KR101483279B1 - 압력 센서 및 압력 센서의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
복잡한 구성이 불필요해 부품수가 적고, 조립에 시간과 수고를 필요로 하지 않고, 비용도 저감할 수 있으며, 외부로부터 수분이 침투해 절연 불량이나 압력 검출 소자에 부식 등의 영향을 미치는 일이 없고, 밀봉 수지의 열응력에 의해 압력 검출 소자가 파손 손상되지 않아, 정확한 압력의 검출을 행할 수 있는 압력 센서를 제공한다. 유로(12)가 형성된 조인트 부재(14)와, 조인트 부재(14)의 유로(12)와 대면하도록 배치된 압력 검출 소자(16)와, 압력 검출 소자(16)에 인접해 배치된 단자대(38)와, 단자대(38)와 함께 압력 검출 소자(16)를 덮는 공간을 형성하도록 단자대(38)에 인접해 배치된 덮개 부재(54)와, 조인트 부재(14)측으로부터 장착되며, 한쪽이 개구되고, 다른 쪽의 기단부가 조인트 부재(14)와 맞닿는 커버 부재(66)와, 커버 부재(66)의 내부에 형성된 간극에 충전되어 접착제를 구성하는 밀봉 수지부(68)를 구비한다.
Description
본 발명은 액체 밀봉형(Lipuid Sealing Type) 압력 센서 및 압력 센서의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 유체압 검출용 압력 센서로서, 특허 문헌 1(일본 특허 제4908411호 공보), 특허 문헌 2(국제 공개 WO2009/087767호 공보) 등에 액체 밀봉형 압력 센서가 개시되어 있다.
도 14는 이와 같은 액체 밀봉형 압력 센서(100)를 나타낸 종단면도이다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 액체 밀봉형 압력 센서(100)는 압력 검출 소자(102)와, 조인트 부재(104)와, 커버 부재(106)의 결합체에 의해 구성된다.
압력 검출 소자(102)는, 금속제의 소자 본체(108)를 구비하고, 소자 본체(108)에 형성된 중앙 개구(110) 내에 허메틱 글래스(hermetic glass)(112)가 삽입되어 고정된다.
또한, 압력 검출 소자(102)의 소자 본체(108)와, 금속제 다이어프램(diaphragm)(114)과, 연통공(116)이 형성된 다이어프램 보호 커버(118)가, 그 외주부에서 용접에 의해 일체적으로 고정된다.
이와 같은 구조에 의해, 소자 본체(108)의 중앙 개구(110) 부분에서, 허메틱 글래스(112)와 다이어프램(114) 사이에 오일이 밀봉되는 액체 밀봉실(120)이 형성된다.
한편, 도 14에 나타낸 바와 같이, 허메틱 글래스(112)의 액체 밀봉실(120)쪽 면에는, 원칩 구조의 센서칩(124)이 접착제에 의해 고정된다.
센서칩(124)은 액체 밀봉실(120) 내에 배치되며, 압력을 검출하는 압력 소자와, 압력 검출 소자의 출력 신호를 처리하는 집적화된 전자 회로가 일체적으로 형성된 압력 센서칩으로서 구성된다.
또한, 허메틱 글래스(112)에는, 센서칩(124)에 대한 신호의 입출력을 행하기 위한 복수 개의 리드핀(126)과, 오일 충전용 파이프(130)가 각각 관통 상태로 허메틱 처리에 의해 고정된다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 리드핀(126)은 금 또는 알루미늄 와이어(128)에 의해 센서칩(124)과 도통 접속되어, 센서칩(124)의 외부 출력 단자나 외부 입력 단자를 구성한다. 리드핀(126)에는, 예를 들면, FPC(flexible print circuit)(134)의 일단이 도통 접속되고, FPC(134)의 타단이 콘택트핀(131)의 일단에 도통 접속된다. 그리고, 콘택트핀(131)의 타단이, 예를 들면, 납땜, 용착 등에 의해 외부 리드선(132)에 도통 접속된다.
한편, 이와 같은 액체 밀봉형 압력 센서(100)에서는, 압력 센서(100)의 액체 밀봉실(120)에 오일을 충전하기 위해 오일 충전용 파이프(130)가 마련된다. 이 오일 충전용 파이프(130)를 통해 액체 밀봉실(120)에 오일을 충전한 후에는, 오일 도입 개구인 오일 충전용 파이프(130)의 선단(136)을 용접 등에 의해 밀봉한다.
또한, 도 14에 나타낸 바와 같이, 수지제의 덮개부(138)가 마련되어, 압력 검출 소자(102)를 덮게 된다. 그리고, 원통 형상의 코킹판(140)을 코킹 가공함으로써, 압력 검출 소자(102)와 조인트 부재(104)와 커버 부재(106)가 일체적으로 고정되어 압력 센서(100)를 구성한다.
또한, 커버 부재(106)는, 예를 들면, 에폭시 수지나 실리콘 수지 등의 밀봉재(몰드 수지)(150)에 의해 몰딩되어 있다.
