JP7079485B2 - Pressure detection unit, its manufacturing method, pressure sensor using the pressure detection unit, and its manufacturing method - Google Patents

Pressure detection unit, its manufacturing method, pressure sensor using the pressure detection unit, and its manufacturing method Download PDF

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Description

本発明は、圧力検出ユニット、その製造方法、および圧力検出ユニットを用いた圧力センサ並びにその製造方法に関する。 The present invention relates to a pressure detection unit, a method for manufacturing the same, a pressure sensor using the pressure detection unit, and a method for manufacturing the same.

ダイアフラムで区画されてオイルが封入された受圧室内に半導体型圧力検出装置を収容した液封入式の圧力センサは、冷凍冷蔵装置や空調装置に装備されて冷媒圧力の検知に使用され、また自動車の燃料供給装置に装備されて燃料圧力の検知などに使用されている。 A liquid-filled pressure sensor, which houses a semiconductor-type pressure detector in a pressure receiving chamber partitioned by a diaphragm and filled with oil, is installed in refrigerating and cooling equipment and air-conditioning equipment and is used to detect refrigerant pressure, and is also used in automobiles. It is installed in the fuel supply device and used for detecting fuel pressure.

このような圧力センサは、例えば圧力検出装置が収容された受圧空間内にオイルを封入し、外部から圧力検出室に加えられた圧力を、オイルを介して圧力検出装置に伝えることで、圧力検出装置から外部圧力に応じた電気信号を出力する。 Such a pressure sensor, for example, encloses oil in a pressure receiving space in which a pressure detection device is housed, and transmits the pressure applied to the pressure detection chamber from the outside to the pressure detection device via the oil to detect the pressure. The device outputs an electric signal according to the external pressure.

このような圧力センサを製造する場合には、ベースに封入孔と複数の貫通穴とを形成し、各貫通穴にはリードピンとその間隙を埋めるハーメチックシール用の円筒状ガラスとを装着し、加熱等により各々固着して各孔を密閉する。そして、封入孔からオイルを内部に注入した後、封入孔を封入球で蓋をして溶接等によりこれを封止、固着することが行われる(特許文献1参照)。 When manufacturing such a pressure sensor, an encapsulation hole and a plurality of through holes are formed in the base, and a lead pin and a cylindrical glass for hermetic sealing that fills the gap are attached to each through hole and heated. Each of them is fixed by such means and each hole is sealed. Then, after injecting oil into the inside through the sealing hole, the sealing hole is covered with a sealing ball, and this is sealed and fixed by welding or the like (see Patent Document 1).

特開2013-148350号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-148350

ここで、特許文献1に開示された技術によれば、オイル封入を確実に行うことができるが、受圧空間内への気泡の混入を防ぐための管理にコストが生じることがあった。 Here, according to the technique disclosed in Patent Document 1, oil can be reliably filled, but there may be a cost in management for preventing air bubbles from being mixed into the pressure receiving space.

そこで、本発明の目的は、製造工数の増大を抑えつつも、圧力検出精度を高めることができる圧力検出ユニット、その製造方法、および圧力検出ユニットを用いた圧力センサ並びにその製造方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a pressure detection unit capable of improving pressure detection accuracy while suppressing an increase in manufacturing man-hours, a manufacturing method thereof, and a pressure sensor using the pressure detection unit and a manufacturing method thereof. It is in.

上記目的を達成するために、本発明による圧力検出ユニットは、
リードピンが挿入される貫通穴が形成されたベースと、
前記ベースの外周面と嵌合する円筒状内周面を備えたリング部材と、
前記リング部材と溶接により接合される受け部材と、
前記リング部材と前記受け部材との間に挟まれたダイアフラムと、
前記ベースと前記ダイアフラムとの間に形成された受圧空間内において、前記ベースに取り付けられた半導体型圧力検出装置と、
前記受圧空間内に封入された液状媒質と、を備え、
前記ベースと前記リング部材の嵌合部において、前記ベースの上面と前記リング部材の上端とが面一となるように位置決めされており、また前記嵌合部が全周で溶接されている、ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the pressure detection unit according to the present invention is
A base with a through hole into which a lead pin is inserted, and a base
A ring member having a cylindrical inner peripheral surface that fits with the outer peripheral surface of the base,
A receiving member joined by welding to the ring member,
A diaphragm sandwiched between the ring member and the receiving member,
In the pressure receiving space formed between the base and the diaphragm, the semiconductor type pressure detection device attached to the base and
A liquid medium enclosed in the pressure receiving space is provided.
In the fitting portion between the base and the ring member, the upper surface of the base and the upper end of the ring member are positioned so as to be flush with each other, and the fitting portion is welded all around. It is characterized by.

