JP3838070B2 - 圧力センサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度変化によって変化するセンサチップ（圧力検知素子）の出力値を温度補正して圧力測定する圧力センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の圧力センサは、例えば建設機械や産業機械等に利用される油圧回路の油圧等の各種流体圧力を測定するために使用されるものである。従来技術の圧力センサは、図４の概略断面図に示されるものである。
【０００３】
圧力センサ１０１は、下側方のボルト状の金属製ケース１３０と、ケース１３０上側に接続された金属製の円筒状のカバー１４０と、樹脂製のコネクタ部１５０と、が嵌合した外装となっている。
【０００４】
ケース１３０は、油圧回路の油圧測定部の取付孔に螺合するために外周面にネジ部１３１ａを有する油圧導入部１３１と、油圧導入部１３１の上側に接続された有底筒形状で１周の外周形状が例えば６角ナットのように多角形状のケース本体１３２と、を備えている。
【０００５】
ケース本体１３２には、ケース本体１３２の内部に固定されるボディ１３３が挿入されている。
【０００６】
ボディ１３３は、下端部で下向きに開口する凹部１３４と、凹部１３４から上方のカバー１４０の内部へ貫通する貫通孔１３５と、を備えている。
【０００７】
ボディ１３３の下端には、凹部１３４の開口に臨んでダイアフラム１０２が設けられている。また、ボディ１３３の下端には、さらにダイアフラム１０２よりも下方にダイアフラム１０２を押えるリング１０３が取り付けられている。
【０００８】
リング１０３は、環状部材であり、リング１０３の孔を介して流体がダイアフラム１０２に直接作用して、ダイアフラム１０２の下面を感圧部としている。
【０００９】
ダイアフラム１０２の外周端部は、凹部１３４下端とリング１０３とに挟まれて全周的に電子ビーム等によるビーム溶接やＴＩＧ溶接により固定されている。
【００１０】
また、ダイアフラム１０２で開口側を塞がれた凹部１３４内には、中心に導入孔１０４ａを有するガイド１０４と、ガイド１０４の導入孔１０４ａの真上に歪ゲージが配設されたセンサチップ（圧力検知素子）１０５と、センサチップ１０５が固定されるセラミック製のスペーサ１０６と、を備えている。
【００１１】
なお、このダイアフラム１０２で開口側を塞がれた凹部１３４内は密封された空間となっており、この空間にシリコンオイルが充填されている。
【００１２】
凹部１３４内でスペーサ１０６は、凹部１３４上底面に固定されている。このスペーサ１０６には、中心に穴部が設けられており、この穴部にセンサチップ１０５が配置されている。また、スペーサ１０６下面の穴部周りには、導通パターンが形成されている。そして、この導通パターンとセンサチップ１０５との間が、ボンディングワイヤ１０７で接続されている。
【００１３】
また、凹部１３４内でガイド１０４の外周に設けられた環部でガイド１０４とスペーサ１０６との隙間を隔てて、ガイド１０４がスペーサ１０６の下側に固定されている。このように、スペーサ１０６とガイド１０４との間に隙間が形成されるためスペーサ１０６下面の導通パターンとセンサチップ１０５との間を接続するボンディングワイヤ１０７がガイド１０４と接触することも防止されている。
【００１４】
そして、センサチップ１０５は、ダイアフラム１０２下面の感圧部が測定対象の流体の圧力を受け、この圧力によってダイアフラム１０２が変形し、ダイアフラム１０２とスペーサ１０６間に充填されたシリコンオイルが導入孔１０４ａを介して圧力をセンサチップ１０５に伝達し、センサチップ１０５の歪ゲージが変形することによって、変形による歪ゲージの抵抗値の変化で変化する入力電圧に対する出力電圧を出力値として取り出す。このセンサチップ１０５の出力値の信号は、ボンディングワイヤ１０７を介してスペーサ１０６下面の導通パターンへ伝達される。
【００１５】
ボディ１３３の貫通孔１３５には、導電性を有するピン１０８が挿通されている。貫通孔１３５のピン１０８周りは、ガラス１０９で封止されており、絶縁性を確保してピン１０８がボディ１３３と導通することを防止し、かつ凹部１３４内に充填されたシリコンオイルが貫通孔１３５内へ漏洩することを防止している。
【００１６】
また、ピン１０８の下端はスペーサ１０６下面に突出しており、ピン１０８下端とスペーサ１０６下面の導通パターンが導通されている。一方、ピン１０８上端はカバー１４０の内部へ突出している。よって、センサチップ１０５の出力値の信号は、スペーサ１０６下面の導通パターンからさらにピン１０８へ伝達される。
【００１７】
カバー１４０は、内部にＨＩＣ（ハイブリッドＩＣ）１１３やプリント基板１１７を収納している。カバー１４０内部に露呈するボディ１３３の上面は、絶縁体である樹脂製のインシュレータ１１０で覆われている。
【００１８】
インシュレータ１１０は、ボディ１３３の貫通孔１３５から突き出たピン１０８を位置決め固定する。このインシュレータ１１０によって位置決め固定されたピン１０８の上端は、インシュレータ１１０の上部に張り付けられた変換基板１１１にはんだ付けされて接続されている。
【００１９】
変換基板１１１では、ピン１０８から到達した電気信号の電気変換を行う。また、変換基板１１１から第２ピン１１２が上方へ延びている。よって、ピン１０８へ伝達されたセンサチップ１０５の出力値の信号は、変換基板１１１で電気変換されて第２ピン１１２へ伝達される。
【００２０】
ＨＩＣ１１３は、インシュレータ１１０及び変換基板１１１の上側に設けられている。ＨＩＣ１１３には、デジタルトリミングによりセンサチップ１０５の出力値の信号の増幅・補正を行うＡＳＩＣ（カスタムＩＣ）１１４がＨＩＣ１１３下面側に設けられている。
【００２１】
ＡＳＩＣ１１４は、デジタルトリミングによりセンサチップ１０５の出力値の信号の増幅・補正を行うものである。圧力センサ１０１は、センサチップ１０５の出力値が温度条件によって変化してしまうことから、センサチップ１０５の出力値の信号についてＡＳＩＣ１１４で温度補正を行い、温度条件によらない信号を出力できるようにしている。このため、ＡＳＩＣ１１４には、温度検知する感熱機構が内蔵されており、温度補正はこの感熱機構の検知温度を用いてセンサチップ１０５の出力値を温度補正している。
【００２２】
また、変換基板１１１から上方へ伸びる第２ピン１１２の上端はＨＩＣ１１３に至っており、ＨＩＣ１１３の回路と第２ピン１１２の上端とがはんだ付けされている。さらに、ＨＩＣ１１３には、上方へ延びるコムリード１１５が中央近傍に複数配置されており、コムリード１１５はＨＩＣ１１３の回路と接続されている。即ち、第２ピン１１２に伝達された変換基板１１１を経たセンサチップ１０５の出力値の信号はＨＩＣ１１３に設けられたＡＳＩＣ１１４で増幅・補正が行われ、その後に、増幅・補正が行われた信号がコムリード１１５へ伝達される。
【００２３】
また、カバー１４０の内部は、インシュレータ１１０からＨＩＣ１１３の上側まで、各部材を保護する等のためにシリコンゲル等のポッティング剤１１６が充填されている。このポッティング剤１１６は、介在することでＨＩＣ１１３に設けられたＡＳＩＣ１１４とボディ１３３との熱結合性を高めており、ＡＳＩＣ１１４に内蔵された感熱機構とボディ１３３の下方のセンサチップ１０５との温度差が低減するようにしている。さらに、ＡＳＩＣ１１４をＨＩＣ１１３下面側に配置してＡＳＩＣ１１４をボディ１３３に近づけることでも熱結合性を高めている。
【００２４】