한편, 수지제의 덮개부(138)와 압력 검출 소자(102) 사이는, 예를 들면, O-링 등의 씰링재(142)로 밀봉된다.
그리고, 통로(146)로부터 압력실(148) 내로 전달된 유체압은, 다이어프램 보호 커버(118)의 연통공(116)을 지나 다이어프램(114)의 표면을 가압하고, 이 가압력을 액체 밀봉실(120) 내의 센서칩(124)에 의해 검지한다.
그러나, 이와 같은 종래의 특허 문헌 1, 특허 문헌 2에 기재되어 있는 바와 같은 액체 밀봉형 압력 센서(100)에서는, 도 14에 나타낸 바와 같이, 커버 부재(106), 원통 형상의 코킹판(140), 씰링재(142) 등 복잡한 구성이 필요해 부품수도 많고, 코킹 가공 등이 필요해 조립에 시간과 수고를 필요로 하여 비용이 높아지게 된다.
또한, 수분이 틈새(144)에 침투한 경우, 동결 해동에 의한 영향으로 기밀성이 손상되게 된다. 이 때문에, 외부로부터 수분이, 도 14의 화살표 G가 가리키고 있는 바와 같이 침투함으로써, 절연 불량이 생겨 센서가 기능하지 않게 되어, 정확한 압력의 검출을 행할 수 없게 된다.
이 때문에, 특허 문헌 3(일본 특허공개 2012-68105호 공보)에는, 수분이 외부로부터 침투하지 않도록 틈새가 없는 구성으로 한 액체 밀봉형 압력 센서(200)가 개시되어 있다.
압력 센서(200)는, 도 15에 나타낸 바와 같이, 압력 검출 소자(202)와, 조인트 부재(204)와, 커버 부재(206)의 결합체에 의해 구성된다.
그리고, 압력 검출 소자(202)의 일단면(바닥면)에는, 금속제 다이어프램(208)의 외주부가 용접에 의해 기밀하게 고정된다. 압력 검출 소자(202)의 하면에 마련된 센서칩(210)에 와이어 본딩(212)을 통해 리드핀(214)이 접속된다.
또한, 도 15에 나타낸 바와 같이, 리드핀(214)이 기판(216)에 접속되어, 외부 리드선(218)에 접속된다. 그리고, 커버(220) 내의 공간은 접착제로 이루어지는 밀봉 수지(222)로 밀봉되고, 또한, 커버(220)와 조인트 부재(204) 사이의 공간도 접착제로 이루어지는 밀봉 수지(224)로 밀봉된다. 이에 따라, 틈새가 없어, 수분 등의 액체가 내부에 침투하는 것이 방지된다.
그러나, 이 특허 문헌 3의 압력 센서(200)에서는, 밀봉 수지(222, 224)가 열에 의해 팽창해, 그 열응력에 의해 압력 검출 소자(202)가 파손 손상되는 일이 있어, 정확한 압력의 검출을 행할 수 없는 경우가 있다.
또한, 밀봉 수지(224)를 주입하는 것 자체에 시간이 걸릴 뿐만 아니라, 상하로 밀봉 수지(222, 224)를 충전해야만 하여 공정이 복잡하고, 비용도 높아지게 된다.
본 발명은, 이와 같은 현상을 감안하여, 복잡한 구성이 불필요해 부품수가 적어 조립에 시간과 수고를 필요로 하지 않고, 비용도 저감할 수 있고, 또한, 외부로부터 수분이 침투해 절연 불량이나 압력 검출 소자에 부식 등의 영향을 미치는 일이 없으며, 밀봉 수지의 열응력에 의해 압력 검출 소자가 파손 손상되지 않아, 정확한 압력의 검출을 행할 수 있는 압력 센서 및 압력 센서의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 전술한 바와 같은 종래 기술에서의 과제 및 목적을 달성하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명의 압력 센서는, 유로가 형성된 조인트 부재와; 상기 유로 내의 유체의 압력을 검출하기 위해, 상기 조인트 부재에 고정되고, 조인트 부재의 유로와 대면하도록 배치된 압력 검출 소자와; 상기 조인트 부재측으로부터 장착되며, 한쪽이 개구되고, 다른 쪽의 기단부가 조인트 부재와 맞닿는 커버 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 압력 센서의 제조 방법은, 조인트 부재에 형성된 유로 내의 유체의 압력을 검출하기 위해, 압력 검출 소자를 조인트 부재에 형성된 유로와 대면하도록 조인트 부재에 고정하는 공정과; 한쪽이 개구하고, 다른 쪽의 기단부가 조인트 부재와 맞닿는 커버 부재를 상기 조인트 부재측으로부터 장착하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성함으로써, 한쪽이 개구되고, 다른 쪽의 기단부가 조인트 부재와 맞닿는 커버 부재를 상기 조인트 부재측으로부터 장착하기만 하면 되기 때문에, 복잡한 구성이 불필요하다.