さらに、本発明による圧力検出ユニットの製造方法は、
リードピンが挿入される貫通穴が形成されたベースと、前記ベースの外周面と嵌合する円筒状内周面を備えたリング部材と、前記リング部材と溶接により接合される受け部材と、前記リング部材と前記受け部材との間に挟まれたダイアフラムと、前記ベースと前記ダイアフラムとの間に形成された受圧空間内において前記ベースに取り付けられた半導体型圧力検出装置と、前記受圧空間内に封入された液状媒質と、を備えた圧力検出ユニットの製造方法であって、
前記ベースの貫通穴にリードピンを挿入して、封止する工程と、
前記ベースに前記半導体型圧力検出装置を取り付けて、第1中間生成体を形成する工程と、
前記リング部材と前記受け部材とで前記ダイアフラムを挟持する工程と、
前記ダイアフラムを挟持した状態で、前記リング部材と前記受け部材の外周を溶接して第2中間生成体を形成する工程と、
前記リング部材側から前記第2中間生成体内に前記液状媒質を注入する工程と、
前記圧力検出ユニットの中心線を軸線とすると、前記第2中間生成体の前記リング部材の前記円筒状内周面の内周に、前記ベースの上面と前記リング部材の上端とが面一となるように、前記第1中間生成体の前記ベースの外周を嵌合させつつ、前記ベースにより前記第2中間生成体内の前記液状媒質の液面を押圧する工程と、
前記第1中間生成体と前記第2中間生成体とを前記軸線回りに回転させ、前記リング部材と前記ベースの嵌合部を全周で前記軸線方向からレーザー溶接する工程と、を有する、ことを特徴とする。
Further, the method for manufacturing the pressure detection unit according to the present invention is as follows.
A base having a through hole into which a lead pin is inserted, a ring member having a cylindrical inner peripheral surface that fits with the outer peripheral surface of the base, a receiving member joined by welding to the ring member, and the ring. A diaphragm sandwiched between the member and the receiving member, a semiconductor type pressure detecting device attached to the base in the pressure receiving space formed between the base and the diaphragm, and an enclosure in the pressure receiving space. It is a method of manufacturing a pressure detection unit provided with a liquid medium provided with a welded liquid medium.
The process of inserting a lead pin into the through hole of the base and sealing it,
A step of attaching the semiconductor type pressure detector to the base to form a first intermediate product, and
The step of sandwiching the diaphragm between the ring member and the receiving member, and
A step of welding the outer periphery of the ring member and the receiving member to form a second intermediate product while sandwiching the diaphragm.
The step of injecting the liquid medium into the second intermediate product body from the ring member side, and
When the center line of the pressure detection unit is the axis, the upper surface of the base and the upper end of the ring member are flush with each other on the inner circumference of the cylindrical inner peripheral surface of the ring member of the second intermediate product. As described above, the step of pressing the liquid surface of the liquid medium in the second intermediate product by the base while fitting the outer periphery of the base of the first intermediate product.
It has a step of rotating the first intermediate product and the second intermediate product around the axis, and laser welding the ring member and the fitting portion of the base from the axis direction on the entire circumference. It is characterized by.

本発明によれば、製造工数の増大を抑えつつも、圧力検出精度を高めることができる圧力検出ユニット、その製造方法、および圧力検出ユニットを用いた圧力センサ並びにその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a pressure detection unit capable of improving pressure detection accuracy while suppressing an increase in manufacturing man-hours, a method for manufacturing the pressure detection unit, a pressure sensor using the pressure detection unit, and a method for manufacturing the pressure sensor. ..

本実施形態1による圧力検出ユニットの上面図である。It is a top view of the pressure detection unit according to this Embodiment 1. 図1のA-A線における断面を側面視した図である。It is a side view of the cross section in the line AA of FIG. 圧力検出ユニットを組み立てる工程を示す図である。It is a figure which shows the process of assembling a pressure detection unit. 圧力検出ユニットを組み立てる工程を示す図である。It is a figure which shows the process of assembling a pressure detection unit. 本実施形態による圧力検出ユニットを取り付けた圧力センサの縦断面図である。It is a vertical sectional view of the pressure sensor which attached the pressure detection unit by this embodiment.

図1は、本発明の実施形態にかかる圧力検出ユニットの上面図を示し、図2は、図1のA-A線における断面を側面視したものを示している。 FIG. 1 shows a top view of the pressure detection unit according to the embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a side view of a cross section taken along the line AA of FIG.

図1、2に示すように、圧力検出ユニット100は、ベース110と、当該ベース110に対向する受け部材120と、ベース110及び受け部材120の間に挟まれたダイアフラム130と、ベース110と受け部材120とを連結するリング部材140と、を含む。 As shown in FIGS. 1 and 2, the pressure detection unit 100 receives the base 110, the receiving member 120 facing the base 110, the diaphragm 130 sandwiched between the base 110 and the receiving member 120, and the base 110. Includes a ring member 140 that connects the member 120.

