JP2586421B2 - 半導体圧力検出装置 - Google Patents

半導体圧力検出装置

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JP2586421B2
JP2586421B2 JP62210722A JP21072287A JP2586421B2 JP 2586421 B2 JP2586421 B2 JP 2586421B2 JP 62210722 A JP62210722 A JP 62210722A JP 21072287 A JP21072287 A JP 21072287A JP 2586421 B2 JP2586421 B2 JP 2586421B2
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pressure
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正博 浅井
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は半導体圧力検出装置に関する。本発明の半導
体圧力検出装置は例えば自動車用または民生用のガス圧
乃至液圧検出装置に利用できる。
[従来技術] 従来の半導体圧力検出装置は、圧力センシングユニッ
トと圧力センシングユニットを収納するハウジングとを
もつ。ハウジングは圧力導入室と、上記圧力導入室と外
部を連通し外部の被測定圧力を圧力導入室に導入する圧
力導入孔と、を備えている。圧力センシングユニットは
半導体歪みゲージを蔵するダイヤフラムと、上記圧力導
入室から上記ダイヤフラムの一主面に被測定圧力を導入
する圧力導入路と、上記ダイヤフラムの反対主面に一定
の基準圧力を導入する基準圧力室とを備えている。
そして圧力センシングユニットの圧力導入路の一端
(入口)はハウジングの圧力導入孔の一端(出口)に近
接してまたは直接連通して配置されていた。
[発明が解決しようとする問題点] 上記説明した従来の半導体圧力検出装置は、圧力セン
シングユニットの圧力導入路の開口部がハウジングの圧
力導入孔の終端部に近接または連通し、かつ圧力導入孔
と同じ方向に延長するように開孔されているので、被測
定圧力を伝達する流体(以下単に流体という)の汚れが
上記圧力導入路と感圧ダイヤフラムに付着する欠点があ
った。たとえば空気、ガス、油、水などの上記流体に混
入したゴミや塵は上記圧力導入路の断面を細くしたり感
圧ダイヤフラムの性能を劣化したりする可能性があっ
た。
また、ハウジングの圧力導入孔や配線を通じて圧力セ
ンシングユニットに高周波ノイズが侵入するという問題
もあった。
本発明は上記問題に鑑みなされたものであり、耐環境
性に富む半導体圧力検出装置を提供する事を目的とす
る。
[問題点を解決するための手段] 本発明の半導体圧力検出装置は、開口凹部と外部の被
測定圧力を前記開口凹部内に導入する圧力導入孔とを備
えるハウジング本体とこのハウジング本体の前記開口凹
部を塞いで圧力導入室を形成する部材とを備えるハウジ
ングと、 前記圧力導入室から前記被測定圧力を導入する圧力導
入路とこの圧力導入路に導入された前記被測定圧力に応
じた信号を前記圧力導入室の外部へ出力するリードとを
備えて前記ハウジングの前記圧力導入室に配置固定され
た圧力センシングユニットと、 前記リードに接続されたノイズ除去用のコンデンサ
と、 を有し、 前記圧力センシングユニットは、前記圧力導入路の圧
力導入方向が前記ハウジングの圧力導入孔の圧力導入方
向とは異なる方向となるように前記圧力導入室に配置固
定されていることを特徴としている。
[作用] 本発明の半導体圧力検出装置において、外部の流体圧
力はハウジングの圧力導入孔を通じて圧力導入室に伝達
される。そして圧力導入室内に収納された圧力センシン
グユニットの圧力導入路内の流体はハウジングの圧力導
入孔内の流体と異なる圧力伝達方向を与えられている。
そして圧力センシングユニットは後で説明されるよう
に、圧力導入路から導入された上記被測定圧力と基準の