ＨＩＣ１１３の上側には、表面に導通パターンがプリントされたセラミック製のプリント基板１１７が設けられている。プリント基板１１７には、センサチップ１０５への供給電力量を制御するトランジスタ１１８やフレキシブルサーキット又はリード線１２０を接続するためのピンヘッダ１１９等が備えられている。トランジスタ１１８は、プリント基板１１７上でコムリード１１５上端がはんだ付けされた中央近傍から最も離れたプリント基板１１７の外周側かつ上面側に配置されている。
【００２５】
プリント基板１１７上では、トランジスタ１１８，ピンヘッダ１１９等は導通パターンに接続されている。また、プリント基板１１７は、中央近傍でコムリード１１５上端部に支持固定されており、プリント基板１１７上の導通パターンとコムリード１１５上端とがはんだ付けされている。
【００２６】
プリント基板１１７は、熱伝導率の高いセラミック製であるため、プリント基板１１７に設けられたトランジスタ１１８，導通パターン等の発熱素子が通電で発熱すると、熱はプリント基板１１７全体に熱伝導し、プリント基板１１７からカバー１４０内部の空気中に拡散して放熱される。
【００２７】
そして、ＡＳＩＣ１１４で増幅・補正が行われた信号はコムリード１１５に伝達された後、プリント基板１１７を介してピンヘッダ１１９からフレキシブルサーキット又はリード線１２０へ伝達される。
【００２８】
プリント基板１１７の上側には、蓋状の金属製のプレート１２１が設けられている。プレート１２１は、外周端をカバー１４０の上端内周に係止させている。このプレート１２１には、中央近傍に貫通コンデンサ１２２が設けられており、貫通コンデンサ１２２はコネクタ１５２のコネクタピン１５３とはんだ付けされて接続されている。また、フレキシブルサーキット又はリード線１２０もコネクタピン１５３とはんだ付けされて接続されている。フレキシブルサーキット又はリード線１２０とコネクタピン１５３の接続部には、耐久性を向上する補強用の基板１２３を介在させている。
【００２９】
プレート１２１の上側では、蓋状のコネクタ部１５０がカバー１４０に装着される。コネクタ部１５０の下端がプレート１２１を支持し、コネクタ部１５０の下端外周の外径に突出する環状凸部１５１がカバー１４０の上端とカシメ固定されている。コネクタ部１５０下端と環状凸部１５１とプレート１２１外縁とカバー１４０の内周とで囲まれた部分には、カバー１４０の内部を密封するＯリング１２４が装着されている。
【００３０】
また、コネクタ部１５０は、頂部に略直方体のコネクタ１５２が設けられており、コネクタ１５２内部に設けられたコネクタピン１５３がカバー１４０の内部に達して貫通コンデンサ１２２とはんだ付けされている。
【００３１】
そして、ＡＳＩＣ１１４で増幅・補正が行われプリント基板１１７を経た信号が、フレキシブルサーキット又はリード線１２０から貫通コンデンサ１２２を介してコネクタピン１５３に伝達されて圧力センサ１０１から取り出される。
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来技術の圧力センサ１０１の場合には、センサチップ１０５は同一の圧力であっても温度条件によってその出力値を変化させてしまうものである。このため、従来技術の圧力センサ１０１では、センサチップ１０５の出力値の信号についてＡＳＩＣ１１４で温度補正を行い、温度条件によらない信号を出力するようにしている。
【００３３】
このＡＳＩＣ１１４は、デジタルトリミングにより増幅や温度補正を簡単に行うことができる。ＡＳＩＣ１１４は、感熱機構を内蔵しており、感熱機構で温度検知し感熱機構の検知温度に基づいて温度補正を行う。このため、ＡＳＩＣ１１４の感熱機構の温度がセンサチップ１０５の温度と大きく異なると、温度補正をかけるべき温度とは異なる温度について温度補正を行ってしまい、誤差が大きく生じてしまう。
【００３４】
この誤差が大きくなることを防止するために、従来では、図４に示すように、感熱機構を内蔵するＡＳＩＣ１１４をＨＩＣ１１３に設置し、また、トランジスタ１１８，導通パターン等の発熱素子をプリント基板１１７に設置し、感熱機構と発熱素子を別々に異なる２つの基板に設置して、ＡＩＳＣ１１４への熱の伝播を極力防ぐようにしていた。
【００３５】
しかしながら、主に、電源回路部であるトランジスタ１１８の発熱は約１００ｍＷ以上と大きく、トランジスタ１１８をプリント基板１１７に設置していても、コムリード１１５を通して熱をＨＩＣ１１３に伝播してしまう。
【００３６】
その結果、やはりＡＳＩＣ１１４に内蔵された感熱機構の検知温度は実際のセンサチップ１０５の温度よりも高温となり温度差が大きくなってしまうので、感熱機構の検知温度を用いて温度補正を行った信号は実際の圧力に対して大きな誤差が生じてしまい、出力精度が落ちるという問題があった。
【００３７】
また、発熱素子が通電で発熱すると、発熱素子の熱が時間の経過と共に熱伝導して行くので、感熱機構の温度は時間の経過と共に実際のセンサチップ１０５の温度よりも上昇して行く。このため、温度補正を行った信号は、時間の経過と共に実際の圧力に対して誤差が増大して行く。したがって、電源投入後に時間が経過して行く程、出力精度が悪化して不安定となるという問題があった。
【００３８】
これらの現象は、図４に示すような低圧用の半導体圧力センサで顕著に表れるようになった。これは、圧力センサの定格圧力が低くなればなるほど、シリコンオイルを封入している部分の温度による影響（シリコンオイルの膨張収縮による内部圧力の変化）を受けやすくなり、温度補正が大きくなるためである。すなわち、ＡＳＩＣ１１４の温度補正係数が大きくなるからである。
【００３９】
すると、プリント基板１１７に配置された発熱素子からコムリード１１５を通しての熱伝導があると、ＡＳＩＣ１１４の温度補正係数が大きい分だけ、同じ熱量に対して出力変動量（＝誤差）が大きくなってしまう。低圧用では特に、電源投入してからのオフセットドリフトが大きく、安定性が悪化するという現象が生じていた。
【００４０】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、誤差の少ない温度補正を行って出力精度の向上を図る圧力センサを提供することにある。
【００４１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
感熱機構と発熱素子とを別々に異なる２つの基板に設置した圧力センサであって、前記２つの基板が放熱基板を介して接続されたことを特徴とする。
【００４２】
したがって、通電によって発熱した発熱素子の熱は、感熱機構が設置された基板から熱伝導しても、途中の放熱基板で放熱され、感熱機構が配置された基板へ伝播しないので、発熱素子の熱を感熱機構に熱伝導することが防止でき、感熱機構の検知温度が実際の圧力検知素子の温度よりも高温とならず温度差が大きくならないので、感熱機構の検知温度を用いて温度補正を行った信号は実際の圧力に対して誤差が低減し、出力精度の向上を図ることができる。
【００４３】
また、時間が経過しても発熱素子の熱が感熱機構へ熱伝導しないので、感熱機構の温度は時間の経過と共に上昇して行くことはない。このため、温度補正を行った信号は、時間の経過と共に実際の圧力に対して誤差が増大することはない。よって、電源投入後に時間が経過しても、安定した出力精度を維持することができる。
【００４４】
前記放熱基板の配線パターンは、細く、かつ長く配線されていることが好適である。
【００４５】
これにより、放熱基板を伝わる熱は途中で良好に放熱されるので、感熱機構が設置された基板まで熱が伝播することを防止できる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００４７】
以下に、図１〜図３を用いて実施の形態を説明する。図１は実施の形態に係る圧力センサを示す断面図である。
【００４８】
圧力センサ１は、従来技術と同様に、例えば建設機械や産業機械等に利用される油圧回路の油圧等の各種流体圧力を測定するために使用されるものであり、低圧用の半導体圧力センサである。