ベース110は、ステンレス鋼製であって、円板状を有している。ベース110とダイアフラム130との間には、密閉された受圧空間S1が形成され、ここにオイル等の絶縁性の液状媒質が充填される。また、ベース110の受圧空間S1側の中央部には、後述する半導体型圧力検出装置150が取り付けられている。 The base 110 is made of stainless steel and has a disk shape. A closed pressure receiving space S1 is formed between the base 110 and the diaphragm 130, and an insulating liquid medium such as oil is filled therein. Further, a semiconductor type pressure detecting device 150, which will be described later, is attached to the central portion of the base 110 on the pressure receiving space S1 side.

図1、2に示すように、ベース110における上記半導体型圧力検出装置150の周囲位置には、3本のリードピン160、162、164が挿入される3つの貫通穴116のみが形成されている。すなわち、ベース110は液状媒質注入用の封入孔が形成されていない。 As shown in FIGS. 1 and 2, only three through holes 116 into which the three lead pins 160, 162, and 164 are inserted are formed at the peripheral positions of the semiconductor type pressure detecting device 150 on the base 110. That is, the base 110 is not formed with an encapsulation hole for injecting a liquid medium.

3本のリードピン160、162、164は、それぞれベース110に設けた貫通穴116に挿通されることでベース110を貫通するとともに、その下端が上記半導体型圧力検出装置150と電気的に接続される。リードピン160、162、164と、貫通穴116との間は、ハーメチックシール117により封止され、受圧空間S1内の液状媒質が漏れないようにしている。 The three lead pins 160, 162, and 164 each penetrate the base 110 by being inserted into the through holes 116 provided in the base 110, and the lower ends thereof are electrically connected to the semiconductor type pressure detection device 150. .. The lead pins 160, 162, 164 and the through hole 116 are sealed by a hermetic seal 117 to prevent the liquid medium in the pressure receiving space S1 from leaking.

受け部材120は、例えばステンレス鋼板等の金属材料から形成され、中央部が凹むようにプレス成形された皿状の部材であり、円形底部121と、円形底部121の外縁から上方に延在する円錐部122と、円錐部122の外縁から水平に延在するフランジ部(第2円形フランジ部)123とを有する。 The receiving member 120 is a dish-shaped member formed of a metal material such as a stainless steel plate and press-formed so that the central portion is recessed. The circular bottom portion 121 and a cone extending upward from the outer edge of the circular bottom portion 121. It has a portion 122 and a flange portion (second circular flange portion) 123 extending horizontally from the outer edge of the conical portion 122.

円形底部121の中央には、後述する流体流入管を取り付ける開口部124が形成されており、フランジ部123の上面には、ダイアフラム130が接合されている。このような構造により、受け部材120とダイアフラム130との間には、検出対象である流体が流入する加圧空間S2が形成される。 An opening 124 for attaching a fluid inflow pipe, which will be described later, is formed in the center of the circular bottom portion 121, and a diaphragm 130 is joined to the upper surface of the flange portion 123. With such a structure, a pressurized space S2 into which the fluid to be detected flows is formed between the receiving member 120 and the diaphragm 130.

ダイアフラム130は、例えばステンレス鋼等の金属材料からなる円板状の薄板部材である。 The diaphragm 130 is a disk-shaped thin plate member made of a metal material such as stainless steel.

リング部材140は、例えばステンレス鋼等の金属材料からなり、中空円筒状の筒状部141と、筒状部141の下端から径方向外方に延在するフランジ部(第1円形フランジ部)142とを有する。筒状部141の内周面には、全周にわたって段部143が形成されている。筒状部141の内径は、ベース110の外径にほぼ等しくなっている。 The ring member 140 is made of a metal material such as stainless steel, and has a hollow cylindrical tubular portion 141 and a flange portion (first circular flange portion) 142 extending radially outward from the lower end of the tubular portion 141. And have. A step portion 143 is formed on the inner peripheral surface of the tubular portion 141 over the entire circumference. The inner diameter of the tubular portion 141 is substantially equal to the outer diameter of the base 110.

半導体型圧力検出装置150は、ベース110の中央部に接着等によりダイボンディングされる。半導体型圧力検出装置150は、ガラス製の支持基板152とそれに接合された圧力検出素子(半導体チップ)154とからなる。 The semiconductor type pressure detection device 150 is die-bonded to the central portion of the base 110 by adhesion or the like. The semiconductor type pressure detection device 150 includes a glass support substrate 152 and a pressure detection element (semiconductor chip) 154 bonded to the support substrate 152.

