JP2023011139A - Method for manufacturing pressure sensor assembly - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、センサチップを圧力測定装置のボディに接続する導圧管を備えた圧力センサ組立体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a pressure sensor assembly having a pressure conduit connecting a sensor chip to the body of a pressure measuring device.
従来、工業用の圧力計の圧力検出部には、Siなどで構成される圧力センサチップが用いられている。圧力センサチップは、例えば、図20に符号1で示すセラミック製のセンサケースに内包され、異物混入(コンタミ)や湿度などの影響を排除している。図20において、符号2は圧力センサチップ、3はセンサケース1の開口部を閉塞する蓋、4は圧力センサチップ2に圧力を導くためのパイプである。このような圧力検出部を備えた従来の圧力計としては、例えば特許文献1に記載されている圧力測定装置がある。
Conventionally, a pressure sensor chip made of Si or the like is used as a pressure detecting portion of an industrial pressure gauge. The pressure sensor chip is enclosed in, for example, a ceramic sensor case indicated by
特許文献1に開示された圧力測定装置は、図21に示すように、ステンレス鋼などの金属ボディ5にセンサケース1(センサヘッダー)を内包した構成が採られている。このようにセンサケース1が金属ボディ5の中に収容されることにより、測定媒体などの外部腐食環境から圧力センサチップ2を保護することができる。図21に示す圧力測定装置6は、金属ボディ5からセンサケース1内の圧力センサチップ2に圧力を導くために2本のパイプ4を使用している。
As shown in FIG. 21, the pressure measuring device disclosed in
パイプ4は、金属ボディ5の内部空間7に開口する導圧路8に接続されている。導圧路8は、金属ボディ5内の圧力伝達室9まで延びており、圧力伝達媒体10で満たされている。圧力伝達室9は、測定媒体(図示せず)に接するバリアダイアフラム11を壁の一部として形成されている。
The
特許文献1に示すような従来の圧力測定装置6においては、金属ボディ5とセンサケース1側のパイプ4との接続に問題があった。このパイプ4と金属ボディ5との接続は、耐環境性の観点から信頼性のある溶接構造が望ましい。なお、パイプ4と金属ボディ5との接続を接着で行う場合は、接着剤が湿度や酸、アルカリ等に耐性が低く接着強度が劣化し易いために、外部環境を完全に隔離する機構が必要になる。
パイプ4と金属ボディ5との接続に溶接手法を採用するにあたっては、強度確保の観点から実績があり、しかも生産性のよい抵抗溶接とするため、パイプ4の先端に抵抗溶接のためのワッシャ(図示せず)を溶接する必要がある。
In the conventional
When adopting the welding method for connecting the
しかし、ストレート形状のパイプ4を金属ボディ5に溶接するにあたっては、抵抗溶接を行う電極がセンサケース1と干渉してしまうため、溶接に必要な作業領域を確保することが難しいという問題があった。
また、圧力センサチップ2の二つの導圧穴のピッチは数ミリで狭いため、このピッチのままでパイプ4を金属ボディ5に抵抗溶接することはワッシャ形状の制約から難しい。すなわち、このピッチで形成された二つの導圧穴にそれぞれパイプ4を接続し、これらのパイプ4の先端にワッシャをそれぞれ溶接すると、ワッシャどうしが干渉してしまう。圧力センサチップ2の二つの導圧穴のピッチを拡げると、圧力センサチップ2が大型化して製造コストが高くなる。
However, when welding the straight-
In addition, since the pitch between the two pressure-guiding holes of the
本発明の目的は、圧力センサチップに接続されたパイプと金属ボディとの溶接を抵抗溶接で行ってパイプ接続部の信頼性が高くなる圧力センサ組立体を安価となるように製造することである。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to manufacture a pressure sensor assembly at a low cost in which a metal body and a pipe connected to a pressure sensor chip are welded by resistance welding to increase the reliability of the pipe connection. .
