JP4863571B2 - Pressure sensor - Google Patents

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JP4863571B2
JP4863571B2 JP2001136284A JP2001136284A JP4863571B2 JP 4863571 B2 JP4863571 B2 JP 4863571B2 JP 2001136284 A JP2001136284 A JP 2001136284A JP 2001136284 A JP2001136284 A JP 2001136284A JP 4863571 B2 JP4863571 B2 JP 4863571B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力センサに関し、特に圧力検出素子を収容したハウジングとコネクタケースとを具備した圧力センサにおいて、組立工数を削減する目的で組立てを簡単に行えるようにした圧力センサの構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
特開平11−351990号公報には、流体の圧力を検出する絶対圧力式圧力センサまたはシールドゲージ圧力式圧力センサとして、圧力検出空間に連通する内部空間と上端に肉薄の立上部を有する金属製のハウジングと、内部空間と内部空間を上下に分離する隔壁と上端に肉薄の立上部を有する円筒形の金属製の圧力ケースと、絶縁性材料からなるコネクタケースとからなり、ハウジングと圧力ケースとコネクタケースを積み重ね、それぞれの立上部をかしめて一体化して形成した内部空間に圧力検出用のセンサエレメントと電気回路とを収容し、圧力ケースに貫通コンデンサを設けた圧力センサが、開示されている。
【0003】
さらに、本出願人は上述した圧力センサの出力電圧に対する電磁ノイズの影響をの変動を減少させることを目的として、圧力導入孔を有するハウジングと、ピエゾ抵抗効果を有する半導体素子よりなるセンサエレメントと、前記センサエレメントを固着するホルダと、圧力ケースとを有し、前記センサエレメントと前記ホルダと前記圧力ケースを気密に溶接して参照用圧力空間を形成して圧力センサ本体とし、圧力センサ本体を前記ハウジングに電気的に絶縁して保持した圧力センサに関する発明を、特願平11‐312611号として出願している。
【0004】
この発明によれば、圧力センサの電磁ノイズの影響を減少させることができるが、圧力センサ本体とコネクタとを接続する部分の構成が複雑で工数が多くなり、製造コストが引き下がらない要因となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような要請に応えるために、圧力センサ本体とコネクタを接続する部分の構造を単純化し、製造工数を削減した、圧力センサ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】
かかる目的を達成するために、本発明の圧力センサは、圧力導入孔を有するハウジングと、ピエゾ抵抗効果を有する半導体素子よりなる圧力検出素子と、前記圧力検出素子を台座およびヘッダを介して固着するホルダと、コネクタケースとを有し、前記圧力検出素子と前記ホルダとを台座およびヘッダを介して気密に接合して参照用圧力空間を形成した圧力センサ本体とした圧力センサにおいて、前記圧力センサ本体の前記ホルダ上に電極パッドを有する回路基板を設け、前記コネクタケースに支持され弾力性を有する電気導電性を有するばね状体を備え、前記ばね状体は、参照用圧力空間内に配置され、その一端が前記コネクタケースに設けたコネクタの下端に固着されるとともに、他端が下方に折り曲げられその先端が湾曲部で形成され、前記圧力検出素子及び前記回路基板が設けられた前記ホルダを前記ハウジングにその内部空間より載置してから前記コネクタケースを前記ハウジングの上部からかぶせてその内部空間に挿入して固定し、前記ばね状体の湾曲部を前記電極パッド上に押付ける
【0008】
さらに、本発明は、上記ばね状体のコネクタの下端に固着された個所から折り曲げ部までが上記コネクタケースの内部空間の底部に支持される。
【0009】
さらに、本発明は、上記圧力センサが、ゲージ圧力式圧力センサである。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる圧力センサの第1の実施の形態について、図1〜図4を用いて説明する。図1は第1の実施の形態にかかるゲージ圧力式圧力センサの構成を示す縦断面図、図2は回路基板およびホルダの上面図、図3はコネクタケースの下面図、図4は電極パッドとばね状体との接続状態を説明する図である。
【0011】
本発明の第1の実施の形態にかかる圧力センサ1は、ハウジング10と、センサエレメント20と、ホルダ30と、回路基板40と、ばね状体50と、コネクタケース70と、コネクタ80とから構成されている。
【0012】
この圧力センサ1は、ハウジング10と、コネクタケース70からなる容器内に、センサエレメント20、ホルダ30からなる圧力センサ本体が収納されている。
【0013】