【００４９】
圧力センサ１は、下側方のボルト状の金属製ケース３０と、ケース３０上側に接続された金属製の円筒状のカバー４０と、樹脂製のコネクタ部５０と、が嵌合した外装となっている。
【００５０】
ケース３０は、油圧回路の油圧測定部の取付孔に螺合するために外周面にネジ部３１ａを有する油圧導入部３１と、油圧導入部３１の上側に接続された有底筒形状で１周の外周形状が例えば６角ナットのように多角形状のケース本体３２と、を備えている。
【００５１】
ケース本体３２には、ケース本体３２の内部に固定されるボディ３３が挿入されている。
【００５２】
ボディ３３は、下端部で下向きに開口する凹部３４と、凹部３４から上方のカバー４０の内部へ貫通する貫通孔３５と、を備えている。
【００５３】
ボディ３３の下端には、凹部３４の開口に臨んでダイアフラム２が設けられている。また、ボディ３３の下端には、さらにダイアフラム２よりも下方にダイアフラム２を押えるリング３が取り付けられている。
【００５４】
リング３は、環状部材であり、リング３の孔を介して流体がダイアフラム２に直接作用して、ダイアフラム２の下面を感圧部としている。
【００５５】
ダイアフラム２の外周端部は、凹部３４下端とリング３とに挟まれて全周的に電子ビーム等によるビーム溶接やＴＩＧ溶接により固定されている。
【００５６】
また、ダイアフラム２で開口側を塞がれた凹部３４内には、中心に導入孔４ａを有するガイド４と、ガイド４の導入孔４ａの真上に歪ゲージが配設されたセンサチップ（圧力検知素子）５と、センサチップ５が固定されるセラミック製のスペーサ６と、を備えている。
【００５７】
なお、このダイアフラム２で開口側を塞がれた凹部３４内は密封された空間となっており、この空間にシリコンオイルが充填されている。
【００５８】
凹部３４内でスペーサ６は、凹部３４上底面に固定されている。このスペーサ６には、中心に穴部が設けられており、この穴部にセンサチップ５が配置されている。また、スペーサ６下面の穴部周りには、導通パターンが形成されている。そして、この導通パターンとセンサチップ５との間が、ボンディングワイヤ７で接続されている。
【００５９】
また、凹部３４内でガイド４の外周に設けられた環部でガイド４とスペーサ６との隙間を隔てて、ガイド４がスペーサ６の下側に固定されている。このように、スペーサ６とガイド４との間に隙間が形成されるためスペーサ６下面の導通パターンとセンサチップ５との間を接続するボンディングワイヤ７がガイド４と接触することも防止されている。
【００６０】
そして、センサチップ５は、ダイアフラム２下面の感圧部が測定対象の流体の圧力を受け、この圧力によってダイアフラム２が変形し、ダイアフラム２とスペーサ６間に充填されたシリコンオイルが導入孔４ａを介して圧力をセンサチップ５に伝達し、センサチップ５の歪ゲージが変形することによって、変形による歪ゲージの抵抗値の変化で変化する入力電圧に対する出力電圧を出力値として取り出す。このセンサチップ５の出力値の信号は、ボンディングワイヤ７を介してスペーサ６下面の導通パターンへ伝達される。
【００６１】
ボディ３３の貫通孔３５には、導電性を有するピン８が挿通されている。貫通孔３５のピン８周りは、ガラス９で封止されており、絶縁性を確保してピン８がボディ３３と導通することを防止し、かつ凹部３４内に充填されたシリコンオイルが貫通孔３５内へ漏洩することを防止している。
【００６２】
また、ピン８の下端はスペーサ６下面に突出しており、ピン８下端とスペーサ６下面の導通パターンが導通されている。一方、ピン８上端はカバー４０の内部へ突出している。よって、センサチップ５の出力値の信号は、スペーサ６下面の導通パターンからさらにピン８へ伝達される。
【００６３】
カバー４０は、内部にＨＩＣ（ハイブリッドＩＣ）１３やプリント基板１９を収納している。カバー４０内部に露呈するボディ３３の上面は、絶縁体である樹脂製のインシュレータ１０で覆われている。
【００６４】
インシュレータ１０は、ボディ３３の貫通孔３５から突き出たピン８を位置決め固定する。このインシュレータ１０によって位置決め固定されたピン８の上端は、インシュレータ１０の上部に張り付けられた変換基板１１にはんだ付けされて接続されている。
【００６５】
変換基板１１では、ピン８から到達した電気信号の電気変換を行う。また、変換基板１１から第２ピン１２が上方へ延びている。よって、ピン８へ伝達されたセンサチップ５の出力値の信号は、変換基板１１で電気変換されて第２ピン１２へ伝達される。
【００６６】
ＨＩＣ１３は、インシュレータ１０及び変換基板１１の上側に設けられている。ＨＩＣ１３には、デジタルトリミングによりセンサチップ５の出力値の信号の増幅・補正を行うＡＳＩＣ（カスタムＩＣ）１４がＨＩＣ１３下面側に設けられている。
【００６７】
ＡＳＩＣ１４は、デジタルトリミングによりセンサチップ５の出力値の信号の増幅・補正を行うものである。圧力センサ１は、センサチップ５の出力値が温度条件によって変化してしまうことから、センサチップ５の出力値の信号についてＡＳＩＣ１４で温度補正を行い、温度条件によらない信号を出力できるようにしている。このため、ＡＳＩＣ１４には、温度検知する感熱機構が内蔵されており、温度補正はこの感熱機構の検知温度を用いてセンサチップ５の出力値を温度補正している。
【００６８】
また、変換基板１１から上方へ伸びる第２ピン１２の上端はＨＩＣ１３に至っており、ＨＩＣ１３の回路と第２ピン１２の上端とがはんだ付けされている。さらに、ＨＩＣ１３には、上方へ延びるコムリード１５が中央近傍に複数配置されており、コムリード１５はＨＩＣ１３の回路と接続されている。即ち、第２ピン１２に伝達された変換基板１１を経たセンサチップ５の出力値の信号はＨＩＣ１３に設けられたＡＳＩＣ１４で増幅・補正が行われ、その後に、増幅・補正が行われた信号がコムリード１５へ伝達される。
【００６９】
また、カバー４０の内部は、インシュレータ１０からＨＩＣ１３の上側まで、各部材を保護する等のためにシリコンゲル等のポッティング剤１６が充填されている。このポッティング剤１６は、介在することでＨＩＣ１３に設けられたＡＳＩＣ１４とボディ３３との熱結合性を高めており、ＡＳＩＣ１４に内蔵された感熱機構とボディ３３の下側にあるセンサチップ５との温度差が低減するようにしている。さらに、ＡＳＩＣ１４をＨＩＣ１３下面側に配置してＡＳＩＣ１４をボディ３３に近づけることでも熱結合性を高めている。
【００７０】
ＨＩＣ１３の上側には、放熱基板１７が設けられている。放熱基板１７には、図２に示すように、表裏面に細くかつ長い配線パターン１７ａが配置面積をなるべく稼ぎつつ距離を長く配線されるように波線形状に設けられている。放熱基板１７の配線パターン１７ａの一端はコムリード１５の上端に接続され、他端は上方へ延びる第２コムリード１８に接続されている。第２コムリード１８は中央近傍に複数配置されている。
【００７１】
このため、本実施の形態では、コムリード１５から熱伝導してきた熱が放熱基板１７で放熱されると共に、コムリード１５へ伝達された増幅・補正が行われた信号が放熱基板１７を経て第２コムリード１８に伝達される。
【００７２】
放熱基板１７の上側には、表面に導通パターンがプリントされたセラミック製のプリント基板１９が設けられている。プリント基板１９には、センサチップ５への供給電力量を制御するトランジスタ２０やフレキシブルサーキット又はリード線２２を接続するためのピンヘッダ２１等が備えられている。トランジスタ２０は、プリント基板１９上で第２コムリード１８上端がはんだ付けされた中央近傍から最も離れたプリント基板１９の外周側かつ上面側に配置されている。
【００７３】
