JP6864163B1 - Pressure sensor device - Google Patents

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Abstract

各部品の加工精度を高めることなく、台座を固定するための接着剤の層が剥がれることを阻止することができ、且つ不要な応力が半導体圧力センサ素子に加わることのない圧力センサ装置を提供する。ダイアフラム26と台座28を備えた半導体圧力センサ素子17は、台座28のダイアフラム26の周囲に備えられた取付部29を、第2のケース5の被取付壁部19に、接着剤で接合する。台座28の下面28Aの外周部28Aaと第2の環状面S2との間に積極的に隙間gを形成する。Provided is a pressure sensor device capable of preventing the adhesive layer for fixing the pedestal from peeling off without improving the processing accuracy of each component, and preventing unnecessary stress from being applied to the semiconductor pressure sensor element. .. The semiconductor pressure sensor element 17 provided with the diaphragm 26 and the pedestal 28 joins the mounting portion 29 provided around the diaphragm 26 of the pedestal 28 to the mounted wall portion 19 of the second case 5 with an adhesive. A gap g is positively formed between the outer peripheral portion 28Aa of the lower surface 28A of the pedestal 28 and the second annular surface S2.

Description

本発明は、ダイアフラムにより流体の圧力を感知する圧力センサ装置に関し、特に、ダイアフラムとともに半導体圧力センサ素子を構成する台座を圧力センサ装置のハウジング又はケースに固定するための接着剤層が剥がれることのない圧力センサ装置に関する。 The present invention relates to a pressure sensor device that senses the pressure of a fluid by a diaphragm, and in particular, the adhesive layer for fixing the pedestal constituting the semiconductor pressure sensor element together with the diaphragm to the housing or case of the pressure sensor device does not peel off. Regarding pressure sensor device.

図5は、特許第4281178号公報(特許文献1)の図1に示された従来の半導体圧力センサ装置の分解斜視図である。また図6は、特許第4281178号公報(特許文献1)の図2に示された従来の半導体圧力センサ装置の断面図である。この従来の半導体圧力センサ装置は、半導体圧力センサ素子が配設され樹脂成形されたセンサケース20と、このセンサケース20から一部が露出するように該センサケース20にインサート成形されるとともにセンサ素子と電気的に接続されたリード30と、センサケース20に組み付けられてセンサ素子を覆う外側ケース40と、外側ケース40に形成されリード30の露出部を囲う囲い部42とを備えている。そして、リード30の露出部と囲い部42とにより、リード30の露出部を外部端子に接続可能なコネクタ部を構成している。センサケース20と外側ケース40は、スライド動作により嵌合されており、センサケース20と外側ケース40との間に設けた係合構造(25,47)により抜け止めが図られている。またセンサケース20には、被測定流体が流入する圧力導入ポート21が一体に設けられている。 FIG. 5 is an exploded perspective view of the conventional semiconductor pressure sensor device shown in FIG. 1 of Japanese Patent No. 4281178 (Patent Document 1). Further, FIG. 6 is a cross-sectional view of the conventional semiconductor pressure sensor device shown in FIG. 2 of Japanese Patent No. 4281178 (Patent Document 1). In this conventional semiconductor pressure sensor device, a sensor case 20 in which a semiconductor pressure sensor element is arranged and resin-molded, and a sensor element that is insert-molded into the sensor case 20 so as to be partially exposed from the sensor case 20. It includes a lead 30 electrically connected to the sensor case 20, an outer case 40 that is assembled to the sensor case 20 and covers the sensor element, and an enclosure 42 that is formed in the outer case 40 and surrounds the exposed portion of the lead 30. The exposed portion of the lead 30 and the surrounding portion 42 form a connector portion capable of connecting the exposed portion of the lead 30 to an external terminal. The sensor case 20 and the outer case 40 are fitted by a sliding operation, and are prevented from coming off by an engaging structure (25, 47) provided between the sensor case 20 and the outer case 40. Further, the sensor case 20 is integrally provided with a pressure introduction port 21 into which the fluid to be measured flows.

図6に示すように、センサケース20は、その一側にセンサ素子10等が配設された開口部20aを有し、この開口部20aの底面より反対側に突出した圧力導入ポート21を有する。この圧力導入ポート21の先端部は、例えば給湯器の流路の適所にOリング等を介して取付け可能となっている。圧力導入ポート21の内部には、上記流路からの圧力を導入するための導入孔22が設けられている。 As shown in FIG. 6, the sensor case 20 has an opening 20a in which a sensor element 10 or the like is arranged on one side thereof, and has a pressure introduction port 21 projecting from the bottom surface of the opening 20a to the opposite side. .. The tip of the pressure introduction port 21 can be attached to an appropriate position in the flow path of the water heater, for example, via an O-ring or the like. Inside the pressure introduction port 21, an introduction hole 22 for introducing the pressure from the flow path is provided.