ハウジング10は、例えば、アルミニウムを用いて略円筒形状に構成されている。該ハウジング10は、下部に流体を導入する流体導入孔12を有しており、該流体導入孔の上部に円形のハウジング底部13が形成され、その周辺に設けた環状の堤141によって形成されるOリングおよびコネクタケース受け部として働く環状の溝14と、該環状の溝の外周から立ち上がる周壁16と、周壁の上端部に肉薄に設けたかしめ部17と、本体の内側に底部と周壁とによって形成されたハウジング内部空間18とを有して構成される。
【0014】
ハウジング10の流体導入孔口12とハウジング内部空間18とは、連通している。
【0015】
測定圧力側の配管にハウジング10の流体導入孔12の外周に設けたネジ部19を捩じ込んで、ハウジング10を気密に配管に固定する。
【0016】
センサエレメント20は、圧力を検出する機能を有しており、金属製のヘッダ21と、半導体基板の上面に複数のピエゾ抵抗効果を有する抵抗をブリッジを形成するように設けた半導体素子からなる圧力検出素子22と、ヘッダ21の上面に気密に固定されたシリコン製台座23とから構成され、ヘッダ21と台座23の中央部には、圧力検出素子22の底部に達するセンサエレメント開口24が設けられている。
【0017】
ヘッダ21の上面213に、前記台座23が気密に載置固定され、抵抗が配置された面が上面となるように圧力検出素子22が台座23の上面に載置固定されている。
【0018】
ヘッダ21の下部周囲には上面に閉じた形状に形成されたホルダ受け用堤212を有するつば部211が設けられている。
【0019】
圧力検出素子22は、半導体基板の平面形状が矩形に形成されるとともに、中央部が肉薄状に構成され、圧力によって変形するダイヤフラム部が形成されており、上記ダイヤフラム部の上面には、複数のピエゾ抵抗素子をブリッジ状に形成することによって歪ゲージである圧力検知部が形成されるとともに、周辺部の肉厚部上に集積回路製造技術を用いて製造した増幅回路や演算処理回路などの電気回路を設けている。
【0020】
さらに、圧力検出素子22の上面に設けたランド部と回路基板40の上面に設けたランド部43とがボンディングワイヤ25によって接続されている。
【0021】
例えば、シリコン製台座23は、その平面形状が矩形であり、中心にセンサエレメント開口24を設けた形状に形成される。
【0022】
シリコン製台座23のヘッダ21との接合面には金スパッタリング等によって金メッキ層が設けられている。
【0023】
ヘッダ21は、例えば42アロイ等の鉄−ニッケル系合金を用いて構成され、その平面形状が円形であり、中心にセンサエレメント開口24を設けた形状に形成される。ヘッダ21の台座23との接合面には金メッキ層が設けられている。
【0024】
台座23およびヘッダ21のセンサエレメント開口24は、それぞれ同軸上に配置され、ハウジング10の流体導入孔12に連通し、圧力検出素子22の裏面に設けた空間に圧力流体を導くように構成されている。
【0025】
圧力検出素子22の下面は、台座23の上面に気密に溶着固定され、台座23の下面とヘッダ21の上面213は金−シリコンのロー材を介在させて加熱圧着(スクラブ)することによって、金−シリコン合金が形成されて気密に溶着固定される。
【0026】
ホルダ30は、コネクタケース70とともに参照圧力用空間を形成する。
【0027】
ホルダ30は、例えばステンレススチールを用いて形成され、中心部にホルダ開口32が設けられ、周辺の一部にコネクタケースの位置を決める位置決め用切欠き部33が設けられている。
【0028】
ホルダ30の下面31は、センサエレメント20のヘッダ21のつば部211に設けたホルダ受け用堤212の上面が当接され、例えば、プロジェクション溶接によって気密に固着される。
【0029】
ホルダ30の上面34には、回路基板40が接着剤などを用いて固定される。
【0030】
回路基板40は、たとえばアルミナ基板から構成される絶縁性のプリント配線基板からなり、略々円盤形状に構成され中央にセンサエレメント20の圧力検出素子22が位置する回路基板開口41が設けられるとともに、その表面には、信号を外部に取り出す金パッドからなる電極パッド42、圧力検出素子22からのボンディングワイヤ25が接続される金パッドからなるランド部43、圧力検出素子22からの電気信号を増幅・演算処理して出力する回路を構成するプリント配線44および回路素子45が設けられている。回路基板40の回路部は、前記電極パッド42およびランド部43ならびに検査用端子部を除きの破線で示されるように保護皮膜46で覆われている。
【0031】
回路基板40に設けられた入出力端子として働く電極パッド42は、ばね状体50が接してとコネクタ80と接続され、信号線や電源供給線や接地線に対応して設けられる。
【0032】
ばね状体50は、例えばリン青銅などの電気伝導性弾性体から構成され、一端51がコネクタ80の下端81にスポット溶接などによって固定され、他端側が下方に折り曲げられ垂下部52を形成するとともにその先端部には湾曲部53が形成されている。湾曲部53の電極パッド42と接する面には部分的に金メッキ54が施されている。
【0033】
ばね状体50は、端部51から折り曲げ部52までがコネクタケース70の底面74に支持されており、コネクタケース70をハウジング10にかしめ付けたときに湾曲部53を電極パッド42上に押し付けるように働く。
【0034】
