JPH02248830A

JPH02248830A - 半導体圧力センサ

Info

Publication number: JPH02248830A
Application number: JP7089389A
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: JP2591145B2

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ｆ
ｉＩＪ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く採用され、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バイブ１．１０２
は、外部から圧力導入パイプ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、０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（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、組立工程が多く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
体を導入し、後端の開口に感圧ダイヤフラムが取り付け
られた圧力導入パイプと、ダイヤフラムが上方に突出す
るようにこの圧力導入パイプ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、各孔がハーメチッ
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、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
、圧力導入バイブ、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−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Ａ−Ａに沿った側
面断面図である。

第１図及び第２図において、１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バイブであ
り、圧力導入パイプ１は、先端から半分の部分が比較的
細（形成され、後半部が比較的太く形成されて後端が外
側に開くように形成されている。

２は、外部から圧力導入バイブ１を介して導入される流
体等の圧力を検出するために半導体結晶チップで形成さ
れたセンサチップ、３は、センサチップ２の基台（ステ
ム）であり、基台３は、前方部（図示左側）が略正方形
で形成され、後方部が前方部より幅が小さくなり、また
後端部（図示右側）が幅広になるように板状に形成され
ている。

基台３の前方部には、圧力導入バイブｌからフィルタ１
８を介して流体を導入するための第２の圧力導入バイブ
１５が貫通するようにハーメチックシール剤１９を介し
て取り付けられ、フィルタ１８と反対側の圧力導入バイ
ブ１５の開口には、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〉１１が直接封着して接合され
ている。尚、圧力導入バイブ１５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３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６が固定されている。こ
こで、圧力導入バイブ１５は、感圧ダイヤフラム１１と
基板６の上面が一致するように基板６を貫通して取り付
けられ、感圧ダイヤフラム１１の抵抗と基板６上の回路
は、導電性ワイヤにより接続される。この第２の圧力導
入バイブ１５を基台３に取り付けた後、第１の圧力導入
バイブ１が溶接又はろう付けにより基台３の裏面に固定
される。

また、基台３の前方部には、基板６からの圧力検出信号
をリードＭ１２を介して裏側から取り出すためのパイプ
２０が貫通するように取り付けられ、このパイプ２０の
内部１７は、リード線１２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、圧力導入バイブ１、感圧ダイ
ヤフラム１１、基板６上の回路等は、センサチップ２の
幅方向に２重構成で配置され、基台３上には、感圧ダイ
ヤフラム１１と基板６を包囲するためのキャップ１４が
溶接されている。したがって、このキャップ１４の溶接
と、パイプ１５及び貫通孔１７のハーメチックシールに
より、キャップ１４の内部１６、すなわち感圧ダイヤフ
ラム１１の上側が基準圧力で維持される。

４は、センサチップ２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１２に接続されるターミナル８
が一体で構成されたコネクタであり、コネクタ４には、
先端が圧力導入バイブ１の近傍で下方に折り曲げられ、
後端の幅が基台３の後端部の幅が略一致する接続金具（
取付金具）７がインサート樹脂成形で取り付けられてい
る。

基台３の後端部の裏面と接続金具７の後端部の表面は、
第２図に示すように、固定部９．１０において溶接によ
り接合され、また、接続金具７の裏側の凹部は、センサ
チップ２からのリード線１２とコネクタ４のターミナル
８が接続された後樹脂５により封止される。

尚、１３は、この圧力センサをエンジン等に固定するた
めにコネクタ４に形成された固定部である。

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
る場合に圧力導入バイブ１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バイブ１、フィルタ１８、圧
力導入バイブ１５を介して感圧ダイヤフラム１１の裏側
に導入され、圧力に応じた歪みを感圧ダイヤフラム１１
に与える。

この歪みにより、感圧ダイヤフラム１１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６上の回路により温度補償及び増幅され、リード線
１２、コネクタ４のターミナル８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、圧力導入バイブ１の他方を介して大気を他方の感
圧ダイヤフラム１１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。

尚、上記実施例では、２つの圧力導入バイブ１．１５、
フィルタ１８を介して感圧ダイヤフラム１１の裏側に導
入するように構成したが、代わりに第３図及び第４図に
示すように、圧力導入バイブ１ａを感圧ダイヤフラム１
１の裏側まで伸びるように構成すれば、第１図及び第２
図に示すようにフィルタ８の接合部から流体が漏れるこ
とがなくなり、圧力をより正確に検出することができる
。

尚、この場合、圧力導入バイブ１ａは、感圧ダイヤフラ
ム１１の半導体結晶チップと熱膨脹係数が近似した材料
で形成すると、圧力導入バイブ１ａの開口に感圧ダイヤ
フラム１１を直接封着して接合したセンサチップ２ａを
構成することができる。

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
入し、後端の開口に感圧ダイヤフラムが取り付けられた
圧力導入パイプと、ダイヤフラムが上方に突出するよう
にこの圧力導入パイプ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、各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、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
、構造が簡単になるので、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、本発明に係る半導体圧力セン
サの第２の実施例を示す側面断面図、第４図は、第３図
の半導体圧力センサを示す平面図、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。１．１ａ、１５・・・圧力導入パイプ、２，２ａ・・・
センサチップ、３・・・基台（ステム）、４・・・コネ
クタ、５・・・樹脂、６・・・基板、７・・・接続金具
（取付金具）、８・・・ターミナル、１１・・・感圧ダ
イヤフラム、１２・・・リード線、１３・・・センサ固
定部、１４・・・キャップ、１７・・・貫通孔、１９・
・・ハーメチックシール剤、２０・・・パイプ。代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名第２図ノ万Ｅクフｒ吟り（）でイア１８　フイル７第第図図ノｌフ一第５図／１０

Claims

【特許請求の範囲】

（１）先端の開口から流体を導入し、後端の開口に感圧
ダイヤフラムが取り付けられた圧力導入パイプと、前記感圧ダイヤフラムが上方に突出するように前記圧力
導入パイプ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）前記圧力導入パイプは、前記基台の裏側に接合さ
れる第１の圧力導入パイプと、一端が前記第１の圧力導
入パイプに当接し、他端に前記感圧ダイヤフラムが取り
付けられる第２の圧力導入パイプとより成ることを特徴
とする請求項（１）又は（２）記載の半導体圧力センサ
。
（４）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）〜（３）の
いずれかに記載の半導体圧力センサ。