또한, 특허 문헌 3과 같이, 상하로 밀봉 수지(222, 224)를 충전할 필요가 없어 공정이 간단하며, 비용도 저감할 수 있고, 밀봉 수지를 한 방향으로부터 주입하는 것만으로 틈새가 없는 구성으로 할 수 있다.
또한, 한쪽이 개구되고, 다른 쪽의 기단부가 조인트 부재와 맞닿는 커버 부재를 조인트 부재측으로부터 장착하므로, 외부 리드선에 인장력이 가해진 경우에도, 커버 부재의 기단부가 조인트 부재와 맞닿아 걸리게 된다.
이에 따라, 밀봉 수지에 힘이 가해져도, 밀봉 수지에 균열(crack) 등이 발생하지 않아, 외부로부터 수분이 침투해 절연 불량이나 압력 검출 소자에 부식 등의 영향을 미치는 일이 없어, 정확한 압력의 검출을 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 압력 센서는, 상기 압력 검출 소자를 덮는 공간을 형성하도록 배치된 공간 형성 부재와, 상기 공간 형성 부재의 외측에서, 상기 커버 부재의 내부에 형성된 간극에 충전되어 접착제를 구성하는 밀봉 수지부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 압력 센서의 제조 방법은, 상기 압력 검출 소자를 덮는 공간을 형성하도록 공간 형성 부재를 배치하는 공정과; 상기 공간 형성 부재의 외측에서, 상기 커버 부재의 내부에 형성된 간극에, 접착제를 구성하는 밀봉 수지를 충전해 밀봉 수지부를 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 압력 센서는, 상기 압력 검출 소자의 리드핀과, 외부 리드선에 접속된 단자의 접속부가, 상기 공간 형성 부재에 의해 형성되어 밀봉 수지가 충전되지 않은 상기 공간에 위치하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 압력 센서의 제조 방법은, 상기 압력 검출 소자의 리드핀과 외부 리드선에 접속된 단자의 접속부가, 상기 공간 형성 부재에 의해 형성되어 밀봉 수지가 충전되지 않은 상기 공간에 위치하도록 배치하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성함으로써, 조인트 부재의 유로와 대면하도록 배치된 압력 검출 소자에, 압력 검출 소자에 인접해 공간 형성 부재를 배치하는 것만으로, 공간 형성 부재에 의해 압력 검출 소자를 덮는 공간이 형성된다.
그리고, 한쪽이 개구되고, 다른 쪽의 기단부가 조인트 부재와 맞닿는 커버 부재를 조인트 부재측으로부터 장착한다. 다음으로, 공간 형성 부재의 외측에서, 커버 부재의 내부에 형성된 간극에 접착제를 구성하는 밀봉 수지를 충전해 밀봉 수지부를 형성한다.
그리고, 이 상태에서는, 압력 검출 소자의 리드핀과 외부 리드선에 접속된 단자의 접속부가, 공간 형성 부재에 의해 형성되어 밀봉 수지가 충전되지 않은 공간에 위치하도록 배치된 상태가 된다.
이 상태는, 압력 검출 소자의 리드핀과 외부 리드선에 접속된 단자의 접속부가 공간에 위치한 상태로서, 종래와 같이 밀봉 수지로 덮인 상태가 아니다. 따라서, 반복적으로 압력 센서가 열을 받거나 냉각되는 경우에도 열응력이 발생하지 않아 열충격 시험(heat shock test)에 강하고, 절연 불량이나 쇼트 등이 발생하지 않아 압력 검출 소자에 영향을 미치지 않기 때문에, 정확한 압력의 검출을 행할 수 있다.
또한, 조인트 부재와, 압력 검출 소자와, 압력 검출 소자의 리드핀과 외부 리드선에 접속된 단자와, 공간 형성 부재가 일체화되어 밀봉되게 된다.
따라서, 종래의 압력 센서와 같이 복잡한 구성이 불필요하므로, 부품수가 적어 조립에 시간과 수고를 필요로 하지 않으며, 비용도 저감할 수 있고, 밀봉 수지를 한 방향으로부터 주입하는 것만으로 틈새가 없는 구성으로 할 수 있다.
또한, 접착제를 구성하는 밀봉 수지에 의해, 조인트 부재와, 압력 검출 소자와, 압력 검출 소자의 리드핀과 외부 리드선에 접속된 단자와, 공간 형성 부재가 일체화되어 밀봉되므로, 외부로부터 수분이 침투해 절연 불량이나 압력 검출 소자에 부식 등의 영향을 미치는 일이 없어, 정확한 압력의 검출을 행할 수 있다.