コネクタケース70は、コネクタ80を差し込み固定する樹脂製ケースであり、上部に設けたソケット部71と、ソケット部71の下方に設けた参照用空間として働くコネクタケース内部空間72と、下方に垂れ下がった上部周壁73と、上部周壁73の下面74と、上部周壁73の下方に垂れ下がった下部周壁75と、下部周壁75の外側上方に設けたかしめ受け部76と、下部周壁75の内面に設けた位置決め部77と、下部周壁76の下端の平坦面78と、コネクタ80を挿通保持するためのコネクタ挿入孔79を有し、コネクタ挿入孔79には、コネクタ80が下方から挿入されて固定されいる。
【0035】
なお、図示しないが、コネクタ80とコネクタ挿入孔79の隙間(均圧路)を通して参照用空間の圧力は外部(大気圧)と連通しており、ゲージ圧力式圧力センサを達成している。また、均圧路は、圧力が伝わる必要最小限の大きさでよいのは勿論である。
【0036】
このコネクタケース70は、その形状を変更することによって、種々の異なる形状のコネクタに対応することができる。
【0037】
コネクタ80は、電源線と接地線が電気回路への電力供給に使用され、接地線と信号線は、センサエレメント20の出力信号を外部へ取り出すために使用されている。
【0038】
Oリング95は、Oリング受け用溝である環状溝14に挿入され、外部からの水や湿気等がコネクタケース70の内部空間72へ浸入することを防ぐ。Oリング96は、ハウジングのねじ部19の上部にはめられ、配管との間の気密を保持する。
【0039】
これらの構成部品を用いて圧力センサ1を組み立てる手順を説明する。
【0040】
圧力検出素子22と台座23の積層体をヘッダ21上に固着して組み立てたセンサエレメント20を、ホルダ30のホルダ開口32に挿入して、ヘッダ21のつば部211に設けたホルダ受け用堤212の上面をホルダ下面31に当てた後、環状のプロジェクション電極を押し当て、ホルダ下面31にヘッダ21を気密に溶接し固着する。
【0041】
次いで、ホルダ30の上面34に回路基板40を接着剤を用いて固定した後、圧力検出素子22のランド部と回路基板40のランド部43とを金線からなるボンディングワイヤ25を用いて接続する。
【0042】
センサエレメント20とホルダ30と回路基板40からなる圧力センサ組立体を、Oリング95を載置したハウジング10ハウジング内部空間18より置する。コネクタケース70のコネクタ挿入孔79に下端部81にばね状体50を固定したコネクタ80を挿入して接続手段を設けたコネクタケース70を組立てる。
【0043】
次いで、コネクタケース70に固定されたターミナルに80に固定されたばね状体50の湾曲部53が回路基板40の電極パッド42の上に位置するように位置決めした後、このコネクタケース70をハウジング10の内部空間18に挿入し、コネクタケース70のかしめ受け部76上へハウジング10の立上部(周壁部)16の上端のかしめ部17をかしめてハウジング10とコネクタケース70を固定する。
【0044】
以上の工程によって、コネクタ80と電極パッド42が電気的に接続された圧力センサ1が組み立てられる。
【0045】
この発明によれば、圧力センサ組立体をハウジング10内に位置させた後、コネクタケース70を上部からかぶせて、ハウジングのかしめ部17をかしめることによって、流体導入空間が気密に構成されたゲージ圧の圧力センサを、リード線の半田付けなどの工程を経ずに容易に製造することができる。
【0046】
本発明の参考例は、第1の実施の形態におけるゲージ圧力式圧力センサを絶対圧力式およびシールドゲージ圧力式の圧力センサとしたものである。
【0047】
本発明の参考例に係る絶対圧力式およびシールドゲージ式の圧力センサ1の構成を図5および図6を用いて説明する。図5は圧力センサ全体の構成を示す縦断面図であり、図6は、絶対圧力式およびシールドゲージ圧力式圧力センサの圧力ケースの取付け部の拡大断面図である。
【0048】
参考例にかかる圧力センサ1は、図1に示した第1の実施の形態にかかるゲージ圧力式圧力センサ1に、圧力ケース60を気密に設け、その内部空間を参照用圧力空間にし、内部空間61を真空および所定のガス圧に保つことで絶対圧およびシールドゲージ圧を検出するようにした点に特徴を有している。また、この圧力ケース60を金属部材で構成すると、外部から飛来する高周波電磁ノイズがセンサエレメント20へ届くのを軽減する効果も持っている。
【0049】
圧力ケース60には、内部空間61が形成され、図6に示すように、内部空間61は所定の圧力とされる。圧力ケース60の周辺部62は、回路基板40の上面に形成されたガラス層からなる絶縁性保護膜46の上にシリコン接着剤62によって気密に接着される。
【0050】
その他の点は、第1の実施の形態にかかるゲージ圧力式圧力センサ1と略々同様の構成をしている。
【0051】
この構成を有する圧力センサ1も、第1の実施の形態にかかるゲージ圧力式圧力センサと同様に、半田付けなどの工程を経ずに圧力センサ自体を製造することができる。
【0052】
本発明の第2の実施の形態に係るゲージ圧力式圧力センサ1の構成を図7および図8を用いて説明する。図7は第2の実施の形態にかかるゲージ圧力式圧力センサの構成を示す縦断面図であり、図8はコネクタケースの下面図である。
【0053】
第2の実施の形態にかかる圧力センサ1は、図1に示した第1の実施の形態にかかるゲージ圧力式圧力センサ1において、コネクタケース70に取り付けられるコネクタ80およびばね状体50を左右に分けるとともに千鳥状に配置した点に特徴を有している。
【0054】
