JPH0743230A - 半導体圧力検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧力検出室を構成する部品の加工及びハーメ
チックシールを能率良く行う。 【構成】 圧力検出室２８を、素子取付盤２４と、この
素子取付盤２４に抵抗溶接３３により取り付けられた固
定台３２と、この固定台３２にレーザ溶接３９により取
り付けられたシールダイヤフラム３８の３部品から構成
する。素子取付盤２４には、半導体圧力センサ素子２１
を取り付けると共に、この半導体圧力センサ素子２１に
ボンディングワイヤ２７で接続されるピン型のリード２
５を、貫通孔２６に挿通してガラス５０でハーメチック
シールする。また、固定台３２には、半導体圧力センサ
素子２１の周辺スペースを狭めるように覆う中間壁部３
２ａを一体に形成する。この中間壁部３２ａの肉厚は、
ボンディングワイヤ２７の近傍部分が薄く、それ以外の
部分は厚くなっている。この中間壁部３２ａには液体２
９が流通できる貫通孔３４を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールダイヤフラムで
封止された圧力検出室内に絶縁性オイル等の液体を封入
したいわゆるシールダイヤフラム型の半導体圧力検出器
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、シールダイヤフラム型の半導
体圧力検出器は、例えば自動車のエンジン油圧，排気
圧，冷凍サイクルの冷媒吐出圧等の各種の圧力を検出す
るセンサとして利用されており、高温環境下で使用され
ることも多いが、温度が高くなるに従って、圧力検出室
内に封入されている液体が熱膨張して、圧力検出室の内
圧を上昇させてしまうので、圧力検出値が温度によって
変動してしまい、検出精度が低下してしまう欠点があ
る。

【０００３】そこで、液体の熱膨張の影響を少なくする
ために、実開昭６０−４９４４１号公報に記載されてい
るように、液体の封入量を少なくするようにしたものが
ある。このものは、図２に示すように、金属ボディ１１
の上端部に形成された凹部１２をシールダイヤフラム１
３で封止することにより圧力検出室１４を構成し、この
圧力検出室１４の底部に歪ゲージチップ１５（半導体圧
力センサ素子）を取り付けると共に、この歪ゲージチッ
プ１５の側方にスペーサ１６を取り付け、このスペーサ
１６によって圧力検出室１４内の液体１７の封入量を少
なくするようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ことろで、上記従来構
成では、歪ゲージチップ１５が取り付けられている金属
ボディ１１は、段付き円柱状の大柄の金属部品であるた
め、金属素材を切削加工して形成しなければならず、加
工能率が悪いという欠点がある。しかも、金属ボディ１
１に形成した貫通孔１８にリード１９を挿通し、ガラス
２０を溶融固化させてハーメチックシールする必要があ
るが、金属ボディ１１が大柄であるが故に、ハーメチッ
クシール用の加熱炉内に同時に収容できる部品数が少な
くなってしまい、ハーメチックシール作業の能率も悪い
という欠点もある。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、圧力検出室を構成する部品の加
工及びハーメチックシールを能率良く行うことができ
て、製造コストを低減することができる半導体圧力検出
器を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体圧力検出器は、圧力検出室を、素子
取付盤と、この素子取付盤に取り付けられた固定台と、
この固定台に取り付けられたシールダイヤフラムの３部
品から構成し、前記素子取付盤に半導体圧力センサ素子
を取り付けると共に、この半導体圧力センサ素子に電気
的に接続されるリードを、前記素子取付盤に形成された
貫通孔に挿通してハーメチックシールし、前記固定台
を、前記半導体圧力センサ素子の周辺スペースを狭める
ような形状に形成したものである。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、固定台は、圧力検出室内の
液体の封入量を少なくする役割を果たすと共に、シール
ダイヤフラムを固定する役割も果たす。従って、半導体
圧力センサ素子とリードとを取り付ける素子取付盤に
は、シールダイヤフラムを取り付ける必要がないので、
素子取付盤を固定台と共に扁平・小型の形状に設計する
ことができる。このため、これら素子取付盤及び固定台
を例えばプレス加工や冷間鍛造で極めて簡単に加工で
き、従来の切削加工に比して加工能率を大幅に向上でき
る。しかも、リードをハーメチックシールする素子取付
盤は、従来のハーメチックシール部品（図２の金属ボデ
ィ１１）に比して扁平・小型の部品であるため、ハーメ
チックシール用の加熱炉内に同時に多数の部品を収容す
ることができて、ハーメチックシール作業の能率を向上
することができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に基づいて説
明する。半導体圧力センサ素子２１は、例えば１枚のシ
リコン基板２２に４個のピエゾ抵抗体をブリッジ接続さ
せるように形成し、このシリコン基板２２をパイレック
スガラス等からなる台座２３に陽極接合した構成のもの
である。この半導体圧力センサ素子２１の台座２３は、
素子取付盤２４の中央部に形成された凹部２４ａに接着
固定されている。この素子取付盤２４は、鉄等の金属素
材を例えばプレス加工や冷間鍛造して形成したもので、
全体として円盤状に形成され、半導体圧力センサ素子２
１の台座２３を接着固定する凹部２４ａの周囲４箇所
に、５２アロイ等からなるピン型のリード２５を挿通す
る貫通孔２６が形成されている。各貫通孔２６とリード
２５との間の隙間には、ガラス５０を溶融固化させたハ
ーメチックシールが施されている。各リード２５と半導
体圧力センサ素子２１との電気的な接続は、アルミ細線
等からなるボンディングワイヤ２７を用いて行われてい
る。また、素子取付盤２４には、後述する圧力検出室２
８内に絶縁性オイル等の液体２９を封入するための封入
孔３０が形成されている。この封入孔３０は、液体２９
の封入完了後に封止ボール３１の圧入又は溶接により封
止される。

