JPH02248829A

JPH02248829A - 半導体圧力センサ

Info

Publication number: JPH02248829A
Application number: JP7089289A
Authority: JP
Inventors: Shogo Asano; 浅野　勝吾; Takashi Morikawa; 森川　貴志; Kazuhiko Mizojiri; 溝尻　和彦
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-03-23
Filing date: 1989-03-23
Publication date: 1990-10-04
Anticipated expiration: 2012-03-19
Also published as: JP2591144B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、自動車などの内燃機関の吸入空気圧や大気圧
、エギゾースト圧などの圧力を検出する半導体圧力セン
サに関する。

従来の技術近年、自動車などの排気ガス規制の強化に伴い、自動車
用エンジンなどにおいてはその運転状態のいかんを問わ
ず、常に最良の燃焼状態を得ることができるように制御
しなければならない。

そこで、この制御のために、圧力変換器によりエンジン
の吸気圧力を検出して電気信号に変換し、この信号に応
じて燃料の供給量を電子的に制御したり、点火時期を制
御してエンジンの燃焼状態を最適な状態に維持する方法
や、大気圧の変化を検知して高度な補正を行う方法など
が採用されるようになっている。

ところで、このような自動車用として使用される圧力変
換器は、耐熱性、耐震性などの特性に優れたものが要求
されるので、この要求を満足するものとして半導体歪み
ゲージ形の圧力センサが広（採用され、これに伴い種々
改良された半導体圧力センサが提案されている。

第５図は、従来の半導体圧力センサを示す側面断面図で
ある。

第５図において、１０１は、圧力が検出される流体等を
先端開口から導入するための圧力導入パイプ、１０２は
、外部から圧力導入バイブ１０１を介して導入される流
体等の圧力を検出するためのセンサチップであり、圧力
導入バイブ１０１は、流体等がセンサチップ１０２に導
入されるように、Ｏリング１０５を介して樹脂のアウタ
ケース１０３内にインサート成形で取り付けられる。

１０４は、外部からの電気ノイズをシールドするために
アウタケース１０３の内面に沿って設けられたインナケ
ースであり、インナケース１０４内には、センサチップ
１０２とセラミック基板１０８が実装されたプリント基
板１０７が配置されている。

これらプリント基板１０７等は、インナケース１０４内
に封入されるゾル１０９により保護され、また、接続線
１０６を介してインナケース１０４、アウタケース１０
３に固定されて電気信号が外部に取り出される。

アウタケース１０３から外部に露出した接続線１０６は
、接続線１１２を介してコネクタ１１１に接続され、接
続線１０６と接続線１１２の接続部１１３は、樹脂１１
０により保護される。

発明が解決しようとする課題しかしながら、上記従来の半導体圧力センサでは、アウ
タケース１０３を中心的な部品として、センサチップ１
０２やセラミック基板１０８を組み立て、また、ゾル１
０７や樹脂１１０により電気部品を保護するので、部品
点数が多くなってアウタケース１０３との接続部が多く
なり、したがって、組立工程が多（なって高価になるば
かりか、耐熱性、耐震性などの信頼性に欠けるという問
題点がある。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、構造を単純化して信
頼性の向上、品質の安定化、低コスト化を図ることがで
きる半導体圧力センサを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段本発明は上記目的を達成するために、先端の開口から流
体を導入するための圧力導入バイブと、流体が通過する
ための空洞が形成されるとともに、先端の開口が前記圧
力導入パイプの他端の開口に連結され、他端の開口に感
圧ダイヤフラムが取り付けられた台座と、感圧ダイヤフ
ラムが上方に突出するように台座が貫通して取り付けら
れるとともに、感圧ダイヤフラムの圧力検出信号を取り
出すリード線を通すための孔が形成され、６孔がハーメ
チックシールされる基台と、感圧ダイヤフラムを封止す
るために前記基台上に接合されたキャップと、基台の１
面に接合される取付金具がインサート成形されるととも
に、リード線が接続されるターミナルを備えたコネクタ
を備えたものである。

作用本発明は上記構成により、感圧ダイヤフラム、キャップ
、圧力導入パイプ、台座、コネクタが基台に取り付けら
れる構造となるので、構造が簡単になり、したがって、
信頼性の向上、品質の安定化、低コスト化を図ることが
できる。

また、圧力を検出する素子として感圧ダイヤフラムを用
いているので、簡単な構造のキャップで感圧ダイヤフラ
ムを封止することができ、したがって、従来例のような
ゾルが不要となる。

実施例以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。第１図
は、本発明に係る半導体圧力センサの一実施例を示す側
面断面図、第２図は、第１図の半導体圧力センサを示す
平面図であり、第１図は、第２図の線Ｚ−Ｚに沿った側
面断面図である。

第１図及び第２図において、７は、圧力が検出される流
体等を先端開口から導入するための圧力導入パイプであ
り、圧力導入パイプ１の後端開口は、外側に開いて形成
されている。

■は、センサチップ１６の基台（ステム）であり、基台
３は、略長方形で形成され、また、その前方部には凹部
が形成されている。この凹部の中央には、圧力導入パイ
プ１の開口に一致するように孔が形成され、圧力導入パ
イプ１の後端は、基台１の裏面からフィルタ８を介して
溶接により固定される。

４は、圧力導入パイプ１からの流体が通過するように、
上下に空洞が形成された台座であり、台座４の上端開口
には、圧力を検出するためのホイートストンブリッジ抵
抗（不図示）が形成された感圧ダイヤフラム（半導体単
結晶チップ）３が直接封着して接合され、下端は、基台
１の凹部内に接合される。