圧力との差圧に応じた出力信号を導出する。
従って、ハウジングの圧力導入孔から圧力導入室内に
導入されたゴミや塵などが圧力センシングユニットの圧
力導入路中に侵入するのを抑止する。また、圧力センシ
ングユニットのリードに接続されたノイズ低減用のコン
デンサが圧力センシングユニット内部への高周波ノイズ
の侵入を抑止する。
[効果] 上記説明されたように本発明の半導体圧力検出装置
は、ハウジングの圧力導入孔の出口と圧力センシングユ
ニットの圧力導入路の入口との間に圧力センシングユニ
ット容器(たとえばカンパッケージ状容器)が介在する
ように、ハウジング内に圧力センシングユニットを配置
し、かつ上記圧力導入路と上記圧力導入孔との圧力導入
方向を異ならせているので、圧力センシングユニットの
圧力導入路にゴミまたは塵が侵入しにくい利点があり、
劣悪な環境下でも長期の使用に耐える半導体圧力検出装
置を実現することができる。また、リードに接続された
ノイズ除去用のコンデンサにより、ハウジングの圧力導
入孔や配線を通じてリードに重畳する高周波ノイズが圧
力センシングユニット内に侵入するのも抑止され、これ
らの結果として機械的又は電磁的に過酷な環境下(例え
ば車両のエンジンルーム)においても出力信号の品質を
良好に保つことができる [実施例] 実施例1 本半導体圧力検出装置の1実施例の断面図を第1図に
示す。
この装置は、ハウジング1と圧力センシングユニット
2とからなる。
ハウジング1は、ハウジング本体11と蓋部21と隔壁部
(以下アースプレートという)31とからなる。ハウジン
グ本体11は6角ボルト形状の金属製収納部材であり、ボ
ルト頭部14とネジ部15と凹部18と圧力導入孔16とをも
つ。
凹部18はボルト頭部14に形成された大直径の上部凹部
と、ネジ部15に形成された小直径の下部凹部とからな
り、上部凹部と下部凹部の中間にリング形状の段差面19
をもつ。6面の外側面をもつボルト頭部14の先端は巻締
めのために薄肉化されている。圧力導入孔16は底面17の
中央に開孔され、上記下部凹部に連通している。ネジ部
15は外周側面にネジ面90をもっている。
蓋部21はハウジング本体11のボルト頭部14の凹部18の
内周側面20に巻締めにより固定されて凹部18の開放面を
封止する樹脂製部材であり、円筒形状の下部凹部22と円
筒形状の上部凹部23と中間隔壁24とをもつ。中間隔壁24
は蓋部21の下部凹部22と上部凹部23を分離する部材であ
り、上部凹部22と下部凹部23を連通する開孔部25をも
つ。また、蓋部21はハウジング本体11の凹部18の内周側
面20と係合する外周側面にリング形状の溝26をもち、溝
26にはシール用のOリング27がはめられている。
アースプレート31はハウジング本体11のリング形状の
段差面19に固定されて、凹部18の下部凹部を収納室(圧
力導入室)32として区画する円板部材であり、所定領域
に開孔部33をもつ。
圧力センシングユニット2は、基台51とガラス台座52
とダイヤフラム53とケース54と第1リード55とからな
り、基準圧力室56と圧力導入路57とを備えている。基台
51は円板形状の金属製部材であり、金属製ケース54とと
もにカンパッケージを構成する。また基台51は信号導出
用の開孔部とそれを封止するためのハーメチックシール
用ガラス58をもつ。ガラス台座52は底面が基台51に接着
され頂面がダイヤフラム53に陽極接合されたものであ
る。ダイヤフラム53は薄肉のダイヤフラム部(図示せ
ず)と上記ダイヤフラム部の上において基準圧力室側に
形成された半導体歪みゲージ(図示せず)とをもつ単結
晶シリコン基板である。ケース54は円形底部と円周形状
の外側面部とをもつ金属製椀状容器であり、上記外側面
の先端が基台51に係合している。
第1リード55は基準圧力室56内でボンディングワイヤ
59に一端が接続され、貫通コンデンサ60を貫通した他端
が第2リード61にハンダ付けされているCu電極棒であ
る。ハーメチックシール用ガラス58は基台51の開孔部を
封止して第1リード55を基台51に固定する。貫通コンデ