또한, 공간 형성 부재에 의해 압력 검출 소자를 덮는 공간이 형성되므로, 밀봉 수지가 내부에 침투해 압력 검출 소자와 접촉하는 일이 없고, 밀봉 수지의 열응력에 의해 압력 검출 소자가 파손 손상되지 않아, 정확한 압력의 검출을 행할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 공간 형성 부재가, 제1 공간 형성 부재와, 상기 제1 공간 형성 부재의 상방에 배치된 제2 공간 형성 부재로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성함으로써, 제1 공간 형성 부재와, 상기 제1 공간 형성 부재의 상방에 제2 공간 형성 부재를 배치하는 것만으로, 공간 형성 부재에 의해 압력 검출 소자를 덮는 공간을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 압력 센서는, 상기 압력 검출 소자의 리드핀과 외부 리드선에 접속된 단자를 지지하기 위해, 압력 검출 소자에 인접해 배치된 제1 공간 형성 부재와; 상기 제1 공간 형성 부재와 함께 압력 검출 소자를 덮는 공간을 형성하도록, 제1 공간 형성 부재에 인접해 배치된 제2 공간 형성 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 압력 센서의 제조 방법은, 상기 압력 검출 소자의 리드핀과 외부 리드선에 접속된 단자를 지지하기 위해, 압력 검출 소자에 인접해 제1 공간 형성 부재를 배치하는 공정과; 상기 제1 공간 형성 부재와 함께 압력 검출 소자를 덮는 공간을 형성하도록, 제1 공간 형성 부재에 인접해 제2 공간 형성 부재를 배치하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성함으로써, 조인트 부재의 유로와 대면하도록 배치된 압력 검출 소자에, 압력 검출 소자에 인접해 제1 공간 형성 부재를 배치하고, 제1 공간 형성 부재에 인접해 제2 공간 형성 부재를 배치하는 것만으로, 제2 공간 형성 부재와 제1 공간 형성 부재에 의해 압력 검출 소자를 덮는 공간이 형성된다.
그리고, 한쪽이 개구되고, 다른 쪽의 기단부가 조인트 부재와 맞닿는 커버 부재를, 조인트 부재측으로부터 장착한다. 다음으로, 커버 부재의 내부에 형성된 간극에 접착제를 구성하는 밀봉 수지를 충전해 밀봉 수지부를 형성한다.
이에 따라, 조인트 부재와, 압력 검출 소자와, 압력 검출 소자의 리드핀과 외부 리드선에 접속된 단자를 지지하는 제1 공간 형성 부재와, 제2 공간 형성 부재가 일체화되어 밀봉되게 된다.
따라서, 종래의 압력 센서와 같이 복잡한 구성이 불필요하므로, 부품수가 적어 조립에 시간과 수고를 필요로 하지 않고, 비용도 저감할 수 있으며, 밀봉 수지를 한 방향으로부터 주입하는 것만으로 틈새가 없는 구성으로 할 수 있다.
또한, 접착제를 구성하는 밀봉 수지에 의해, 조인트 부재와, 압력 검출 소자와, 압력 검출 소자의 리드핀과 외부 리드선에 접속된 단자를 지지하는 제1 공간 형성 부재와, 제2 공간 형성 부재가 일체화되어 밀봉되므로, 외부로부터 수분이 침투해 절연 불량이나 압력 검출 소자에 부식 등의 영향을 미치는 일이 없어, 정확한 압력의 검출을 행할 수 있다.
또한, 제1 공간 형성 부재와 제2 공간 형성 부재에 의해, 압력 검출 소자를 덮는 공간이 형성되므로, 밀봉 수지가 내부에 침투해 압력 검출 소자와 접촉하는 일이 없어, 밀봉 수지의 열응력에 의해 압력 검출 소자가 파손 손상되지 않아, 정확한 압력의 검출을 행할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 밀봉 수지부와 제1 공간 형성 부재 사이의 접착 강도가, 상기 밀봉 수지부와 압력 검출 소자 사이의 접착 강도보다 작은 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성함으로써, 저온하에서 사용한 경우에, 밀봉 수지부가 열응력에 의해 수축해도, 밀봉 수지부와 제1 공간 형성 부재 사이의 접착 강도가 작기 때문에, 밀봉 수지부와 제1 공간 형성 부재 사이에서 박리가 생기게 된다.
따라서, 방수성에 관여하는, 즉, 밀봉부를 형성하는 밀봉 수지부와 압력 검출 소자 사이에서 밀봉성이 유지되고, 이에 따라, 외부로부터 수분이 침투해 절연 불량이나 압력 검출 소자에 부식 등의 영향을 미치는 일이 없어, 정확한 압력의 검출을 행할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 밀봉 수지부와 제1 공간 형성 부재 사이의 접착 강도가, 상기 밀봉 수지부와 제2 공간 형성 부재 사이의 접착 강도보다 작은 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성함으로써, 저온하에서 사용한 경우에, 밀봉 수지부가 열응력에 의해 수축해도, 밀봉 수지부와 제1 공간 형성 부재 사이의 접착 강도가 작기 때문에, 밀봉 수지부와 제1 공간 형성 부재 사이에서 박리가 생기게 된다.
