一電位なので電界は、これら相互間に発生しない。そのため、センサチップ１６とダイヤフラム３２との間に生じる電位差は、センサチップ１６に作用しないのでセンサチップ１６における電子回路に対する影響を防止することができる。
以上の説明から明らかなように、本発明に係る圧力センサのシールド構造の一例によれば、圧力センサにおいて、センサチップ１６および６６とダイヤフラム３２および７０との相互間に生じる電位に起因したセンサチップ内の電子回路への影響（圧力センサの出力変動）が、シールド板１７´、４８またはシールド部材１７、６４、導電板１９、６２により回避されるので部品点数および組立作業工程を増大させることなく、圧力センサにおけるセンサチップとダイヤフラムとの間に生じる電界に対する影響を低減することとなる。
１２ ハウジング
１４、６５ ハーメチックガラス
１６、６６ センサチップ
１７、６４ シールド部材
１７´、４８ シールド板
１８、１８´ チップマウント部材
１９、６２ 導電板
３２、７０ ダイヤフラム
４０ａｉ、５２ａｉ 入出力端子群
５６ センサハウジング
１４、６５ ハーメチックガラス
１６、６６ センサチップ
１７、６４ シールド部材
１７´、４８ シールド板
１８、１８´ チップマウント部材
１９、６２ 導電板
３２、７０ ダイヤフラム
４０ａｉ、５２ａｉ 入出力端子群
５６ センサハウジング
Claims (13)
- 圧力を検出し検出出力信号を送出するセンサチップと、該センサチップを支持するチップマウント部材と、該センサチップおよびチップマウント部材が配される液封室と該液封室に向き合う圧力室とを仕切るダイヤフラムと、ハーメチックガラスに支持され該センサチップに電気的に接続される入出力端子群とを含んでなるセンサユニットと、
前記入出力端子群に電気的に接続される導電板により支持されることにより、前記液封室内における前記センサチップの一方の端面と前記ダイヤフラムとの間に配され、該センサチップの信号処理電子回路部に作用する電界を遮断する電界遮断部材と、
を具備して構成される圧力センサのシールド構造。 - 前記導電板が、前記ハーメチックガラスの端面に配され前記入出力端子群に電気的に接続されることを特徴とする請求項１記載の圧力センサのシールド構造。
- 前記導電板は、前記センサチップの信号処理電子回路部と同一電位であることを特徴とする請求項２記載の圧力センサのシールド構造。
- 圧力を検出し検出出力信号を送出するセンサチップと、該センサチップが配される液封室と該液封室に向き合う圧力室とを仕切るダイヤフラムと、該センサチップに電気的に接続される入出力端子群とを含んでなるセンサユニットと、
前記入出力端子群に電気的に接続される導電板により支持されることにより、前記液封室内における前記センサチップの一方の端面と前記ダイヤフラムとの間に配され、該センサチップの信号処理電子回路部に作用する電界を遮断する電界遮断部材と、
を具備して構成される圧力センサのシールド構造。 - 前記導電板が、前記センサユニットを収容するセンサハウジングの内周面に配され前記入出力端子群に電気的に接続されることを特徴とする請求項４記載の圧力センサのシールド構造。
- 前記導電板は、前記センサチップの信号処理電子回路部と同一電位であることを特徴とする請求項４記載の圧力センサのシールド構造。
- 圧力を検出し検出出力信号を送出するセンサチップと、該センサチップを支持するチップマウント部材と、該センサチップおよびチップマウント部材が配される液封室と該液封室に向き合う圧力室とを仕切るダイヤフラムと、ハーメチックガラスに支持され該センサチップに電気的に接続される入出力端子群とを含んでなるセンサユニットと、
前記ハーメチックガラスの端面に配され前記入出力端子群に電気的に接続されることにより、前記液封室内における前記センサチップの一方の端面と前記ダイヤフラムとの間に配され、該センサチップの信号処理電子回路部に作用する電界を遮断する電界遮断部材と、
を具備して構成される圧力センサのシールド構造。 - 前記電界遮断部材は、前記センサチップの信号処理電子回路部と同一電位であることを特徴とする請求項７記載の圧力センサのシールド構造。
- 圧力を検出し検出出力信号を送出するセンサチップと、該センサチップを支持するチップマウント部材と、該センサチップおよびチップマウント部材が配される液封室と該液封室に向き合う圧力室とを仕切るダイヤフラムと、該センサチップおよびチップマウント部材に電気的に接続される入出力端子群とを含んでなるセンサユニットと、
前記チップマウント部材の端面に配され前記入出力端子群に電気的に接続されることにより、前記液封室内における前記センサチップの一方の端面と前記ダイヤフラムとの間に配され、該センサチップの信号処理電子回路部に作用する電界を遮断する電界遮断部材と、
を具備して構成される圧力センサのシールド構造。 - 前記電界遮断部材は、前記センサチップの信号処理電子回路部と同一電位であることを特徴とする請求項９記載の圧力センサのシールド構造。
- 圧力を検出し検出出力信号を送出するセンサチップと、該センサチップを支持するチップマウント部材と、該センサチップおよびチップマウント部材が配される液封室と該液封室に向き合う圧力室とを仕切るダイヤフラムと、ハーメチックガラスに支持され該センサチップに電気的に接続される入出力端子群とを含んでなるセンサユニットと、
前記入出力端子群に電気的に接続される導電板により支持されることにより、前記液封室内における前記センサチップの一方の端面と前記ダイヤフラムとの間に配され、該センサチップの信号処理電子回路部に作用する電界を遮断する電界遮断部材と、
前記センサユニットおよび前記電界遮断部材を収容するセンサユニット収容部と、
を具備して構成される圧力センサ。 - 圧力を検出し検出出力信号を送出するセンサチップと、該センサチップが配される液封室と該液封室に向き合う圧力室とを仕切るダイヤフラムと、該センサチップに電気的に接続される入出力端子群とを含んでなるセンサユニットと、
前記入出力端子群に電気的に接続される導電板により支持されることにより、前記液封室内における前記センサチップの一方の端面と前記ダイヤフラムとの間に配され、該センサチップの信号処理電子回路部に作用する電界を遮断する電界遮断部材と、
前記センサユニットおよび前記電界遮断部材を収容するセンサユニット収容部と、
を具備して構成される圧力センサ。 - 前記電界遮断部材は、前記センサチップの信号処理電子回路部と同一電位であることを特徴とする請求項１１または請求項１２記載の圧力センサ。
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