すなわち、コネクタ80に接続されたばね状体50は、図に示すように左右に分けられるとともに千鳥状に配置されるので、コネクタケース70をセンサ組立体を内部に挿入したハウジング10に搭載するにあたって、コネクタケース70が安定し、その後のかしめ工程がスムースに行える。
【0055】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、圧力センサ本体とコネクタとを弾力性を有する電気導電性を有するばね状体によって接続する構造にすることによって、組立てが簡単に行える組立工数を削減したゲージ圧力方式の圧力センサを提供できる。さらにまた、必要に応じて内部に圧力ケースを設けることで、絶対圧力式およびシールドゲージ圧力式圧力センサも提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態にかかる圧力センサの構造を示す縦断面図。
【図2】本発明の第1の実施の形態にかかる圧力センサのコネクタケースの底面図。
【図3】本発明の第1の実施の形態にかかる圧力センサのホルダおよび回路基板の上面図。
【図4】本発明の第1の実施の形態にかかる圧力センサの電極パッド部の拡大断面図。
【図5】本発明の参考例にかかる圧力センサの構造を示す縦断面図。
【図6】本発明の参考例にかかる圧力センサの圧力ケースの接続部の構造を示す拡大断面図。
【図7】本発明の第2の実施の形態にかかる圧力センサの構造を示す縦断面図。
【図8】本発明の第2の実施の形態にかかる圧力センサのコネクタケースの底面図。
【符号の説明】
1 圧力センサ
10 ハウジング
12 流体導入孔
13 ハウジング底部
14 環状溝
16 周壁
17 かしめ部
18 ハウジング内部空間
19 ねじ部
20 センサエレメント
21 ヘッダ
211 つば部
212 ホルダ受け用堤
213 ホルダ上面
22 圧力検出素子
23 台座
24 センサエレメント開口
25 ボンディングワイヤ
30 ホルダ
31 ホルダ下面
32 ホルダ開口
33 位置決め用切欠き部
34 ホルダ上面
40 回路基板
41 回路基板開口
42 電極パッド
43 ランド部
44 プリント配線
45 回路素子
50 ばね状体
51 端部
52 折り曲げ部
53 湾曲部
54 金メッキ部
60 圧力ケース
61 内部空間
62 周辺部
63 シリコン接着剤
70 コネクタケース
71 ソケット部
72 内部空間
73 上部周壁
74 上部周壁下面
75 下部周壁
76 かしめ受け部
77 位置決め部
78 平坦面
79 コネクタ挿入孔
80 コネクタ
81 コネクタ下部
95 Oリング
96 Oリング
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure sensor, and more particularly to a structure of a pressure sensor that can be easily assembled for the purpose of reducing the number of assembly steps in a pressure sensor including a housing accommodating a pressure detection element and a connector case.
[0002]
[Prior art]
In Japanese Patent Laid-Open No. 11-351990, as an absolute pressure type pressure sensor or a shield gauge pressure type pressure sensor for detecting the pressure of a fluid, a metal made of an internal space communicating with the pressure detection space and a thin upright portion at the upper end is disclosed. The housing, the pressure case and the connector are composed of a housing, a partition that separates the inner space from the upper and lower sides, a cylindrical metal pressure case having a thin upright portion at the upper end, and a connector case made of an insulating material. There has been disclosed a pressure sensor in which a sensor element and an electric circuit for pressure detection are housed in an internal space formed by stacking cases and caulking the respective upper portions, and providing a through capacitor in the pressure case.