尚、台座４は、半導体単結晶チップと近似する熱膨脹係
数を有する材料で形成される。

基台ｌの前方部にはまた、温度補償及び増幅用の回路部
品（不図示）が実装された基板９が固定され、台座４は
、感圧ダイヤフラム３と基板９の上面が一致するように
基板９を貫通して取り付けられる。尚、感圧ダイヤフラ
ム３の抵抗と基板９の回路は導電性ワイヤを介して接続
される。

また、基台１の前方部には、基板９からの圧力検出信号
をリード線５を介して裏側から取り出すためのバイブロ
が貫通するように取り付けられ、このバイブロの内部１
０は、リード線５が取り出された後ハーメチックシール
剤１９により封止される。

尚、第２図に示すように、圧力導入パイプ７、台座４、
感圧ダイヤフラム３、基板９上の回路等は、基台１の幅
方向に２重構成で配置され、基台１上には、感圧ダイヤ
フラム３と基板９を包囲するためのキャップ２が溶接さ
れている。したがって、このキャップ２の溶接と、バイ
ブロのハーメチックシールにより、キャップ２の内部１
５、すなわち感圧ダイヤフラム３の上側が基準圧力で維
持される。

１２は、基板９からの圧力検出信号を出力するために溶
接によりリード線５に接続されるターミナル１３が一体
で構成されたコネクタであり、コネクタ１２にはまた、
先端が圧力導入パイプ７の近傍で下方に折り曲げられ、
後端の幅が基台１の後端部の幅が略一致する接続金具（
取付金具）１４がインサート樹脂成形で取り付けられて
いる。　基台１の後端部の裏面と接続金具１４の後端部
の表面は、第２図に示すように、固定部１７．１８にお
いて溶接により接合され、また、接続金具１４の裏側の
凹部は、第１図に示すように、リード線５とコネクタ１
２のターミナル１３が接続された後樹脂１１により封止
される。

次に、上記実施例の動作を説明する。

第１図において、例えば内燃機関の吸入空気圧を測定す
る場合に圧力導入パイプ７の一方の先端開口を吸気マニ
ホールドの吸気孔に接続すると、吸気マニホールドの吸
気孔からの流体が圧力導入パイプ７、フィルタ８、台座
４を介して感圧ダイヤフラム３の裏側（ご導入され、圧
力に応じた歪みを感圧ダイヤフラム３に与える。

この歪みにより、感圧ダイヤフラム３に形成されたホイ
ートストンブリッジ抵抗の値が変化し、この抵抗値が基
板９上の回路により温度補償及び増幅され、リード線５
、コネクタ１２のターミナル１３を介して出力される。

したがって、この値により吸気マニホールド内の圧力を
検出することができる。

また、圧力導入パイプ７の他方を介して大気を他方の感
圧ダイヤフラム３の裏側に導入すると、大気圧を検出す
ることができ、したがって、吸気マニホールド内の圧力
と大気圧を同時に検出することができる。

発明の詳細な説明したように、本発明は、先端の開口から流体を導
入するための圧力導入パイプと、流体が通過するための
空洞が形成されるとともに、先端の開口が前記圧力導入
パイプの他端の開口に連結され、他端の開口に感圧ダイ
ヤフラムが取り付けられた台座と、感圧ダイヤフラムが
上方に突出するように台座が貫通して取り付けられると
ともに、感圧ダイヤフラムの圧力検出信号を取り出すリ
ード線を通すための孔が形成され、答礼がハーメチック
シールされる基台と、感圧ダイヤフラムを封止するため
に前記基台上に接合されたキャップと、基台の裏面に接
合される取付金具がインサート成形されるとともに、リ
ード線が接続されるターミナルを備えたコネクタを備え
たので、感圧ダイヤフラム、キャップ、圧力導入パイプ
、コネクタが基台に取り付けられる構造となり、したが
って、信頼性の向上、品質の安定化、低コスト化を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る半導体圧力センサの一実施例を
示す側面断面図、第２図は、第１図の半導体圧力センサ
を示す平面図、第３図は、従来の半導体圧力センサを示
す側面断面図である。１・・・基台（ステム）、２・・・キャップ、３・・・
感圧ダイヤフラム、４・・・台座、６・・・バイブ、７
・・・圧力導入パイプ、８・・・フィルタ、９・・・基
板、１２・・・コネクタ、１３・・・ターミナル、１４
・・・接続金具（取付金具）、１９・・・ハーメチック
シール剤。代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）先端の開口から流体を導入するための圧力導入パ
イプと、流体が通過するための空洞が形成されるともに、先端の
開口が前記圧力導入パイプの他端の開口に連結され、他
端の開口に感圧ダイヤフラムが取り付けられた台座と前記感圧ダイヤフラムが上方に突出するように前記台座
が貫通して取り付けられるとともに、前記感圧ダイヤフ
ラムの圧力検出信号を取り出すリード線を通すための孔
が形成され、各孔がハーメチックシールされる基台と、前記感圧ダイヤフラムを封止するために前記基台上に接
合されたキャップと、前記基台の裏面に接合される取付金具がインサート成形
されるとともに、前記リード線が接続されるターミナル
を備えたコネクタを有する半導体圧力センサ。
（２）前記感圧ダイヤフラムと圧力導入パイプと台座を
それぞれ２つ備え、前記コネクタのターミナルから２つ
の流体の圧力検出信号を出力することを特徴とする請求
項（１）記載の半導体圧力センサ。
（３）前記感圧ダイヤフラムにより検出された圧力検出
信号を温度補償し、増幅する回路部品を前記キャップに
より封止することを特徴とする請求項（１）又は（３）
のいずれかに記載の半導体圧力センサ。