JP2854286B2 - 表面実装型圧力センサとその製造方法 - Google Patents

表面実装型圧力センサとその製造方法

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JP2854286B2
JP2854286B2 JP8205221A JP20522196A JP2854286B2 JP 2854286 B2 JP2854286 B2 JP 2854286B2 JP 8205221 A JP8205221 A JP 8205221A JP 20522196 A JP20522196 A JP 20522196A JP 2854286 B2 JP2854286 B2 JP 2854286B2
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清之 田中
充紀 寺林
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341Surface mounted components
    • H05K3/3421Leaded components

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  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、流体の圧力を検
出し、電気的出力を得る圧力センサであって、回路基板
に端子がはんだ付けされて取り付けられる表面実装型圧
力センサとその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の圧力センサは、例えば、実開昭6
4−44441号公報に開示されているセンサのよう
に、回路基板に形成された透孔に圧力センサの端子を差
し込み、基板の裏面側からハンダ付けして固定するもの
であった。これは、圧力センサには、検出圧力による外
力のほか、圧力導入用のチューブをセンサ本体の圧力導
入用筒部に差し込んだり抜いたりするため、センサを固
定した端子には大きな機械的な力が加わり、しかも、大
気圧導入用にセンサ本体は、基板からわずかに浮かせた
状態に保持しなければならないので、基板に対して強固
に端子を取り付ける必要があるためである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の場
合、基板の透孔に挿通された端子に一本づつハンダ付け
する作業が面倒であり、工数のかかる作業であった。
【0004】また、センサ本体に大きな力が加わえられ
る圧力センサは、センサに取り付けられている端子にも
強度が要求され、センサ本体と端子の取付部の強度が問
題であった。しかも、センサ本体は、基板からわずかに
浮かせた状態に保持しなければならないので、端子自体
に大きな強度が要求され、従来の表面実装技術は圧力セ
ンサには利用できないものであった。
【0005】この発明は、上記従来の技術の問題点に鑑
みて成されたもので、簡単な構成で、端子の強度が高
く、基板に容易且つ強固にハンダ付けすることができる
表面実装型圧力センサとその製造方法を提供することを
目的とする
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、センサ本体
の互いに対向する一対の側面から、表面実装用のリード
端子が延び出ており、上記リード端子の先端部のハンダ
付け実装部は、上記センサ本体の底面より下方に位置し
た圧力センサである。また、上記センサ本内に設けられ
たセンサチップが、上記リード端子を構成するリードフ
レームの連結片上に載置固定されているものである。さ
らに、上記リードフレームの端縁部のうち上記センサ本
体の樹脂ケース内にインサートされた部分が折り曲げら
れて折曲げ部を形成したものである。さらに、上記端子
を構成する上記リードフレームのうち上記センサ本体の
樹脂ケース内にインサートされた部分に、上記樹脂ケー
スに食い付く凹凸部が設けられている。
【0007】またこの発明は、リード端子を構成するリ
ードフレームを形成し、これに所定の折り曲げ加工を施
した状態で樹脂ケースをインサート成型し、その後、樹
脂ケースの内部に位置した上記リードフレームの接続片
に圧力を検知するセンサチップを接着し、このセンサチ
ップの周囲を密閉して上記センサチップの表裏の間で気
体が漏れないようにし、上記リード端子と上記センサチ
ップの電極との間をワイヤボンディングし、上記センサ
