JPH09178596A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実装基板に実装しても半田のフラックス等の
異物がボディ内部に侵入せず、信頼性の高い圧力センサ
を提供する。 【解決手段】 カバー６が覆設される樹脂製のボディ１
と、ボディ１の内部１ａと外部とを連通し流体が流入す
る圧力導入管１１と、圧力導入管端面１１ａに密着固定
されて圧力を電気信号に変換する圧力センサチップ２
と、ボディ１に装着されて圧力センサチップ２と接続さ
れるプリント基板３と、プリント基板３に接続されてボ
ディ１の外部に導出される端子４と、外部開口端１２ａ
からボディ１の内部１ａに大気を導入する大気導入孔１
２ｂと、を備え、端子４が実装基板８に実装されて流体
の圧力を測定する圧力センサにおいて、前記大気導入孔
１２ｂは、前記外部開口端１２ａが前記ボディ１に対し
前記実装基板８と反対側に位置するように前記ボディ１
に設けられた構成にしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、端子が実装基板に
実装されて、流体の圧力と大気圧との差圧に基づいて流
体の圧力を測定するいわゆる差圧型の圧力センサに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の圧力センサとして、図５
に示す構成のものが存在する。このものは、カバーＡが
覆設される樹脂製のボディＢと、ボディの内部Ｂ１と外
部とを連通し圧力測定対象である流体が流入する圧力導
入管Ｃと、ボディＢの内部Ｂ１で圧力導入管端面Ｃ１に
密着固定されて圧力を電気信号に変換する圧力センサチ
ップＤと、ボディＢに装着されて圧力センサチップＤと
ワイヤボンディングでもって接続されるプリント基板Ｅ
と、プリント基板Ｅに接続されてボディＢの外部に導出
される端子Ｆと、外部開口端Ａ１からボディＢの内部Ｂ
１に大気を導入する大気導入孔Ａ２と、を備えている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の圧力セ
ンサでは、カバーＡに大気導入孔Ａ２が設けられている
から、ボディＢの内部Ｂ１の大気圧が測定の基準となる
外部の大気圧と等しくなって、流体の圧力と外部の大気
圧との差圧を正しく測定できる。

【０００４】しかしながら、端子Ｆが実装基板Ｇにその
挿通孔Ｇ１に挿通されて実装された場合、半田付け時に
半田のフラックス等の異物が大気導入孔Ａ２を通してボ
ディＢの内部Ｂ１に侵入して、圧力センサチップＤに腐
食等の悪影響を及ぼし、圧力センサチップＤの信頼性を
阻害する場合があった。また、実装基板Ｇに搭載された
素子（図示せず）を防水構造とするために素子を樹脂で
封止するとき、樹脂が大気導入孔Ａ２に入って、この樹
脂によって大気導入孔Ａ２がつまる場合があった。

【０００５】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、実装基板に実装しても半
田のフラックス等の異物がボディ内部に侵入せず、信頼
性の高い圧力センサを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、請求項１記載のものは、カバーが覆設される樹
脂製のボディと、ボディの内部と外部とを連通し圧力測
定対象である流体が流入する圧力導入管と、ボディの内
部で圧力導入管端面に密着固定されて圧力を電気信号に
変換する圧力センサチップと、ボディに装着されて圧力
センサチップとワイヤボンディングでもって接続される
プリント基板と、プリント基板に接続されてボディの外
部に導出される端子と、外部開口端からボディの内部に
大気を導入する大気導入孔と、を備え、端子が実装基板
に実装され、流体の圧力と大気との差圧に基づいて流体
の圧力を測定する圧力センサにおいて、前記大気導入孔
は、前記外部開口端が前記ボディに対し前記実装基板と
反対側に位置するように前記ボディに設けられた構成に
してある。

【０００７】請求項２記載のものは、請求項１記載のも
のにおいて、前記プリント基板がシリコンゲルでもって
被覆されたものであって、前記大気導入孔は筒状に形成
されプリント基板面から突出した構成にしてある。

