JP2591144B2 - 半導体圧力センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、自動車などの内燃機関の吸入空気圧や大気
圧、エギゾースト圧などの圧力を検出する半導体圧力セ
ンサに関する。

従来の技術 近年、自動車などの排気ガス規制の強化に伴い、自動
車用エンジンなどにおいてはその運転状態のいかんを問
わず、常に最良の燃焼状態を得ることができるように制
御しなければならない。

そこで、この制御のために、圧力変換器によりエンジ
ンの吸気圧力を検出して電気信号に変換し、この信号に
応じて燃料の供給量を電子的に制御したり、点火時期を
制御してエンジンの燃焼状態を最適な状態に維持する方
法や、大気圧の変化を検知して高度な補正を行う方法な
どが採用されるようになっている。

ところで、このような自動車用として使用される圧力
変換器は、耐熱性、耐震性などの特性に優れたものが要
求されるので、この要求を満足するものとして半導体歪
みゲージ形の圧力センサが広く採用され、これに伴い種
々改良された半導体圧力センサが提案されている。

第５図は、従来の半導体圧力センサを示す側面断面図
である。

第５図において、101は、圧力が検出される流体等を
先端開口から導入するための圧力導入パイプ、102は、
外部から圧力導入パイプ101を介して導入される流体等
の圧力を検出するためのセンサチップであり、圧力導入
パイプ101は、流体等がセンサチップ102に導入されるよ
うに、Ｏリング105を介して樹脂のアウタケース103内に
インサート成形で取り付けられる。

104は、外部からの電気ノイズをシールドするために
アウタケース103の内面に沿って設けられたインナケー
スであり、インナケース104内には、センサチップ102と
セラミック基板108が実装されたプリント基板107が配置
されている。

これらプリント基板107等は、インナケース104内に封
入されるゾル109により保護され、また、接続線106を介
してインナケース104、アウタケース103に固定されて電
気信号が外部に取り出される。

アウタケース103から外部に露出した接続線106は、接
続線112を介してコネクタ111に接続され、接続線106と
接続線112の接続部113は、樹脂110により保護される。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の半導体圧力センサでは、ア
ウタケース103を中心的な部品として、センサチップ102
やセラミック基板108を組み立て、また、ゾル107や樹脂
110により電気部品を保護するので、部品点数が多くな
ってアウタケース103との接続部が多くなり、したがっ
て、組立工程が多くなって高価になるばかりか、耐熱
性、耐震性などの信頼性に欠けるという問題点がある。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、構造を単純化して
信頼性の向上、品質の安定化、低コスト化を図ることが
できる半導体圧力センサを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、先端の開口から
流体を導入するための圧力導入パイプと、流体が通過す
るための空洞が形成されるとともに、先端の開口が前記
圧力導入パイプの他端の開口に連結され、他端の開口に
感圧ダイヤフラムが取り付けられた台座と、感圧ダイヤ
フラムが上方に突出するように台座が貫通して取り付け
られるとともに、感圧ダイヤフラムの圧力検出信号を取
り出すリード線を通すための孔が形成され、各孔がハー
メチックシールされる基台と、感圧ダイヤフラムを封止
するために前記基台上に接合されたキャップと、基台の
裏面に接合される取付金具がインサート成形されるとと
もに、リード線が接続されるターミナルを備えたコネク
タを備えたものである。

作用 本発明は上記構成により、感圧ダイヤフラム、キャッ
プ、圧力導入パイプ、台座、コネクタが基台に取り付け
られる構造となるので、構造が簡単になり、したがっ
て、信頼性の向上、品質の安定化、低コスト化を図るこ
とができる。

また、圧力を検出する素子として感圧ダイヤフラムを
用いているので、簡単な構造のキャップで感圧ダイヤフ
ラムを封止することができ、したがって、従来例のよう
なゾルが不要となる。

実施例 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。第
１図は、本発明に係る半導体圧力センサの一実施例を示
す側面断面図、第２図は、第１図の半導体圧力センサを
示す平面図であり、第１図は、第２図の線Ｚ−Ｚに沿っ
た側面断面図である。

第１図及び第２図において、７は、圧力が検出される
流体等を先端開口から導入するための圧力導入パイプで
あり、圧力導入パイプ１の後端開口は、外側に開いて形
成されている。

１は、センサチップ16の基台（ステム）であり、基台
３は、略長方形で形成され、また、その前方部には凹部
が形成されている。この凹部の中央には、圧力導入パイ
プ１の開口に一致するように孔が形成され、圧力導入パ
イプ１の後端は、基台１の裏面からフィルタ８を介して
溶接により固定される。

４は、圧力導入パイプ１からの流体が通過するよう
に、上下に空洞が形成された台座であり、台座４の上端
開口には、圧力を検出するためのホィートストンブリッ
ジ抵抗（不図示）が形成された感圧ダイヤフラム（半導
体単結晶チップ）３が直接封着して接合され、下端は、
基台１の凹部内に接合される。尚、台座４は、半導体単
結晶チップと近似する熱膨脹係数を有する材料で形成さ
れる。

基台１の前方部にはまた、温度補償及び増幅用の回路
部品（不図示）が実装された基板９が固定され、台座４
は、感圧ダイヤフラム３と基板９の上面が一致するよう
に基板９を貫通して取り付けられる。尚、感圧ダイヤフ
ラム３の抵抗と基板９の回路は導電性ワイヤを介して接
続される。