センサケース20における開口部20aの底面には、その平坦部から凹んだ凹部23が形成され、この凹部23内に、センサ素子10の台座11が固定されている。センサ素子10は、図示しないが、ピエゾ抵抗効果を有した半導体材料(例えば単結晶シリコン)よりなるダイアフラム上に複数個の拡散抵抗を形成して、これら拡散抵抗をブリッジ接続した構成となっており、このダイアフラムの変形に応じた拡散抵抗の抵抗値変化をブリッジ回路から電気信号として取り出すようになっている。 A recess 23 recessed from the flat portion is formed on the bottom surface of the opening 20a in the sensor case 20, and the pedestal 11 of the sensor element 10 is fixed in the recess 23. Although not shown, the sensor element 10 has a configuration in which a plurality of diffusion resistors are formed on a diaphragm made of a semiconductor material having a piezoresistive effect (for example, single crystal silicon), and these diffusion resistors are bridge-connected. , The change in the resistance value of the diffusion resistance according to the deformation of this diaphragm is taken out as an electric signal from the bridge circuit.

センサ素子10のダイアフラムは台座11にガラス接合等にて接着されており、この台座11の内部には、導入孔22と連通する貫通孔が形成されている。流路からの圧力は導入孔22から台座11の貫通孔を経て、センサ素子10のダイアフラムに伝達される。台座11は、凹部23の底面に接着剤層を介して接合されている。また、凹部23内にはガラスよりなる台座11の貫通孔と導入孔22との気密性を高めるために、封止剤24が充填されている。 The diaphragm of the sensor element 10 is adhered to the pedestal 11 by glass bonding or the like, and a through hole communicating with the introduction hole 22 is formed inside the pedestal 11. The pressure from the flow path is transmitted from the introduction hole 22 through the through hole of the pedestal 11 to the diaphragm of the sensor element 10. The pedestal 11 is joined to the bottom surface of the recess 23 via an adhesive layer. Further, the recess 23 is filled with a sealing agent 24 in order to improve the airtightness between the through hole of the pedestal 11 made of glass and the introduction hole 22.

センサケース20の開口部20a内には、センサ素子10からの出力信号を増幅する増幅回路としてのバイポーラトランジスタ素子12、これらセンサ素子10からの出力信号やバイポーラトランジスタ素子12の信号等を調整する調整回路としてのMOSトランジスタ素子13が、接着剤により固定されている。 Inside the opening 20a of the sensor case 20, a bipolar transistor element 12 as an amplifier circuit for amplifying an output signal from the sensor element 10, an adjustment for adjusting an output signal from the sensor element 10, a signal of the bipolar transistor element 12, and the like. The MOS transistor element 13 as a circuit is fixed by an adhesive.

センサ素子10、バイポーラトランジスタ素子12、MOSトランジスタ素子13、及び、リード30は、ワイヤボンディングにより形成されたワイヤ14により、適宜互いに電気的に接続されている。センサ素子10からの電気信号(出力)は、これらワイヤ14を通して、各素子12、13及びリード30、リードの露出部から外部へ取り出される。 The sensor element 10, the bipolar transistor element 12, the MOS transistor element 13, and the lead 30 are appropriately electrically connected to each other by a wire 14 formed by wire bonding. The electric signal (output) from the sensor element 10 is taken out from the exposed parts of the elements 12, 13 and the reed 30 and the reed through these wires 14.

特許第4281178号公報 図1,図2Japanese Patent No. 4281178 FIGS. 1 and 2

特許文献1の半導体圧力センサ装置では、台座11が凹部23の底面に接着剤層を介して接合されているが、台座の貫通孔に進入する流体の圧力で、接着剤の層が剥がれる可能性がある。 In the semiconductor pressure sensor device of Patent Document 1, the pedestal 11 is joined to the bottom surface of the recess 23 via an adhesive layer, but the adhesive layer may be peeled off by the pressure of the fluid entering the through hole of the pedestal. There is.

なおセンサ回路が形成されるダイアフラム部を備えた半導体圧力センサ素子と、該ダイアフラム部の外周部を支持する筒状の台座と、流体導入路を通して台座の内部通路に導入された流体の圧力が作用するように半導体圧力センサ素子が取り付けられる被取付壁部を有する電気絶縁性を有するケースを備えた圧力センサ装置において、台座として、半導体圧力センサ素子の周囲に取付部を備えた形状とし、台座の取付部をケースの被取付壁部に接着剤で接合すると、接着剤層が剥がれることを阻止することができる。しかしながら、このような構成を実現するためには、不要な応力が半導体圧力センサ素子に加わることを防止するために、各部品の加工精度を高める必要がある。 A semiconductor pressure sensor element having a diaphragm portion on which a sensor circuit is formed, a tubular pedestal supporting the outer peripheral portion of the diaphragm portion, and the pressure of the fluid introduced into the internal passage of the pedestal through the fluid introduction path act. In a pressure sensor device having an electrically insulating case having a wall portion to be attached to which a semiconductor pressure sensor element is attached, the pedestal is formed to have an attachment portion around the semiconductor pressure sensor element. When the mounting portion is joined to the mounted wall portion of the case with an adhesive, it is possible to prevent the adhesive layer from peeling off. However, in order to realize such a configuration, it is necessary to improve the processing accuracy of each component in order to prevent unnecessary stress from being applied to the semiconductor pressure sensor element.

