JPH0267938A - 圧力センサ - Google Patents

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１ この発明は、圧力センサに関するものである。

［従来技術及び課題］ 従来、圧力センサにおいては、ハウジング部材にダイヤ
フラムが支持されるとともにそのダイヤフラムに感圧素
子が配設され、ハウジング部材にガラス封着したリード
ピンを介して感圧素子と電気接続するようにしている。

このとき、ハウジング部材に形成されリードピンを挿入
するピン挿入孔の長さ（封着バス）は２〜５ｍｍ程度で
あった。

しかし、近年、圧力センサの用途において、八−メチツ
クシール（ガラス封着）の高耐圧化のニーズが強まって
きており、そのために封着バスを長く、ピン挿入孔の穴
径を小さくする必要がある。

しかし、封着バスを長くしピン挿入孔の穴径を小さくす
ることにより、ピン挿入孔内でリードピンの曲りやずれ
により絶縁不良が発生する虞があった。

この発明の目的は、絶縁不良を確実に防止することがで
きる圧力センサを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ この発明は、ハウジング部材に支持されたダイヤフラム
と、前記ダイヤフラムに配置された感圧素子と、前記ハ
ウジング部材に形成されたピン挿入孔と、前記ピン挿入
孔内に配置された絶縁材料よりなるスペーサと、前記ピ
ン挿入孔内で前記スペーサによりハウジング部材との接
触が防止された状態でガラス封着され、前記感圧素子と
電気接続されるリードピンとを備えた圧力センサをその
要旨とする。

［作用］ スペーサによりピン挿入孔内でハウジング部材との接触
が防止されたリードピンがガラス封着される。

［実施例］ 以下、この発明をシールダイヤフラムを用いた圧力セン
サに具体化した一実施例を図面に従って説明する。

第１図に示すように、ハウジング部材としてのセンサハ
ウジング１１にはその上面に凹部１２が形成されるとと
もに、下面には凹部１３が形成されている。両凹部１２
．１３との間には、オイル挿入孔１４及びピン挿入孔１
５が貫通されている。

前記凹部１３の底面部には凹部１６が形成され、当該凹
部１６には台座１７が接着材１８にて接着されている。

この台座１７にはシリコン半導体よりなるダイヤフラム
１９が配設支持され、そのダイヤフラム１９には４つの
図示しない感圧素子（ピエゾ抵抗素子）が配置されてい
る。この４つの感圧素子にてブリッジ回路が形成されて
いる。

又、前記ピン挿入孔１５にはその中央部よりやや下側に
円筒形のスペーサ２０が配置され、同スペーサ２０はセ
ラミック材料よりなり絶縁性を有している。その円筒形
のスペーサ２０の内側にはリードピン２１がピン挿入孔
１５の中心部に挿入配置されている。このリードピン２
１はその一端（下端）が凹部１３の底面と面一となると
ともに、その他端（上端）が凹部１２内に突出している
。

そして、リードピン２１の固定は、第２図に示すように
、まずピン挿入孔１５内に高さ日で円筒状に成形された
ガラスペレット２２ａを入れ、その後、スペーサ２０を
挿入し、さらに、スペーサ２０の上方におけるピン挿入
孔１５内に円筒状に成形されたガラスペレット２２ｂを
入れる。その後、リードピン２１を挿入し、リードピン
２１上端部を治具２３で固定する。そして、この状態で
９００〜１１００℃に加熱してガラスペレット２２ａ、
２２ｂを溶融することにより第１図に示すようにリード
ピン２１のガラス２４によるガラス封着は完了する。

このようにガラス封着されたリードピン２１は前記感圧
素子とリードｌ１１２５により電気的に接続されている
。

尚、第１図においてはピン挿入孔１５．リードピン２１
は１つのみ示したが、他にも同様の構成をなすピン挿入
孔１５．リードピン２１が３本あり、それについての図
示は省略した。

又、センサハウジング１１の凹部１３の開口部にはシー
ルダイヤフラム２６が全周気密溶接され、この四部１３
とシールダイヤフラム２６とにより測定室２７が形成さ
れている。そして、前記ハーメチックによりピン挿入孔
１５が密閉された状態でオイル挿入孔１４を介して前記
凹部１２側からシリコンオイル２８が圧入され、オイル
挿入孔１４の段差部１４ａにボール２９を挿入し、ネジ
４０でボール２９を押付けることによりシリコンオイル
２８が封止されている。このシリコンオイル２８により
シールダイヤフラム２６に印加される圧力が感圧素子に
伝達されるとともに、同オイル２８にて感圧素子が保護
される。

尚、測定室２７内に封入する液体は、シリコンオイルの
他にも、他の絶縁油を使用してもよい。

前記凹部１２の底面には接着材３０にてハイブリッドＩ
Ｃ基板３１が接着されている。この基板３１は前記オイ
ル挿入孔１４を塞ぐとともに、ピン挿入孔１５を開口部
３２にて開口させている。

又、このハイブリッドＩＣ基板３１には前記感圧素子の
検出信号を増幅及び温度補償するための素子が配置され
、その素子と前記リードピン２１とがリード線３３にて
電気的に接続されている。

又、凹部１２の側面部に形成された配線取出孔３４には
シール部材３５を介して配線材料３６が支持され、その
配線材料３６と前記ハイブリッドＩＣ基板３１の素子と
がリード線３７にて電気的に接続されている。凹部１２
内にはシリコンゲル３８が充填され同ゲル３８にて前記
ハイブリッドＩＣ基板３１が保護されている。又、当該
凹部１２は蓋３９にてその開口部が封鎖されている。