この目的を達成するために、本発明に係る圧力センサ組立体の製造方法は、圧力測定装置に測定対象であるプロセス流体の圧力を受圧するように設けられた受圧ダイアフラムを壁の一部としかつ圧力伝達媒体の一部を収容する圧力伝達室から前記圧力測定装置の内部空間に通じる導圧路に接続して前記圧力伝達媒体の圧力を導く導圧管と、前記導圧管と接続して前記圧力伝達媒体の圧力を受圧して圧力を検出する圧力センサチップとで構成される、圧力センサ組立体の製造方法であって、細管をクランク形状に加工し、前記細管の一端をワッシャに挿通した状態で両者を接合することで前記導圧管を作成する第1工程と、前記第1工程の後、前記第1工程で製作された前記導圧管の他端を、一端面に第1の開口が形成されるとともに他端面に第2の開口が形成されたセンサケースに前記第1の開口から前記第2の開口を通るように貫通させたうえで、前記センサケースの外であって前記第2の開口の近傍に前記圧力センサチップを保持し、前記導圧管の前記他端と前記圧力センサチップの圧力導入部とを接合する第2工程と、前記第2工程の後、前記圧力センサチップを前記センサケースの前記第1の開口の近傍の壁面に接合する第3工程と、前記第3工程の後、前記圧力センサチップの端子と前記センサケースの導電部とを結線する第4工程とを含む方法である。 In order to achieve this object, a method of manufacturing a pressure sensor assembly according to the present invention provides a pressure measuring device in which a pressure receiving diaphragm, which is provided to receive the pressure of a process fluid to be measured, is part of the wall and a pressure transmission tube that is connected to a pressure transmission passage leading from a pressure transmission chamber containing a portion of a pressure transmission medium to an internal space of the pressure measuring device to guide the pressure of the pressure transmission medium; A method of manufacturing a pressure sensor assembly comprising a pressure sensor chip that receives pressure of a transmission medium and detects the pressure, wherein a fine tube is processed into a crank shape and one end of the fine tube is inserted through a washer. and a first opening is formed in one end surface of the other end of the pressure guiding tube manufactured in the first step after the first step. and a sensor case having a second opening formed on the other end face, the sensor case is penetrated from the first opening to the second opening, and the second opening outside the sensor case is made to pass through the second opening. a second step of holding the pressure sensor chip in the vicinity of the opening and joining the other end of the pressure guide tube and the pressure introducing portion of the pressure sensor chip; a third step of bonding to a wall surface near the first opening of the sensor case; and a fourth step of connecting terminals of the pressure sensor chip and conductive portions of the sensor case after the third step. The method.
本発明は、前記圧力センサ組立体の製造方法において、前記第4工程の後に前記第1の開口と前記導圧管との間を半田封止する第5工程を含んでもよい。 The method of manufacturing the pressure sensor assembly of the present invention may include a fifth step of solder-sealing between the first opening and the pressure guide tube after the fourth step.
本発明は、前記圧力センサ組立体の製造方法において、前記第5工程の後、または前記第4工程と前記第5工程との間に、前記センサケースの前記第2の開口をカバー部材で封止する第6工程を含むことを特徴とする圧力センサ組立体の製造方法。 According to the present invention, in the method for manufacturing the pressure sensor assembly, the second opening of the sensor case is sealed with a cover member after the fifth step or between the fourth step and the fifth step. A method of manufacturing a pressure sensor assembly, comprising a sixth step of stopping.
本発明によれば、圧力センサチップに接続された導圧管と金属ボディとの溶接を抵抗溶接で行ってパイプ接続部の信頼性が高くなる圧力センサ組立体を安価となるように製造することができる。 According to the present invention, it is possible to manufacture a pressure sensor assembly at a low cost in which the impulse pipe connected to the pressure sensor chip and the metal body are welded by resistance welding to increase the reliability of the pipe connection. can.
以下、本発明に係る圧力センサ組立体の製造方法の一実施の形態を図1~図19を参照して詳細に説明する。ここでは先ず、本発明による製造方法によって製造された圧力センサ組立体を使用する圧力測定装置について説明する。
図1に示す圧力測定装置21は、図1において中央部に描かれているボディ22に後述する複数の機能部品を組み付けて構成されている。ボディ22は、図1において下側に描かれている受圧部23と、上側に描かれている検出部24とを有している。この実施の形態によるボディ22は、ステンレス鋼によって形成されている。
An embodiment of a method for manufacturing a pressure sensor assembly according to the present invention will now be described in detail with reference to FIGS. 1 to 19. FIG. First, a pressure measuring device using a pressure sensor assembly manufactured by the manufacturing method according to the present invention will be described.