本発明の目的は、各部品の加工精度を高めることなく、台座を固定するための接着剤の層が剥がれることを阻止することができ、且つ不要な応力が半導体圧力センサ素子に加わることのない圧力センサ装置を提供することにある。 An object of the present invention is to prevent the adhesive layer for fixing the pedestal from peeling off without improving the processing accuracy of each component, and to prevent unnecessary stress from being applied to the semiconductor pressure sensor element. The purpose is to provide a pressure sensor device.

本発明は、センサ回路が形成されるダイアフラム部を備えた半導体圧力センサ素子と、該ダイアフラム部の外周部を支持する筒状の台座と、流体導入路を通して台座の内部通路に導入された流体の圧力が作用するように半導体圧力センサ素子が取り付けられる被取付壁部を有する電気絶縁性を有するケースを備えた圧力センサ装置を改良の対象とする。 The present invention relates to a semiconductor pressure sensor element having a diaphragm portion on which a sensor circuit is formed, a tubular pedestal that supports the outer peripheral portion of the diaphragm portion, and a fluid introduced into an internal passage of the pedestal through a fluid introduction path. A pressure sensor device having an electrically insulating case having a wall portion to which a semiconductor pressure sensor element is mounted so that pressure acts is targeted for improvement.

本発明においては、台座は半導体圧力センサ素子の周囲に取付部を備えた形状を有している。そして台座の取付部がケースの被取付壁部に、接着剤で接合されている。その上、ケースは、台座の内部通路の入口部を囲む環状の下面との間にO−リングを挟む第1の環状面と、第1の環状面よりも台座側に位置して台座の下面の外周部と対向する第2の環状面とを備えている。第1の環状面と第2の環状面との間には、O−リングが圧縮された状態で配置されている。そして圧縮されたO−リングの反発力が、台座の取付部をケースの被取付壁部に押し付ける方向に作用するように、台座の下面の外周部と第2の環状面との間に隙間が形成されている。 In the present invention, the pedestal has a shape in which a mounting portion is provided around the semiconductor pressure sensor element. Then, the mounting portion of the pedestal is bonded to the mounted wall portion of the case with an adhesive. In addition, the case has a first annular surface that sandwiches an O-ring between it and an annular lower surface that surrounds the entrance of the pedestal's internal passage, and a lower surface of the pedestal that is located closer to the pedestal than the first annular surface. It is provided with a second annular surface facing the outer peripheral portion of the above. An O-ring is arranged in a compressed state between the first annular surface and the second annular surface. Then, a gap is created between the outer peripheral portion of the lower surface of the pedestal and the second annular surface so that the repulsive force of the compressed O-ring acts in the direction of pressing the mounting portion of the pedestal against the mounted wall portion of the case. It is formed.

本発明の構造によれば、ダイアフラムに流体から加わる圧力が、台座の取付部をケースの被取付壁部に押し付ける方向に作用する。その結果、本発明によれば、流体の圧力と無関係に、O−リングの反発力が、台座の取付部をケースの被取付壁部に押し付ける方向に積極的に作用しているので、接着剤の層が剥がれることを防止できる。なお台座の下面の外周部と第2の環状面との間に隙間を生じさせない構造を採用すると、各部品の加工精度が低い場合には、加工精度の誤差に、半導体圧力センサに不要な応力が加わって、検出精度が悪くなる問題が生じる。このような場合でも、本発明によれば、台座の下面の外周部と第2の環状面との間に隙間が形成されているので、この隙間とO−リングの変形が加工精度による誤差を吸収し、不要な応力の発生を防止できる。 According to the structure of the present invention, the pressure applied to the diaphragm from the fluid acts in the direction of pressing the mounting portion of the pedestal against the mounted wall portion of the case. As a result, according to the present invention, the repulsive force of the O-ring acts positively in the direction of pressing the mounting portion of the pedestal against the mounted wall portion of the case regardless of the pressure of the fluid. It is possible to prevent the layer of the material from peeling off. If a structure that does not create a gap between the outer peripheral portion of the lower surface of the pedestal and the second annular surface is adopted, if the machining accuracy of each part is low, the machining accuracy error causes stress unnecessary for the semiconductor pressure sensor. In addition, there arises a problem that the detection accuracy deteriorates. Even in such a case, according to the present invention, a gap is formed between the outer peripheral portion of the lower surface of the pedestal and the second annular surface, so that the gap and the deformation of the O-ring cause an error due to processing accuracy. It can absorb and prevent the generation of unnecessary stress.