따라서, 방수성에 관여하는, 즉, 밀봉부를 형성하는 밀봉 수지부와 제2 공간 형성 부재 사이에 밀봉성이 유지되고, 이에 따라, 외부로부터 수분이 침투해 절연 불량이나 압력 검출 소자에 부식 등의 영향을 미치는 일이 없어, 정확한 압력의 검출을 행할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 압력 검출 소자의 측부와 커버 부재의 내벽 사이에 공간이 형성되고, 상기 공간 내에 밀봉 수지부가 유입된 밀봉 수지부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성함으로써, 100℃에서 -40℃로 변화시킨 경우의 응력 해석을 나타낸 도 9와 같이, 이 밀봉 수지부에서는 압축 응력 상태가 된다.
즉, 밀봉 수지부에서 압축 상태가 되어 있다는 것은, 밀봉 수지부가 압력 검출 소자의 측부와의 사이 및 커버 부재의 내벽과의 사이에서, 박리되기 어려운 방향으로 힘이 가해지고 있다는 것이다.
이에 따라, 외부로부터 수분이 침투해 절연 불량이나 압력 검출 소자에 부식 등의 영향을 미치는 일이 없어, 정확한 압력의 검출을 행할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 제2 공간 형성 부재의 측벽에, 외주 방향으로 균열 방지 돌출부를 돌출시켜 형성한 것을 특징으로 한다.
이와 같이 제2 공간 형성 부재의 측벽에, 외주 방향으로 균열 방지 돌출부를 돌출시켜 형성하고 있으므로, 예를 들면, 100℃에서 -40℃의 범위에서 반복적으로 열응력을 받는 경우에도, 밀봉 수지부와 제1 공간 형성 부재 사이에서 박리된 부분의 상단 근방으로부터, 상방을 향해 외주 방향으로 발생하는 균열(K)의 발생이 억제된다.
또한, 설령 균열(K)이 발생하더라도, 균열(K)이 균열 방지 돌출부에 맞닿아 더 이상 균열(K)이 진행하지 않는다.
이에 따라, 균열(K), 밀봉 수지부와 제1 공간 형성 부재 사이의 박리 부분을 통해, 외부로부터 수분이 침투해 절연 불량이나 압력 검출 소자에 부식 등의 영향을 미치는 일이 없어, 정확한 압력의 검출을 행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 한쪽이 개구되고, 다른 쪽의 기단부가 조인트 부재와 맞닿는 커버 부재를 상기 조인트 부재측으로부터 장착하기만 하면 되기 때문에, 복잡한 구성이 불필요하다.
또한, 특허 문헌 3과 같이, 상하로 밀봉 수지(222, 224)를 충전할 필요가 없어 공정이 간단하고, 비용도 저감할 수 있고, 밀봉 수지를 한 방향으로부터 주입하는 것만으로 틈새가 없는 구성으로 할 수 있다.
또한, 한쪽이 개구되고, 다른 쪽의 기단부가 조인트 부재와 맞닿는 커버 부재를 조인트 부재측으로부터 장착하므로, 외부 리드선에 인장력이 가해진 경우에도 커버 부재의 기단부가 조인트 부재와 맞닿아 걸리게 된다.
이에 따라, 밀봉 수지에 힘이 가해져도, 밀봉 수지에 균열 등이 발생하지 않아, 외부로부터 수분이 침투해 절연 불량이나 압력 검출 소자에 부식 등의 영향을 미치는 일이 없어, 정확한 압력의 검출을 행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 조인트 부재의 유로와 대면하도록 배치된 압력 검출 소자에, 압력 검출 소자에 인접해 공간 형성 부재를 배치하는 것만으로, 공간 형성 부재에 의해 압력 검출 소자를 덮는 공간이 형성된다.
그리고, 한쪽이 개구되고, 다른 쪽의 기단부가 조인트 부재와 맞닿는 커버 부재를 조인트 부재측으로부터 장착한다. 다음으로, 공간 형성 부재의 외측에서 커버 부재의 내부에 형성된 간극에 접착제를 구성하는 밀봉 수지를 충전해 밀봉 수지부를 형성한다.
그리고, 이 상태에서, 압력 검출 소자의 리드핀과 외부 리드선에 접속된 단자의 접속부가, 공간 형성 부재에 의해 형성되어 밀봉 수지가 충전되지 않은 공간에 위치하도록 배치된 상태가 된다.
이 상태에서는, 압력 검출 소자의 리드핀과 외부 리드선에 접속된 단자의 접속부가 공간에 위치한 상태로서, 종래와 같이 밀봉 수지로 덮인 상태가 아니다. 따라서, 반복적으로 압력 센서가 열을 받거나 냉각되는 경우에도, 열응력이 발생하지 않아 열충격 시험에 강하고, 절연 불량이나 쇼트 등이 발생하지 않아 압력 검출 소자에 영향을 미치지 않기 때문에, 정확한 압력의 검출을 행할 수 있다.
또한, 조인트 부재와, 압력 검출 소자와, 압력 검출 소자의 리드핀과 외부 리드선에 접속된 단자와, 공간 형성 부재가 일체화되어 밀봉되게 된다.