[0003]
Further, the present applicant aims to reduce the fluctuation of the influence of electromagnetic noise on the output voltage of the pressure sensor described above, a housing having a pressure introduction hole, a sensor element made of a semiconductor element having a piezoresistance effect, A holder for fixing the sensor element; and a pressure case; the sensor element, the holder, and the pressure case are hermetically welded to form a pressure space for reference, and the pressure sensor body is An invention relating to a pressure sensor electrically insulated and held in a housing has been filed as Japanese Patent Application No. 11-312611.
[0004]
According to the present invention, the influence of electromagnetic noise of the pressure sensor can be reduced, but the configuration of the portion connecting the pressure sensor main body and the connector is complicated and the number of man-hours is increased, and the manufacturing cost is not reduced. ing.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In order to meet such a demand, the present invention has an object to provide a pressure sensor that simplifies the structure of a portion connecting a pressure sensor main body and a connector and reduces the number of manufacturing steps.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, a pressure sensor of the present invention includes a housing having a pressure introducing hole, a pressure detection element made of a semiconductor element having a piezoresistive effect, and the pressure detection element fixed through a base and a header. A pressure sensor body having a holder and a connector case, wherein the pressure sensor body and the holder are hermetically joined via a pedestal and a header to form a reference pressure space; A circuit board having an electrode pad is provided on the holder, and includes a spring-like body having electrical conductivity supported by the connector case, and the spring-like body is disposed in a reference pressure space; One end is fixed to the lower end of the connector provided in the connector case, the other end is bent downward, and the tip is formed by a curved portion. The holder provided with the pressure detecting element and the circuit board is placed on the housing from its inner space, and then the connector case is placed over the housing and inserted into the inner space to be fixed, and the spring The curved portion of the body is pressed onto the electrode pad .
[0008]
Further, according to the present invention, the portion from the portion fixed to the lower end of the connector of the spring-like body to the bent portion is supported by the bottom portion of the internal space of the connector case.
[0009]
Furthermore, the present invention, the pressure sensor, Ru gauge pressure type pressure sensor der.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of a pressure sensor according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a gauge pressure type pressure sensor according to a first embodiment, FIG. 2 is a top view of a circuit board and a holder, FIG. 3 is a bottom view of a connector case, and FIG. 4 is an electrode pad. It is a figure explaining a connection state with a spring-like object.
[0011]
The pressure sensor 1 according to the first embodiment of the present invention includes a housing 10, a sensor element 20, a holder 30, a circuit board 40, a spring-like body 50, a connector case 70, and a connector 80. Has been.
[0012]
In the pressure sensor 1, a pressure sensor main body including a sensor element 20 and a holder 30 is housed in a container including a housing 10 and a connector case 70.
[0013]
The housing 10 is configured in a substantially cylindrical shape using, for example, aluminum. The housing 10 has a fluid introduction hole 12 for introducing a fluid at a lower portion, and a circular housing bottom portion 13 is formed at an upper portion of the fluid introduction hole, and is formed by an annular bank 141 provided in the periphery thereof. An annular groove 14 serving as an O-ring and connector case receiving part, a peripheral wall 16 rising from the outer periphery of the annular groove, a caulking part 17 provided thinly at the upper end of the peripheral wall, and a bottom part and a peripheral wall on the inner side of the main body And a housing internal space 18 formed.
[0014]
The fluid introduction hole port 12 of the housing 10 and the housing internal space 18 communicate with each other.
[0015]
A screw portion 19 provided on the outer periphery of the fluid introduction hole 12 of the housing 10 is screwed into the pipe on the measurement pressure side to fix the housing 10 to the pipe in an airtight manner.
[0016]
The sensor element 20 has a function of detecting pressure, and is a pressure composed of a metal header 21 and a semiconductor element provided with a plurality of piezoresistive resistors on the upper surface of the semiconductor substrate so as to form a bridge. The detection element 22 and a silicon pedestal 23 that is airtightly fixed to the upper surface of the header 21 are provided. ing.
[0017]
The pedestal 23 is mounted and fixed on the upper surface 213 of the header 21 in an airtight manner, and the pressure detection element 22 is mounted and fixed on the upper surface of the pedestal 23 so that the surface on which the resistor is disposed is the upper surface.
[0018]
Around the lower portion of the header 21, a collar portion 211 having a holder receiving bank 212 formed in a closed shape on the upper surface is provided.