具体的な構造では、半導体基板の中央部に半導体圧力センサ素子が形成されてなる加工済み半導体基板が、台座の上面に接合されている。そして流体導入路を内部に有する第1のケース部と、半導体圧力センサ素子と回路基板を収納し且つ被取付壁部を備え、第1のケース部との間に半導体圧力センサ素子を収納する収納空間を形成する第2のケース部と、第1のケース部の本体と第2のケース部を収納する第3のケース部からハウジングを構成してもよい。このハウジングを採用した場合、第1のケース部には、流体導入路と同心的に形成され、O−リングを収納し且つ底部に第1の環状面を備えた環状の凹部が形成され、環状の凹部の開口部の径方向外側に第2の環状面が形成されているのが好ましい。この構造によれば、O−リングの位置決めを簡単に実現できる。 In a specific structure, a processed semiconductor substrate in which a semiconductor pressure sensor element is formed in a central portion of the semiconductor substrate is joined to the upper surface of a pedestal. A first case portion having a fluid introduction path inside, a semiconductor pressure sensor element and a circuit board are housed, and a wall portion to be attached is provided, and a semiconductor pressure sensor element is housed between the first case part. The housing may be composed of a second case portion forming a space, a main body of the first case portion, and a third case portion for accommodating the second case portion. When this housing is adopted, the first case portion is formed concentrically with the fluid introduction path, and an annular recess is formed which accommodates the O-ring and has a first annular surface at the bottom, and is annular. It is preferable that a second annular surface is formed on the radial outer side of the opening of the recess. According to this structure, the positioning of the O-ring can be easily realized.

(A)乃至(D)は、本発明の第1の実施の形態に係る圧力センサ装置を示す平面図、右側面図、底面図及び正面図である。(A) to (D) are a plan view, a right side view, a bottom view, and a front view showing a pressure sensor device according to the first embodiment of the present invention. 図1に示した圧力センサ装置の分解組立図である。It is an exploded assembly view of the pressure sensor device shown in FIG. 図1(C)のIII−III線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG. 1 (C). 図3の要部の拡大断面図である。It is an enlarged sectional view of the main part of FIG. 従来の圧力センサ装置の構成を示す分解斜視図である。It is an exploded perspective view which shows the structure of the conventional pressure sensor device. 従来の圧力センサ装置の断面図である。It is sectional drawing of the conventional pressure sensor device.

以下図面を参照して、本発明の圧力センサ装置の実施の形態について説明する。図1(A)乃至(D)は、本実施の形態の半導体圧力センサ装置の平面図、右側面図、底面図及び正面図であり、図2は図1の圧力センサ装置の分解組立図であり、図3は図1(C)のIII−III線断面図であり、図4は図3の要部の断面図である。 Hereinafter, embodiments of the pressure sensor device of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 (A) to 1 (D) are a plan view, a right side view, a bottom view and a front view of the semiconductor pressure sensor device of the present embodiment, and FIG. 2 is an exploded assembly view of the pressure sensor device of FIG. Yes, FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG. 1 (C), and FIG. 4 is a sectional view of a main part of FIG.

本実施の形態の圧力センサ装置は、第1のケース1と、リード端子3と、第2のケース5(図2、図3)と、第3のケース7とを備えている。なお従来の構造と同様の部分には、図5及び図6に付した符号と同じ符号を付してある。第1のケース1は、図2に示すように外形が平板な直方体状本体1Aの上面中央に環状凹部9が設けられ、下面からは下方に向けて圧力導入ポート21が突出している。圧力導入ポート21内部の導入孔22は環状凹部9の底部中央に貫通している。 The pressure sensor device of the present embodiment includes a first case 1, a lead terminal 3, a second case 5 (FIGS. 2 and 3), and a third case 7. The same parts as those of the conventional structure are designated by the same reference numerals as those shown in FIGS. 5 and 6. In the first case 1, as shown in FIG. 2, an annular recess 9 is provided in the center of the upper surface of the rectangular parallelepiped main body 1A having a flat outer shape, and the pressure introduction port 21 projects downward from the lower surface. The introduction hole 22 inside the pressure introduction port 21 penetrates through the center of the bottom of the annular recess 9.

第2のケース5は直方体状の外形を有し、リード端子3が埋め込まれて前面から露出している。第2のケース5の上下の面にはそれぞれ上面凹陥部15と下面凹陥部16が設けられている。下面凹陥部16の中には半導体圧力センサ素子17が収納され、上面凹陥部15の中には半導体圧力センサ素子17の出力信号を処理する集積回路2と、電源回路及び調製回路を含み、リード端子3を通じて外部に圧力値に応じた電気信号を出力する回路基板18が収納される。上面凹陥部15と下面凹陥部16との間は一部が貫通しており、下面凹陥部16の上面の一部が被取付壁部19を構成する。 The second case 5 has a rectangular parallelepiped outer shape, and the lead terminal 3 is embedded and exposed from the front surface. An upper surface concave portion 15 and a lower surface concave portion 16 are provided on the upper and lower surfaces of the second case 5, respectively. The semiconductor pressure sensor element 17 is housed in the lower surface recessed portion 16, and the upper surface recessed portion 15 includes an integrated circuit 2 for processing the output signal of the semiconductor pressure sensor element 17, a power supply circuit, and a preparation circuit, and leads. A circuit board 18 that outputs an electric signal corresponding to a pressure value to the outside through the terminal 3 is housed. A part penetrates between the upper surface concave portion 15 and the lower surface concave portion 16, and a part of the upper surface of the lower surface concave portion 16 constitutes the mounted wall portion 19.