また、基台１の前方部には、基板９からの圧力検出信
号をリード線５を介して裏側から取り出すためのパイプ
６が貫通するように取り付けられ、このパイプ６の内部
10は、リード線５が取り出された後ハーメチックシール
剤19により封止される。

尚、第２図に示すように、圧力導入パイプ７、台座
４、感圧ダイヤフラム３、基板９上の回路等は、基台１
の幅方向に２重構成で配置され、基台１上には、感圧ダ
イヤフラム３と基板９を包囲するためのキャップ２が溶
接されている。したがって、このキャップ２の溶接と、
パイプ６のハーメチックシールにより、キャップ２の内
部15、すなわち感圧ダイヤフラム３の上側が基準圧力で
維持される。

12は、基板９からの圧力検出信号を出力するために溶
接によりリード線５に接続されるターミナル13が一体で
構成されたコネクタであり、コネクタ12にはまた、先端
が圧力導入パイプ７の近傍で下方に折り曲げられ、後端
の幅が基台１の後端部の幅が略一致する接続金具（取付
金具）14がインサート樹脂成形で取り付けられている。
基台１の後端部の裏面と接続金具14の後端部の表面は、
第２図に示すように、固定部17、18において溶接により
接合され、また、接続金具14の裏側の凹部は、第１図に
示すように、リード線５とコネクタ12のターミナル13が
接続された後樹脂11により封止される。

次に、上記実施例の動作を説明する。

第１図において、例えば内燃機関の吸入空気圧を測定
する場合に圧力導入パイプ７の一方の先端開口を吸気マ
ニホールドの吸気孔に接続すると、吸気マニホールドの
吸気孔からの流体が圧力導入パイプ７、フィルタ８、台
座４を介して感圧ダイヤフラム３の裏側に導入され、圧
力に応じた歪みを感圧ダイヤフラム３に与える。

この歪みにより、感圧ダイヤフラム３に形成されたホ
ィートストンブリッジ抵抗の値が変化し、この抵抗値が
基板９上の回路により温度補償及び増幅され、リード線
５、コネクタ12のターミナル13を介して出力される。し
たがって、この値により吸気マニホールド内の圧力を検
出することができる。

また、圧力導入パイプ７の他方を介して大気を他方の
感圧ダイヤフラム３の裏側に導入すると、大気圧を検出
することができ、したがって、吸気マニホールド内の圧
力と大気圧を同時に検出することができる。

発明の効果 以上説明したように、本発明は、先端の開口から流体
を導入するための圧力導入パイプと、流体が通過するた
めの空洞が形成されるとともに、先端の開口が前記圧力
導入パイプの他端の開口に連結され、他端の開口に感圧
ダイヤフラムが取り付けられた台座と、感圧ダイヤフラ
ムが上方に突出するように台座が貫通して取り付けられ
るとともに、感圧ダイヤフラムの圧力検出信号を取り出
すリード線を通すための孔が形成され、各孔がハーメチ
ックシールされる基台と、感圧ダイヤフラムを封止する
ために前記基台上に接合されたキャップと、基台の裏面
に接合される取付金具がインサート成形されるととも
に、リード線が接続されるターミナルを備えたコネクタ
を備えたので、感圧ダイヤフラム、キャップ、圧力導入
パイプ、コネクタが基台に取り付けられる構造となり、
したがって、信頼性の向上、品質の安定化、低コスト化
を図ることができる。

また、圧力を検出する素子として感圧ダイヤフラムを
用いているので、簡単な構造のキャップで感圧ダイヤフ
ラムを封止することができ、したがって、従来例のよう
なゾルが不要となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る半導体圧力センサの一実施例を
示す側面断面図、第２図は、第１図の半導体圧力センサ
を示す平面図、第３図は、従来の半導体圧力センサを示
す側面断面図である。 １…基台（ステム）、２…キャップ、３…感圧ダイヤフ
ラム、４…台座、６…パイプ、７…圧力導入パイプ、８
…フィルタ、９…基板、12…コネクタ、13…ターミナ
ル、14…接続金具（取付金具）、19…ハーメチックシー
ル剤。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−61641（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−3020（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−186137（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−290932（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先端の開口から流体を導入するための圧力
   導入パイプと、 流体が通過するための空洞が形成されるともに、先端の
   開口が前記圧力導入パイプの他端の開口に連結され、他
   端の開口に感圧ダイヤフラムが取り付けられた台座と 前記感圧ダイヤフラムが上方に突出するように前記台座
   が貫通して取り付けられるとともに、前記感圧ダイヤフ
   ラムの圧力検出信号を取り出すリード線を通すための孔
   が形成され、各孔がハーメチックシールされる基台と、 前記感圧ダイヤフラムを封止するために前記基台上に接
   合されたキャップと、 前記基台の裏面に接合される取付金具がインサート成形
   されるとともに、前記リード線が接続されるターミナル
   を備えたコネクタを有する半導体圧力センサ。
2. 【請求項２】前記感圧ダイヤフラムと圧力導入パイプと
   台座をそれぞれ２つ備え、前記コネクタのターミナルか
   ら２つの流体の圧力検出信号を出力することを特徴とす
   る請求項（１）記載の半導体圧力センサ。
3. 【請求項３】前記感圧ダイヤフラムにより検出された圧
   力検出信号を温度補償し、増幅する回路部品を前記キャ
   ップにより封止することを特徴とする請求項（１）又は
   （３）のいずれかに記載の半導体圧力センサ。