圧力検出素子154は、図示を省略するが、表面に例えば8つのボンディングパッド(電極)を備えている。そのうち3つのボンディングパッドは、出力信号用の電源入力パッド、アースパッド及び信号出力用パッドであり、残る5つは信号調整用パッドである。 Although not shown, the pressure detecting element 154 is provided with, for example, eight bonding pads (electrodes) on the surface thereof. Three of them are power input pads for output signals, earth pads and signal output pads, and the remaining five are signal adjustment pads.

<圧力検出ユニット100の組立工程>
図3,4は、圧力検出ユニット100を組み立てる工程を示す図である。図3,4を参照して、圧力検出ユニット100を組み立てる工程を、以下に説明する。
<Assembly process of pressure detection unit 100>
3 and 4 are diagrams showing a process of assembling the pressure detection unit 100. The process of assembling the pressure detection unit 100 will be described below with reference to FIGS. 3 and 4.

まずベース110に形成された貫通穴116に、3本のリードピン160(162、164は図示を省略)をそれぞれ挿通し、3本のリードピン160、162、164と、貫通穴116とをハーメチックシール117を用いて接合固定する。 First, three lead pins 160 (162, 164 are not shown) are inserted into the through holes 116 formed in the base 110, and the three lead pins 160, 162, 164 and the through holes 116 are hermetically sealed 117. Is joined and fixed using.

続いて、ベース110の中央部に、半導体型圧力検出装置150をダイボンディングする。その後、半導体型圧力検出装置150のアースパッド、電源入力パッド及び信号出力用パッドと、3本のリードピン160、162、164の一端とを、それぞれボンディングワイヤ166を介して電気的に接続する。これにより第1中間生成体M1を形成する。 Subsequently, the semiconductor type pressure detection device 150 is die-bonded to the central portion of the base 110. After that, the ground pad, the power input pad, and the signal output pad of the semiconductor type pressure detection device 150 and one end of the three lead pins 160, 162, and 164 are electrically connected via the bonding wire 166, respectively. This forms the first intermediate product M1.

更に、ベース110内に露出した半導体型圧力検出装置150の圧力検出素子154における上述した8つのパッドに、それぞれ通電用のプローブを接触させ、圧力検出素子154の温度補正作業(トリミング作業)を行う。 Further, the probe for energization is brought into contact with the above-mentioned eight pads of the pressure detection element 154 of the semiconductor type pressure detection device 150 exposed in the base 110, and the temperature correction work (trimming work) of the pressure detection element 154 is performed. ..

ここでは、基準となる温度(例えば室温)下で圧力検出素子154に荷重(圧力)を負荷した状態で、信号出力用パッドあるいは調整用パッドから出力される出力値を読み取り、所定の圧力と出力との相関を取得して補正係数(補正関数)を設定する。 Here, with a load (pressure) applied to the pressure detection element 154 at a reference temperature (for example, room temperature), the output value output from the signal output pad or adjustment pad is read, and the predetermined pressure and output are obtained. Acquire the correlation with and set the correction coefficient (correction function).

次いで、受け部材120のフランジ部123と、リング部材140のフランジ部142との間にダイアフラム130を挟み込み、その重ね合わせ部に対して、外周方向からレーザー光を照射して相対的に回転させ、ダイアフラム130を含めて連続的に周溶接(溶接部W1)して一体化する。これにより第2中間生成体M2を形成する。 Next, the diaphragm 130 is sandwiched between the flange portion 123 of the receiving member 120 and the flange portion 142 of the ring member 140, and the superposed portion is irradiated with laser light from the outer peripheral direction to rotate relatively. The diaphragm 130 is continuously peripherally welded (welded portion W1) to be integrated. This forms the second intermediate product M2.

さらに、第2中間生成体M2を不図示の治具により保持しつつ、リング部材140の筒状部141と、ダイアフラム130とで囲われる容器状の空間内に、段部143より液面が高くなるまで、液状媒質(不図示)を注入する。 Further, while holding the second intermediate product M2 by a jig (not shown), the liquid level is higher than that of the step portion 143 in the container-shaped space surrounded by the tubular portion 141 of the ring member 140 and the diaphragm 130. Inject a liquid medium (not shown) until it becomes.