【０００９】一方、素子取付盤２４上には、固定台３２
が例えば抵抗溶接３３により気密（液密）に接合されて
いる。この固定台３２は、上述した素子取付盤２４と同
じく、鉄等の金属素材を例えばプレス加工や冷間鍛造し
て形成したものである。この固定台３２には、半導体圧
力センサ素子２１の周辺スペースを狭めるように覆う中
間壁部３２ａが一体に形成されている。この中間壁部３
２ａの肉厚は、ボンディングワイヤ２７の近傍部分が薄
く、それ以外の部分は厚くなっており、特に、中間壁部
３２ａのうちリード２５よりも外周側の部分は、封入孔
３０の近傍部分を除いて素子取付盤２４の上面に密着す
るように厚肉に形成されている。この中間壁部３２ａに
は、液体２９が流通できる貫通孔３４が形成され、この
貫通孔３４を通して液圧が伝わるようになっている。

【００１０】この固定台３２を素子取付盤２４に位置決
めするために、固定台３２には位置決め凹部３５が形成
され、この位置決め凹部３５に、素子取付盤２４の外周
部に形成された突起部３６が嵌合されている。このよう
にして位置決め固定された固定台３２の上面外周部に
は、円環状台座部３２ｂが一体に形成されている。この
円環状台座部３２ｂと、これと同径のステンレス鋼製の
固定リング３７との間にステンレス鋼製のシールダイヤ
フラム３８が挟み込まれ、これら三者が例えばレーザ溶
接３９により気密（液密）に接合されている。このよう
にして、素子取付盤２４，固定台３２及びシールダイヤ
フラム３８の３部品から圧力検出室２８が構成され、こ
の圧力検出室２８内に液体２９が封入されると共に、シ
ールダイヤフラム３８が固定台３２の中間壁部３２ａと
微小なギャップを介して平行に対向した構成となってい
る。

【００１１】以上のように構成されたセンサユニット４
０は、金属製の本体ハウジング４１内に収納されてい
る。この本体ハウジング４１には、ＰＢＴ等の耐熱性プ
ラスチックにより形成されたコネクタハウジング４２が
かしめ付けられ、そのかしめ力によって本体ハウジング
４１とセンサユニット４０との間が２本のゴム製Ｏリン
グ４３，４４で気密にシールされている。上記本体ハウ
ジング４１には、圧力を検出する場所に締付固定するた
めの取付ねじ部４５が形成され、この取付ねじ部４５の
中心部に圧力導入孔４６が形成され、この圧力導入孔４
６を通して外部の圧力がシールダイヤフラム３８に加え
られる。この圧力は液体２９を介して半導体圧力センサ
素子２１に伝えられ、この半導体圧力センサ素子２１か
ら圧力に応じた電圧信号が出力される。

【００１２】一方、コネクタハウジング４２には、ター
ミナル４７がインサート成形され、このターミナル４７
とリード２５とが可撓導体４８によって電気的に接続さ
れている。尚、リード２５と素子取付盤２４との間に
は、耐ＥＭＩ（耐ノイズ）用のコンデンサ４９が半田付
けされている。

【００１３】以上のように構成された本実施例の半導体
圧力検出器によれば、固定台３２は半導体圧力センサ素
子２１の周辺スペースを狭めるような形状に形成されて
いるので、圧力検出室２８内の液体２９の封入量を少な
くできて、温度による液体２９の熱膨張の影響を少なく
でき、検出精度を向上することができる。しかも、この
固定台３２はシールダイヤフラム３８を固定する役割も
果たすので、半導体圧力センサ素子２１とリード２５と
を取り付ける素子取付盤２４には、シールダイヤフラム
３８を取り付ける必要がなくなり、素子取付盤２４を固
定台３２と共に扁平・小型の形状に設計することができ
る。このため、これら素子取付盤２４及び固定台３２を
例えばプレス加工や冷間鍛造により半導体圧力センサ素
子２１の形状やシールダイヤフラム３８の形状に合致し
た形状に極めて簡単に加工でき、従来の切削加工に比し
て加工能率を向上できる。