プリント基板１９上では、トランジスタ２０，ピンヘッダ２１等は導通パターンに接続されている。また、プリント基板１９は、中央近傍で第２コムリード１８上端部に支持固定されており、プリント基板１９上の導通パターンと第２コムリード１８上端とがはんだ付けされている。
【００７４】
プリント基板１９は、熱伝導率の高いセラミック製であるため、プリント基板１９に設けられたトランジスタ２０，導通パターン等の発熱素子が通電で発熱すると、熱はプリント基板１９全体に熱伝導し、プリント基板１９からカバー４０内部の空気中に拡散して放熱される。
【００７５】
そして、ＡＳＩＣ１４で増幅・補正が行われた信号は第２コムリード１８に伝達された後、プリント基板１９を介してピンヘッダ２１からフレキシブルサーキット又はリード線２２へ伝達される。
【００７６】
プリント基板１９の上側には、蓋状の金属製のプレート２３が設けられている。プレート２３は、外周端をカバー４０の上端内周に係止させている。このプレート２３には、中央近傍に貫通コンデンサ２４が設けられており、貫通コンデンサ２４はコネクタ５２のコネクタピン５３とはんだ付けされて接続されている。また、フレキシブルサーキット又はリード線２２もコネクタピン５３とはんだ付けされて接続されている。フレキシブルサーキット又はリード線２２とコネクタピン５３の接続部には、耐久性を向上する補強用の基板２５を介在させている。
【００７７】
プレート２３の上側では、蓋状のコネクタ部５０がカバー４０に装着される。コネクタ部５０の下端がプレート２３を支持し、コネクタ部５０の下端外周の外径に突出する環状凸部５１がカバー４０の上端とカシメ固定されている。コネクタ部５０下端と環状凸部５１とプレート２３外縁とカバー４０の内周とで囲まれた部分には、カバー４０の内部を密封するＯリング２６が装着されている。
【００７８】
また、コネクタ部５０は、頂部に略直方体のコネクタ５２が設けられており、コネクタ５２内部に設けられたコネクタピン５３がカバー４０の内部に達して貫通コンデンサ２４とはんだ付けされている。
【００７９】
そして、ＡＳＩＣ１４で増幅・補正が行われプリント基板１９を経た信号が、フレキシブルサーキット又はリード線２２から貫通コンデンサ２４を介してコネクタピン５３に伝達されて圧力センサ１から取り出される。
【００８０】
以上の構成を備えた本実施の形態の圧力センサ１では、感熱機構を内蔵するＡＳＩＣ１４をＨＩＣ１３に設置し、また、トランジスタ２０，導通パターン等の発熱素子をプリント基板１９に設置し、感熱機構と発熱素子を別々に異なる基板（ＨＩＣ１３、プリント基板１９）に設置し、さらに、これら２つの基板が放熱基板１７を介して接続されることで、通電によって発熱した発熱素子の熱は、トランジスタ２０，導通パターン等の発熱素子を配置したプリント基板１９から熱伝導しても、途中の放熱基板１７で放熱され、感熱機構を内蔵するＡＳＩＣ１４を配置したＨＩＣ１３へ伝播しないので、発熱素子の熱を感熱機構に熱伝導することが防止でき、感熱機構の検知温度が実際のセンサチップ５の温度よりも高温とならず温度差が大きくならないので、感熱機構の検知温度を用いて温度補正を行った信号は実際の圧力に対して誤差が低減し、出力精度の向上を図ることができる。
【００８１】
また、時間が経過しても発熱素子の熱が感熱機構へ熱伝導しないので、感熱機構の温度は時間の経過と共に上昇して行くことはない。このため、温度補正を行った信号は、時間の経過と共に実際の圧力に対して誤差が増大することはない。よって、電源投入後に時間が経過しても、安定した出力精度を維持することができる。
【００８２】
放熱基板１７の配線パターン１７ａは、細く、かつ長いことで、放熱基板１７を伝わる熱は途中で好適に放熱されるので、感熱機構を内蔵するＡＳＩＣ１４を配置したＨＩＣ１３まで熱が伝播することを防止できる。
【００８３】
なお、プリント基板１９は、セラミック製であることで、プリント基板１９上は熱伝導し易く、通電によって発熱した発熱素子の熱はプリント基板１９全体に熱伝導し、プリント基板１９から空気中に拡散して放熱されるが、その他の熱伝導率のよい部材であってもよい。
【００８４】
（効果の比較）
上記の本実施の形態の圧力センサ１と比較例としての従来技術の圧力センサとの熱伝導により生じるオフセット過渡特性を比較した。比較したオフセット過渡特性は、オフセット変化量について、電源投入後の時間経過を見たものである。図３（ａ）は本実施の形態を示し、図３（ｂ）は比較例としての従来技術を示す。
【００８５】
図３に示すように、比較例ではオフセット変化量が最大±０．５％前後まで変動するのに対し、本実施の形態ではオフセット変化量が最大でも±０．２％以内と変化量を著しく低減することができた。すなわち、本実施の形態では、放熱基板１７を介することで、感熱機構を内蔵するＡＳＩＣ１４を配置したＨＩＣ１３まで発熱素子から発生する熱が伝播することを防止でき、これによってオフセット変動量が低減することとなっている。また本実施の形態では、電源投入後に時間が経過しても、安定した出力精度を維持している。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にあっては、感熱機構と発熱素子とを別々に異なる２つの基板に設置し、２つの基板が放熱基板を介して接続されたことで、通電によって発熱した発熱素子の熱は、感熱機構が設置された基板から熱伝導しても、途中の放熱基板で放熱され、感熱機構が配置された基板へ伝播しないので、発熱素子の熱を感熱機構に熱伝導することが防止でき、感熱機構の検知温度が実際の圧力検知素子の温度よりも高温とならず温度差が大きくならないので、感熱機構の検知温度を用いて温度補正を行った信号は実際の圧力に対して誤差が低減し、出力精度の向上を図ることができる。
【００８７】
また、時間が経過しても発熱素子の熱が感熱機構へ熱伝導しないので、感熱機構の温度は時間の経過と共に上昇して行くことはない。このため、温度補正を行った信号は、時間の経過と共に実際の圧力に対して誤差が増大することはない。よって、電源投入後に時間が経過しても、安定した出力精度を維持することができる。
【００８８】
放熱基板の配線パターンは、細く、かつ長く配線されていることで、放熱基板を伝わる熱は途中で良好に放熱されるので、感熱機構が設置された基板まで熱が伝播することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る圧力センサを示す断面図である。
【図２】実施の形態に係る圧力センサの放熱基板を示す図である。
【図３】実施の形態に係る圧力センサと比較例としての従来技術の圧力センサのオフセット過渡特性を示すグラフである。
【図４】従来技術の圧力センサを示す断面図である。
【符号の説明】
１ 圧力センサ
２ ダイアフラム
３ リング
４ ガイド
４ａ 導入孔
５ センサチップ
６ スペーサ
７ ボンディングワイヤ
８ ピン
９ ガラス
１０ インシュレータ
１１ 変換基板
１２ 第２ピン
１３ ＨＩＣ（ハイブリッドＩＣ）
１４ ＡＳＩＣ（カスタムＩＣ）
１５ コムリード
１６ ポッティング剤
１７ 放熱基板
１７ａ 配線パターン
１８ 第２コムリード
１９ プリント基板
２０ トランジスタ
２１ ピンヘッダ
２２ フレキシブルサーキット又はリード線
２３ プレート
２４ 貫通コンデンサ
２５ 基板
２６ Ｏリング
３０ ケース
３１ 油圧導入部
３１ａ ネジ部
３２ ケース本体
３３ ボディ
３４ 凹部
３５ 貫通孔
４０ カバー
５０ コネクタ部
５１ 環状凸部
５２ コネクタ
５３ コネクタピン
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度変化によって変化するセンサチップ（圧力検知素子）の出力値を温度補正して圧力測定する圧力センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の圧力センサは、例えば建設機械や産業機械等に利用される油圧回路の油圧等の各種流体圧力を測定するために使用されるものである。従来技術の圧力センサは、図４の概略断面図に示されるものである。