チップの表面側に樹脂被覆を施し、上記樹脂ケースの開
口部に蓋体を被せて接着する表面実装型圧力センサの製
造方法である。
【0008】この発明は、リード端子を構成するリード
フレームを形成し、圧力を検知するセンサチップをこの
リード端子の接続片に気密状態に接着し、リード端子の
電極と上記センサチップの電極との間をワイヤボンディ
ングし、上記センサチップの表面側に樹脂被覆を施し、
上記リードフレームをインサート成形して樹脂ケースを
形成し、この樹脂ケースの開口部に蓋体を被せて接着す
る表面実装型圧力センサの製造方法である。
【0009】
【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態につい
て図面に基づいて説明する。図1ないし図3はこの発明
の第一実施形態を示すもので、この実施形態の圧力セン
サは、センサ本体11の互いに対向する一対の側面から
電気的接続用のリード端子14が延び出ており、これと
交差する一対の側面から機械的強度を保持するための補
助端子15が延び出て設けられている。これらリード端
子14および補助端子15は、基板13の表面にハンダ
付けされるいわゆる表面実装型の端子であり、その先端
部は外側に折れ曲がってハンダ付け実装部17を形成
し、このハンダ付け実装部17の位置は、センサ本体1
1の底面より下方に位置している。
【0010】基板13には、回路パターン19と、補助
端子15のハンダ付け用の固定パターン21が銅箔等で
各々形成され、各リード端子14および補助端子15
は、ハンダ23によって、回路パターン19または固定
パターン21にハンダ付けされる。このセンサ本体11
は、樹脂ケース18と、その底面となる開口部を塞ぐ蓋
体36とから成る。この蓋体36には、圧力を検出する
際の基準となる大気圧を導入する大気圧導入口44が形
成されている。また、樹脂ケース18には、圧力導入筒
22が突設され、この圧力導入筒22に測定対象圧を導
くチューブ25が嵌め込まれるようになっている。
【0011】この実施形態の圧力センサを、基板13に
ハンダ付けするには、公知の表面実装技術により、リフ
ローハンダ付け法等を用いて、リード端子14および補
助端子15をハンダ付けする。そして、ハンダ付けされ
た状態で、リード端子14および補助端子15は、セン
サ本体11を基板13からわずかに離した状態に保持
し、大気圧導入口44が大気圧に確実に連通するように
設けられる。
【0012】この実施形態の圧力センサによれば、圧力
センサを表面実装により基板13に対して強固に固定す
ることが出き、取り付け工程を容易にするとともに、セ
ンサ本体11が基板13から浮いた状態でも、チューブ
25の取り付け取り外し時に加わる種々の方向の力に対
して、センサ本体11およびリード端子14が破損しな
いものである。また、固定パターン21を大きく形成す
ることによりハンダ付け強度や剥離強度を高め、さら
に、固定パターン21を接地させて、ノイズ防止用のパ
ターンとして利用してもよいものである。
【0013】次にこの発明の第二実施形態の圧力センサ
について図4、図5に基づいて説明する。ここで、上述
の実施形態と同様の部材については、同一の符号を付し
て説明を省略する。この実施形態の圧力センサは、シリ
コン半導体のダイヤフラムであるセンサチップ10が、
リードフレーム12のリード端子14に連接した連結片
16上に載置固定されているものである。このリードフ
レーム12には、PPS樹脂等のケース18が、センサ
チップ10を内部に収容するようにインサート成型され
て設けられ、その樹脂ケース18の両側から3本づつの
リード端子14が延び出ており、これと直交する一対の
側面に、一対の補助端子15が形成されている。
【0014】また、樹脂ケース18には、圧力導入口2
0を有した圧力導入筒22が一体に形成され、圧力導入
口20に連通して圧力導入筒22の基端部には、上記連
結片16の中央部の透孔24が嵌合し、センサチップ1
0の裏面側と圧力導入口20とが連通するようになって
いる。センサチップ10と連続片16とは、比較的柔軟
なシリコン系の接着剤26で気密状態に接続され、さら
に接続片16と樹脂ケース18とは、樹脂のインサート
成型により密着されている。
【0015】センサチップ10は、シリコン半導体で出
来ており、その表面には拡散歪ゲージである抵抗部が形
成され、このセンサチップ10の電極部(図示せず)と
リード端子14の電極30とが金線32でワイヤボンデ
ィングされている。そして、センサチップ10の表面に