따라서, 종래의 압력 센서와 같이 복잡한 구성이 불필요하므로, 부품수가 적어 조립에 시간과 수고를 필요로 하지 않으며, 비용도 저감할 수 있고, 밀봉 수지를 한 방향으로부터 주입하는 것만으로 틈새가 없는 구성으로 할 수 있다.
또한, 접착제를 구성하는 밀봉 수지에 의해, 조인트 부재와, 압력 검출 소자와, 압력 검출 소자의 리드핀과 외부 리드선에 접속된 단자와, 공간 형성 부재가 일체화되어 밀봉되므로, 외부로부터 수분이 침투해 절연 불량이나 압력 검출 소자에 부식 등의 영향을 미치는 일이 없어, 정확한 압력의 검출을 행할 수 있다.
또한, 공간 형성 부재에 의해 압력 검출 소자를 덮는 공간이 형성되므로, 밀봉 수지가 내부에 침투해 압력 검출 소자와 접촉하는 일이 없어, 밀봉 수지의 열응력에 의해 압력 검출 소자가 파손 손상되지 않아, 정확한 압력의 검출을 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 압력 센서의 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 압력 센서의 상면도이다.
도 3은 본 발명의 압력 센서의 제조 공정의 개략을 설명하는 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 압력 센서의 제조 공정의 개략을 설명하는 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 압력 센서의 제조 공정의 개략을 설명하는 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 압력 센서의 제조 공정의 개략을 설명하는 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 압력 센서의 다른 실시예의 종단면도이다.
도 8은 도 7의 부분 확대 단면도이다.
도 9는 응력 해석을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 1에 나타낸 본 발명의 압력 센서(10)에서, 반복적으로 열응력을 받은 경우에, 밀봉 수지부(68)에서 균열(K)이 생기는 상태를 설명하는 압력 센서의 종단면도이다.
도 11은 도 10의 부분 확대 단면도이다.
도 12는 본 발명의 압력 센서의 다른 실시예의 종단면도이다.
도 13은 도 12의 부분 확대 단면도이다.
도 14는 종래의 액체 밀봉형 압력 센서(100)를 나타낸 종단면도이다.
도 15는 종래의 액체 밀봉형 압력 센서(200)를 나타낸 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 압력 센서의 상면도이다.
도 3은 본 발명의 압력 센서의 제조 공정의 개략을 설명하는 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 압력 센서의 제조 공정의 개략을 설명하는 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 압력 센서의 제조 공정의 개략을 설명하는 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 압력 센서의 제조 공정의 개략을 설명하는 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 압력 센서의 다른 실시예의 종단면도이다.
도 8은 도 7의 부분 확대 단면도이다.
도 9는 응력 해석을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 1에 나타낸 본 발명의 압력 센서(10)에서, 반복적으로 열응력을 받은 경우에, 밀봉 수지부(68)에서 균열(K)이 생기는 상태를 설명하는 압력 센서의 종단면도이다.
도 11은 도 10의 부분 확대 단면도이다.
도 12는 본 발명의 압력 센서의 다른 실시예의 종단면도이다.
도 13은 도 12의 부분 확대 단면도이다.
도 14는 종래의 액체 밀봉형 압력 센서(100)를 나타낸 종단면도이다.
도 15는 종래의 액체 밀봉형 압력 센서(200)를 나타낸 종단면도이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태(실시예)를 도면에 근거해 보다 상세하게 설명한다.
〈실시예 1〉
도 1은 본 발명의 압력 센서의 종단면도이고, 도 2는 본 발명의 압력 센서의 상면도이고, 도 3 내지 도 6은 본 발명의 압력 센서의 제조 공정의 개략을 설명하는 종단면도이다.
도 1 및 도 2에서, 부재 번호 10은 전체가 본 발명의 압력 센서를 나타내고 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 압력 센서(10)는 액체 밀봉형 압력 센서로서, 유로(12)가 형성된 조인트 부재(14)와, 유로(12) 내의 유체의 압력을 검출하는 압력 검출 소자(16)를 구비한다.
그리고, 조인트 부재(14)의 유로(12)와 대면하도록 압력 검출 소자(16)가 배치되고, 그 주연부에서 조인트 부재(14)와 용접되어 고정된다.
압력 검출 소자(16)는, 예를 들면, 스테인리스 스틸, 알루미늄 등의 금속제 소자 본체(18)를 갖고, 이 소자 본체(18)에 형성된 중앙 개구(20) 내에 허메틱 글래스(22)가 삽입되어 고정된다.
또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 압력 검출 소자(16)의 소자 본체(18)와, 금속제의 다이어프램(24)과, 연통공(26)이 형성된 다이어프램 보호 커버(28)가, 그 외주부에서 용접에 의해 일체적으로 고정된다.
그리고, 이 구조에 의해, 소자 본체(18)의 중앙 개구(20) 부분에서, 허메틱 글래스(22)와 다이어프램(24) 사이에 오일이 밀봉되는 액체 밀봉실(30)이 형성된다.