【０００３】
圧力センサ１０１は、下側方のボルト状の金属製ケース１３０と、ケース１３０上側に接続された金属製の円筒状のカバー１４０と、樹脂製のコネクタ部１５０と、が嵌合した外装となっている。
【０００４】
ケース１３０は、油圧回路の油圧測定部の取付孔に螺合するために外周面にネジ部１３１ａを有する油圧導入部１３１と、油圧導入部１３１の上側に接続された有底筒形状で１周の外周形状が例えば６角ナットのように多角形状のケース本体１３２と、を備えている。
【０００５】
ケース本体１３２には、ケース本体１３２の内部に固定されるボディ１３３が挿入されている。
【０００６】
ボディ１３３は、下端部で下向きに開口する凹部１３４と、凹部１３４から上方のカバー１４０の内部へ貫通する貫通孔１３５と、を備えている。
【０００７】
ボディ１３３の下端には、凹部１３４の開口に臨んでダイアフラム１０２が設けられている。また、ボディ１３３の下端には、さらにダイアフラム１０２よりも下方にダイアフラム１０２を押えるリング１０３が取り付けられている。
【０００８】
リング１０３は、環状部材であり、リング１０３の孔を介して流体がダイアフラム１０２に直接作用して、ダイアフラム１０２の下面を感圧部としている。
【０００９】
ダイアフラム１０２の外周端部は、凹部１３４下端とリング１０３とに挟まれて全周的に電子ビーム等によるビーム溶接やＴＩＧ溶接により固定されている。
【００１０】
また、ダイアフラム１０２で開口側を塞がれた凹部１３４内には、中心に導入孔１０４ａを有するガイド１０４と、ガイド１０４の導入孔１０４ａの真上に歪ゲージが配設されたセンサチップ（圧力検知素子）１０５と、センサチップ１０５が固定されるセラミック製のスペーサ１０６と、を備えている。
【００１１】
なお、このダイアフラム１０２で開口側を塞がれた凹部１３４内は密封された空間となっており、この空間にシリコンオイルが充填されている。
【００１２】
凹部１３４内でスペーサ１０６は、凹部１３４上底面に固定されている。このスペーサ１０６には、中心に穴部が設けられており、この穴部にセンサチップ１０５が配置されている。また、スペーサ１０６下面の穴部周りには、導通パターンが形成されている。そして、この導通パターンとセンサチップ１０５との間が、ボンディングワイヤ１０７で接続されている。
【００１３】
また、凹部１３４内でガイド１０４の外周に設けられた環部でガイド１０４とスペーサ１０６との隙間を隔てて、ガイド１０４がスペーサ１０６の下側に固定されている。このように、スペーサ１０６とガイド１０４との間に隙間が形成されるためスペーサ１０６下面の導通パターンとセンサチップ１０５との間を接続するボンディングワイヤ１０７がガイド１０４と接触することも防止されている。
【００１４】
そして、センサチップ１０５は、ダイアフラム１０２下面の感圧部が測定対象の流体の圧力を受け、この圧力によってダイアフラム１０２が変形し、ダイアフラム１０２とスペーサ１０６間に充填されたシリコンオイルが導入孔１０４ａを介して圧力をセンサチップ１０５に伝達し、センサチップ１０５の歪ゲージが変形することによって、変形による歪ゲージの抵抗値の変化で変化する入力電圧に対する出力電圧を出力値として取り出す。このセンサチップ１０５の出力値の信号は、ボンディングワイヤ１０７を介してスペーサ１０６下面の導通パターンへ伝達される。
【００１５】
ボディ１３３の貫通孔１３５には、導電性を有するピン１０８が挿通されている。貫通孔１３５のピン１０８周りは、ガラス１０９で封止されており、絶縁性を確保してピン１０８がボディ１３３と導通することを防止し、かつ凹部１３４内に充填されたシリコンオイルが貫通孔１３５内へ漏洩することを防止している。
【００１６】
また、ピン１０８の下端はスペーサ１０６下面に突出しており、ピン１０８下端とスペーサ１０６下面の導通パターンが導通されている。一方、ピン１０８上端はカバー１４０の内部へ突出している。よって、センサチップ１０５の出力値の信号は、スペーサ１０６下面の導通パターンからさらにピン１０８へ伝達される。
【００１７】
カバー１４０は、内部にＨＩＣ（ハイブリッドＩＣ）１１３やプリント基板１１７を収納している。カバー１４０内部に露呈するボディ１３３の上面は、絶縁体である樹脂製のインシュレータ１１０で覆われている。
【００１８】
インシュレータ１１０は、ボディ１３３の貫通孔１３５から突き出たピン１０８を位置決め固定する。このインシュレータ１１０によって位置決め固定されたピン１０８の上端は、インシュレータ１１０の上部に張り付けられた変換基板１１１にはんだ付けされて接続されている。
【００１９】
変換基板１１１では、ピン１０８から到達した電気信号の電気変換を行う。また、変換基板１１１から第２ピン１１２が上方へ延びている。よって、ピン１０８へ伝達されたセンサチップ１０５の出力値の信号は、変換基板１１１で電気変換されて第２ピン１１２へ伝達される。
【００２０】
ＨＩＣ１１３は、インシュレータ１１０及び変換基板１１１の上側に設けられている。ＨＩＣ１１３には、デジタルトリミングによりセンサチップ１０５の出力値の信号の増幅・補正を行うＡＳＩＣ（カスタムＩＣ）１１４がＨＩＣ１１３下面側に設けられている。
【００２１】
ＡＳＩＣ１１４は、デジタルトリミングによりセンサチップ１０５の出力値の信号の増幅・補正を行うものである。圧力センサ１０１は、センサチップ１０５の出力値が温度条件によって変化してしまうことから、センサチップ１０５の出力値の信号についてＡＳＩＣ１１４で温度補正を行い、温度条件によらない信号を出力できるようにしている。このため、ＡＳＩＣ１１４には、温度検知する感熱機構が内蔵されており、温度補正はこの感熱機構の検知温度を用いてセンサチップ１０５の出力値を温度補正している。
【００２２】
また、変換基板１１１から上方へ伸びる第２ピン１１２の上端はＨＩＣ１１３に至っており、ＨＩＣ１１３の回路と第２ピン１１２の上端とがはんだ付けされている。さらに、ＨＩＣ１１３には、上方へ延びるコムリード１１５が中央近傍に複数配置されており、コムリード１１５はＨＩＣ１１３の回路と接続されている。即ち、第２ピン１１２に伝達された変換基板１１１を経たセンサチップ１０５の出力値の信号はＨＩＣ１１３に設けられたＡＳＩＣ１１４で増幅・補正が行われ、その後に、増幅・補正が行われた信号がコムリード１１５へ伝達される。
【００２３】
また、カバー１４０の内部は、インシュレータ１１０からＨＩＣ１１３の上側まで、各部材を保護する等のためにシリコンゲル等のポッティング剤１１６が充填されている。このポッティング剤１１６は、介在することでＨＩＣ１１３に設けられたＡＳＩＣ１１４とボディ１３３との熱結合性を高めており、ＡＳＩＣ１１４に内蔵された感熱機構とボディ１３３の下方のセンサチップ１０５との温度差が低減するようにしている。さらに、ＡＳＩＣ１１４をＨＩＣ１１３下面側に配置してＡＳＩＣ１１４をボディ１３３に近づけることでも熱結合性を高めている。
【００２４】
ＨＩＣ１１３の上側には、表面に導通パターンがプリントされたセラミック製のプリント基板１１７が設けられている。プリント基板１１７には、センサチップ１０５への供給電力量を制御するトランジスタ１１８やフレキシブルサーキット又はリード線１２０を接続するためのピンヘッダ１１９等が備えられている。トランジスタ１１８は、プリント基板１１７上でコムリード１１５上端がはんだ付けされた中央近傍から最も離れたプリント基板１１７の外周側かつ上面側に配置されている。
【００２５】