は、樹脂被覆34が施され保護されている。
【0016】樹脂ケース18の底面開口部は、66ナイ
ロン等の樹脂製の蓋体36が接着されて覆われ、この蓋
体36には、センサチップ10の一方の側の空間を大気
圧と等しくする大気圧導入口44が形成されている。
【0017】リードフレーム12は、周知のように金属
平板を打ち抜いて端子14、電極30、補助端子15、
および端子14を連結した接続片16等を一体に形成し
たもので、これらが連続的に設けられている。
【0018】この実施形態の半導体圧力センサの製造方
法の一つは、先ず、上記リードフレーム12を形成し、
これに所定の折り曲げ加工を施した状態で樹脂ケース1
8をインサート成型する。その後、樹脂ケース18の内
部に位置したリードフレーム12の接続片16に、セン
サチップ10を、シリコン系接着剤26で接着し、セン
サチップ10の周囲を密閉し、センサチップ10の表裏
の間で気体が漏れないようにする。そして、リード端子
14の電極30とセンサチップ10の電極との間を、金
線32でワイヤボンディングし、さらにセンサチップ1
0の表面側に樹脂被覆34を施す。この後、リード端子
14と補助端子15を折曲げて所定の形状に成型する。
そして、樹脂ケース18の開口部に蓋体36を被せて接
着し、この実施形態の圧力センサの組み立てが終了す
る。
【0019】さらに、この実施形態の圧力センサの製造
方法の他の方法は、上記のようにリードフレーム12を
形成し、先ずセンサチップ10をリード端子14の接続
片16に接着する、この接着も上記と同様に気密状態に
接着する。そして、リード端子14の電極30とセンサ
チップ10の電極との間を金線32でワイヤボンディン
グし、さらにセンサチップ10の表面側に樹脂被覆34
を施す。この後、リードフレーム12にインサート成形
して樹脂ケース18を形成する。そして、リード端子1
4と補助端子15を折曲げて所定の形状に成型し、樹脂
ケース18の開口部に蓋体36を被せて接着し、この実
施形態の圧力センサの組み立てが終了する。
【0020】この実施形態の圧力センサによっても、表
面実装された圧力センサが、強固に固定される。さら
に、センサチップ10をリード端子14の間に設けられ
た接続片16上に固定したので、センサチップ10を樹
脂ケース18に直接接着する場合と比べてセンサチップ
10に加わる温度変化による歪が小さくなり、温度によ
るオフセット電圧の変動誤差が小さくなる。これはシリ
コンの熱膨張係数が3.2×10-6cm/cm度Cであり、例えば
鉄ニッケル系のいわゆる42アロイを基材としたリード
フレーム12の熱膨張係数は、4.3 ×10 -6cm/cm度Cで
あるのに対し、樹脂ケース18の熱膨張係数は20〜50×
10-6cm/cm 度Cであるので、シリコンのセンサチップ1
0とリードフレーム12とは熱膨張係数が近く、温度変
化による歪がセンサチップ10に生じないからである。
【0021】また、この実施形態の圧力センサの組み立
てにおいて、樹脂ケース18の成型前に、センサチップ
10の接続部16への接着を行ない、さらに、ワイヤボ
ンディングも行なうことにより、樹脂ケース18が無い
状態で容易に迅速かつ正確なワイヤボンディングが可能
となり、大量生産に大きな効果を発揮する。
【0022】次にこの発明の第三実施形態について図
6、図7に基づいて説明する。ここで、上述の実施形態
と同様の構成については説明を省略する。この実施形態
は、図示のリードフレーム52の構成を変えたもので、
周知のように金属平板を打ち抜いて端子14、電極3
0、補助端子15、および対向する一対の端子14を連
結した接続片16を一体に形成するとともに、リードフ
レーム52の端縁部のうち樹脂ケース内にインサートさ
れる部分を90度折り曲げて折曲げ部54を形成したも
のである。また、この圧力センサの製造方法は、上述の
両方の製造方法により製造できるものである。
【0023】これによって、樹脂ケースの樹脂とリード
フレーム52との接着性を向上させ、リードフレーム5
2と樹脂ケースとの間の気密性を高くすることができ
る。
【0024】また、この発明のリード端子及び補助端子
は、図8、図9、図10に示すように、樹脂ケース18
に埋設している端子の基端部に、図8に示す細かい凹凸
部60を設けたり、図9に示すように、凹凸部となる段
差部分を有したT字部62を形成したり、図10に示す
透孔64による凹凸部を形成したりしても良い。
【0025】これによって、端子と、樹脂ケース18の