A
受圧部23は、図1において左右方向を厚み方向とする板状に形成されており、厚み方向の一方の端部に第1の配管25が接続されるとともに、厚み方向の他方の端部に第2の配管26が接続される。第1の配管25の内部は、測定対象である第1のプロセス流体27で満たされている。第2の配管26の内部は、測定対象である第2のプロセス流体28で満たされている。
受圧部23における第1の配管25と接続される一端部には、第1のプロセス流体27の圧力を受圧する第1の受圧ダイアフラム31が設けられているとともに、この第1の受圧ダイアフラム31が壁の一部となる第1の圧力伝達室32が形成されている。
受圧部23における第2の配管26と接続される他端部には、第2のプロセス流体28の圧力を受圧する第2の受圧ダイアフラム33が設けられているとともに、この第2の受圧ダイアフラム33が壁の一部となる第2の圧力伝達室34が形成されている。
The pressure-receiving
A first pressure-receiving
A second
第1の圧力伝達室32と第2の圧力伝達室34は、図2に示すように、ボディ22内に形成された第1の導圧路35および第2の導圧路36と、後述する検出部24の第1および第2のワッシャ37,38と、第1および第2の細管41,42とを介して圧力センサチップ43の圧力室44(図5参照)に連通されている。第1および第2の圧力伝達室32,34から圧力室44に至る圧力伝達系は、圧力伝達媒体45(図1、図5参照)で満たされている。圧力センサチップ43は、第1および第2の受圧ダイアフラム31,33との間に充填された圧力伝達媒体45の圧力を受圧して圧力を検出する。
The first
ボディ22の検出部24は、円筒状に形成され、受圧部23とは反対の方向に向けて開口している。検出部24内にボディ22の内部空間46が形成されている。検出部24の開口部分は、カバー47(図1参照)が取付けられ、カバー47によって閉塞される。
検出部24の内側底部には、図3に示すように第1および第2の導圧路35,36がそれぞれ開口している。第1および第2の導圧路35,36は、ボディ22の内部に、第1および第2の圧力伝達室32,34からボディ22の内部空間46に通じるように形成されている。
The detecting
As shown in FIG. 3, first and second
第1の導圧路35の内部空間46に通じる開口端には、図2に示すように第1のワッシャ37が装着されている。第2の導圧路36の内部空間46に通じる開口端には第2のワッシャ38が装着されている。第1および第2のワッシャ37,38は、それぞれステンレス鋼によって円板状に形成されており、ボディ22に溶接されている。
A
第1および第2のワッシャ37,38の中心部には、図6に示すように、第1および第2の導圧路35,36の内部に臨む凸部37a,38aが設けられているとともに、貫通孔48,49が形成されている。図4に示すように、第1のワッシャ37の貫通孔48には、後述する第1の細管41の一端が挿入されて接合されている。第2のワッシャ38の貫通孔49には、後述する第2の細管42の一端が挿入されて接合されている。
As shown in FIG. 6,
第1の細管41と第2の細管42は、それぞれステンレス鋼によって形成され、それぞれクランク形状に曲げ加工が施されている。クランク形状とは、図4に示すように、第1および第2の細管41,42の一端(図4においては下端)を含む第1の直線部41a,42aに対して、第1および第2の細管41,42の他端を含む第2の直線部41b,42bが第1、第2の細管41,42の長手方向とは直交する方向に所定の長さだけ偏って位置するような形状である。
The first
第1および第2の細管41,42の第1および第2のワッシャ37,38への接合は、凸部37a,38aに開口する貫通孔48,49の開口縁に細管41,42の先端外周部を溶接することによって行われている。この溶接は、図6に示すように、溶接部50によって第1および第2のワッシャ37,38と第1および第2の細管41,42との間が液密にシールされるように行っている。
The first and
第1のワッシャ37に溶接された第1の細管41と、第2のワッシャ38に溶接された第2の細管42は、図4中に符号51で示す圧力センサ組立体の一部を構成するものである。
第1のワッシャ37と第1の細管41は、第1の導圧路35に接続して圧力伝達媒体45の圧力を圧力センサチップ43に導く第1の導圧管52を構成している。第2のワッシャ38と第2の細管42は、第2の導圧路36に接続して圧力伝達媒体45の圧力を圧力センサチップ43に導く第2の導圧管53を構成している。
A
The