第1のケース1、第2のケース5、第3のケース7及びコネクタカバー4はいずれも電気絶縁性及び可撓性を有する合成樹脂製であり、相互に係合して固定される係合構造が相応する位置に形成されている。第3のケース7は前面が開放した直方体形状であり、その中に相互に係合された第1のケース1の本体と第2のケース5を収納することができる。リード端子3にはコネクタカバー4が被せられてコネクタを形成する。 The first case 1, the second case 5, the third case 7, and the connector cover 4 are all made of synthetic resin having electrical insulation and flexibility, and are engaged and fixed to each other. The structure is formed at the corresponding position. The third case 7 has a rectangular parallelepiped shape with an open front surface, and the main body of the first case 1 and the second case 5 engaged with each other can be housed therein. The lead terminal 3 is covered with the connector cover 4 to form a connector.

図3に示すように、本実施の形態における半導体圧力センサ素子17は、センサ回路が形成されるダイアフラム26を備えている。半導体圧力センサ素子17は、ダイアフラム26の外周部を支持する筒状の台座28に固定されている。第2のケース5は、第1のケース1の内部の流体導入路である導入孔22及び環状の凹部9を通して台座28の内部通路32に導入された流体の圧力が作用するように半導体圧力センサ素子17が取り付けられる被取付壁部19を有する。台座28は半導体圧力センサ素子17の周囲に取付部29を備えた形状を有している。後述するように、本実施の形態の取付部29は、半導体圧力センサ素子17を形成するために用いられた加工済み半導体基板SSの一部によって構成されている。 As shown in FIG. 3, the semiconductor pressure sensor element 17 in the present embodiment includes a diaphragm 26 in which a sensor circuit is formed. The semiconductor pressure sensor element 17 is fixed to a tubular pedestal 28 that supports the outer peripheral portion of the diaphragm 26. The second case 5 is a semiconductor pressure sensor so that the pressure of the fluid introduced into the internal passage 32 of the pedestal 28 acts through the introduction hole 22 and the annular recess 9 which are the fluid introduction paths inside the first case 1. It has a wall portion 19 to be attached to which the element 17 is attached. The pedestal 28 has a shape in which a mounting portion 29 is provided around the semiconductor pressure sensor element 17. As will be described later, the mounting portion 29 of the present embodiment is composed of a part of the processed semiconductor substrate SS used for forming the semiconductor pressure sensor element 17.

台座28の取付部29が第2のケース5の被取付壁部19に、接着剤で接合されている。被取付壁部19と取付部29との間の接着剤層(厚みが薄いため図示していない)は、ダイアフラム26が受ける圧力の方向に対しほぼ直角に延びている。すなわち、ダイアフラム26と接着剤層とは、ほぼ面一又は平行な位置と姿勢の関係にある。また台座28は十分な剛性と流体に対する耐腐食性等を有する材料、例えばガラス製である。 The mounting portion 29 of the pedestal 28 is bonded to the mounted wall portion 19 of the second case 5 with an adhesive. The adhesive layer (not shown because it is thin) between the wall portion 19 to be attached and the attachment portion 29 extends substantially at right angles to the direction of the pressure received by the diaphragm 26. That is, the diaphragm 26 and the adhesive layer are in a substantially flush or parallel position and posture relationship. The pedestal 28 is made of a material having sufficient rigidity, corrosion resistance to a fluid, or the like, for example, glass.

さらに具体的な構造では、半導体基板の中央部に半導体圧力センサ素子17が形成されてなる加工済み半導体基板SSが、台座28の上面に接合されている。そして台座28に接合された状態の加工済み半導体基板SSには、半導体圧力センサ素子17とその周囲部分とを分離する溝部33が形成されている。すなわち溝部33は、中央のダイアフラム26を周囲部分と分離する。さらにこの周囲部分が台座28の取付部29を構成している。なお溝部33は台座28の内部まで入り込んでいる。このようにするとより台座側28からダイアフラム26への応力の伝達を阻止することができる。 In a more specific structure, a processed semiconductor substrate SS having a semiconductor pressure sensor element 17 formed in the center of the semiconductor substrate is joined to the upper surface of the pedestal 28. A groove 33 for separating the semiconductor pressure sensor element 17 and its peripheral portion is formed on the processed semiconductor substrate SS in a state of being joined to the pedestal 28. That is, the groove 33 separates the central diaphragm 26 from the peripheral portion. Further, this peripheral portion constitutes the mounting portion 29 of the pedestal 28. The groove 33 penetrates into the pedestal 28. In this way, it is possible to prevent the transfer of stress from the pedestal side 28 to the diaphragm 26.