樹脂との食いつきが良くなり、樹脂ケース18に対する
取り付け強度が上がり、圧力センサの機械的強度がより
強くなる。
【0026】尚、この発明の圧力センサは、上記の実施
形態に限定されるものではなく、リード端子や、補助端
子の幅および形状は適宜選択できるものであり、リード
端子を兼用させた補助端子を設けても良い。
【0027】
【発明の効果】この発明の圧力センサは、センサ本体と
リード端子が強固に一体化しており、センサ本体が基板
から浮かせて固定されても、表面実装によりリード端子
を強固に基板にハンダ付け可能である。そして、表面実
装が可能なことにより、ハンダ付け工数を大幅に削減す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第一実施形態の圧力センサの正面図
である。
【図2】この第一実施形態の圧力センサの底面図であ
る。
【図3】この第一実施形態の圧力センサの斜視図であ
る。
【図4】この発明の第二実施形態の圧力センサの縦断面
図である。
【図5】この第二実施形態の圧力センサの樹脂ケースの
底面図である。
【図6】この発明の第三実施形態の圧力センサのリード
フレームを示す正面図である。
【図7】図6のA−A線断面図である。
【図8】この発明の補助端子のその他の実施形態を示す
部分断面図である。
【図9】この発明の補助端子のその他の実施形態を示す
部分断面図である。
【図10】この発明の補助端子のその他の実施形態を示
す部分断面図である。
【符号の説明】
11 センサ本体 13 基板 14 リード端子 15 補助端子 17 ハンダ付け実装部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01L 19/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 センサ本体の互いに対向する一対の側面
    から、リード端子が延び出ており、このセンサ本体の一
    方の面に大気圧導入口が形成された圧力センサにおい
    て、上記リード端子の先端部が上記センサ本体の一方の
    面と平行な方向に同一面上で折り曲げられてハンダ付け
    部実装部が形成されこのハンダ付け実装部は、センサ本
    体の底面より下方に位置して形成されたことを特徴とす
    る表面実装型圧力センサ。
  2. 【請求項2】 上記センサ本内に設けられたセンサチッ
    プが、上記リード端子を構成するリードフレームの連結
    片上に載置固定されていることを特徴とする請求項1記
    載の表面実装型圧力センサ。
  3. 【請求項3】 上記リードフレームの端縁部のうち上記
    センサ本体の樹脂ケース内にインサートされた部分が折
    り曲げられて折曲げ部を形成したことを特徴とする請求
    項1または2記載の表面実装型圧力センサ。
  4. 【請求項4】 上記端子を構成する上記リードフレーム
    のうち上記センサ本体の樹脂ケース内にインサートされ
    た部分に、上記樹脂ケースに食い付く凹凸部が設けられ
    たことを特徴とする請求項1,2または3記載の表面実
    装型圧力センサ。
  5. 【請求項5】 リード端子を構成するリードフレームを
    形成し、これに所定の折り曲げ加工を施した状態で樹脂
    ケースをインサート成型し、その後、樹脂ケースの内部
    に位置した上記リードフレームの接続片に圧力を検知す
    るセンサチップを接着し、このセンサチップの周囲を密
    閉して上記センサチップの表裏の間で気体が漏れないよ
    うにし、上記リード端子と上記センサチップの電極との
    間をワイヤボンディングし、上記センサチップの表面側
    に樹脂被覆を施し、上記樹脂ケースの開口部に蓋体を被
    せて接着する表面実装型圧力センサの製造方法。
  6. 【請求項6】 リード端子を構成するリードフレームを
    形成し、圧力を検知するセンサチップをこのリード端子
    の接続片に気密状態に接着し、リード端子の電極と上記
    センサチップの電極との間をワイヤボンディングし、上
    記センサチップの表面側に樹脂被覆を施し、上記リード
    フレームをインサート成形して樹脂ケースを形成し、こ
    の樹脂ケースの開口部に蓋体を被せて接着する表面実装
    型圧力センサの製造方法。
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