圧力センサ組立体51は、図4に示すように、第1および第2の細管41,42の一端に接合された第1および第2のワッシャ37,38と、第1および第2の細管41,42の他端に接合されたセンサケース54および圧力センサチップ43とを備えている。第1および第2の細管41,42は、第1および第2のワッシャ37,38からボディ22の受圧部23とは反対方向に延びており、第1および第2のワッシャ37,38とセンサケース54との間でこれら両細管41,42の間隔が狭くなるように曲げられている。第1および第2の細管41,42の間隔は、第1および第2のワッシャ37,38に溶接される一端側で広くなり、センサケース54に接合される他端側で狭くなる。
The
センサケース54は、セラミックス材料によって有底角筒状に形成され、セラミックス材料または金属材料によって形成されたカバー部材55が接合されている。圧力センサチップ43は、複数のシリコン製の板状部材を厚み方向に重ねて立方体状に形成され、センサケース54の中に収容されている。
センサケース54は、図7(A),(B)に示すように、一端面54aが平坦な底面となる有底角筒状に形成されており、ボディ22の受圧部23とは反対の方向に向けて開口している。センサケース54の一端面54aには本発明でいう「第1の開口」としての第1の貫通穴56と第2の貫通穴57とが開口している。
The
As shown in FIGS. 7A and 7B, the
図7(B)に示すように、センサケース54の他端面54bには、本発明でいう「第2の開口」としてチップ挿入穴58が開口している。チップ挿入穴58は、カバー部材55によって閉塞される。このカバー部材55は、板状に形成され、チップ挿入穴58を閉塞する状態でセンサケース54の他端面54bにろう付けあるいはシーム溶接などによって固着されている。このカバー部材55をセンサケース54に接合する作業は、センサケース54内が真空あるいはN2で満たされた状態で気密に封止されるように行う。
As shown in FIG. 7B, the
この実施の形態によるセンサケース54は、底壁61と、底壁61よりチップ挿入穴58の開口側に位置する取付座62と、チップ挿入穴58の開口部の近傍に位置する配線台63とが形成されている。
取付座62には、圧力センサチップ43が接着される平坦な取付面62a{図7(B)参照}が形成されている。この実施の形態においては、取付座62の取付面62aが本発明でいう「第1の開口の近傍の壁面」に相当する。配線台63には、圧力センサチップ43に複数のワイヤ64(図15参照)によって電気的に接続される複数のボンディングパッド65からなる導電部66が設けられている。これらのボンディングパッド65は、センサケース54の一端面54aに設けられた複数の電極パッド67{図7(A)参照}にセンサケース54内の配線(図示せず)によって電気的に接続されている。
The
The mounting
この実施の形態による電極パッド67は、底壁61における、第1の貫通穴56と第2の貫通穴57が並ぶ方向(第1の細管41と第2の細管42とが並ぶ方向)とは直交する方向の両端部に配設されている。
これらの電極パッド67は、基板68(図3参照)に形成された半田付け用ランド69に重ねて半田付けされる。この半田付けが行われることにより、センサケース54が基板68上に載置された状態で半田付け用ランド69に電気的に接続される(実装される)。
In the
These
基板68は、図3に示すように、円板状に形成されている。基板68には、第1および第2のワッシャ37,38を通すことが可能な円形の二つの貫通穴70,70と、これらの貫通穴70どうしを接続するスリット71とが形成されている。貫通穴70は、図2に示すように、基板68における、第1および第2の導圧路35,36の開口端と対向する位置に形成されている。
The
センサケース54を基板68に重ねる作業は、貫通穴70,70に第1および第2のワッシャ37,38を通すとともに、第1および第2の細管41,42をスリット71に通して行う。また、基板68には、圧力センサチップ43の検出出力から電気信号を生成する電気回路72(図8および図9参照)と、外部接続用のコネクタ端子73とが搭載されている。なお、図示してはいないが、基板68には、半田付け用ランド69と電気回路72とを電気的に接続する配線パターンと、電気回路72とコネクタ端子73とを電気的に接続する配線パターンとが形成されている。電気回路72とコネクタ端子73を実装する位置は、図示した位置に限定されることはなく、適宜変更することができる。
The operation of stacking the
この実施の形態による基板68は、樹脂ケース81(図3参照)に支持され、樹脂ケース81を介してボディ22に支持されている。樹脂ケース81は、ボディ22の内部空間46に収容可能な有底円筒状に形成されている。樹脂ケース81には、基板68が載置される載置面82と、載置面82に基板68を載せて係止するための爪片83と、第1および第2のワッシャ37,38を通すための二つの貫通穴84,84とが形成されている。
A