プリント基板１１７上では、トランジスタ１１８，ピンヘッダ１１９等は導通パターンに接続されている。また、プリント基板１１７は、中央近傍でコムリード１１５上端部に支持固定されており、プリント基板１１７上の導通パターンとコムリード１１５上端とがはんだ付けされている。
【００２６】
プリント基板１１７は、熱伝導率の高いセラミック製であるため、プリント基板１１７に設けられたトランジスタ１１８，導通パターン等の発熱素子が通電で発熱すると、熱はプリント基板１１７全体に熱伝導し、プリント基板１１７からカバー１４０内部の空気中に拡散して放熱される。
【００２７】
そして、ＡＳＩＣ１１４で増幅・補正が行われた信号はコムリード１１５に伝達された後、プリント基板１１７を介してピンヘッダ１１９からフレキシブルサーキット又はリード線１２０へ伝達される。
【００２８】
プリント基板１１７の上側には、蓋状の金属製のプレート１２１が設けられている。プレート１２１は、外周端をカバー１４０の上端内周に係止させている。このプレート１２１には、中央近傍に貫通コンデンサ１２２が設けられており、貫通コンデンサ１２２はコネクタ１５２のコネクタピン１５３とはんだ付けされて接続されている。また、フレキシブルサーキット又はリード線１２０もコネクタピン１５３とはんだ付けされて接続されている。フレキシブルサーキット又はリード線１２０とコネクタピン１５３の接続部には、耐久性を向上する補強用の基板１２３を介在させている。
【００２９】
プレート１２１の上側では、蓋状のコネクタ部１５０がカバー１４０に装着される。コネクタ部１５０の下端がプレート１２１を支持し、コネクタ部１５０の下端外周の外径に突出する環状凸部１５１がカバー１４０の上端とカシメ固定されている。コネクタ部１５０下端と環状凸部１５１とプレート１２１外縁とカバー１４０の内周とで囲まれた部分には、カバー１４０の内部を密封するＯリング１２４が装着されている。
【００３０】
また、コネクタ部１５０は、頂部に略直方体のコネクタ１５２が設けられており、コネクタ１５２内部に設けられたコネクタピン１５３がカバー１４０の内部に達して貫通コンデンサ１２２とはんだ付けされている。
【００３１】
そして、ＡＳＩＣ１１４で増幅・補正が行われプリント基板１１７を経た信号が、フレキシブルサーキット又はリード線１２０から貫通コンデンサ１２２を介してコネクタピン１５３に伝達されて圧力センサ１０１から取り出される。
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来技術の圧力センサ１０１の場合には、センサチップ１０５は同一の圧力であっても温度条件によってその出力値を変化させてしまうものである。このため、従来技術の圧力センサ１０１では、センサチップ１０５の出力値の信号についてＡＳＩＣ１１４で温度補正を行い、温度条件によらない信号を出力するようにしている。
【００３３】
このＡＳＩＣ１１４は、デジタルトリミングにより増幅や温度補正を簡単に行うことができる。ＡＳＩＣ１１４は、感熱機構を内蔵しており、感熱機構で温度検知し感熱機構の検知温度に基づいて温度補正を行う。このため、ＡＳＩＣ１１４の感熱機構の温度がセンサチップ１０５の温度と大きく異なると、温度補正をかけるべき温度とは異なる温度について温度補正を行ってしまい、誤差が大きく生じてしまう。
【００３４】
この誤差が大きくなることを防止するために、従来では、図４に示すように、感熱機構を内蔵するＡＳＩＣ１１４をＨＩＣ１１３に設置し、また、トランジスタ１１８，導通パターン等の発熱素子をプリント基板１１７に設置し、感熱機構と発熱素子を別々に異なる２つの基板に設置して、ＡＩＳＣ１１４への熱の伝播を極力防ぐようにしていた。
【００３５】
しかしながら、主に、電源回路部であるトランジスタ１１８の発熱は約１００ｍＷ以上と大きく、トランジスタ１１８をプリント基板１１７に設置していても、コムリード１１５を通して熱をＨＩＣ１１３に伝播してしまう。
【００３６】
その結果、やはりＡＳＩＣ１１４に内蔵された感熱機構の検知温度は実際のセンサチップ１０５の温度よりも高温となり温度差が大きくなってしまうので、感熱機構の検知温度を用いて温度補正を行った信号は実際の圧力に対して大きな誤差が生じてしまい、出力精度が落ちるという問題があった。
【００３７】
また、発熱素子が通電で発熱すると、発熱素子の熱が時間の経過と共に熱伝導して行くので、感熱機構の温度は時間の経過と共に実際のセンサチップ１０５の温度よりも上昇して行く。このため、温度補正を行った信号は、時間の経過と共に実際の圧力に対して誤差が増大して行く。したがって、電源投入後に時間が経過して行く程、出力精度が悪化して不安定となるという問題があった。
【００３８】
これらの現象は、図４に示すような低圧用の半導体圧力センサで顕著に表れるようになった。これは、圧力センサの定格圧力が低くなればなるほど、シリコンオイルを封入している部分の温度による影響（シリコンオイルの膨張収縮による内部圧力の変化）を受けやすくなり、温度補正が大きくなるためである。すなわち、ＡＳＩＣ１１４の温度補正係数が大きくなるからである。
【００３９】
すると、プリント基板１１７に配置された発熱素子からコムリード１１５を通しての熱伝導があると、ＡＳＩＣ１１４の温度補正係数が大きい分だけ、同じ熱量に対して出力変動量（＝誤差）が大きくなってしまう。低圧用では特に、電源投入してからのオフセットドリフトが大きく、安定性が悪化するという現象が生じていた。
【００４０】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、誤差の少ない温度補正を行って出力精度の向上を図る圧力センサを提供することにある。
【００４１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
感熱機構と発熱素子とを別々に異なる２つの基板に設置した圧力センサであって、前記２つの基板が放熱基板を介して接続されたことを特徴とする。
【００４２】
したがって、通電によって発熱した発熱素子の熱は、感熱機構が設置された基板から熱伝導しても、途中の放熱基板で放熱され、感熱機構が配置された基板へ伝播しないので、発熱素子の熱を感熱機構に熱伝導することが防止でき、感熱機構の検知温度が実際の圧力検知素子の温度よりも高温とならず温度差が大きくならないので、感熱機構の検知温度を用いて温度補正を行った信号は実際の圧力に対して誤差が低減し、出力精度の向上を図ることができる。
【００４３】
また、時間が経過しても発熱素子の熱が感熱機構へ熱伝導しないので、感熱機構の温度は時間の経過と共に上昇して行くことはない。このため、温度補正を行った信号は、時間の経過と共に実際の圧力に対して誤差が増大することはない。よって、電源投入後に時間が経過しても、安定した出力精度を維持することができる。
【００４４】
前記放熱基板の配線パターンは、細く、かつ長く配線されていることが好適である。
【００４５】
これにより、放熱基板を伝わる熱は途中で良好に放熱されるので、感熱機構が設置された基板まで熱が伝播することを防止できる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００４７】
以下に、図１〜図３を用いて実施の形態を説明する。図１は実施の形態に係る圧力センサを示す断面図である。
【００４８】
圧力センサ１は、従来技術と同様に、例えば建設機械や産業機械等に利用される油圧回路の油圧等の各種流体圧力を測定するために使用されるものであり、低圧用の半導体圧力センサである。
【００４９】
圧力センサ１は、下側方のボルト状の金属製ケース３０と、ケース３０上側に接続された金属製の円筒状のカバー４０と、樹脂製のコネクタ部５０と、が嵌合した外装となっている。
【００５０】