[0019]
The pressure detection element 22 has a planar shape of the semiconductor substrate formed in a rectangular shape, a thin central portion, and a diaphragm portion that is deformed by pressure. A plurality of diaphragms are formed on the upper surface of the diaphragm portion. By forming the piezoresistive element in a bridge shape, a pressure sensing part, which is a strain gauge, is formed, and an electric circuit such as an amplifier circuit or an arithmetic processing circuit manufactured using integrated circuit manufacturing technology on the thick part of the peripheral part. A circuit is provided.
[0020]
Further, a land portion provided on the upper surface of the pressure detection element 22 and a land portion 43 provided on the upper surface of the circuit board 40 are connected by a bonding wire 25.
[0021]
For example, the silicon pedestal 23 is formed in a shape in which the planar shape is rectangular and the sensor element opening 24 is provided at the center.
[0022]
A gold plating layer is provided on the joint surface of the silicon base 23 with the header 21 by gold sputtering or the like.
[0023]
The header 21 is made of, for example, an iron-nickel alloy such as 42 alloy, has a circular planar shape, and is formed in a shape having a sensor element opening 24 at the center. A gold plating layer is provided on the joint surface of the header 21 with the base 23.
[0024]
The pedestal 23 and the sensor element opening 24 of the header 21 are arranged coaxially, communicate with the fluid introduction hole 12 of the housing 10, and are configured to guide pressure fluid to a space provided on the back surface of the pressure detection element 22. Yes.
[0025]
The lower surface of the pressure detecting element 22 is hermetically welded and fixed to the upper surface of the pedestal 23, and the lower surface of the pedestal 23 and the upper surface 213 of the header 21 are heat-pressed (scrubbed) with a gold-silicon brazing material interposed therebetween. -A silicon alloy is formed and is hermetically welded and fixed.
[0026]
The holder 30 forms a reference pressure space together with the connector case 70.
[0027]
The holder 30 is formed using, for example, stainless steel, a holder opening 32 is provided at the center, and a positioning notch 33 that determines the position of the connector case is provided at a part of the periphery.
[0028]
The lower surface 31 of the holder 30 is brought into contact with the upper surface of a holder receiving bank 212 provided on the flange portion 211 of the header 21 of the sensor element 20, and is fixed in an airtight manner, for example, by projection welding.
[0029]
The circuit board 40 is fixed to the upper surface 34 of the holder 30 using an adhesive or the like.
[0030]
The circuit board 40 is made of an insulating printed wiring board made of, for example, an alumina board, and is formed in a substantially disk shape, and a circuit board opening 41 in which the pressure detection element 22 of the sensor element 20 is located is provided at the center. On the surface, an electrode pad 42 made of a gold pad for taking out a signal to the outside, a land portion 43 made of a gold pad to which a bonding wire 25 from the pressure detecting element 22 is connected, and an electric signal from the pressure detecting element 22 are amplified and amplified. A printed wiring 44 and a circuit element 45 constituting a circuit that performs arithmetic processing and outputs are provided. The circuit portion of the circuit board 40 is covered with a protective film 46 as indicated by broken lines except for the electrode pads 42, the land portions 43, and the inspection terminal portions.
[0031]
The electrode pad 42 serving as an input / output terminal provided on the circuit board 40 is connected to the connector 80 when the spring-like body 50 is in contact therewith, and is provided corresponding to the signal line, the power supply line, and the ground line.
[0032]
The spring-like body 50 is made of an electrically conductive elastic body such as phosphor bronze, and one end 51 is fixed to the lower end 81 of the connector 80 by spot welding or the like, and the other end is bent downward to form a hanging part 52. A bending portion 53 is formed at the tip portion. A surface of the bending portion 53 that contacts the electrode pad 42 is partially plated with gold.
[0033]
The spring- like body 50 is supported by the bottom surface 74 of the connector case 70 from the end portion 51 to the bent portion 52 so that the curved portion 53 is pressed onto the electrode pad 42 when the connector case 70 is caulked to the housing 10. To work.
[0034]
The connector case 70 is a resin case into which the connector 80 is inserted and fixed. The connector case 70 hangs downward from a socket portion 71 provided at the top, a connector case internal space 72 serving as a reference space provided below the socket portion 71, and the connector case 70. The upper peripheral wall 73, the lower surface 74 of the upper peripheral wall 73, the lower peripheral wall 75 that hangs down below the upper peripheral wall 73, the caulking receiving portion 76 provided on the outer upper side of the lower peripheral wall 75, and the positioning provided on the inner surface of the lower peripheral wall 75 It has a portion 77, a flat surface 78 at the lower end of the lower peripheral wall 76, and a connector insertion hole 79 for inserting and holding the connector 80. The connector 80 is inserted into the connector insertion hole 79 from below and fixed.