貫通穴84の周囲には、樹脂ケース81の底壁81aから図3において下方、すなわちボディ22の受圧部23を指向する方向に突出する二つの円形突起85,85と、樹脂ケース81の底壁81aから受圧部23とは反対の方向に突出する二つの筒体86,86とが設けられている。円形突起85は、ボディ22に第1および第2の導圧路35,36を囲むように形成された円形凹部87に嵌合する。筒体86には、第1および第2の細管41,42を通すための凹部88が形成されている。
Around the through
この樹脂ケース81に基板68が装着された状態で第1および第2のワッシャ37,38がボディ22に溶接されることにより、基板68の厚み方向が図1において上下方向となる状態で基板68がボディ22に固定される。図1の上下方向は、第1および第2の導圧路35,36の開口端が指向する方向である。
By welding the first and
図4に示すように、圧力センサチップ43は、第1の細管41の他端が挿入される第1の孔91と、第2の細管42の他端が挿入される第2の孔92とが形成されている。この実施の形態による圧力センサチップ43は、図5に示すように、センサケース54の取付座62に接着剤93(図5参照)によって接着されている。圧力センサチップ43は、第1の孔91に伝達された圧力伝達媒体45の圧力と、第2の孔92に伝達された圧力伝達媒体45の圧力との圧力差を検出するように構成されている。このため、第1の孔91と第2の孔92は、圧力センサチップ43の圧力導入部94(図5参照)となる。
As shown in FIG. 4, the
センサケース54の第1および第2の貫通穴56,57は、底壁61を貫通する貫通孔となるように形成されている。第1および第2の貫通穴56,57の孔径は、第1および第2の細管41,42の他端を通すことができる孔径である。第1の細管41の他端は、第1の貫通穴56を貫通して圧力センサチップ43の第1の孔91に挿入され、圧力センサチップ43に連通している。第2の細管42の他端は、第2の貫通穴57を貫通して圧力センサチップ43の第2の孔92に挿入され、圧力センサチップ43に連通している。
The first and second through
第1および第2の細管41,42は、図5に示すように、圧力センサチップ43に接着剤95によって接着されている。この接着剤95としては、エポキシ系の接着剤を用いることができる。センサケース54の内部は、エポキシ系の接着剤が吸湿することがない状態になっている。この状態は、真空状態あるいはN2ガスなどの不活性ガスで満たされた状態である。センサケース54内をこのような不活性な状態に保つために、第1および第2の細管41,42におけるセンサケース54の第1および第2の貫通穴56,57を貫通する部分は、半田付けによって封止されている。半田付けは、半田96が第1および第2の貫通穴56,57の周囲の全域にわたって濡れ拡がるように行われている。
The first and
センサケース54の第1および第2の貫通穴56,57は、この半田付けを行うことができるように、メタライズ処理が施されている。また、第1および第2の細管41,42には、第1および第2の貫通穴56,57に半田付けされる部分に半田付け用のめっきが施されている。この半田付け用のめっきは、Niを下地とするAuめっきである。
The first and second through-
次に、上述したように構成された圧力センサ組立体の製造方法を含めて圧力測定装置21を組立てる手順を説明する。圧力測定装置21を組み立てるにあたっては、先ず圧力センサ組立体51を製造する。圧力センサ組立体51は、図10に示すフローチャートに示す第1工程S1から第6工程S6を実施することにより完成する。
Next, the procedure for assembling the
(第1工程)
第1工程S1においては、図11(A)に示すような直線状の細管101を2本用意する。これらの細管101の少なくとも一部(第1および第2の貫通穴56,57に半田付けされる部分)には、予め半田付け用のめっきを施しておく。なお、センサケース54の第1および第2の貫通穴56,57と、カバー部材55が接合される部分には、予めメタライズ処理を施しておく。
(First step)
In the first step S1, two
そして、図11(B)に示すように、2本の細管101をそれぞれクランク形状に加工して第1の細管41と第2の細管42を形成する。次に、第1の細管41の一端を第1のワッシャ37に挿通し、これらを溶接により接合する。また、第2の細管42の一端を第2のワッシャ38に挿通し、これらを溶接により接合する。このように第1および第2の細管41,42に第1、第2のワッシャ37,38が溶接されることにより、第1の導圧管52と第2の導圧管53とが製作される。
Then, as shown in FIG. 11(B), the two
(第2工程)
第1工程S1に続く第2工程は、図12に示す接着用治具102を使用して行う。接着用治具102は、第1および第2の導圧管52,53を拘束するためのパイプ拘束部103と、圧力センサチップ43を拘束するためのチップ拘束部104と、これらのパイプ拘束部103とチップ拘束部104とを支持する支持部105とを有している。
