JP2592180Y2 - 圧力センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、圧力を検出するセンサ
チップから出力される検出信号を細管を介して外部に取
り出すようにした圧力センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の圧力センサとしては、例
えば、図７に示すようなものがある。これは、人体の腰
部等に挿入して体内の局部的な圧力を測定可能とするよ
うに、細長い管状の測定ユニットの先端部にセンサチッ
プを内蔵した構成としているものである。

【０００３】すなわち、図７において、半導体センサチ
ップ１は、圧力に応じて変位するダイヤフラム（図示せ
ず）が形成されると共にその上面１ａにダイヤフラムの
変位量に応じ、抵抗値が変化して電気信号を出力するブ
リッジ回路２が形成されている。半導体センサチップ１
の上面１ａには５つの電極３ａないし３ｅがアルミニウ
ムパターンにより形成されており、ブリッジ回路２の５
つの出力端子を上面１ａの端部に導出している。

【０００４】半導体センサチップ１は、長尺状のシリコ
ン台座４に形成された凹部４ａに接着固定されている。
銅線を絶縁物で被覆してリボン状に束ねた状態の５本の
リード線５ａないし５ｅは、半導体センサチップ１の電
極３ａないし３ｅと電気的接続を行うためのもので、先
端部が楕円形状になるように斜めに切断されて導体表面
が露出される状態でシリコン台座４の一端側上面４ｂに
固定されている。

【０００５】５本のリード線５ａないし５ｅの各先端部
は、例えばボンディングワイヤとしての金線６ａないし
６ｅがハンダ付けによりハンダ７を介して電気的に接続
され、その金線６ａないし６ｅの各他端部は、半導体セ
ンサチップ１の電極３ａないし３ｅの対応するものに熱
圧着により電気的に接続されている。

【０００６】これにより、半導体センサチップ１のブリ
ッジ回路２は５本のリード線５ａないし５ｅを介して外
部に電気的に接続され、圧力に応じて半導体センサチッ
プ１のダイヤフラムが変位すると、ブリッジ回路２の抵
抗値が変化し、その変化を電気信号として取り出すこと
ができるように構成されているのである。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来構成のものでは、次に示すような不具合があ
った。すなわち、この種の小形圧力センサにおいては、
全体構成を小形化する必要上、圧力センサを設けるユニ
ットの細管の直径が例えば１ｍｍ程度とされ、内部に挿
通する信号線５ａないし５ｅの直径は１００μｍ程度で
あると共に、金線６ａないし６ｅの線径も、例えば２５
μｍ程度とされているので、金線６ａないし６ｅをそれ
ぞれ信号線５ａないし５ｅにハンダ付けにより接続する
作業においては、非常に狭い範囲で微細加工を行う必要
があり、作業者に高精度の技術が要求されるものであっ
た。

【０００８】また、金線６ａないし６ｅと信号線５ａな
いし５ｅとをハンダ付けにより接続する構成としている
ことから、金線６ａないし６ｅとハンダとが共晶を生成
するので、共晶部分が大きくなると、経時変化により金
線６ａないし６ｅがハンダに溶け込み易くって脆くなる
ため、共晶の発生をできるだけ抑制するために、素早く
ハンダ付け作業を行う必要がある。

【０００９】したがって、従来のものでは、金線６ａな
いし６ｅとリード線５ａないし５ｅとの間の接続を行う
場合に、そのハンダ付け作業において非常に高度な技術
が要求されると共に、且つ、ハンダ付けした部分に金と
ハンダとの共晶が発生するのでの信頼性が確保できなく
なる不具合がある。

【００１０】本考案は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、リード線とボンディングワイヤとの接
続作業を容易にして工数の低減を図ると共に、共晶の発
生をなくして信頼性の向上を図ることができる圧力セン
サを提供するにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本考案の圧力センサは、
測定対象部位に挿入される細管と、この細管内に挿通さ
れ導体箔を複数本形成した帯状絶縁フィルムを２枚以上
積層した状態に形成された接続部材と、前記細管の先端
内部に設けられダイヤフラムに受ける圧力をその変位量
に応じた電気信号に変換して複数の電極を介して出力す
るセンサチップと、このセンサチップの各電極と前記接
続部材の導体箔の先端部との間を電気的に接続するボン
ディングワイヤとを具備したところに特徴を有する。

【００１２】

【作用】本考案の圧力センサによれば、センサチップの
複数の出力端子に接続する接続部材を、導体箔を所定幅
で複数本形成した帯状絶縁フィルムを２枚以上積層した
ものにより構成し、この接続部材を細管内に挿通してセ
ンサチップによる検出信号を外部に出力するようにして
いるので、帯状絶縁フィルム１枚ではセンサチップの各
出力端子に接続する導体箔の本数が十分に形成できない
場合でも、対応するように構成することができ、また、
これにより、リード線とセンサチップの各電極との間を
ボンディングワイヤにより電気的に接続することができ
るようになるので、その接続作業が簡単になると共に、
共晶の発生をなくして信頼性の向上が図れる。