【０００８】請求項３記載のものは、請求項２記載のも
のにおいて、前記大気導入孔は前記ボディと一体形成さ
れた構成にしてある。

【０００９】請求項４記載のものは、請求項１記載のも
のにおいて、前記端子と当接して接合固定される補助端
子が、前記プリント基板に設けられた構成にしてある。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施形態を図１乃至
図３に基づいて以下に説明する。

【００１１】１はボディで、絶縁性の樹脂により、中心
位置にて一体形成された筒状の圧力導入管１１が設けら
れ、後述するカバー６でもって形成される内部１ａを有
している。圧力導入管１１は、その基端部が突出して外
部に開口し、先端部が同様にに突出して圧力導入管端面
１１ａにて内部１ａに開口して、内部１ａと外部とを連
通した流入孔１１ｂを有し、流入孔１１ｂに圧力測定対
象である流体が流入する。さらに大気導入管１２が設け
られている。

【００１２】大気導入管１２は、円筒状で圧力導入管１
１の軸と略平行にボディ１と一体形成され、外部開口端
１２ａからボディ内部１ａに大気を導入する大気導入孔
１２ｂを有し、一端部１２ｃが外部に開口し、他端部１
２ｄがボディ１の内部１ａに開口している。

【００１３】２は圧力センサチップで、シリコン半導体
素子であり、電極２ａが設けられ、半田付け又はシリコ
ン系の接着剤によって圧力導入管端面１１ａに密着固定
されて、圧力導入管１１の流入孔１１ｂを遮蔽し、シリ
コンダイヤフラム上にピエゾ抵抗を配することによって
歪みゲージを形成し、流体の圧力を電気信号に変換す
る。

【００１４】３はプリント基板で、セラミック基板によ
り回路が形成され、四隅に４個の円形状の穴３ａと１個
の円形状の穴３ｂと１個の四角状の貫挿穴３ｃと６個の
電極３ｄとを有し、増幅回路が配された素子３ｅを搭載
し、温度補償用の厚膜抵抗（図示せず）が形成されて、
ボディ１に装着されている。このとき、大気導入管１２
の他端部１２ｄが穴３ｂから突出して導出され、圧力セ
ンサチップ２が貫挿穴３ｃ内に位置することになる。

【００１５】４は端子で、Ｃｕ又はＣｕ合金の金属によ
り、長尺状で略Ｌ字状に折曲形成され、側壁１ｂに固着
されてボディ１の両側方にそれぞれ２個設けられ、ボデ
ィ１の内部に配された内部端子４１と外部に配された外
部端子４２とを有し、内部端子４１に突出片４１ａが設
けられその突出片４１ａがプリント基板３の穴３ａに導
出され、外部端子４２が、大気導入管１２の外部開口端
１２ａとボディ１に対し反対側に導出されている。

【００１６】５はワイヤで、Ａｕ又はＡｌの金属細線で
あり、端末がワイヤボンディングによって圧力センサチ
ップ２の電極２ａ及びプリント基板３の電極３ｄとを接
続している。６はカバーで、樹脂により、ボディ１に覆
設される。７はシリコンゲルで、有機物を含む樹脂によ
り、塗布時に液状で乾燥するとゲル状となって、圧力セ
ンサチップ２及びプリント基板３の実装面に被覆されて
いる。

【００１７】ここで、プリント基板３がボディ１に装着
され、内部端子４１の突出片４１ａがプリント基板３の
穴３ａにて半田付けされて、プリント基板３と端子４と
が電気的に接続されるとともに、ボディ１とプリント基
板３とが固定される。圧力センサチップ２が圧力導入管
端面１１ａに密着固定され、圧力センサチップ２の電極
２ａとプリント基板３の電極３ｄとがワイヤ５でもって
ワイヤボンディングされて、それぞれが電気的に接続さ
れる。ここで、ワイヤボンディングは、圧力を負荷した
状態で超音波振動を負荷しボンディングする方法であ
る。