[0035]
Although not shown, the pressure in the reference space communicates with the outside (atmospheric pressure) through the gap (equal pressure equalization path) between the connector 80 and the connector insertion hole 79, thereby achieving a gauge pressure type pressure sensor. Of course, the pressure equalizing path may be the minimum necessary size to transmit the pressure.
[0036]
The connector case 70 can correspond to various different shapes of connectors by changing its shape.
[0037]
In the connector 80, a power supply line and a ground line are used for supplying power to the electric circuit, and the ground line and the signal line are used for taking out an output signal of the sensor element 20 to the outside.
[0038]
The O-ring 95 is inserted into the annular groove 14 that is an O-ring receiving groove, and prevents water, moisture, and the like from the outside from entering the internal space 72 of the connector case 70. The O-ring 96 is fitted on the upper portion of the screw portion 19 of the housing, and maintains an airtightness with the pipe.
[0039]
A procedure for assembling the pressure sensor 1 using these components will be described.
[0040]
The sensor element 20 assembled by fixing the laminated body of the pressure detection element 22 and the pedestal 23 onto the header 21 is inserted into the holder opening 32 of the holder 30, and the holder receiving bank 212 provided in the collar portion 211 of the header 21. Then, the annular projection electrode is pressed against the holder lower surface 31, and the header 21 is hermetically welded to the holder lower surface 31 and fixed.
[0041]
Next, after fixing the circuit board 40 to the upper surface 34 of the holder 30 using an adhesive, the land portion of the pressure detection element 22 and the land portion 43 of the circuit board 40 are connected using the bonding wire 25 made of a gold wire. .
[0042]
The pressure sensor assembly comprising a sensor element 20 and the holder 30 and the circuit board 40, the housing 10 placing the O-ring 95 you location mounting than the housing inner space 18. The connector case 70 provided with connection means is assembled by inserting the connector 80 having the spring-like body 50 fixed to the lower end portion 81 into the connector insertion hole 79 of the connector case 70.
[0043]
Next, after positioning the curved portion 53 of the spring-like body 50 fixed to 80 on the terminal fixed to the connector case 70 so as to be positioned on the electrode pad 42 of the circuit board 40, the connector case 70 is fixed to the housing 10. The housing 10 and the connector case 70 are fixed by caulking the caulking portion 17 at the upper end of the rising portion (peripheral wall portion) 16 of the housing 10 onto the caulking receiving portion 76 of the connector case 70.
[0044]
Through the above steps, the pressure sensor 1 in which the connector 80 and the electrode pad 42 are electrically connected is assembled.
[0045]
According to the present invention, after the pressure sensor assembly is positioned in the housing 10, the connector case 70 is covered from above and the caulking portion 17 of the housing is caulked, whereby the fluid introduction space is hermetically configured. A pressure sensor for pressure can be easily manufactured without going through a process such as soldering of lead wires.
[0046]
In the reference example of the present invention, the gauge pressure type pressure sensor in the first embodiment is an absolute pressure type and shield gauge pressure type pressure sensor.
[0047]
The configuration of an absolute pressure type and shield gauge type pressure sensor 1 according to a reference example of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing the entire configuration of the pressure sensor, and FIG. 6 is an enlarged sectional view of a mounting portion of the pressure case of the absolute pressure type and shield gauge pressure type pressure sensors.
[0048]
The pressure sensor 1 according to the reference example is provided with a pressure case 60 in an airtight manner in the gauge pressure type pressure sensor 1 according to the first embodiment shown in FIG. It is characterized in that absolute pressure and shield gauge pressure are detected by maintaining 61 at a vacuum and a predetermined gas pressure. In addition, if the pressure case 60 is made of a metal member, it has an effect of reducing high-frequency electromagnetic noise flying from the outside reaching the sensor element 20.
[0049]
An internal space 61 is formed in the pressure case 60, and the internal space 61 is set to a predetermined pressure as shown in FIG. The peripheral portion 62 of the pressure case 60 is hermetically bonded to the insulating protective film 46 made of a glass layer formed on the upper surface of the circuit board 40 with a silicon adhesive 62.
[0050]
In other respects, the gauge pressure type pressure sensor 1 according to the first embodiment has substantially the same configuration.
[0051]
Similarly to the gauge pressure type pressure sensor according to the first embodiment, the pressure sensor 1 having this configuration can also be manufactured without going through a process such as soldering.
[0052]
A configuration of the gauge pressure sensor 1 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a gauge pressure sensor according to the second embodiment, and FIG. 8 is a bottom view of the connector case.
[0053]
The pressure sensor 1 according to the second embodiment is similar to the gauge pressure type pressure sensor 1 according to the first embodiment shown in FIG. It is characterized by being divided and arranged in a staggered pattern.