その後、図4に示すように、リング部材140の筒状部141の内周に、半導体型圧力検出装置150を下方に向けた状態で、第1中間生成体M1のベース110の外周を嵌合させる。これにより、ベース110の下面が内部の液状媒質の液面を押圧するので、押された液状媒質はベース110と筒状部141の隙間を通過し、筒状部141の上端144を超えて周囲にあふれ出る。これにより、ベース110の下面の全面が液状媒質の液面に密着することとなり、液状媒質中に気泡が生じない。 After that, as shown in FIG. 4, the outer periphery of the base 110 of the first intermediate product M1 is fitted to the inner circumference of the tubular portion 141 of the ring member 140 with the semiconductor type pressure detecting device 150 facing downward. Let me. As a result, the lower surface of the base 110 presses the liquid surface of the internal liquid medium, so that the pushed liquid medium passes through the gap between the base 110 and the tubular portion 141, and goes beyond the upper end 144 of the tubular portion 141 to surround it. Overflow to. As a result, the entire lower surface of the base 110 comes into close contact with the liquid surface of the liquid medium, and no bubbles are generated in the liquid medium.

また、ベース110の下端外周が段部143に当接することで、ベース110とリング部材140との位置決めがなされる。かかる状態で、ベース110の端面(上面)111と、リング部材140の端面(上端)144とが面一、すなわち軸方向に一致するようになる。 Further, the outer periphery of the lower end of the base 110 comes into contact with the step portion 143, so that the base 110 and the ring member 140 are positioned. In such a state, the end surface (upper surface) 111 of the base 110 and the end surface (upper end) 144 of the ring member 140 are flush with each other, that is, they coincide with each other in the axial direction.

かかる状態を維持しつつ、軸線X回りに治具を回転させることで、第1中間生成体M1と第2中間生成体M2とが回転するので、軸線X方向に沿って、レーザー光束LBをベース110と筒状部141との嵌合部(境界)に照射し、周溶接(溶接部W2)する。治具側を固定し、レーザー光束LBを照射する光源側を相対回転させてもよい。以上で、圧力検出ユニット100が完成する。 By rotating the jig around the axis X while maintaining this state, the first intermediate generator M1 and the second intermediate generator M2 rotate, so that the laser light beam LB is used as a base along the axis X direction. The fitting portion (boundary) between the 110 and the tubular portion 141 is irradiated, and peripheral welding (welded portion W2) is performed. The jig side may be fixed and the light source side irradiating the laser luminous flux LB may be relatively rotated. This completes the pressure detection unit 100.

尚、周溶接の手法として、レーザー溶接に限られず、アーク溶接等の溶融溶接、あるいはシーム溶接等の抵抗溶接を適用することが可能であるが、溶接によるひずみの低減等を考慮すれば、入熱の小さいレーザー溶接や電子ビーム溶接等を適用することが好ましい。 The method of peripheral welding is not limited to laser welding, but melt welding such as arc welding or resistance welding such as seam welding can be applied. It is preferable to apply laser welding, electron beam welding, etc., which have low heat.

本実施の形態によれば、ベース110の下面が受圧空間S1内の液状媒質の液面に密着するので、液状媒質中に気泡が生じないため、半導体型圧力検出装置150の検出精度を高めることができる。 According to the present embodiment, since the lower surface of the base 110 is in close contact with the liquid surface of the liquid medium in the pressure receiving space S1, no bubbles are generated in the liquid medium, so that the detection accuracy of the semiconductor type pressure detection device 150 is improved. Can be done.

<圧力センサ>
図5は、本実施形態による圧力検出ユニット100を取り付けた圧力センサの縦断面図である。
<Pressure sensor>
FIG. 5 is a vertical sectional view of a pressure sensor to which the pressure detection unit 100 according to the present embodiment is attached.

図5に示すように、圧力センサ1は、図1、2で例示した本実施形態による圧力検出ユニット100と、当該圧力検出ユニット100に取り付けられる円筒形状のカバー10と、上記圧力検出ユニット100から突出する3本のリードピン(160のみ図示)の一端が取り付けられる中継基板20と、中継基板20に取り付けられるコネクタ22と、コネクタ22に接続されて外部の機器との間で電気信号等を送受するリード線24と、圧力検出ユニット100の受け部材120に取り付けられる流体流入管30と、を含む。 As shown in FIG. 5, the pressure sensor 1 is derived from the pressure detection unit 100 according to the present embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2, the cylindrical cover 10 attached to the pressure detection unit 100, and the pressure detection unit 100. An electrical signal or the like is transmitted / received between a relay board 20 to which one end of three protruding lead pins (only 160 is shown) is attached, a connector 22 attached to the relay board 20, and an external device connected to the connector 22. It includes a lead wire 24 and a fluid inflow pipe 30 attached to a receiving member 120 of the pressure detection unit 100.

カバー10は、大径部12と小径部14とを含む段付きの円筒形状を有する部材であって、大径部12が上記圧力検出ユニット100の外周部を囲繞する態様で、圧力検出ユニット100にベース110側から取り付けられる。 The cover 10 is a member having a stepped cylindrical shape including a large diameter portion 12 and a small diameter portion 14, and the large diameter portion 12 surrounds the outer peripheral portion of the pressure detection unit 100. It is attached to the base 110 side.