第2工程S2においては、第1の導圧管52の他端を、センサケース54の第1の貫通穴56からチップ挿入穴58を通るようにセンサケース54に貫通させる。また、第2の導圧管53の他端を、センサケース54の第2の貫通穴57からチップ挿入穴58を通るようにセンサケース54に貫通させる。そして、この状態が保たれるように第1、第2の導圧管52,53とセンサケース54とを接着用治具102に保持させる。
(Second step)
A second step following the first step S1 is performed using a
In the second step S2, the other end of the first
このときには、センサケース54と第1、第2の導圧管52,53の先端との間に所定の広さのクリアランスを確保しておく。このクリアランスを広くとることができるように、第1の細管41と第2の細管42の第2の直線部41b,42bは、センサケース54の全長(一端面54aから他端面54bまで長さ)より長くなるように形成されている。
次に、圧力センサチップ43をセンサケース54の外であってチップ挿入穴58の開口部分の近傍に位置する状態で接着用治具102に保持させる。このとき、第1、第2の導圧管52,53の先端を第1、第2の孔91,91に所定の長さだけ挿入する。
その後、接着剤95を第1、第2の孔91,92の開口部分に注入して硬化させる。接着剤95が硬化することにより、第1および第2の導圧管52,53の他端と圧力センサチップ43の圧力導入部94とが接合される。接着剤95が硬化した後、第1および第2の導圧管52,53とセンサケース54および圧力センサチップ43からなる組立体を接着用治具102から取外す。
At this time, a clearance of a predetermined size is secured between the
Next, the
After that, the adhesive 95 is injected into the openings of the first and
(第3工程)
第2工程S2の後、第3工程S3において、圧力センサチップ43をセンサケース54の取付面62aに接合する。すなわち、先ず、図13(A)に示すように、センサケース54の取付面62aに接着剤93を塗布する。そして、図13(B)に示すように、圧力センサチップ43をセンサケース54内に挿入し、接着剤93を介して取付面62aに接着する。なお、圧力センサチップ43をセンサケース54に接着する工程は、第1および第2の導圧管52,53をセンサケース54に通していない状態で圧力センサチップ43に接合してから行うこともできる。この場合は、図14に示すように、第1および第2の細管41,42の第1の直線部41a,42aと曲がり部41c,42cとを挿入するためのスリット106がセンサケース54に必要になる。
(Third step)
After the second step S2, the
図14に示す構成を採ると、センサケース54が大型化し、センサケース54を形成するためのセラミックシートの積層数が多くなるために、製造コストが高くなってしまう。また、センサケース54のスリット106を封止する必要があるために、スリット106の幅に制約を受け、スリット106第1、第2のワッシャ37,38を通すスペースを形成することができない。このため、第1、第2のワッシャ37,38は、圧力センサチップ43がセンサケース54に接着された後に第1、第2の細管41,42に溶接しなければならない。この溶接は、センサケース54を含めて第1、第2の細管41,42を保持した状態で行わなければならないから、作業性が悪い状態で実施しなければならない。しかも、溶接中に第1、第2の細管41,42内に異物が混入するおそれがあるし、異物の混入の有無を検査することもできない。この実施の形態による方法であれば、第1および第2のワッシャ37,38を第1および第2の細管41,42に溶接した後に異物を簡単に除去できるから、信頼性が高い圧力センサ組立体51を製造することができる。
If the configuration shown in FIG. 14 is employed, the
(第4工程)
第3工程S3の後、第4工程S4において、図15に示すように、圧力センサチップ43の端子107とセンサケース54のボンディングパッド65(導電部66)とをワイヤ64によって結線する。
(第5工程)
第4工程S4が終了した後、第5工程S5において、図16に示すように、センサケース54の第1および第2の貫通穴56,57(第1の開口)と第1および第2の導圧管52,53との間を半田96によって封止する。
(Fourth step)
After the third step S3, in a fourth step S4, as shown in FIG.
