JPH10170379A

JPH10170379A - 圧力センサ

Info

Publication number: JPH10170379A
Application number: JP32879496A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Katou; 之啓加藤; Hiroshi Nomura; 浩野村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-12-09
Filing date: 1996-12-09
Publication date: 1998-06-26
Anticipated expiration: 2016-12-09
Also published as: JP3620184B2

Abstract

(57)【要約】【課題】感圧素子部と信号処理回路用ＩＣを別々の部
屋に設けなくても、信号処理回路用ＩＣを汚染環境から
保護して圧力検出を行えるようにする。【解決手段】モールドＩＣ１に信号処理回路用ＩＣを
内蔵するとともにこのモールドＩＣ１に感圧素子部１０
を一体的に設け、このモールドＩＣ１を樹脂製のケース
２０内に収納し、このケース２０にインサート成形した
ターミナル２１ａ、２１ｂ、２１ｃの一端をモールドＩ
Ｃ１の外部端子２ａ、２ｂ、２ｃに電気的に導通した状
態で固定し、ターミナル２１ａ、２１ｂ、２１ｃの他端
からセンサ信号を外部に出力するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定媒体の圧力を
検出する圧力センサに関し、例えば自動車の吸気圧セン
サに用いることができる。

【０００２】

【従来の技術】図６に、自動車用の吸気圧センサの従来
構成を示す。セラミック基板１００の一面側に感圧素子
部１０１が取り付けられている。この感圧素子部１０１
は、センサチップ１０１ａとガラス台座１０１ｂとで構
成されており、測定媒体の圧力を感知する。セラミック
基板１００の他面側には、信号処理回路用ＩＣ１０２が
取り付けられている。この信号処理回路用ＩＣ１０２と
感圧素子部１０１とはセラミック基板１００上に形成さ
れた配線およびボンディングワイヤ１０３、１０４にて
電気的に接続されており、信号処理回路用ＩＣ１０２か
ら、感圧素子部１０１にて感知された圧力に応じたセン
サ信号が出力される。

【０００３】セラミック基板１００は、ターミナル１０
５がインサート成形されたケース１０６に取り付けられ
ている。ターミナル１０５の一端側はボンディングワイ
ヤ１０７およびセラミック基板１００上の配線を介して
信号処理回路用ＩＣ１０２に電気的に接続されており、
他端側は、ケース１０６のコネクタ部１０６ａに露呈さ
れている。このターミナル１０５の他端側にて外部との
電気的な導通が取られる。

【０００４】ケース１０６には、上蓋１０８が取り付け
られるとともに、圧力導入孔１０９ａを有する下蓋１０
９が取り付けられる。この下蓋１０９の圧力導入孔１０
９から受圧室１１０に圧力が導入され、その導入された
圧力を感圧素子部１０１が感知する。なお、上蓋１０
８、下蓋１０９、およびケース１０６は、樹脂で構成さ
れており、上蓋１０８、下蓋１０９は、接着剤１１１に
てケース１０６に接着固定される。また、セラミック基
板１００も接着剤１１１にてケース１０６に接着固定さ
れる。このような接着固定により、受圧室１１０、およ
び信号処理回路用ＩＣが形成された部屋（回路室）１１
２を気密状態にする。なお、上蓋１０８に形成された、
加熱硬化時のエア抜き孔１０８ａも接着剤１１１によ
り、封止される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】圧力導入孔から導入さ
れた測定媒体（空気）には、排気ガスや排気ガスが冷や
されてできる酸性の凝縮水が混ざっている。そこで、上
記した構成に示すように、圧力を感知する感圧素子部１
０１と、信号処理を行う信号処理回路用ＩＣ１０２とを
別々の部屋に設けることにより、受圧室１１０内の汚染
環境から信号処理回路用ＩＣ１０２を保護することがで
きる。