한편, 도 1에 나타낸 바와 같이, 허메틱 글래스(22)의 액체 밀봉실(30)쪽 면에는, 원칩 구조의 센서칩(32)이 접착제에 의해 고정된다.
센서칩(32)은 액체 밀봉실(30) 내에 배치되며, 압력을 검출하는 압력 소자와, 압력 검출 소자의 출력 신호를 처리하는 집적화된 전자 회로가 일체적으로 형성된 압력 센서칩으로서 구성된다.
또한, 허메틱 글래스(22)에는, 센서칩(32)에 대한 신호의 입출력을 행하기 위한 복수 개의 리드핀(34)이 각각 관통 상태로 허메틱 처리에 의해 고정된다.
이 실시예에서는, 도시하지 않았지만, 리드핀(34)은 전부 8개가 마련되어 있다. 즉, 입출력용 단자로서 후술하는 외부 리드선(62a)(Vout), 외부 리드선(62b)(Vcc), 외부 리드선(62c)(GND)용의 3개의 리드핀(34)과, 센서칩(32) 조정용 단자로서 5개의 리드핀(34)이 마련된다.
리드핀(34)은, 예를 들면, 금 또는 알루미늄 와이어(36)에 의해 센서칩(32)과 도통 접속(와이어 본딩)되어, 센서칩(32)의 외부 출력 단자나 외부 입력 단자를 구성한다.
그리고, 조인트 부재(14)의 유로(12)로부터 압력실(40) 내로 전달된 유체압은, 다이어프램 보호 커버(28)의 연통공(26)을 지나 다이어프램(24)의 표면을 가압하고, 이 가압력을 액체 밀봉실(30) 내의 센서칩(32)에 의해 검지하도록 한다.
또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 압력 검출 소자(16)의 상부에는, 공간 형성 부재의 제1 공간 형성 부재를 구성하는 단자대(38)가 압력 검출 소자(16)의 소자 본체(18)의 상방에 인접해 배치되고, 예를 들면, 접착제에 의해 압력 검출 소자(16)의 소자 본체(18)에 고정된다.
단자대(38)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 대략 원통 형상이고, 그 대략 중앙부에 리드핀(34)을 삽입하기 위한 삽입공(42a)이 형성된 단자 고정용벽(42)이 형성된다. 그리고, 단자 고정용벽(42)으로부터 하방으로 연장된 하방 측벽(44)과, 단자 고정용벽(42)으로부터 상방으로 연장된 상방 측벽(46)이 형성된다.
이에 따라, 도 1에 나타낸 바와 같이, 압력 검출 소자(16)와 단자대(38) 사이에, 단자 고정용벽(42)과 하방 측벽(44)으로 둘러싸인 제1 공간(S1)이 형성된다.
그리고, 압력 검출 소자(16)의 리드핀(34)의 선단(34a)은 삽입공(42a)에 삽입되어, 단자대(38)의 상방 측벽(46)을 관통하도록 마련된 단자(48)에 접속부(52)에서, 예를 들면, 용접에 의해 전기적으로 접속된다.
한편, 본 실시예에서는, 도시하지 않았지만, 후술하는 도 2에 나타낸 바와 같이, 외부 리드선(62a)(Vout), 외부 리드선(62b)(Vcc), 외부 리드선(62c)(GND)용 3개의 단자(48)가 마련된다.
또한, 도 1, 도 2에 나타낸 바와 같이, 단자대(38)의 상방 측벽(46)에는 결합용 단차부(50)가 형성되고, 결합용 단차부(50)에 결합하도록 공간 형성 부재의 제2 공간 형성 부재를 구성하는 덮개 부재(54)가 단자대(38)에 인접해 배치된다.
즉, 덮개 부재(54)는 상판부(56)와 측벽(58)을 구비한 대략 컵 형상이고, 측벽(58)이 단자대(38)의 상방 측벽(46)에 형성된 결합용 단차부(50)에 결합하도록 구성된다.
이에 따라, 도 1에 나타낸 바와 같이, 덮개 부재(54)와 단자대(38) 사이에, 단자대(38)의 단자 고정용벽(42)과 상방 측벽(46), 덮개 부재(54)의 상판부(56)와 측벽(58)으로 둘러싸인 제2 공간(S2)이 형성된다.
즉, 이와 같이 구성함으로써, 도 1에 나타낸 바와 같이, 단자대(38)와 단자대(38)에 인접해 배치된 덮개 부재(54)에 의해, 압력 검출 소자(16)를 덮는, 상기 공간(S1)과 공간(S2)으로 구성되는 큰 공간이 형성되게 된다.
즉, 단자대(38)의 단자 고정용벽(42)에서, 상기 공간(S1, S2)의 사이는 연통 상태가 되고, 이에 따라, 단자대(38)와 덮개 부재(54)에 의해 압력 검출 소자(16)를 덮는 큰 공간이 형성되게 된다.