【００１４】しかも、リード２５をガラス５０でハーメ
チックシールする素子取付盤２４は、従来のハーメチッ
クシール部品（図２の金属ボディ１１）に比して扁平・
小型の部品であるので、ハーメチックシール用の加熱炉
内に同時に多数の部品を収容することができて、ハーメ
チックシール作業の能率を向上することができ、前述し
た加工能率向上の効果と相俟って、量産性を大幅に向上
できて、製造コストを低減できる。

【００１５】更に、シールダイヤフラム３８が固定台３
２の中間壁部３２ａと微小なギャップを介して平行に対
向した構成となっているので、万一、ハーメチックシー
ルの不具合により液漏れが発生したとしても、シールダ
イヤフラム３８の内側への変形を中間壁部３２ａにより
強度限界内に止めることができて、シールダイヤフラム
３８の破損を防止することができる。

【００１６】また、使用場所の設計仕様・圧力に応じて
固定台３２の円環状台座部３２ｂの内径寸法を変更する
だけで、シールダイヤフラム３８の受圧面積を使用場所
の設計仕様・圧力に最適な受圧面積に変更することがで
きて、設計変更も極めて容易である。

【００１７】しかも、圧力検出室２８（センサユニット
４０）を本体ハウジング４１から分離してそれをユニッ
ト化しているので、圧力を検出する場所の取付形状が変
わった場合でも、それに応じて本体ハウジング４１の形
状を変更するだけで対応できて、センサユニット４０を
共用化することができ、この面からも製造コスト低減に
寄与できる。

【００１８】但し、本発明は、本体ハウジング４１を必
須構成要件とするものではなく、例えば、本体ハウジン
グ４１とコネクタハウジング４２を無くして、固定リン
グ３７に取付ねじ部を形成した構成としても良い。この
場合には、本実施例よりも部品点数の少ない極めて簡単
な構成となり、一層の小型化・低コスト化を実現するこ
とができる。その他、本発明は、素子取付盤２４の形状
や固定台３２の形状を適宜変更しても良い等、要旨を逸
脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うま
でもない。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、圧力検出室を、素子取付盤と、この素子取付
盤に取り付けられた固定台と、この固定台に取り付けら
れたシールダイヤフラムの３部品から構成したので、素
子取付盤と固定台とを共に扁平・小型の形状に設計する
ことができて、これらを例えばプレス加工や冷間鍛造で
極めて簡単に加工でき、従来の切削加工に比して加工能
率を向上できる。しかも、リードをハーメチックシール
する素子取付盤は、従来のハーメチックシール部品（図
２の金属ボディ１１）に比して扁平・小型の部品である
ので、ハーメチックシール用の加熱炉内に同時に多数の
部品を収容することができて、ハーメチックシール作業
の能率を向上することができ、前述した加工能率向上の
効果と相俟って、量産性を大幅に向上できて、製造コス
トを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す半導体圧力検出器の拡
大縦断面図

【図２】従来の半導体圧力検出器の拡大縦断面図

【符号の説明】

２１…半導体圧力センサ素子、２２…シリコン基板、２
３…台座、２４…素子取付盤、２５…リード、２６…貫
通孔、２７…ボンディングワイヤ、２８…圧力検出室、
２９…液体、３０…封入孔、３１…封止ボール、３２…
固定台、３２ａ…中間壁部、３２ｂ…円環状台座部、３
４…貫通孔、３７…固定リング、３８…シールダイヤフ
ラム、４０…センサユニット、４１…本体ハウジング、
４２…コネクタハウジング、４５…取付ねじ部、４６…
圧力導入孔、４９…コンデンサ、５０…ガラス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体圧力センサ素子が収納された圧力
   検出室内に液体を封入し、この圧力検出室に外部から加
   えられた圧力を前記液体を介して前記半導体圧力センサ
   素子に伝えることで、この半導体圧力センサ素子から前
   記圧力に応じた電圧信号を出力する半導体圧力検出器に
   おいて、 前記圧力検出室を、素子取付盤と、この素子取付盤に取
   り付けられた固定台と、この固定台に取り付けられたシ
   ールダイヤフラムの３部品から構成し、 前記素子取付盤に前記半導体圧力センサ素子を取り付け
   ると共に、この半導体圧力センサ素子に電気的に接続さ
   れるリードを、前記素子取付盤に形成された貫通孔に挿
   通してハーメチックシールし、 前記固定台を、前記半導体圧力センサ素子の周辺スペー
   スを狭めるような形状に形成したことを特徴とする半導
   体圧力検出器。