【０００６】しかしながら、感圧素子部１０１と信号処
理回路用ＩＣ１０２を別々の部屋に設け、かつそれらを
気密状態に維持するためには、下蓋１０９とケース１０
６の気密接着以外に、上蓋１０８とケース１０６の間、
セラミック基板１００とケース１０６の間、および上蓋
のエア抜き孔１０８ａをそれぞれ気密接着する必要があ
り、気密信頼性および構造の複雑化などの点で問題があ
る。

【０００７】また、気密信頼性を向上できるものとし
て、特開平７−２４３９２６号公報には、メタルダイヤ
フラムを用い、このメタルダイヤフラムの変位をシリコ
ンオイルで感圧素子部に伝達する構成のものが開示され
ているが、シリコンオイルを用いるとその熱膨張により
圧力の検出精度が低下するという問題がある。本発明は
上記問題に鑑みたもので、感圧素子部と信号処理回路用
ＩＣを別々の部屋に設けなくても、信号処理回路用ＩＣ
を汚染環境から保護して圧力検出を行うことができ、し
かも圧力検出を精度よく行うことができる圧力センサを
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明においては、モールドＩＣ
（１）に信号処理回路用ＩＣ（１７）を内蔵するととも
にこのモールドＩＣに感圧素子部（１０）を一体的に設
け、このモールドＩＣをケース（２０）に収納し、この
ケースにインサート成形したターミナル（２１ａ、２１
ｂ、２１ｃ）の一端をモールドＩＣの外部端子（２ａ、
２ｂ、２ｃ）に電気的に導通した状態で固定し、ターミ
ナルの他端からセンサ信号を出力するように構成したこ
とを特徴としている。

【０００９】従って、信号処理回路用ＩＣをモールドＩ
Ｃに内蔵することによって、感圧素子部が配置される場
所の汚染環境から信号処理回路用ＩＣを保護することが
できる。また、感圧素子部と信号処理回路用ＩＣとの電
気的接続は、具体的には、請求項２に記載の発明のよう
に、リードフレーム（２）を用いて行うことができ、こ
の場合、リードフレームにより外部端子を構成すること
ができる。

【００１０】また、請求項３に記載の発明のように、モ
ールドＩＣに開口部（３ａ）を形成し、この開口部内に
感圧素子部を設置して、感圧素子部とリードフレームと
をボンディングにより電気的に接続するようにすれば、
感圧素子部とリードフレームとのボンディングを良好に
行うことができる。また、請求項４に記載の発明のよう
に、リードフレームを４２アロイで構成し、モールドＩ
Ｃを熱硬化性樹脂にてモールドするようにすれば、それ
ぞれの熱膨張係数を合わせることができるため、熱応力
によりリードフレームがモールドＩＣから剥離するのを
防止することができる。

【００１１】また、請求項５に記載の発明のように、樹
脂注型剤にて、モールドＩＣを樹脂ケース内に接着固定
するとともに、その樹脂注型剤により、モールドＩＣの
外部端子およびターミナルを覆うようにすれば、外部端
子とターミナルについても受圧室内の汚染環境から保護
することができる。請求項６に記載の発明においては、
モールドＩＣ（１）に信号処理回路用ＩＣ（１７）を内
蔵するとともにこのモールドＩＣに感圧素子部（１０）
を一体的に設け、このモールドＩＣを樹脂で構成された
ケース（２０）の開口部（２０ａ）内に樹脂注型剤を用
いて接着固定し、さらに信号処理回路用ＩＣから出力さ
れるセンサ信号をモールドＩＣ内から樹脂注型剤および
ケースを介してケース外に伝達する信号線手段（２ａ、
２ｂ、２ｃ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）を設けたことを
特徴としている。