図4に示すように、第1のケース1は、台座28の内部通路32の入口部を囲む環状の下面28Aとの間にO−リングを挟む第1の環状面S1と、第1の環状面S1よりも台座28側に位置して台座28の下面28Aの外周部と対向する第2の環状面S2とを備えている。第1の環状面S1と第2の環状面S2との間に、O−リング27が圧縮された状態で配置されている。そして圧縮されたO−リング27の反発力が、台座28の取付部29を第2のケース5の被取付壁部19に押し付ける方向に作用するように、台座28の下面28Aの外周部28Aaと第2の環状面S2との間に隙間gが形成されている。 As shown in FIG. 4, in the first case 1, the first annular surface S1 sandwiching the O-ring between the annular lower surface 28A surrounding the entrance portion of the internal passage 32 of the pedestal 28 and the first annular surface S1 and the first annular surface S1 sandwich the O-ring. A second annular surface S2 located closer to the pedestal 28 than the surface S1 and facing the outer peripheral portion of the lower surface 28A of the pedestal 28 is provided. The O-ring 27 is arranged in a compressed state between the first annular surface S1 and the second annular surface S2. Then, the repulsive force of the compressed O-ring 27 acts in the direction of pressing the mounting portion 29 of the pedestal 28 against the mounted wall portion 19 of the second case 5, so that the outer peripheral portion 28Aa of the lower surface 28A of the pedestal 28 acts. A gap g is formed between the second annular surface S2 and the second annular surface S2.

O−リング27の存在によって、流体が台座28の表面側に侵入することを阻止することができる。O−リング27の材料も取り扱う流体に対する耐性を有するものが選ばれ、汎用性のある材料としては例えばシリコーンゴムが挙げられる。 The presence of the O-ring 27 can prevent fluid from entering the surface side of the pedestal 28. The material of the O-ring 27 is also selected to have resistance to the fluid to be handled, and examples of the versatile material include silicone rubber.

本実施の形態によれば、流体の圧力と無関係に、O−リング27の反発力が、台座28の取付部29を第2のケースの被取付壁部19に押し付ける方向に積極的に作用しているので、接着剤の層が剥がれることを防止できる。なお台座28の下面28Aの外周部28Aaと第2の環状面S2との間に隙間gを生じさせない構造を採用すると、各部品の加工精度が低い場合には、加工精度の誤差により、半導体圧力センサ17に不要な応力が加わって、検出精度が悪くなる問題が生じる。このような場合でも、本実施の形態によれば、O−リング27の変形が加工精度による誤差を吸収するため、液漏れや不要な応力の発生を防止できる。 According to the present embodiment, the repulsive force of the O-ring 27 positively acts in the direction of pressing the mounting portion 29 of the pedestal 28 against the mounted wall portion 19 of the second case, regardless of the pressure of the fluid. Therefore, it is possible to prevent the adhesive layer from peeling off. If a structure that does not generate a gap g between the outer peripheral portion 28Aa of the lower surface 28A of the pedestal 28 and the second annular surface S2 is adopted, if the machining accuracy of each part is low, the semiconductor pressure due to the error in the machining accuracy. Unnecessary stress is applied to the sensor 17, which causes a problem that the detection accuracy deteriorates. Even in such a case, according to the present embodiment, since the deformation of the O-ring 27 absorbs the error due to the processing accuracy, it is possible to prevent liquid leakage and generation of unnecessary stress.

なお本実施の形態は、導入孔22と環状凹部9とから構成される流体導入路を内部に有する第1のケース1と、半導体圧力センサ素子17と回路基板18を収納し且つ被取付壁部19を備え、第1のケース1との間に半導体圧力センサ素子17を収納する収納空間を形成する第2のケース5と、第1のケース1の本体と第2のケース5を収納する第3のケース7からハウジングが構成されている。このようなハウジングを採用したので、第1のケース1には、流体導入路22と同心的に形成され、O−リング27を収納し且つ底部に環状面34を備えた環状の凹部9が形成されており、O−リング27の位置決めを簡単に実現できる。 In this embodiment, a first case 1 having a fluid introduction path composed of an introduction hole 22 and an annular recess 9 inside, a semiconductor pressure sensor element 17 and a circuit board 18 are housed, and a wall portion to be attached is accommodated. A second case 5 having a 19 and forming a storage space for accommodating the semiconductor pressure sensor element 17 with the first case 1, and a second case 5 for accommodating the main body of the first case 1 and the second case 5. The housing is composed of the case 7 of 3. Since such a housing is adopted, the first case 1 is formed concentrically with the fluid introduction path 22 to accommodate the O-ring 27 and to form an annular recess 9 having an annular surface 34 at the bottom. Therefore, the positioning of the O-ring 27 can be easily realized.