図3に示すように、カバー10の内側には、ベース110を底面とする内部空間S3が形成されており、当該内部空間S3には、後述する中継基板20とコネクタ22とが収容されている。 As shown in FIG. 3, an internal space S3 having a base 110 as a bottom surface is formed inside the cover 10, and the relay board 20 and the connector 22 described later are housed in the internal space S3. ..

カバー10の内側に形成された内部空間S3には樹脂R1が充填され、固化されており、大径部12の開口端側にも圧力検出ユニット100を覆う態様で樹脂R2が充填され、固化されている。 The internal space S3 formed inside the cover 10 is filled with the resin R1 and solidified, and the resin R2 is also filled and solidified on the opening end side of the large diameter portion 12 so as to cover the pressure detection unit 100. ing.

これらの樹脂R1及びR2は、カバー10の内部に水分等が入り込むのを防止し、中継基板20等の電気系を保護する。 These resins R1 and R2 prevent moisture and the like from entering the inside of the cover 10 and protect the electrical system such as the relay board 20.

中継基板20は、ベーク基板やガラスエポキシ基板、セラミックス基板あるいはフレキシブル基板として形成され、その中央部にコネクタ22の一端が取り付けられており、当該コネクタ22の取付位置の周囲にビア電極及び金属配線層(図示せず)を有する。 The relay board 20 is formed as a bake board, a glass epoxy board, a ceramic board, or a flexible board, and one end of the connector 22 is attached to the central portion thereof, and a via electrode and a metal wiring layer are attached around the mounting position of the connector 22. Has (not shown).

コネクタ22は、一端が中継基板20に取り付けられるとともに、他端にはカバー10の外部に延びるリード線24が取り付けられる。 One end of the connector 22 is attached to the relay board 20, and the other end of the connector 22 is attached with a lead wire 24 extending to the outside of the cover 10.

また、中継基板20のビア電極には、圧力検出ユニット100のベース110から突出する3本のリードピン(160のみ図示)の一端がそれぞれ貫通して固着されている。このとき、3本のリードピンは、ビア電極と例えばハンダ付け等で電気的に固着接続される。 Further, one end of three lead pins (only 160 is shown) protruding from the base 110 of the pressure detection unit 100 penetrates and is fixed to the via electrode of the relay board 20. At this time, the three lead pins are electrically fixedly connected to the via electrode by, for example, soldering.

流体流入管30は、例えば銅合金やアルミ合金等の金属材料からなる管状部材であって、上記圧力検出ユニット100の受け部材120に取り付けられる取付部32と、圧力検出対象の流体が流れる配管に接続される接続部34と、を有する。 The fluid inflow pipe 30 is a tubular member made of a metal material such as a copper alloy or an aluminum alloy, and is used for a mounting portion 32 attached to a receiving member 120 of the pressure detection unit 100 and a pipe through which a fluid to be pressure detected flows. It has a connecting portion 34 to be connected.

取付部32は、図2に示した受け部材120の開口部124に、ロウ付け、溶接、接着あるいは機械的締結等の任意の手法で取り付けられる。 The attachment portion 32 is attached to the opening 124 of the receiving member 120 shown in FIG. 2 by any method such as brazing, welding, gluing, or mechanical fastening.

<圧力センサの組立工程>
図3に示す圧力センサ1を組み立てる際には、まず圧力検出ユニット100のベース110から突出する3本のリードピンの一端に、コネクタ22を取り付けた中継基板20を固着する。
<Pressure sensor assembly process>
When assembling the pressure sensor 1 shown in FIG. 3, first, the relay board 20 to which the connector 22 is attached is fixed to one end of three lead pins protruding from the base 110 of the pressure detection unit 100.

一方、圧力検出ユニット100の受け部材120の開口部124に、流体流入管30の取付部32を取付固定する。 On the other hand, the attachment portion 32 of the fluid inflow pipe 30 is attached and fixed to the opening 124 of the receiving member 120 of the pressure detection unit 100.

続いて、リード線24を大径部12から挿入して小径部14を通して外部に露出するように、圧力検出ユニット100をカバー10の大径部12に挿入する。 Subsequently, the pressure detection unit 100 is inserted into the large diameter portion 12 of the cover 10 so that the lead wire 24 is inserted from the large diameter portion 12 and exposed to the outside through the small diameter portion 14.

その後、カバー10の小径部14側の開口部から樹脂R1を充填し、固化して内部空間S3を封止する。 After that, the resin R1 is filled from the opening on the small diameter portion 14 side of the cover 10 and solidified to seal the internal space S3.

同様に、大径部12側の開口端から樹脂R2を充填し、固化して圧力検出ユニット100をカバー10内に固定する。 Similarly, the resin R2 is filled from the open end on the large diameter portion 12 side and solidified to fix the pressure detection unit 100 in the cover 10.