次に、この圧力センサの製造工程を説明する。

センサハウジング１１の凹部１６に台座１７゜ダイヤフ
ラム１９．感圧素子を配置する゛。又、前述したように
、ピン挿入孔１５内にスペーサ２０を配置し、そのスペ
ーサ２０によりピン挿入孔１５内でセンサハウジング１
１との接触が防止されたリードピン２１の下端部が凹部
１３の底面と面一の状態で該リードピン２１をガラス封
着する。

そして、リードピン２１とダイヤフラム１９上の感圧素
子とをリードＩｉ！２５により接続した後、シールダイ
ヤフラム２６を配設し、オイル挿入孔１４を介して測定
室２７にシリコンオイル２８を圧入し、ボール２９にて
封止する。

引続き、ハイブリッドＩＣ基板３１を配置し、リード線
３３にてその素子とり−ドピン２１とを接続するととも
に、リード線３７にて配線材料３６と前記ハイブリッド
ＩＣ基板３１の素子とを接続し、シリコンゲル３８を充
填したのち１３９を配置する。

このように本実施例においては、ピン挿入孔１５内にス
ペーサ２０を配置し、そのスペーサ２０によりピン挿入
孔１５内でセンサハウジング１１との接触が防止される
ので絶縁不良を確実に防止することができる。さらに、
そのリードピン２１の一端部を測定室２７内に突出させ
ない状態で当該リードピン２１をガラス封着するように
したので、測定室２７側のリードピン２１の端部を治具
により支持することなくスペーサ２０により絶縁不良を
防止すべく確実に支持することができる。

即ち、従来のシールダイヤフラムを用いた圧力センサ（
例えば、特開昭６１−１７５５３７号公報）においては
、そのハーメチックシール（ガラス封着端子）構造は、
第３図に示すように、高耐圧とするために測定室を形成
するハウジング部材４１の厚みが２０ｍｍ程度必要であ
り、そのハウジング部材４１に形成されリードピン４２
を挿入するピン挿入孔４３の長さ（封着バス）も長くな
り、ガラスベレット４４を溶融させる際にリードピン４
２がピン挿入孔４３内でハウジング部材４１に接触する
可能性が大きい。そこで、実際の製造工程ではハウジン
グ部材４１からのリードピン４２の両突出部を治具４５
により固定し当該ピン４２の位置出しく位置決め）を行
い、この状態でガラスベレット４４を溶融している。

一方、シールダイヤフラムを用いた圧力センサにおいて
、シリコンオイルの封入量を減らずことにより温度特性
の向上とシールダイヤフラムの疲労限界の向上を図りた
いという要請がある。即ち、シリコンオイルも所定の膨
張係数を有しており、温度変化により膨張・収縮を繰返
すために、シリコンオイルの封入量が多いほど感圧素子
はその影響を受けてしまい温度特性に悪影響を及ぼす。

又、シリコンオイルも印加圧力の変化により膨張・収縮
を繰返すために、シリコンオイルの封入量が多いほど印
加圧力の変化に伴うシールダイヤフラムの変形惜も多く
なりシールダイヤフラムの疲労限界に早期に達してしま
う。

そして、リードピンをシリコンオイル封入部（８１１定
室）へ突出させないことによりシールダイヤフラムとリ
ードピンとの離間距離を一定以上としてシリコンオイル
の封入量を減らそうとすると、第４図に示すように、リ
ードピン４２の一端しか治具４５にて固定することがで
きないために治具４５がない側（第４図の下側）のリー
ドピン４２がハウジング部材４１に接触してしまう。そ
の結果、絶縁不良が発生して、！１産性、品質安定性に
欠けるものとなってしまう。

本実施例では、スペーサ２０を使用することによりリー
ドピン２１の一端部を凹部１３内に突出させない構造と
することができるので、リードピン２１とシールダイヤ
フラム２６とを所定間隔以上離間でき、凹部１３の深さ
を浅くできる。従って、シリコンオイル２８の封入量を
減らすことができ温度時、性の向上とシールダイヤフラ
ム２６の疲労限界の向上を図ることができることとなる
。

尚、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、
例えば、そのピン挿入孔１５内でのスぺ−サ２０の位置
は適宜の位置にしてもよく、又、その数も複数配設して
もよい。このスペーサ２０を多数配置することにより、
治具をまったく使用することなくリードピン２１をガラ
ス封着することも可能である。

又、上記実施例ではシールダイヤフラムを用いた圧力セ
ンサに具体化したが、シールダイヤフラムを用いない通
常の圧力センサに使用してもよいことは勿論である。

［発明の効！！！］ 以上詳述したようにこの発明によれば、絶縁不良を確実
に防止することができる優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明をシールダイレフラムを用いた圧力セ
ンサに具体化したセンサの断面図、第２図はリードピン
のガラス封着を説明するための断面図、第３図は従来の
シールダイヤフラムを用いた圧力センサのリードピンの
支持構造を示す図、第４図は同じ〈従来のシールダイヤ
プラムを用いた圧力センサのリードピンの支持構造を示
す図である。 １１はハウジング部材としてのセンサハウジング、１５
はピン挿入孔、１９はダイヤフラム、２０はスペーサ、
２１はリードピン。 特許出願人　　　　　日本電装　　株式会社代　理　人
　　　　　弁理士　　恩１）博宣Ｍ４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ハウジング部材に支持されたダイヤフラムと、前記
   ダイヤフラムに配置された感圧素子と、前記ハウジング
   部材に形成されたピン挿入孔と、前記ピン挿入孔内に配
   置された絶縁材料よりなるスペーサと、 前記ピン挿入孔内で前記スペーサによりハウジング部材
   との接触が防止された状態でガラス封着され、前記感圧
   素子と電気接続されるリードピンと を備えたことを特徴とする圧力センサ。