次に本実施の形態の製造方法及び作用について説明する。図2に示すように、第1の実施の形態に係る圧力センサ装置は、第1のケース1の環状の凹部9内の第1の環状面S1上にO−リング27を載置し、さらにその上に半導体圧力センサ素子17を載置する。次に半導体圧力センサ素子17の台座28の取付部29に接着剤を塗布し、続いて第2のケース5の被取付壁部19がその上に載るように、第2のケース2の下面凹陥部16内に半導体圧力センサ素子17を収納するために、第1のケース1と第2のケース5とを相互に近づけていき、嵌合構造により嵌合する。なお事前に、台座28の取付部29に接着剤を塗布し、その接着剤で第2のケース5の被取付壁部19に台座28の取付部29を接着しておいてもよい。弾性を有するO−リング27は、第1の環状面S1と台座28の下面28Aとの間で圧縮されて変形し、第1の環状面34と台座28の底面28Aに密着して流体が漏れないように密封するとともに、台座28を上方に付勢して台座28の取付部29を第2のケース5の被取付壁部19に向かう方向に押し付けて、接着剤による接着を確実なものにする。また本実施の形態では、台座28の下面28Aの外周部28Aaと第2の環状面S2との間に積極的に隙間gを形成するように、第1のケース1,台座28及び第2のケース5の形状寸法を定めているので、O−リング27の変形が加工精度による誤差を吸収し、液漏れや不要な応力の発生を防止する。 Next, the production method and operation of the present embodiment will be described. As shown in FIG. 2, in the pressure sensor device according to the first embodiment, the O-ring 27 is placed on the first annular surface S1 in the annular recess 9 of the first case 1, and further. The semiconductor pressure sensor element 17 is placed on the semiconductor pressure sensor element 17. Next, an adhesive is applied to the mounting portion 29 of the pedestal 28 of the semiconductor pressure sensor element 17, and then the lower surface of the second case 2 is recessed so that the mounted wall portion 19 of the second case 5 rests on it. In order to house the semiconductor pressure sensor element 17 in the portion 16, the first case 1 and the second case 5 are brought close to each other and fitted by a fitting structure. An adhesive may be applied to the mounting portion 29 of the pedestal 28 in advance, and the mounting portion 29 of the pedestal 28 may be adhered to the mounted wall portion 19 of the second case 5 with the adhesive. The elastic O-ring 27 is compressed and deformed between the first annular surface S1 and the lower surface 28A of the pedestal 28, and adheres to the first annular surface 34 and the bottom surface 28A of the pedestal 28 to leak fluid. While sealing so that there is no pedestal 28, the pedestal 28 is urged upward and the mounting portion 29 of the pedestal 28 is pressed in the direction toward the mounted wall portion 19 of the second case 5 to ensure the adhesion by the adhesive. To do. Further, in the present embodiment, the first case 1, the pedestal 28 and the second case 2 are arranged so as to positively form a gap g between the outer peripheral portion 28Aa of the lower surface 28A of the pedestal 28 and the second annular surface S2. Since the shape and dimensions of the case 5 are defined, the deformation of the O-ring 27 absorbs an error due to processing accuracy, and prevents liquid leakage and generation of unnecessary stress.

次に第2のケース5の上面凹陥部15内に配置した集積回路2と回路基板18、及び半導体圧力センサ素子17とリード端子3それぞれの間で必要な配線が行われたら、第1のケース1の本体と第2のケース5を第3のケース7内に収納し、リード端子3を覆うようにコネクタカバー4が嵌合されて、圧力センサ装置が組み立てられる。 Next, when the necessary wiring is performed between the integrated circuit 2 and the circuit board 18 arranged in the upper surface recessed portion 15 of the second case 5, and the semiconductor pressure sensor element 17 and the lead terminal 3, the first case is obtained. The main body of 1 and the second case 5 are housed in the third case 7, and the connector cover 4 is fitted so as to cover the lead terminal 3, and the pressure sensor device is assembled.

以上のような圧力センサ装置において、半導体圧力センサ素子17は、ダイアフラム26に導入孔22、環状の凹部9及び内部通路32を通じて外部の圧力が作用すると、ダイアフラム26が変形して抵抗素子の抵抗値が変化し、抵抗値の変化を抵抗ブリッジ回路(図示していない)により検知して、圧力に比例した信号を出力する。信号は集積回路2により処理され、回路基板18を経てリード端子3から外部に出力される。 In the pressure sensor device as described above, in the semiconductor pressure sensor element 17, when external pressure acts on the diaphragm 26 through the introduction hole 22, the annular recess 9, and the internal passage 32, the diaphragm 26 is deformed and the resistance value of the resistance element is changed. Is changed, and the change in resistance value is detected by a resistance bridge circuit (not shown), and a signal proportional to the pressure is output. The signal is processed by the integrated circuit 2 and output from the lead terminal 3 to the outside via the circuit board 18.

計測される流体の圧力は、ダイアフラム26に作用するが、ダイアフラム26に流体を介して加わる圧力が、台座28の取付部29を第2のケース5の被取付壁部19に押し付ける方向に作用する。その結果、流体の圧力で接着剤の層が剥がれることを阻止することができる。 The measured fluid pressure acts on the diaphragm 26, but the pressure applied to the diaphragm 26 via the fluid acts in the direction of pressing the mounting portion 29 of the pedestal 28 against the mounted wall portion 19 of the second case 5. .. As a result, it is possible to prevent the adhesive layer from peeling off due to the pressure of the fluid.

本発明によれば、ダイアフラムに流体から加わる圧力が、台座の取付部をケースの被取付壁部に押し付ける方向に作用するので、流体の圧力で接着剤の層が剥がれることを阻止できる。特に、本発明によれば、台座の下面の外周部と第2の環状面との間に隙間が形成されているので、各部品の加工精度を高めることなく、この隙間とO−リングの変形が加工精度による誤差を吸収し、不要な応力が半導体圧力センサ素子17に加わるのを防止できる。 According to the present invention, the pressure applied to the diaphragm from the fluid acts in the direction of pressing the mounting portion of the pedestal against the mounting wall portion of the case, so that the pressure of the fluid can prevent the adhesive layer from peeling off. In particular, according to the present invention, since a gap is formed between the outer peripheral portion of the lower surface of the pedestal and the second annular surface, the gap and the O-ring are deformed without improving the processing accuracy of each part. Can absorb errors due to machining accuracy and prevent unnecessary stress from being applied to the semiconductor pressure sensor element 17.