図3に示す圧力センサ1において、流体流入管30に導入される圧力検出対象の流体は、圧力検出ユニット100の加圧空間S2に入り、その圧力でダイアフラム130を変形させる。 In the pressure sensor 1 shown in FIG. 3, the fluid to be pressure-detected introduced into the fluid inflow pipe 30 enters the pressure space S2 of the pressure detection unit 100, and the diaphragm 130 is deformed by the pressure.

ダイアフラム130が変形すると、受圧空間S1内の液状媒質が加圧され、ダイアフラム130を変形させた圧力が半導体型圧力検出装置150の圧力検出素子154に伝達される。 When the diaphragm 130 is deformed, the liquid medium in the pressure receiving space S1 is pressurized, and the pressure obtained by deforming the diaphragm 130 is transmitted to the pressure detecting element 154 of the semiconductor type pressure detecting device 150.

圧力検出素子154は、上記伝達された圧力の変動を検知して電気信号に変換し、信号出力用のリードピン164を介して電気信号を中継基板20に出力する。 The pressure detection element 154 detects the fluctuation of the transmitted pressure, converts it into an electric signal, and outputs the electric signal to the relay board 20 via the lead pin 164 for signal output.

そして、上記電気信号は中継基板20の配線層に伝達され、さらにコネクタ22及びリード線24を介して外部の機器に出力される。 Then, the electric signal is transmitted to the wiring layer of the relay board 20, and is further output to an external device via the connector 22 and the lead wire 24.

さらに、本発明の一実施例による圧力検出ユニット100及びこれを適用した圧力センサ1は、予め受け部材120とリング部材140との間にダイアフラム130を挟んで一体化した受圧構造体を形成し、当該受圧構造体のリング部材140にベース110を接合する構造としたため、薄板で比較的弱いダイアフラム130を受け部材120及びリング部材140で補強することができる。 Further, the pressure detection unit 100 according to the embodiment of the present invention and the pressure sensor 1 to which the pressure detection unit 1 is applied form a pressure receiving structure integrated by sandwiching the diaphragm 130 between the receiving member 120 and the ring member 140 in advance. Since the base 110 is joined to the ring member 140 of the pressure receiving structure, the diaphragm 130, which is a thin plate and is relatively weak, can be received and reinforced by the member 120 and the ring member 140.

なお、本発明は上記の各実施例に限定されるものではなく、種々の改変を施すことができる。 The present invention is not limited to the above examples, and various modifications can be made.

1 圧力センサ
10 カバー
20 中継基板
22 コネクタ
24 リード線
30 流体流入管
100 圧力検出ユニット
110 ベース
120 受け部材
130 ダイアフラム
140 リング部材
150 半導体型圧力検出装置
152 支持基板
154 圧力検出素子
160 アース用のリードピン
162 電源入力用のリードピン
164 信号出力用のリードピン
166 ボンディングワイヤ
1 Pressure sensor 10 Cover 20 Relay board 22 Connector 24 Lead wire 30 Fluid inflow pipe 100 Pressure detection unit 110 Base 120 Receiving member 130 Diaphragm 140 Ring member 150 Semiconductor type pressure detector 152 Support board 154 Pressure detection element 160 Lead pin 162 for grounding Lead pin for power input 164 Lead pin for signal output 166 Bonding wire

Claims (7)