(Fifth step)
After completing the fourth step S4, in a fifth step S5, as shown in FIG.
(第6工程)
第5工程S5の後、第6工程S6において、図17に示すように、センサケース54の他端面54bにカバー部材55を接合し、チップ挿入穴58をカバー部材55で封止する。このときは、センサケース54と第1および第2の導圧管52,53を図示していない接合装置に装填し、センサケース54内を不活性の状態としてセンサケース54にカバー部材55をろう付けあるいはシーム溶接によって取付ける。
このようにセンサケース54の一端面54aの開口(第1および第2の貫通穴56,57)と他端面54bの開口(チップ挿入穴58)が封止されることにより、圧力センサ組立体51の製造工程が終了する。なお、カバー部材55をセンサケース54に接合する第6工程S6は、図18に示すように、第4工程S4と第5工程S5との間で実施することが可能である。
(6th step)
After the fifth step S5, in a sixth step S6, as shown in FIG. At this time, the
By sealing the opening (the first and second through
圧力センサ組立体51を使用して圧力測定装置21を組み立てるにあたっては、先ず、圧力センサ組立体51を基板68に取付ける。この取付作業は、第1および第2のワッシャ37,38を基板68の貫通穴70に通すとともに第1および第2の細管41,42をスリット71に通し、センサケース54を基板68に半田付けして行う。その後、基板68を樹脂ケース81に係止させて組付ける。基板68を樹脂ケース81に組付けるときは、基板68の貫通穴70を通して第1および第2のワッシャ37,38を視認しながら、第1および第2のワッシャ37,38が樹脂ケース81の貫通穴84に入るように基板68の位置を調整する。
In assembling the
圧力センサ組立体51を樹脂ケース81に組み付けた後、圧力センサチップ43に対してキャラクタリゼーションを行う。このキャラクタリゼーションを行うことにより、圧力センサチップ43のセンサ出力の直線性、温度特定、静圧特性などが補正され、周囲の温度や圧力などの周囲の環境の影響を除去することができるようになる。キャラクタリゼーションは、第1および第2の導圧管52,53に図示していない加圧装置を接続するとともに、コネクタ端子73に図示していない測定装置を接続し、圧力センサ組立体を所定の検査温度に保った状態で実施する。
After assembling the
キャラクタリゼーションを実施した後、圧力センサ組立体51と樹脂ケース81とからなる組立体をボディ22の内部空間46に挿入し、ボディ22に組み付ける。これを行うにあたっては、樹脂ケース81の円形突起85をボディ22の円形凹部87に嵌合させ、第1および第2のワッシャ37,38の凸部37a,38aを第1および第2の導圧路35,36に挿入する。
After performing the characterization, an assembly consisting of the
その後、第1および第2のワッシャ37,38をボディ22に溶接する。この溶接は、図19に示すように、ボディ22を下側電極111に載置するとともに、第1および第2のワッシャ37,38に上側電極112を押し付けて抵抗溶接により行う。上側電極112は、棒状に形成され、樹脂ケース81の貫通穴84と、基板68の貫通穴70とに通して第1および第2のワッシャ37,38に重ねられる。上側電極112の先端部には、第1および第2の細管41,42を通すためにスリット113が形成されている。
第1および第2のワッシャ37,38がボディ22に溶接された後、第1および第2の圧力伝達室32,34から圧力センサチップ43内に至る圧力伝達経路に圧力伝達媒体45を充填する。この充填は、第1および第2の圧力伝達室32,34からボディ22の外に延びる充填孔(図示せず)を用いて行う。
The first and
After the first and
この実施の形態による圧力センサ組立体51の製造方法は、クランク形状に形成された第1および第2の細管41,42と第1および第2のワッシャ37,38とからなる第1および第2の導圧管52,53をセンサケース54に素通しさせた状態で第1および第2の導圧管52,53に圧力センサチップ43を接合し、その後に圧力センサチップ43をセンサケース54に接合する方法である。このため、圧力センサチップ43を大型化することなく第1のワッシャ37と第2のワッシャ38との間隔を広くとることが可能な圧力センサ組立体51を製造することができる。
したがって、この圧力センサ組立体の製造方法によれば、圧力センサチップ43に接続された第1および第2の導圧管52,53とボディ22との溶接を抵抗溶接で行ってパイプ接続部の信頼性が高くなる圧力センサ組立体51を安価となるように製造することができる。
The method of manufacturing the
Therefore, according to this pressure sensor assembly manufacturing method, resistance welding is used to weld the
21…圧力測定装置、31…第1の受圧ダイアフラム、32…第1の圧力伝達室、33…第2の受圧ダイアフラム、34…第2の圧力伝達室、35…第1の導圧路、36…第2の導圧路、37…第1のワッシャ、38…第2のワッシャ、41…第1の細管、42…第2の細管、43…圧力センサチップ、45…圧力伝達媒体、46…内部空間、51…圧力センサ組立体、52…第1の導圧管、53…第2の導圧管、54…センサケース、54a…一端面、54b…他端面、56…第1の貫通穴(第1の開口)、57…第2の貫通穴(第1の開口)、58…チップ挿入穴(第2の開口)、62a…取付面(壁面)、64…ワイヤ、65…ボンディングパッド、66…導電部、91…第1の孔、92…第2の孔、94…圧力導入部、96…半田、101…細管、107…端子、S1…第1工程、S2…第2工程、S3…第3工程、S4…第4工程、S5…第5工程、55…カバー部材、S6…第6工程。
21... Pressure measuring
Claims (3)