【００１３】

【実施例】以下、本考案を医用の小形圧力センサに適用
した場合の一実施例について図１ないし図６を参照して
説明する。全体構成を示す図２において、細管としての
カテーテル１１は、例えばテフロン製で直径が１ｍｍ程
度の管状をなすもので、先端部は図示しないシース（外
筒）への挿通が容易となるように形成された円錐台部１
１ｂとされており、内部には５本の導体箔により形成さ
れたリード線１２ａないし１２ｅを有する接続部材１３
が挿通されている（図３参照）。また、このカテーテル
１１の先端部には圧力検出用の窓部１１ａが形成されて
おり、基端部はグリップ１４に固定されている。このグ
リップ１４内には補償回路１５を構成する４個の抵抗１
６〜１９が配設されたプリント基板２０が設けられてい
る（図４参照）。

【００１４】図３はカテーテル１１の先端部を拡大した
断面を示すもので、カテーテル１１内部には圧力検知部
２１が設けられている。シリコン台座２２はカテーテル
１１内壁に固定されるもので、上面側には凹部２２ａが
形成され、その凹部２２ａにはセンサチップ２３が接着
固定されている。また、凹部２２ａと対応する裏面側に
は上面側から貫通するように孔部２２ｂが形成されてい
る。圧力検知部２１は、センサチップ２３のダイヤフラ
ム２３ａに直接外気が触れないように、その表面部にシ
リコーン樹脂等の変形可能な樹脂２４が充填されてお
り、外部からカテーテル１１の窓部１１ａを介して内部
に及ぼされる圧力を樹脂２４を介した状態で受けるよう
になっている。

【００１５】圧力検知部２１の部分を示す図１におい
て、センサチップ２３のダイヤフラム２３ａの上部には
４個の拡散ピエゾ抵抗をブリッジ接続するように形成し
た周知構成のブリッジ回路２５が一体に形成されており
（図６参照）、その５つの出力端子は上面にアルミニウ
ムパターンにより形成した５本の電極２６ａないし２６
ｅにより導出されている。そして、この電極２６ａない
し２６ｅの先端部にはボンディング用のパッド部が形成
されており、図示のようにそのパッド部は互い違いの位
置に設けられている。

【００１６】さて、前述のリード線１２ａ〜１２ｅは次
のように構成されている。カテーテル１１内には、２枚
の帯状絶縁フィルム２７ａおよび２７ｂが重ね合わせた
状態で挿通されており、この帯状絶縁フィルム２７ａに
形成された２本の所定幅の導体箔としてリード線１２
ａ，１２ｂが配設されており、帯状絶縁フィルム２７ｂ
に形成された３本の所定幅の導体箔としてリード線１２
ｃ，１２ｄ，１２ｅが配設されている（図１，図３参
照）。

【００１７】この場合、２枚の帯状絶縁フィルム２７
ａ，２７ｂは、例えばポリイミド樹脂からなるもので、
例えば、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）と呼ばれる
ボンディング技術で用いるものを利用している。そし
て、帯状絶縁フィルム２７ａ，２７ｂの厚さ寸法は５０
μｍ程度で、幅寸法は０．５ｍｍ程度とされ、リード線
１２ａ〜１２ｅを形成する導体箔は厚さ寸法３５μｍ程
度の銅箔により形成したものである。カテーテル１１内
に挿通可能な幅の帯状絶縁フィルムには、３本程度のリ
ード線が形成可能であるから、５本のリード線１２ａ〜
１２ｅをカテーテル１１内に挿通可能とするには、この
ように帯状絶縁フィルム２７ａ，２７ｂを２段に重ねて
構成すれば良いのである。

【００１８】また、この帯状絶縁フィルム２７ａ，２７
ｂの先端部つまりセンサチップ２３側ではリード線１２
ａ〜１２ｅのそれぞれの先端部を線幅よりも幅広に形成
したボンディングパッド２８ａ〜２８ｂが形成されてい
る。そして、帯状絶縁フィルム２７ａ，２７ｂの先端部
は、シリコン台座２２の一端側に形成された接続部２２
ｃに接着されており、それらのボンディングパッド２８
ａ〜２８ｅは、それぞれボンディングワイヤとしての線
径が２５μｍ程度の金線２９ａ〜２９ｅにより、センサ
チップ２３の各電極２６ａ〜２６ｅとの間を熱圧着ボン
ダ等により接続されている。また、金線２９ａ〜２９ｅ
を含んだボンディング部分は樹脂３０によりコーティン
グされている。

【００１９】一方、帯状絶縁フィルム２７ａ，２７ｂの
基端部側つまりグリップ１４側においては、カテーテル
１１から導出された部分３１ａ，３１ｂが幅広に形成さ
れていると共に、各リード線１２ａ〜１２ｅを形成する
導体も幅広な接続部３２ａ〜３２ｅとして形成されてい
る。さらに、それらのリード線１２ａ〜１２ｅは、帯状
絶縁フィルム２７ａ，２７ｂのそれぞれから裸の状態で
突出するように延出されている。リード線１２ａ〜１２
ｅの接続部３２ａ〜３２ｅは、図５にも示すように、プ
リント基板２０の対応する位置に形成された端子パター
ン部分との間をハンダ付けにより電気的に接続されてい
る。