1 第1のケース
2 集積回路
3 リード端子
4 コネクタカバー
5 第2のケース
7 第3のケース
9 環状の凹部
15 上面凹陥部
16 下面凹陥部
17 半導体圧力センサ素子
18 回路基板
19 被取付壁部
21 圧力導入ポート
22 導入孔
26 ダイアフラム部
27 O−リング
28 台座
29 取付部
32 内部通路
33 溝部
S1 第1の環状面
S2 第2の環状面
g 隙間
1 1st case 2 Integrated circuit 3 Lead terminal 4 Connector cover 5 2nd case 7 3rd case 9 Circular recess 15 Top concave recess 16 Bottom concave recess 17 Semiconductor pressure sensor element 18 Circuit board 19 Mounting wall 21 Pressure introduction port 22 Introduction hole 26 Diaphragm part 27 O-ring 28 Pedestal 29 Mounting part 32 Internal passage 33 Groove part S1 First annular surface S2 Second annular surface g Gap

Claims (2)

センサ回路が形成されるダイアフラム部を備えた半導体圧力センサ素子と、
前記ダイアフラム部の外周部を支持する筒状の台座と、
流体導入路を通して前記台座の内部通路に導入された流体の圧力が前記ダイアフラム部に作用するように前記半導体圧力センサ素子が取り付けられる被取付壁部を有する電気絶縁性を有するケースを備えた圧力センサ装置であって、
前記台座は前記半導体圧力センサ素子の周囲に取付部を備えた形状を有しており、
前記台座の前記取付部が前記ケースの前記被取付壁部に接着剤で接合されており、
前記ケースは、前記台座の前記内部通路の入口部を囲む環状の下面との間にO−リングを挟む第1の環状面と、前記第1の環状面よりも前記台座側に位置して前記台座の前記下面の外周部と対向する第2の環状面とを備えており、
前記第1の環状面と前記第2の環状面との間に前記O−リングが圧縮された状態で配置されており、
圧縮された前記O−リングの反発力が、前記台座の前記取付部を前記ケースの前記被取付壁部に押し付けるように、前記台座の前記下面の前記外周部と前記第2の環状面との間に隙間が形成されていることを特徴とする半導体圧力センサ装置。
A semiconductor pressure sensor element having a diaphragm portion on which a sensor circuit is formed, and
A tubular pedestal that supports the outer peripheral portion of the diaphragm portion, and
A pressure sensor having an electrically insulating case having an attached wall portion to which the semiconductor pressure sensor element is attached so that the pressure of the fluid introduced into the internal passage of the pedestal through the fluid introduction path acts on the diaphragm portion. It ’s a device,
The pedestal has a shape in which a mounting portion is provided around the semiconductor pressure sensor element.
The mounting portion of the pedestal is bonded to the mounted wall portion of the case with an adhesive.
The case is located on the pedestal side of a first annular surface that sandwiches an O-ring between the pedestal and an annular lower surface that surrounds the entrance of the internal passage, and the first annular surface. It is provided with a second annular surface facing the outer peripheral portion of the lower surface of the pedestal.
The O-ring is arranged in a compressed state between the first annular surface and the second annular surface.
The outer peripheral portion of the lower surface of the pedestal and the second annular surface so that the compressed repulsive force of the O-ring presses the mounting portion of the pedestal against the mounted wall portion of the case. A semiconductor pressure sensor device characterized in that a gap is formed between them.
前記流体導入路を内部に有する第1のケース部と、
前記半導体圧力センサ素子と回路基板を収納し且つ前記被取付壁部を備え、前記第1のケース部との間に前記半導体圧力センサ素子を収納する収納空間を形成する第2のケース部と、
前記第1のケース部の本体と前記第2のケース部を収納する第3のケース部から構成されるハウジングを有し、
前記第1のケース部には、前記流体導入路と同心的に形成され、前記O−リングを収納し、底部に前記第1の環状面を備えた環状の凹部が形成され、前記環状の凹部の開口部の径方向外側に前記第2の環状面が形成されている請求項1に記載の半導体圧力センサ装置。
A first case portion having the fluid introduction path inside, and
A second case portion that houses the semiconductor pressure sensor element and the circuit board, includes the mounting wall portion, and forms a storage space for accommodating the semiconductor pressure sensor element between the first case portion and the second case portion.
It has a housing composed of a main body of the first case portion and a third case portion for accommodating the second case portion.
The first case portion is formed concentrically with the fluid introduction path to accommodate the O-ring, and an annular recess having the first annular surface is formed at the bottom thereof, and the annular recess is formed. The semiconductor pressure sensor device according to claim 1, wherein the second annular surface is formed on the radial outer side of the opening.
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