【００１２】この発明においては、信号処理回路用ＩＣ
をモールドＩＣに内蔵することによって、感圧素子部が
配置される場所の汚染環境から信号処理回路用ＩＣを保
護することができるとともに、モールドＩＣ内からケー
ス外に至る信号線手段についても汚染環境から保護する
ことができる。また、請求項７に記載の発明のように、
感圧素子部に圧力を導入するための圧力導入孔（３０
ａ）を有する蓋部（３０）をケースに設けるようにすれ
ば、測定媒体を感圧素子部が配置される受圧室内に導入
することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１乃至図４に本発明の一実施形
態である半導体式圧力センサの構成を示す。図１はその
平面図、図２は図１中のII-II 断面図、図３は図１に示
すモールドＩＣ１のIII-III 断面図、図４は図１中のIV
-IV 断面図である。本実施形態に係る半導体式圧力セン
サは、自動車用の吸気圧センサとして用いられるもの
で、ケース２０内にモールドＩＣ１を収納して構成され
ている。

【００１４】モールドＩＣ１は、４２アロイで構成され
たリードフレーム２を、フィラー入りのエポキシ樹脂に
よりモールドして形成されている。このモールドＩＣ１
における樹脂のモールド部材３には、開口部３ａが形成
されており、この開口部３ａ内に、圧力を感知する感圧
素子部（センシング部）１０が載置されている。感圧素
子部１０は、図３、図４に示すように、シリコン基板に
て構成されるセンサチップ１１と、このセンサチップ１
１と陽極接合されたガラス台座１３から構成されてい
る。センサチップ１１には、圧力を受けて変位するダイ
ヤフラム１１ａが形成され、またその表面にはダイヤフ
ラム１１ａの変位に応じて抵抗値が変化する拡散ゲージ
１２が形成されている。そして、センサチップ１１とガ
ラス台座１３の間には基準圧力室が形成され、ダイヤフ
ラム１１ａは、表面にかかる圧力と基準圧力室の圧力の
差圧に応じて変位する。

【００１５】上記した感圧素子部１０は、樹脂接着剤１
４により開口部３ａ内のモールド部材３上に接着固定さ
れている。また、感圧素子部１０の周囲および感圧素子
部１０上には有機系のゲル状保護材１５が塗布されてお
り、センサチップ１１を汚染から保護するとともに、リ
ードフレーム２同士を電気的に絶縁している。また、ゲ
ル状保護材１５が塗布されていないボンディングワイヤ
１６には有機蒸着膜（図示しない）が形成されており、
ボンディングワイヤ１６同士を電気的に絶縁している。

【００１６】センサチップ１１の表面に形成された拡散
ゲージ１２は、センサチップ１１上に形成された図示し
ないＡｌ薄膜による配線パターン、およびボンディング
ワイヤ１６により、リードフレーム２に電気的に接続さ
れている。その電気信号は、図４に示すように、モール
ドＩＣ１内のリードフレーム２上に設けられた信号処理
回路用ＩＣ１７に入力され、センサ信号として出力され
る。また、信号処理回路用ＩＣ１７は、リードフレーム
２により構成された３つの外部端子２ａ、２ｂ、２ｃと
電気的に接続されている。外部端子２ａ、２ｂ、２ｃ
は、それぞれ信号処理回路用ＩＣ１７の電源端子、接地
端子、およびセンサ信号出力端子を構成している。

【００１７】ケース２０は、樹脂、例えばＰＢＴ（ポリ
ブチレンテレフタレート）で構成されている。このケー
ス２０は、図２に示すように、モールドＩＣ１を収納す
る開口部２０ａおよびコネクタ部２０ｂを有している。
このケース２０内には、銅で構成された３つのターミナ
ル２１ａ、２１ｂ、２１ｃがインサート成形されてお
り、ターミナル２１ａ、２１ｂ、２１ｃの一端は、溶接
により外部端子２ａ、２ｂ、２ｃに電気的に導通した状
態でそれぞれ固定されている。また、ターミナル２１
ａ、２１ｂ、２１ｃのそれぞれの他端は、コネクタ部２
０ｂ内に露呈しており、その露呈した部分にて外部との
電気的な導通が取られる。

【００１８】モールドＩＣ１は、樹脂注型剤（ポッティ
ング剤）４にてケース２０の開口部２０ａ内に固定され
ている。この場合、樹脂注型剤４にて外部端子２ａ、２
ｂ、２ｃ、ターミナル２１ａ、２１ｂ、２１ｃを覆うよ
うにしているため、外部端子２ａ、２ｂ、２ｃとモール
ド部材３の間から水等がモールドＩＣ１内に侵入するの
を防止することができ、またターミナル２１ａ、２１
ｂ、２１ｃの腐食を防止して、電気的なリークがないよ
うにしている。