ケース３０は、油圧回路の油圧測定部の取付孔に螺合するために外周面にネジ部３１ａを有する油圧導入部３１と、油圧導入部３１の上側に接続された有底筒形状で１周の外周形状が例えば６角ナットのように多角形状のケース本体３２と、を備えている。
【００５１】
ケース本体３２には、ケース本体３２の内部に固定されるボディ３３が挿入されている。
【００５２】
ボディ３３は、下端部で下向きに開口する凹部３４と、凹部３４から上方のカバー４０の内部へ貫通する貫通孔３５と、を備えている。
【００５３】
ボディ３３の下端には、凹部３４の開口に臨んでダイアフラム２が設けられている。また、ボディ３３の下端には、さらにダイアフラム２よりも下方にダイアフラム２を押えるリング３が取り付けられている。
【００５４】
リング３は、環状部材であり、リング３の孔を介して流体がダイアフラム２に直接作用して、ダイアフラム２の下面を感圧部としている。
【００５５】
ダイアフラム２の外周端部は、凹部３４下端とリング３とに挟まれて全周的に電子ビーム等によるビーム溶接やＴＩＧ溶接により固定されている。
【００５６】
また、ダイアフラム２で開口側を塞がれた凹部３４内には、中心に導入孔４ａを有するガイド４と、ガイド４の導入孔４ａの真上に歪ゲージが配設されたセンサチップ（圧力検知素子）５と、センサチップ５が固定されるセラミック製のスペーサ６と、を備えている。
【００５７】
なお、このダイアフラム２で開口側を塞がれた凹部３４内は密封された空間となっており、この空間にシリコンオイルが充填されている。
【００５８】
凹部３４内でスペーサ６は、凹部３４上底面に固定されている。このスペーサ６には、中心に穴部が設けられており、この穴部にセンサチップ５が配置されている。また、スペーサ６下面の穴部周りには、導通パターンが形成されている。そして、この導通パターンとセンサチップ５との間が、ボンディングワイヤ７で接続されている。
【００５９】
また、凹部３４内でガイド４の外周に設けられた環部でガイド４とスペーサ６との隙間を隔てて、ガイド４がスペーサ６の下側に固定されている。このように、スペーサ６とガイド４との間に隙間が形成されるためスペーサ６下面の導通パターンとセンサチップ５との間を接続するボンディングワイヤ７がガイド４と接触することも防止されている。
【００６０】
そして、センサチップ５は、ダイアフラム２下面の感圧部が測定対象の流体の圧力を受け、この圧力によってダイアフラム２が変形し、ダイアフラム２とスペーサ６間に充填されたシリコンオイルが導入孔４ａを介して圧力をセンサチップ５に伝達し、センサチップ５の歪ゲージが変形することによって、変形による歪ゲージの抵抗値の変化で変化する入力電圧に対する出力電圧を出力値として取り出す。このセンサチップ５の出力値の信号は、ボンディングワイヤ７を介してスペーサ６下面の導通パターンへ伝達される。
【００６１】
ボディ３３の貫通孔３５には、導電性を有するピン８が挿通されている。貫通孔３５のピン８周りは、ガラス９で封止されており、絶縁性を確保してピン８がボディ３３と導通することを防止し、かつ凹部３４内に充填されたシリコンオイルが貫通孔３５内へ漏洩することを防止している。
【００６２】
また、ピン８の下端はスペーサ６下面に突出しており、ピン８下端とスペーサ６下面の導通パターンが導通されている。一方、ピン８上端はカバー４０の内部へ突出している。よって、センサチップ５の出力値の信号は、スペーサ６下面の導通パターンからさらにピン８へ伝達される。
【００６３】
カバー４０は、内部にＨＩＣ（ハイブリッドＩＣ）１３やプリント基板１９を収納している。カバー４０内部に露呈するボディ３３の上面は、絶縁体である樹脂製のインシュレータ１０で覆われている。
【００６４】
インシュレータ１０は、ボディ３３の貫通孔３５から突き出たピン８を位置決め固定する。このインシュレータ１０によって位置決め固定されたピン８の上端は、インシュレータ１０の上部に張り付けられた変換基板１１にはんだ付けされて接続されている。
【００６５】
変換基板１１では、ピン８から到達した電気信号の電気変換を行う。また、変換基板１１から第２ピン１２が上方へ延びている。よって、ピン８へ伝達されたセンサチップ５の出力値の信号は、変換基板１１で電気変換されて第２ピン１２へ伝達される。
【００６６】
ＨＩＣ１３は、インシュレータ１０及び変換基板１１の上側に設けられている。ＨＩＣ１３には、デジタルトリミングによりセンサチップ５の出力値の信号の増幅・補正を行うＡＳＩＣ（カスタムＩＣ）１４がＨＩＣ１３下面側に設けられている。
【００６７】
ＡＳＩＣ１４は、デジタルトリミングによりセンサチップ５の出力値の信号の増幅・補正を行うものである。圧力センサ１は、センサチップ５の出力値が温度条件によって変化してしまうことから、センサチップ５の出力値の信号についてＡＳＩＣ１４で温度補正を行い、温度条件によらない信号を出力できるようにしている。このため、ＡＳＩＣ１４には、温度検知する感熱機構が内蔵されており、温度補正はこの感熱機構の検知温度を用いてセンサチップ５の出力値を温度補正している。
【００６８】
また、変換基板１１から上方へ伸びる第２ピン１２の上端はＨＩＣ１３に至っており、ＨＩＣ１３の回路と第２ピン１２の上端とがはんだ付けされている。さらに、ＨＩＣ１３には、上方へ延びるコムリード１５が中央近傍に複数配置されており、コムリード１５はＨＩＣ１３の回路と接続されている。即ち、第２ピン１２に伝達された変換基板１１を経たセンサチップ５の出力値の信号はＨＩＣ１３に設けられたＡＳＩＣ１４で増幅・補正が行われ、その後に、増幅・補正が行われた信号がコムリード１５へ伝達される。
【００６９】
また、カバー４０の内部は、インシュレータ１０からＨＩＣ１３の上側まで、各部材を保護する等のためにシリコンゲル等のポッティング剤１６が充填されている。このポッティング剤１６は、介在することでＨＩＣ１３に設けられたＡＳＩＣ１４とボディ３３との熱結合性を高めており、ＡＳＩＣ１４に内蔵された感熱機構とボディ３３の下側にあるセンサチップ５との温度差が低減するようにしている。さらに、ＡＳＩＣ１４をＨＩＣ１３下面側に配置してＡＳＩＣ１４をボディ３３に近づけることでも熱結合性を高めている。
【００７０】
ＨＩＣ１３の上側には、放熱基板１７が設けられている。放熱基板１７には、図２に示すように、表裏面に細くかつ長い配線パターン１７ａが配置面積をなるべく稼ぎつつ距離を長く配線されるように波線形状に設けられている。放熱基板１７の配線パターン１７ａの一端はコムリード１５の上端に接続され、他端は上方へ延びる第２コムリード１８に接続されている。第２コムリード１８は中央近傍に複数配置されている。
【００７１】
このため、本実施の形態では、コムリード１５から熱伝導してきた熱が放熱基板１７で放熱されると共に、コムリード１５へ伝達された増幅・補正が行われた信号が放熱基板１７を経て第２コムリード１８に伝達される。
【００７２】
放熱基板１７の上側には、表面に導通パターンがプリントされたセラミック製のプリント基板１９が設けられている。プリント基板１９には、センサチップ５への供給電力量を制御するトランジスタ２０やフレキシブルサーキット又はリード線２２を接続するためのピンヘッダ２１等が備えられている。トランジスタ２０は、プリント基板１９上で第２コムリード１８上端がはんだ付けされた中央近傍から最も離れたプリント基板１９の外周側かつ上面側に配置されている。
【００７３】
プリント基板１９上では、トランジスタ２０，ピンヘッダ２１等は導通パターンに接続されている。また、プリント基板１９は、中央近傍で第２コムリード１８上端部に支持固定されており、プリント基板１９上の導通パターンと第２コムリード１８上端とがはんだ付けされている。
【００７４】
プリント基板１９は、熱伝導率の高いセラミック製であるため、プリント基板１９に設けられたトランジスタ２０，導通パターン等の発熱素子が通電で発熱すると、熱はプリント基板１９全体に熱伝導し、プリント基板１９からカバー４０内部の空気中に拡散して放熱される。