【００２０】図６はセンサチップ２３とリード線１２ａ
〜１２ｅを介してプリント基板２０の補償回路１５と接
続された状態の電気的な等価回路を示すもので、センサ
チップ２３のダイヤフラム２３ａに形成された４個の抵
抗体Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４はブリッジ接続されてお
り、その出力端子はそれぞれリード線１２ａ〜１２ｅを
介して補償回路１５の各抵抗１６〜１９と図示のように
接続され、グランドラインを含む５つの出力端子Ｐ１〜
Ｐ５がコネクタ３３（図２，４参照）に導出されてい
る。

【００２１】上記構成によれば、圧力センサを挿通する
ためのシース（外筒）を人体の患部に挿通した状態で、
そのカテーテル１１がシース内を介して患部に挿入され
ると、その先端部の窓部１１ａ部分に及ぼされる圧力に
より樹脂２４を介してセンサチップ２３のダイヤフラム
２３ａが変位されるようになる。ダイヤフラム２３ａが
変位すると、ブリッジ回路２５の抵抗体の抵抗値がピエ
ゾ効果により圧力に応じた量だけ変化する。

【００２２】このとき、リード線１２ａないし１２ｅか
らグリップ１４のコネクタ３３を介して外部からブリッ
ジ回路２５にバイアス電圧を与えておくことにより、そ
の抵抗値の変化を電気信号として出力させ、その電気信
号を再びリード線１２ａないし１２ｅおよびプリント基
板２０に配設された補償回路１５を介して圧力検出信号
として外部に取り出すことができるようになる。

【００２３】このような本実施例によれば、帯状絶縁フ
ィルム２７ａ，２７ｂのそれぞれに形成した導体線を５
本のリード線１２ａ〜１２ｅとし、この帯状絶縁フィル
ム２７ａ，２７ｂを２段に重ねた状態でカテーテル１１
内に挿通する構成としたので、１枚の帯状絶縁フィルム
では５本のリード線１２ａ〜１２ｅを形成したときにそ
の幅寸法の関係からカテーテル１１内に挿通できない場
合でも、十分に挿通可能となり、これにより、圧力検知
部２１側においては、センサチップ２３の各電極２６ａ
〜２６ｅとの間を金線２２ａないし２２ｅによりボンデ
ィング装置を利用して熱圧着により電気的に接続するこ
とができるようになり、従来のようなハンダ付けによる
微細で熟練の要する接続作業を不要とすることができ、
したがって、接続作業が容易になって工数の低減が図れ
ると共に、ハンダを使用しないことから金線とハンダと
の共晶の発生をなくすことができて信頼性の向上を図る
ことができる。

【００２４】

【考案の効果】以上説明したように、本考案の圧力セン
サによれば、センサチップの複数の出力端子に接続する
リード線を、所定幅の導体線を複数本形成した帯状絶縁
フィルムを２枚以上積層したものにより構成し、このリ
ード線を細管内に挿通してセンサチップによる検出信号
を外部に出力するようにしているので、フィルム導体１
枚ではセンサチップの各出力端子に接続する導体線の本
数が少ない場合でも対応することができ、また、これに
より、リード線とセンサチップの各電極との間をボンデ
ィングワイヤにより電気的に接続することができるの
で、その接続作業が簡単になると共に、共晶の発生をな
くして信頼性の向上が図れるという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す要部の外観斜視図

【図２】全体構成の側面図

【図３】先端部の縦断側面図

【図４】補償回路部分の平面図

【図５】同縦断側面図

【図６】電気的な等価回路図

【図７】従来例を示す図１相当図

【符号の説明】

１１はカテーテル（細管）、１２ａ〜１２ｅはリード線
（導体箔）、１３は接続部材、１４はグリップ、１５は
補償回路、１６〜１９は抵抗、２０はプリント基板、２
１は圧力検知部、２２はシリコン台座、２３はセンサチ
ップ、２４は樹脂、２５はブリッジ回路、２６ａ〜２６
ｅは電極、２７ａ，２７ｂは帯状絶縁フィルム、２８ａ
〜２８ｅはボンディングパッド、２９ａ〜２９ｅは金線
（ボンディングワイヤ）、３２ａ〜３２ｅは接続部であ
る。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−83488（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−17627（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−145780（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−154131（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−66621（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01L 9/04 A61B 5/00

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象部位に挿入される細管と、 この細管内に挿通され導体箔を複数本形成した帯状絶縁
   フィルムを２枚以上積層した状態に形成された接続部材
   と、 前記細管の先端内部に設けられダイヤフラムに受ける圧
   力をその変位量に応じた電気信号に変換して複数の電極
   を介して出力するセンサチップと、 このセンサチップの各電極と前記接続部材の導体箔の先
   端部との間を電気的に接続するボンディングワイヤとを
   具備してなる圧力センサ。