【００１９】また、ケース２０にモールドＩＣ１が装着
された後、ケース２０には、図５に示すように、蓋部３
０が取り付けられる。この蓋部３０は、モールドＩＣ１
内の受圧室２２に圧力を導入するための圧力導入孔３０
ａを有している。なお、蓋部３０は、接着剤３１によっ
てケース２０に接着固定され、受圧室２２を外部からシ
ールする。また、圧力導入孔３０ａは、図示しないゴム
ホースを介してサージタンクに接続される。

【００２０】上記した構成によれば、蓋部３０の圧力導
入孔３０ａを介して受圧室２２内に導入された測定媒体
（空気）の圧力が感圧素子部１にて感知される。この感
圧素子部１からの電気信号は、ボンディングワイヤ１６
およびリードフレーム２を介して信号処理回路用ＩＣ１
７に入力される。そして、この信号処理回路用ＩＣ１７
にて増幅され、外部端子およびターミナルから外部にセ
ンサ信号として出力される。

【００２１】なお、受圧室２２内には、従来技術の欄で
述べたように、汚染環境に曝されているが、信号処理回
路用ＩＣ１７はモールドＩＣ１に内蔵されているため、
信号処理回路用ＩＣ１７を受圧室２２内に設けても受圧
室２２内の汚染環境から信号処理回路用ＩＣ１７を保護
することができる。また、モールドＩＣ１の外部端子２
ａ、２ｂ、２ｃとターミナル２１ａ、２１ｂ、２１ｃを
樹脂注型剤４にて覆っているため、それらについても受
圧室２２内の汚染環境から保護することができる。

【００２２】また、モールドＩＣ１をケース２０内に収
納固定しているため、蓋部３０とケース２０間を気密接
着するのみで受圧室２２内を気密に保持することがで
き、簡素な構成で気密信頼性を向上させることができ
る。また、モールド部材３として熱硬化性樹脂（エポキ
シ樹脂）を用いているため耐汚染性に強く、またフィラ
ー入りのエポキシ樹脂の熱膨張係数が１４ｐｐｍでリー
ドフレーム２の構成材料である４２アロイの熱膨張係数
４ｐｐｍと比較的近いため、熱応力によりモールド部材
３とリードフレーム２間が剥離するのを防止することが
できる。

【００２３】従って、上記した実施形態によれば、受圧
室２２内が汚染環境に曝される状況にあっても信号処理
回路用ＩＣ１７、および信号処理回路用ＩＣ１７から外
部に信号伝達する信号線部分（外部端子２ａ、２ｂ、２
ｃとターミナル２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）を汚染環境か
ら保護することができ、またモールドＩＣ１をケース２
０内に収納する構造であるので、従来技術のように気密
接着剤を多くの箇所に用いることなく構成することがで
きる。

【００２４】なお、本発明は上記した種々の実施形態に
限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載した範囲
内で適宜変更が可能である。例えば、モールドＩＣ１、
ケース２０の構成材料としては、上記した実施形態以外
の他の材料を用いることができる。また、外部端子２
ａ、２ｂ、２ｃとターミナル２１ａ、２１ｂ、２１ｃの
それぞれの固定は、溶接以外に、半田、かしめ等を用い
ることができる。

【００２５】また、リードフレーム２とターミナル２１
ａ、２１ｂ、２１ｃは、上記実施形態に示したような異
種の金属でも、あるいは銅等の同種の金属でもよい。こ
の場合、信号処理回路用ＩＣ１７からコネクタ部２０ｂ
内に信号伝達する信号線手段を１つの材料にて構成する
ようにしてもよい。さらに、感圧素子部１０は、このモ
ールドＩＣ１の開口部３ａ内になくても一体的に設けら
れていればよく、例えばモールドＩＣ１の上面を平坦化
し、その上に感圧素子部１０を乗せるような構成であっ
てもよい。但し、リードフレーム２にワイヤボンディン
グすることを考えれば、上記実施形態のように開口部３
ａ内に感圧素子部１０を配置する構成の方が好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す半導体式圧力センサ
の平面図である。