リードピンが挿入される貫通穴が形成されたベースと、
前記ベースの外周面と嵌合する円筒状内周面を備えたリング部材と、
前記リング部材と溶接により接合される受け部材と、
前記リング部材と前記受け部材との間に挟まれたダイアフラムと、
前記ベースと前記ダイアフラムとの間に形成された受圧空間内において、前記ベースに取り付けられた半導体型圧力検出装置と、
前記受圧空間内に封入された液状媒質と、を備え、
前記ベースと前記リング部材の嵌合部において、前記ベースの上面と前記リング部材の上端とが面一となるように位置決めされており、また前記嵌合部が全周で溶接されている、
ことを特徴とする圧力検出ユニット。
A base with a through hole into which a lead pin is inserted, and a base
A ring member having a cylindrical inner peripheral surface that fits with the outer peripheral surface of the base,
A receiving member joined by welding to the ring member,
A diaphragm sandwiched between the ring member and the receiving member,
In the pressure receiving space formed between the base and the diaphragm, the semiconductor type pressure detection device attached to the base and
A liquid medium enclosed in the pressure receiving space is provided.
In the fitting portion between the base and the ring member, the upper surface of the base and the upper end of the ring member are positioned so as to be flush with each other, and the fitting portion is welded all around.
A pressure detection unit characterized by that.
前記圧力検出ユニットの中心線を軸線とすると、前記リング部材の内側に段部が形成されており、前記ベースが前記段部に当接することにより前記リング部材に対して前記軸線方向に位置決めされる、
ことを特徴とする請求項1に記載の圧力検出ユニット。
When the center line of the pressure detection unit is the axis, a step portion is formed inside the ring member, and the base abuts on the step portion to be positioned in the axial direction with respect to the ring member. ,
The pressure detection unit according to claim 1.
前記嵌合部の溶接はレーザー溶接である、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の圧力検出ユニット。
The welding of the fitting portion is laser welding.
The pressure detection unit according to claim 1 or 2.
前記リング部材は第1円形フランジ部を有し、前記受け部材は第2円形フランジ部を有し、
前記ダイアフラムは、前記第1円形フランジ部および前記第2円形フランジ部とともに、その外周が溶接されている、
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の圧力検出ユニット。
The ring member has a first circular flange portion, and the receiving member has a second circular flange portion.
The outer circumference of the diaphragm is welded together with the first circular flange portion and the second circular flange portion.
The pressure detection unit according to any one of claims 1 to 3.
請求項1~4のいずれか1項に記載の圧力検出ユニットを用いてなる、
ことを特徴する圧力センサ。
The pressure detection unit according to any one of claims 1 to 4 is used.
It features a pressure sensor.
リードピンが挿入される貫通穴が形成されたベースと、前記ベースの外周面と嵌合する円筒状内周面を備えたリング部材と、前記リング部材と溶接により接合される受け部材と、前記リング部材と前記受け部材との間に挟まれたダイアフラムと、前記ベースと前記ダイアフラムとの間に形成された受圧空間内において前記ベースに取り付けられた半導体型圧力検出装置と、前記受圧空間内に封入された液状媒質と、を備えた圧力検出ユニットの製造方法であって、
前記ベースの貫通穴にリードピンを挿入して、封止する工程と、
前記ベースに前記半導体型圧力検出装置を取り付けて、第1中間生成体を形成する工程と、
前記リング部材と前記受け部材とで前記ダイアフラムを挟持する工程と、
前記ダイアフラムを挟持した状態で、前記リング部材と前記受け部材の外周を溶接して第2中間生成体を形成する工程と、
前記リング部材側から前記第2中間生成体内に前記液状媒質を注入する工程と、
前記圧力検出ユニットの中心線を軸線とすると、前記第2中間生成体の前記リング部材の前記円筒状内周面の内周に、前記ベースの上面と前記リング部材の上端とが面一となるように、前記第1中間生成体の前記ベースの外周を嵌合させつつ、前記ベースにより前記第2中間生成体内の前記液状媒質の液面を押圧する工程と、
前記第1中間生成体と前記第2中間生成体とを前記軸線回りに回転させ、前記リング部材と前記ベースの嵌合部を全周で前記軸線方向からレーザー溶接する工程と、を有する、
ことを特徴とする圧力検出ユニットの製造方法。
A base having a through hole into which a lead pin is inserted, a ring member having a cylindrical inner peripheral surface that fits with the outer peripheral surface of the base, a receiving member joined by welding to the ring member, and the ring. A diaphragm sandwiched between the member and the receiving member, a semiconductor type pressure detecting device attached to the base in the pressure receiving space formed between the base and the diaphragm, and an enclosure in the pressure receiving space. It is a method of manufacturing a pressure detection unit provided with a liquid medium provided with a welded liquid medium.
The process of inserting a lead pin into the through hole of the base and sealing it,
A step of attaching the semiconductor type pressure detector to the base to form a first intermediate product, and
The step of sandwiching the diaphragm between the ring member and the receiving member, and
A step of welding the outer periphery of the ring member and the receiving member to form a second intermediate product while sandwiching the diaphragm.
The step of injecting the liquid medium into the second intermediate product body from the ring member side, and
When the center line of the pressure detection unit is the axis, the upper surface of the base and the upper end of the ring member are flush with each other on the inner circumference of the cylindrical inner peripheral surface of the ring member of the second intermediate product. As described above, the step of pressing the liquid surface of the liquid medium in the second intermediate product by the base while fitting the outer periphery of the base of the first intermediate product.
It has a step of rotating the first intermediate product and the second intermediate product around the axis, and laser welding the ring member and the fitting portion of the base from the axis direction on the entire circumference.
A method of manufacturing a pressure detection unit.
請求項6に記載の圧力検出ユニットの製造方法により製造された圧力検出ユニットを用いて圧力センサを製造することを特徴とする圧力センサの製造方法。 A method for manufacturing a pressure sensor, which comprises manufacturing a pressure sensor using the pressure detection unit manufactured by the method for manufacturing the pressure detection unit according to claim 6.
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