ンサ60は外周側電極をアースプレート31の開孔部33に固
定され内周側電極を第1リード55にハンダ付けされてい
る。なお、蓋部21の下部凹部22はアースプレート31及び
ボルト頭部14の内周面20とともに第2収納室62を形成し
ている。第2リード61は一端を下部凹部18内で第1リー
ド55にハンダ付けされ、中間隔壁24の開孔部25を貫通し
て上部凹部23側に突出しているCu電極棒である。ボンデ
ィングワイヤ59の一端はダイヤフラム53の出力電極(図
示せず)に接続され、その他端は第1リード55の一端に
接続されている。
基準圧力室56は基台51とケース54とにより囲われて形
成されている。
圧力導入路57は基台51と基台51に接着されたガラス台
座52とを開孔して形成され、一端がダイヤフラム53で閉
止され他端が収納室32に連通して収納室32の圧力をダイ
ヤフラム53の一主面に導入するものである。
なお、圧力導入路57の圧力導入方向は圧力導入孔16の
圧力導入方向と反対に形成され、更にハウジング本体11
と圧力センシングユニット2のケース54との間の収納室
(圧力導入室)32は圧力導入経路100を構成している。
本装置の組立ては、以下の順序で実施される。
最初に、公知の方法で圧力センシングユニット2を製
作する(ただし第2リード61は未だ第1リード55に連結
されない。)。次に、第1リード55をアースプレート31
の開孔部に係合された貫通コンデンサ60の貫通孔に挿通
し貫通コンデンサ60の内周側電極と第1リード55とをハ
ンダ付けする。次に、アースプレート31をハウジング本
体11のリング形状の段差面に溶接(または接着)し、第
1リード55と第2リード61とをハンダ付けする。次に、
防水用Oリング27をはめこまれた蓋部21をハウジング本
体11に組付け、ハウジング本体11の端部を巻き締めして
両者を固定する。
なお貫通コンデンサ60の外周側電極はアースプレート
31にハンダ付けされる。
この実施例装置の動作が以下に説明される。
ダイヤフラム53に内蔵される複数の半導体歪みゲージ
(図示せず)はブリッジ回路(図示せず)を構成してお
り、圧力導入孔16から収納室18と圧力導入路57とを介し
て導入される被測定出力と基準圧力室56の基準圧力との
差圧を信号電圧に変換する。上記信号電圧は第1リード
55、第2リード61を介して外部の信号処理回路(図示せ
ず)に伝送される。
この実施例装置によれば、ハウジング本体11の収納室
32に圧力センシングユニット2を収納しているので、外
部の熱的または物理的悪影響がダイヤフラム53に及ぶこ
とを有効に防止できる。
また、圧力センシングユニット2のケース(いわゆる
カンパッケージのキャップ))が圧力導入室内の圧力導
入径路をほとんど360度曲げるので、圧力導入路57また
はダイヤフラム53へのゴミや塵の付着を減らしてその動
作の劣化を防止できる。また、第1リード部材55を従来
のように大きく曲げなくても圧力導入孔16と逆の位置に
信号を導出でき、半導体圧力検出装置を小形化できる。
実際の試作によれば圧力センシングユニット2をハウジ
ング本体11のネジ部15の凹部に収納でき、従来製品より
かなり小形化を実現できた。また、アースプレート31は
収納室32と第2収納室62とを隔離しているので収納室32
の圧力が第2収納室62及び上部凹部23側空間に漏れにく
くすることができる。更に、アースプレート31が圧力セ
ンシングユニット11の保持部材として機能するので従来
より部品点数が減り、組立ても簡単となる。
実施例2 本発明の他の実施例の断面図を第2図に示す。
この装置は実施例1と同様にハウジング3と圧力セン
シングユニット4とからなり、弾性部材80とフィルタ81
を備える点および第2リード61の代りに出力電極部材82
をもつ点が実施例1と異なっている。弾性部材80は、ハ
ウジング本体11の凹部の内周面に接着されケース54を弾
性保持するゴムまたは軟質樹脂であり、第4図に示すよ
うに流体通路である溝83をもつ。フィルム81は、ハウジ