【００１８】圧力導入管１１の流入孔１１ｂに空気等の
流体が流入されて圧力を負荷した状態で、温度を上昇及
び下降させ外部端子４２からの出力電圧値を測定するこ
とによって、圧力センサチップ２の温度特性が測定され
る。この温度特性測定結果に基づいて、プリント基板３
の温度補償用の厚膜抵抗の抵抗値が調整される。この状
態で、圧力センサチップ２及びプリント基板３の表面に
シリコンゲル７が塗布される。このとき、大気導入管１
２の他端部１２ｄがプリント基板３の穴３ｂから突出し
て導出されているから、シリコンゲル７が大気導入孔１
２ｂに侵入せず、大気導入孔１２ｂがつまることがな
い。次いで、樹脂製のカバー６がボディ１に覆設されて
外部とボディ１の内部１ａとを遮蔽する。

【００１９】ここで、外部端子４２が実装基板８の挿通
孔８ａに挿通され半田付部８ｂでもって実装基板８に実
装されると、実装基板８は、大気導入管１２の外部に開
口した外部開口端１２ａとボディ１に対し反対側に位置
することになる。

【００２０】このものの動作を説明する。空気等の流体
は、圧力導入管１１の流入孔１１ｂに導入され、このと
き、流入孔１１ｂが圧力センサチップ２で遮蔽されその
圧力センサチップ２が圧力導入管端面１１ａに密着固定
されているから、漏れることがない。流体の圧力が圧力
センサチップ２に負荷されると、シリコン半導体素子に
形成されたシリコンダイヤフラムが、流体の圧力と大気
圧との差に比例して撓む。そして、シリコンダイヤフラ
ムの上に形成されたピエゾ抵抗の抵抗値が撓みの大きさ
に比例して変化し、この抵抗値をプリント基板３に設け
られた厚膜抵抗の抵抗値でもって温度補償をしたうえ
で、電気信号を素子３ｅで増幅して端子４に出力する。
このようにして、流体の圧力と大気圧との差圧を測定す
る。

【００２１】かかる第１実施形態の圧力センサにあって
は、上記したように、外部端子４２を実装基板８に実装
すれば、外部からボディ１の内部１ａに大気を導入する
大気導入孔１２ｂの外部開口端１２ａが実装基板８と反
対側に位置するから、半田付け時に半田のフラックス等
の異物が、カバーに大気導入孔を設けた従来と異なり、
大気導入孔１２ｂを通してボディ１の内部１ａに侵入し
て圧力センサチップ２を腐食することがなく、圧力セン
サチップ２を高寿命化でき、また異物によって大気導入
孔１２ｂがつまることもない。

【００２２】また、圧力センサチップ２とプリント基板
３とをワイヤボンディングした後プリント基板３面をシ
リコンゲル７でもって被覆すれば、大気導入孔１２ｂが
筒状の大気導入管１２でもって形成されプリント基板３
面から突出しているから、シリコンゲル７が大気導入孔
１２ｂに入ってつまることなくプリント基板３に塗布さ
れて、ワイヤボンディング部とプリント基板３に形成さ
れた回路とをボディ１の内部１ａへ侵入した水分から保
護できる。

【００２３】また、筒状に形成された大気導入孔１２ｂ
がボディ１と一体形成されているから、大気導入孔１２
ｂを得るための管状の新規部品を必要とせず、コストを
安価にできる。

【００２４】なお、第１実施形態では、大気導入孔１２
ｂを、筒状の大気導入管１２でもって形成したが、外部
開口端１２ａがボディ１に対し実装基板８と反対側に位
置するボディ１に設けられた穴としてもよく、限定され
ない。

【００２５】本発明の第２実施形態を図４に基づいて以
下に説明する。なお、第２実施形態では第１実施形態と
異なる機能について述べることとし、第１実施形態と実
質的に同一機能を有する部材については同一符号を付し
てある。

【００２６】プリント基板３は、金属からなり略Ｌ字状
で突出片を有する補助端子３ｆが四隅に設けられて、ボ
ディ１に装着されている。このとき、補助端子３ｆの突
出片が内部端子４１の突出片４１ａと当接し、当接部に
てレーザ溶接でもって接合されて、プリント基板３と端
子４とが電気的に接続されるとともに、ボディ１とプリ
ント基板３とが固定される。