【００７５】
そして、ＡＳＩＣ１４で増幅・補正が行われた信号は第２コムリード１８に伝達された後、プリント基板１９を介してピンヘッダ２１からフレキシブルサーキット又はリード線２２へ伝達される。
【００７６】
プリント基板１９の上側には、蓋状の金属製のプレート２３が設けられている。プレート２３は、外周端をカバー４０の上端内周に係止させている。このプレート２３には、中央近傍に貫通コンデンサ２４が設けられており、貫通コンデンサ２４はコネクタ５２のコネクタピン５３とはんだ付けされて接続されている。また、フレキシブルサーキット又はリード線２２もコネクタピン５３とはんだ付けされて接続されている。フレキシブルサーキット又はリード線２２とコネクタピン５３の接続部には、耐久性を向上する補強用の基板２５を介在させている。
【００７７】
プレート２３の上側では、蓋状のコネクタ部５０がカバー４０に装着される。コネクタ部５０の下端がプレート２３を支持し、コネクタ部５０の下端外周の外径に突出する環状凸部５１がカバー４０の上端とカシメ固定されている。コネクタ部５０下端と環状凸部５１とプレート２３外縁とカバー４０の内周とで囲まれた部分には、カバー４０の内部を密封するＯリング２６が装着されている。
【００７８】
また、コネクタ部５０は、頂部に略直方体のコネクタ５２が設けられており、コネクタ５２内部に設けられたコネクタピン５３がカバー４０の内部に達して貫通コンデンサ２４とはんだ付けされている。
【００７９】
そして、ＡＳＩＣ１４で増幅・補正が行われプリント基板１９を経た信号が、フレキシブルサーキット又はリード線２２から貫通コンデンサ２４を介してコネクタピン５３に伝達されて圧力センサ１から取り出される。
【００８０】
以上の構成を備えた本実施の形態の圧力センサ１では、感熱機構を内蔵するＡＳＩＣ１４をＨＩＣ１３に設置し、また、トランジスタ２０，導通パターン等の発熱素子をプリント基板１９に設置し、感熱機構と発熱素子を別々に異なる基板（ＨＩＣ１３、プリント基板１９）に設置し、さらに、これら２つの基板が放熱基板１７を介して接続されることで、通電によって発熱した発熱素子の熱は、トランジスタ２０，導通パターン等の発熱素子を配置したプリント基板１９から熱伝導しても、途中の放熱基板１７で放熱され、感熱機構を内蔵するＡＳＩＣ１４を配置したＨＩＣ１３へ伝播しないので、発熱素子の熱を感熱機構に熱伝導することが防止でき、感熱機構の検知温度が実際のセンサチップ５の温度よりも高温とならず温度差が大きくならないので、感熱機構の検知温度を用いて温度補正を行った信号は実際の圧力に対して誤差が低減し、出力精度の向上を図ることができる。
【００８１】
また、時間が経過しても発熱素子の熱が感熱機構へ熱伝導しないので、感熱機構の温度は時間の経過と共に上昇して行くことはない。このため、温度補正を行った信号は、時間の経過と共に実際の圧力に対して誤差が増大することはない。よって、電源投入後に時間が経過しても、安定した出力精度を維持することができる。
【００８２】
放熱基板１７の配線パターン１７ａは、細く、かつ長いことで、放熱基板１７を伝わる熱は途中で好適に放熱されるので、感熱機構を内蔵するＡＳＩＣ１４を配置したＨＩＣ１３まで熱が伝播することを防止できる。
【００８３】
なお、プリント基板１９は、セラミック製であることで、プリント基板１９上は熱伝導し易く、通電によって発熱した発熱素子の熱はプリント基板１９全体に熱伝導し、プリント基板１９から空気中に拡散して放熱されるが、その他の熱伝導率のよい部材であってもよい。
【００８４】
（効果の比較）
上記の本実施の形態の圧力センサ１と比較例としての従来技術の圧力センサとの熱伝導により生じるオフセット過渡特性を比較した。比較したオフセット過渡特性は、オフセット変化量について、電源投入後の時間経過を見たものである。図３（ａ）は本実施の形態を示し、図３（ｂ）は比較例としての従来技術を示す。
【００８５】
図３に示すように、比較例ではオフセット変化量が最大±０．５％前後まで変動するのに対し、本実施の形態ではオフセット変化量が最大でも±０．２％以内と変化量を著しく低減することができた。すなわち、本実施の形態では、放熱基板１７を介することで、感熱機構を内蔵するＡＳＩＣ１４を配置したＨＩＣ１３まで発熱素子から発生する熱が伝播することを防止でき、これによってオフセット変動量が低減することとなっている。また本実施の形態では、電源投入後に時間が経過しても、安定した出力精度を維持している。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にあっては、感熱機構と発熱素子とを別々に異なる２つの基板に設置し、２つの基板が放熱基板を介して接続されたことで、通電によって発熱した発熱素子の熱は、感熱機構が設置された基板から熱伝導しても、途中の放熱基板で放熱され、感熱機構が配置された基板へ伝播しないので、発熱素子の熱を感熱機構に熱伝導することが防止でき、感熱機構の検知温度が実際の圧力検知素子の温度よりも高温とならず温度差が大きくならないので、感熱機構の検知温度を用いて温度補正を行った信号は実際の圧力に対して誤差が低減し、出力精度の向上を図ることができる。
【００８７】
また、時間が経過しても発熱素子の熱が感熱機構へ熱伝導しないので、感熱機構の温度は時間の経過と共に上昇して行くことはない。このため、温度補正を行った信号は、時間の経過と共に実際の圧力に対して誤差が増大することはない。よって、電源投入後に時間が経過しても、安定した出力精度を維持することができる。
【００８８】
放熱基板の配線パターンは、細く、かつ長く配線されていることで、放熱基板を伝わる熱は途中で良好に放熱されるので、感熱機構が設置された基板まで熱が伝播することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る圧力センサを示す断面図である。
【図２】実施の形態に係る圧力センサの放熱基板を示す図である。
【図３】実施の形態に係る圧力センサと比較例としての従来技術の圧力センサのオフセット過渡特性を示すグラフである。
【図４】従来技術の圧力センサを示す断面図である。
【符号の説明】
１ 圧力センサ
２ ダイアフラム
３ リング
４ ガイド
４ａ 導入孔
５ センサチップ
６ スペーサ
７ ボンディングワイヤ
８ ピン
９ ガラス
１０ インシュレータ
１１ 変換基板
１２ 第２ピン
１３ ＨＩＣ（ハイブリッドＩＣ）
１４ ＡＳＩＣ（カスタムＩＣ）
１５ コムリード
１６ ポッティング剤
１７ 放熱基板
１７ａ 配線パターン
１８ 第２コムリード
１９ プリント基板
２０ トランジスタ
２１ ピンヘッダ
２２ フレキシブルサーキット又はリード線
２３ プレート
２４ 貫通コンデンサ
２５ 基板
２６ Ｏリング
３０ ケース
３１ 油圧導入部
３１ａ ネジ部
３２ ケース本体
３３ ボディ
３４ 凹部
３５ 貫通孔
４０ カバー
５０ コネクタ部
５１ 環状凸部
５２ コネクタ
５３ コネクタピン
Claims (2)
- 圧力検知素子と、
該圧力検知素子の出力値の温度補正に用いるために温度検知する感熱機構と、
動作時の通電により発熱する発熱素子と、
を備え、
前記感熱機構と前記発熱素子とを別々に異なる２つの基板に設置した圧力センサであって、
前記２つの基板が放熱基板を介して接続されたことを特徴とする圧力センサ。 - 前記放熱基板の配線パターンは、細く、かつ長く配線されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
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