ング本体11の凹部底面に接着され圧力媒体中のゴミや塵
を除去する多孔性樹脂である。
出力電極部材82は、第1リード55に電気的に接続され
る接続用リード85と外部出力用リード86と、半導体コン
デンサ87とをもち、蓋部21の下部凹部22に樹脂88により
モールドされて固定されている。なお半導体コンデンサ
87は実施例1の貫通コンデンサ60と同じくノイズ除去機
能をもつ。
上記弾性部材80は圧力センシングユニットへの衝撃を
弱めるとともにダストフィルタの効果をもつ。更に、本
実施例装置は圧力センシングユニットの耐振性を向上で
きる他、伝達径路が複雑であるのでゴミや塵の圧力導入
路およびダイヤフラムへの付着を減らすことができる。
実施例3 本発明の他の実施例を断面図を第3図に示す。
この装置は実施例1と同様にハウジング5と圧力セン
シングユニット6とからなり、弾性隔壁90と流動可能物
質91とをもつ点が実施例1と異なっている。弾性隔壁90
は、蓋部21とハウジング本体11のリング形状の段差面19
とに圧縮挟持されて収納室32を密閉している。流動可能
物質91はたとえばオイルまたはゲル状の樹脂であり圧力
導入路57およびその出口近傍に設置されて被測定圧力を
収納室32からダイヤフラム53に間接的伝達するものであ
る。
この装置は流動物質によりほぼ完全にゴミや塵の圧力
導入路57への侵入を防止できる。そして弾性隔壁90は外
部振動を吸収して圧力センシングユニットへの外部振動
の伝達を妨害する。
なお本発明の主旨を変更しない範囲で、上記実施例の
材料又は部分構造を変更することは当然可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図と第2図と第3図とはそれぞれ本発明の半導体圧
力検出装置の1実施例の断面図である。第4図は第2図
の弾性部材80の模式図である。 1、3、5……ハウジング 2、4、6……圧力センシングユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−3020(JP,A) 特開 昭61−17925(JP,A) 実開 昭63−137843(JP,U) 実開 昭57−138037(JP,U) 実開 昭58−37530(JP,U) 実開 昭62−131454(JP,U)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】開口凹部と外部の被測定圧力を前記開口凹
    部内に導入する圧力導入孔とを備えるハウジング本体と
    このハウジング本体の前記開口凹部を塞いで圧力導入室
    を形成する部材とを備えるハウジングと、 前記圧力導入室から前記被測定圧力を導入する圧力導入
    路とこの圧力導入路に導入された前記被測定圧力に応じ
    た信号を前記圧力導入室の外部へ出力するリードとを備
    えて前記ハウジングの前記圧力導入室に配置固定された
    圧力センシングユニットと、 前記リードに接続されたノイズ除去用のコンデンサと、 を有し、 前記圧力センシングユニットは、前記圧力導入路の圧力
    導入方向が前記ハウジングの圧力導入孔の圧力導入方向
    とは異なる方向となるように前記圧力導入室に配置固定
    されていることを特徴とする半導体圧力検出装置。
  2. 【請求項2】前記圧力センシングユニットの圧力導入路
    は、前記ハウジングの圧力導入孔と反対の圧力導入方向
    をもつ特許請求の範囲第1項記載の半導体圧力検出装
    置。
  3. 【請求項3】前記圧力導入室の内周側面に前記圧力セン
    シングユニットを保持する弾性体を備える特許請求の範
    囲第1項又は第2項記載の半導体圧力検出装置。
  4. 【請求項4】前記圧力導入室において、被測定圧力が前
    記圧力導入孔から前記圧力導入路に導かれる経路上にフ
    ィルタが設けられる特許請求の範囲第1項乃至第3項の
    いずれか記載の半導体圧力検出装置。
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