【図２】図１中のII-II 断面図である。

【図３】図１に示すモールドＩＣのIII-III 断面図であ
る。

【図４】図１中のIV-IV 断面図である。

【図５】ケース２０に蓋部３０を取り付けた状態を示す
断面図である。

【図６】従来の半導体式圧力センサの構成を示す断面図
である。

【符号の説明】

１…モールドＩＣ、２…リードフレーム、２ａ、２ｂ、
２ｃ…外部端子、３…モールド部材、４…樹脂注型剤、
１０…感圧素子部、１６…ボンディングワイヤ、１７…
信号処理回路用ＩＣ、２０…ケース、２１ａ、２１ｂ、
２１ｃ…ターミナル、３０…蓋部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】信号処理回路用ＩＣ（１７）を内蔵する
とともに外部端子（２ａ、２ｂ、２ｃ）を有するモール
ドＩＣ（１）と、このモールドＩＣに一体的に設けられ
圧力を感知する感圧素子部（１０）とを備え、前記信号
処理回路用ＩＣと前記感圧素子部は電気的に接続され、
前記信号処理回路用ＩＣは、前記圧力に応じたセンサ信
号を前記外部端子から出力するように構成されており、さらに前記モールドＩＣを収納するケース（２０）と、
このケースにインサート成形して取り付けられたターミ
ナル（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）とを備え、このターミ
ナルの一端は、前記外部端子に電気的に導通した状態で
固定され、他端は外部と電気的な導通を図るために前記
ケース外に露呈していることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】前記モールドＩＣ内には、前記感圧素子
部と前記信号処理回路用ＩＣを電気的に接続しかつ前記
外部端子を構成するリードフレーム（２）が設けられて
いることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】前記モールドＩＣには、前記リードフレ
ームの一部が露出するように開口部（３ａ）が形成され
ており、この開口部内に前記感圧素子部が設置され、前
記感圧素子部と前記露出したリードフレームの一部とが
ボンディングにより電気的に接続されていることを特徴
とする請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項４】前記リードフレームは４２アロイで構成
されており、前記モールドＩＣは熱硬化性樹脂にてモー
ルドされていることを特徴とする請求項２又は３に記載
の圧力センサ。
【請求項５】前記ケースは樹脂で構成されており、前
記モールドＩＣは樹脂注型剤（４）にて前記ケース内に
接着固定されており、前記樹脂注型剤は、前記外部端子
および前記ターミナルを覆っていることを特徴とする請
求項１乃至４のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【請求項６】信号処理回路用ＩＣ（１７）を樹脂でモ
ールドしてなるモールドＩＣ（１）と、このモールドＩ
Ｃに一体的に設けられ圧力を感知する感圧素子部（１
０）とを備え、前記信号処理回路用ＩＣと前記感圧素子
部は電気的に接続され、前記信号処理回路用ＩＣは、前
記圧力に応じたセンサ信号を出力するように構成されて
おり、さらに開口部（２０ａ）を有する樹脂で構成されたケー
ス（２０）を備え、前記モールドＩＣは、樹脂注型剤
（４）にて前記ケースの開口部内に接着固定されてお
り、さらに前記信号処理回路用ＩＣから出力される前記セン
サ信号を前記モールドＩＣ内から前記樹脂注型剤および
前記ケースを介して前記ケース外に伝達する信号線手段
（２ａ、２ｂ、２ｃ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）を有す
ることを特徴とする圧力センサ。
【請求項７】前記ケースには、前記感圧素子部に圧力
を導入するための圧力導入孔（３０ａ）を有する蓋部
（３０）が設けられていることを特徴とする請求項１乃
至６のいずれか１つに記載の圧力センサ。