【００２７】かかる第２実施形態の圧力センサにあって
は、上記したように、プリント基板３に補助端子３ｆが
設けられ内部端子４１と当接してその当接部でもって接
合固定されるから、プリント基板３の回路と端子４とを
電気的に接続して、かつ、接合時の加熱部が局所化され
るので、プリント基板３の温度を上昇させることなくボ
ディ１とプリント基板３とを短時間に固定して、プリン
ト基板３に形成された回路及び搭載された素子３ｅを熱
障害から保護できる。

【００２８】

【発明の効果】請求項１記載のものは、端子を実装基板
に実装すれば、ボディに設けられた大気導入孔の外部開
口端１２ａが実装基板８と反対側に位置するから、半田
付け時に半田のフラックス等の異物が、カバーに大気導
入孔を設けた従来と異なり、大気導入孔を通してボディ
の内部に侵入して圧力センサチップを腐食することがな
く、その圧力センサチップを高寿命化でき、また異物に
よって大気導入孔がつまることもない。

【００２９】請求項２記載のものは、請求項１記載のも
のの効果に加えて、圧力センサチップとプリント基板と
をワイヤボンディングした状態でプリント基板面をシリ
コンゲルでもって被覆すれば、大気導入孔が筒状に形成
されプリント基板面から突出しているから、シリコンゲ
ルが大気導入孔に入ってつまることなくプリント基板に
塗布されて、ワイヤボンディング部とプリント基板に形
成された回路とをボディの内部に侵入した水分から保護
できる。

【００３０】請求項３記載のものは、請求項２記載のも
のの効果に加えて、筒状に形成された大気導入孔がボデ
ィと一体形成されているから、大気導入孔を得るための
管状の新規部品を必要とせず、コストを安価にできる。

【００３１】請求項４記載のものは、請求項１記載のも
のの効果に加えて、プリント基板に補助端子が設けられ
端子と当接してその当接部でもって接合固定されるか
ら、プリント基板の回路と端子とを電気的に接続して、
かつ、接合時の加熱部が局所化されるので、プリント基
板の温度を上昇させることなくボディとプリント基板と
を短時間に固定して、プリント基板に形成された回路及
び搭載された素子を熱障害から保護できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す側断面図である。

【図２】同上の正面図である。

【図３】同上の斜視図である。

【図４】本発明の第２実施形態を示す斜視図である。

【図５】従来例を示す側断面図である。

【符号の説明】

１ ボディ １ａ 内部 １１ 圧力導入管 １１ａ 圧力導入管端面 １１ｂ 流入孔 １２ａ 外部開口端 １２ｂ 大気導入孔 ２ 圧力センサチップ ３ プリント基板 ３ｆ 補助端子 ４ 端子 ５ ワイヤ ６ カバー ７ シリコンゲル ８ 実装基板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カバーが覆設される樹脂製のボディと、
   ボディの内部と外部とを連通し圧力測定対象である流体
   が流入する圧力導入管と、ボディの内部で圧力導入管端
   面に密着固定されて圧力を電気信号に変換する圧力セン
   サチップと、ボディに装着されて圧力センサチップとワ
   イヤボンディングでもって接続されるプリント基板と、
   プリント基板に接続されてボディの外部に導出される端
   子と、外部開口端からボディの内部に大気を導入する大
   気導入孔と、を備え、端子が実装基板に実装され、流体
   の圧力と大気との差圧に基づいて流体の圧力を測定する
   圧力センサにおいて、 前記大気導入孔は、前記外部開口端が前記ボディに対し
   前記実装基板と反対側に位置するように前記ボディに設
   けられたことを特徴とする圧力センサ。
2. 【請求項２】 前記プリント基板がシリコンゲルでもっ
   て被覆されたものであって、前記大気導入孔は筒状に形
   成されプリント基板面から突出したことを特徴とする請
   求項１記載の圧力センサ。
3. 【請求項３】 前記大気導入孔は前記ボディと一体形成
   されてなることを特徴とする請求項２記載の圧力セン
   サ。
4. 【請求項４】 前記端子と当接して接合固定される補助
   端子が、前記プリント基板に設けられたことを特徴とす
   る請求項１記載の圧力センサ。