前記導圧管と接続して前記圧力伝達媒体の圧力を受圧して圧力を検出する圧力センサチップとで構成される、圧力センサ組立体の製造方法であって、
細管をクランク形状に加工し、前記細管の一端をワッシャに挿通した状態で両者を接合することで前記導圧管を作成する第1工程と、
前記第1工程の後、前記第1工程で製作された前記導圧管の他端を、一端面に第1の開口が形成されるとともに他端面に第2の開口が形成されたセンサケースに前記第1の開口から前記第2の開口を通るように貫通させたうえで、前記センサケースの外であって前記第2の開口の近傍に前記圧力センサチップを保持し、前記導圧管の前記他端と前記圧力センサチップの圧力導入部とを接合する第2工程と、
前記第2工程の後、前記圧力センサチップを前記センサケースの前記第1の開口の近傍の壁面に接合する第3工程と、
前記第3工程の後、前記圧力センサチップの端子と前記センサケースの導電部とを結線する第4工程とを含むことを特徴とする圧力センサ組立体の製造方法。 A pressure transmission chamber having a pressure receiving diaphragm provided in the pressure measuring device to receive the pressure of the process fluid to be measured as a part of the wall and containing a part of the pressure transmitting medium to the internal space of the pressure measuring device. a pressure guide pipe that is connected to the pressure guide path and guides the pressure of the pressure transmission medium;
A method for manufacturing a pressure sensor assembly comprising a pressure sensor chip that is connected to the pressure guide tube and receives the pressure of the pressure transmission medium to detect the pressure,
a first step of processing a thin tube into a crank shape and joining them together with one end of the thin tube inserted through a washer to form the pressure guide tube;
After the first step, the other end of the pressure guiding tube manufactured in the first step is inserted into the sensor case having a first opening formed in one end surface and a second opening formed in the other end surface. After penetrating from the first opening to the second opening, the pressure sensor chip is held outside the sensor case and in the vicinity of the second opening, a second step of joining the end and the pressure introducing portion of the pressure sensor chip;
a third step of bonding the pressure sensor chip to a wall surface near the first opening of the sensor case after the second step;
A method of manufacturing a pressure sensor assembly, further comprising, after the third step, a fourth step of connecting a terminal of the pressure sensor chip and a conductive portion of the sensor case.
前記第4工程の後に、前記第1の開口と前記導圧管との間を半田封止する第5工程を含むことを特徴とする圧力センサ組立体の製造方法。 A method of manufacturing a pressure sensor assembly according to claim 1, comprising:
A method of manufacturing a pressure sensor assembly, comprising a fifth step of solder-sealing a gap between the first opening and the pressure guiding tube after the fourth step.
前記第5工程の後、または前記第4工程と前記第5工程との間に、前記センサケースの前記第2の開口をカバー部材で封止する第6工程を含むことを特徴とする圧力センサ組立体の製造方法。 3. A method of manufacturing a pressure sensor assembly according to claim 2, comprising:
After the fifth step or between the fourth step and the fifth step, a sixth step of sealing the second opening of the sensor case with a cover member is included. A method of manufacturing an assembly.
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