[0054]
That is, since the spring-like body 50 connected to the connector 80 is divided into left and right as shown in the figure and is arranged in a staggered manner, when mounting the connector case 70 on the housing 10 with the sensor assembly inserted therein, The connector case 70 is stabilized, and the subsequent caulking process can be performed smoothly.
[0055]
【Effect of the invention】
As described above, according to the present invention, the pressure sensor main body and the connector are connected by the spring-like body having elasticity, and the gauge pressure that can be easily assembled is reduced. A pressure sensor of the type can be provided. Furthermore, an absolute pressure type and shield gauge pressure type pressure sensor can be provided by providing a pressure case inside as required.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a structure of a pressure sensor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a bottom view of the connector case of the pressure sensor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a top view of the pressure sensor holder and the circuit board according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of an electrode pad portion of the pressure sensor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing the structure of a pressure sensor according to a reference example of the present invention.
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a structure of a connection portion of a pressure case of a pressure sensor according to a reference example of the present invention.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the structure of a pressure sensor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a bottom view of a connector case of a pressure sensor according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pressure sensor 10 Housing 12 Fluid introduction hole 13 Housing bottom part 14 Annular groove 16 Perimeter wall 17 Caulking part 18 Housing internal space 19 Screw part 20 Sensor element 21 Header 211 Collar part 212 Holder receiving bank 213 Holder upper surface 22 Pressure detection element 23 Base 24 Sensor element opening 25 Bonding wire 30 Holder 31 Holder lower surface 32 Holder opening 33 Positioning cutout 34 Holder upper surface 40 Circuit board 41 Circuit board opening 42 Electrode pad 43 Land portion 44 Printed wiring 45 Circuit element 50 Spring-like body 51 End 52 Bending part 53 Bending part 54 Gold plating part 60 Pressure case 61 Internal space 62 Peripheral part 63 Silicone adhesive 70 Connector case 71 Socket part 72 Internal space 73 Upper peripheral wall 74 Upper peripheral wall lower surface 75 Lower peripheral wall 76 Caulking receiving part 7 positioning portion 78 flat surface 79 connector insertion hole 80 connector 81 connector bottom 95 O-ring 96 O-ring

Claims (3)

圧力導入孔を有するハウジングと、ピエゾ抵抗効果を有する半導体素子よりなる圧力検出素子と、前記圧力検出素子を台座およびヘッダを介して固着するホルダと、コネクタケースとを有し、前記圧力検出素子と前記ホルダとを台座およびヘッダを介して気密に接合して参照用圧力空間を形成した圧力センサ本体とした圧力センサにおいて、前記圧力センサ本体の前記ホルダ上に電極パッドを有する回路基板を設け、前記コネクタケースに支持され弾力性を有する電気導電性を有するばね状体を備え、
前記ばね状体は、参照用圧力空間内に配置され、その一端が前記コネクタケースに設けたコネクタの下端に固着されるとともに、他端が下方に折り曲げられその先端が湾曲部で形成され、
前記圧力検出素子及び前記回路基板が設けられた前記ホルダを前記ハウジングにその内部空間より載置してから前記コネクタケースを前記ハウジングの上部からかぶせてその内部空間に挿入して固定し、前記ばね状体の湾曲部を前記電極パッド上に押付けることを特徴とする圧力センサ。
A housing having a pressure introducing hole; a pressure detecting element made of a semiconductor element having a piezoresistive effect; a holder for fixing the pressure detecting element via a pedestal and a header; and a connector case; In the pressure sensor as a pressure sensor body in which the holder is hermetically joined via a pedestal and a header to form a reference pressure space, a circuit board having an electrode pad is provided on the holder of the pressure sensor body, A spring-like body having electrical conductivity supported by a connector case and having elasticity;
The spring-like body is disposed in the reference pressure space, one end of which is fixed to the lower end of the connector provided in the connector case, the other end is bent downward, and the tip is formed by a curved portion,
The holder provided with the pressure detecting element and the circuit board is placed on the housing from its inner space, and then the connector case is placed over the housing and inserted into the inner space to be fixed, and the spring A pressure sensor, wherein a curved portion of a cylindrical body is pressed onto the electrode pad.
上記ばね状体のコネクタの下端に固着された個所から折り曲げ部までが上記コネクタケースの内部空間の底部に支持されることを特徴とする請求項1に記載の圧力センサ。  The pressure sensor according to claim 1, wherein a portion from a portion fixed to a lower end of the connector of the spring-like body to a bent portion is supported by a bottom portion of the internal space of the connector case. 上記圧力センサが、ゲージ圧力式圧力センサである請求項1又は請求項2に記載の圧力センサ。  The pressure sensor according to claim 1 or 2, wherein the pressure sensor is a gauge pressure type pressure sensor.
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