또한, 도 1, 도 2에 나타낸 바와 같이, 덮개 부재(54)의 측벽(58)에는 바깥쪽으로 돌출하는 리드선 고정부(60)가 형성된다. 리드선 고정부(60)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 대략 직사각형이고, 3개의 외부 리드선(62), 즉, 외부 리드선(62a)(Vout), 외부 리드선(62b)(Vcc), 외부 리드선(62c)(GND)에 대응해 각각 리드선 고정부(60)의 고정부 절개홈(60a, 60b, 60c)이 형성된다.
즉, 외부 리드선(62a)(Vout), 외부 리드선(62b)(Vcc), 외부 리드선(62c)(GND)은, 도 1, 도 2의 화살표 A가 가리키고 있는 바와 같이, 고정부 절개홈(60a, 60b, 60c)에 끼워넣어져 고정되게 된다.
한편, 도 1에 나타낸 바와 같이, 단자대(38)의 상방 측벽(46)을 관통하도록 마련된 단자(48)의 외단부(48a)에, 외부 리드선(62)이 접속부(64)에서, 예를 들면, 납땜, 용접 등에 의해 전기적으로 접속된다.
또한, 도 1의 화살표 B가 가리키고 있는 바와 같이, 조인트 부재(14)측으로부터 커버 부재(66)의 개구부(66b)쪽이 삽입되어, 커버 부재(66)의 내측으로 돌출되는 플랜지 형상의 기단부(66a)가 조인트 부재(14)의 플랜지부(14a)와 맞닿는 상태가 된다.
이에 따라, 도 1에 나타낸 바와 같이, 커버 부재(66)의 내부에 간극(S3)이 형성되고, 이 간극(S3)에 커버 부재(66)의 개구부(66b)측으로부터 접착제를 구성하는 밀봉 수지가 충전되어 밀봉 수지부(68)가 형성된다.
한편, 이 경우, 도 1에 나타낸 바와 같이, 밀봉 수지부(68)의 상단(68a)이 덮개 부재(54)의 리드선 고정부(60)의 상면(60d)의 높이와 동일 평면 이하의 높이, 바람직하게는, 리드선 고정부(60)의 상면(60d)과 하면(60e) 사이에 위치한다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 압력 센서(10)는, 도 3 내지 도 6에 나타낸 공정에 의해 제조된다.
즉, 도 3에 나타낸 바와 같이, 일체적으로 미리 조립된 압력 검출 소자(16)를 준비하고, 이 압력 검출 소자(16)에 조인트 부재(14)를 용접한다.
다음으로, 도 4에 나타낸 바와 같이, 압력 검출 소자(16)의 소자 본체(18)의 상부에 단자대(38)의 하방 측벽(44)을 배치하고, 예를 들면, 접착제에 의해 고정한다. 이 상태에서, 압력 검출 소자(16)의 리드핀(34)의 선단(34a)은 단자대(38)의 단자 고정용벽(42)의 삽입공(42a)에 삽입된 상태가 된다.
이 상태에서, 압력 검출 소자(16)의 리드핀(34)의 선단(34a)은 삽입공(42a)에 삽입되고, 단자대(38)의 상방 측벽(46)을 관통하도록 마련된 단자(48)에 리드핀(34)의 선단(34a)을 접속부(52)에서, 예를 들면, 용접에 의해 전기적으로 접속한다.
한편, 이 상태에서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 압력 검출 소자(16)와 단자대(38) 사이에, 단자 고정용벽(42)과 하방 측벽(44)으로 둘러싸인 제1 공간(S1)이 형성된다.
그리고, 도 5에 나타낸 바와 같이, 단자대(38)의 상방 측벽(46)을 관통하도록 마련된 단자(48)의 외단부(48a)에 외부 리드선(62)을 접속부(64)에서, 예를 들면, 용접, 납땜 등에 의해 전기적으로 접속한다.
또한, 단자대(38)의 상방 측벽(46)에 형성된 결합용 단차부(50)에 결합하도록 덮개 부재(54)를 단자대(38)에 인접해 배치한다.
이에 따라, 도 5에 나타낸 바와 같이, 덮개 부재(54)와 단자대(38) 사이에, 단자대(38)의 단자 고정용벽(42)과 상방 측벽(46), 덮개 부재(54)의 상판부(56)와 측벽(58)으로 둘러싸인 제2 공간(S2)이 형성되는 상태가 된다.
또한, 도 2, 도 5의 화살표 A가 가리키고 있는 바와 같이, 외부 리드선(62a)(Vout), 외부 리드선(62b)(Vcc), 외부 리드선(62c)(GND)을 리드선 고정부(60)의 고정부 절개홈(60a, 60b, 60c)에 각각 끼워넣어 고정한다.
이 상태에서, 도 6에 나타낸 바와 같이, 조인트 부재(14)측으로부터 커버 부재(66)의 개구부(66b)쪽을 삽입하여, 커버 부재(66)의 내측으로 돌출되는 플랜지 형상의 기단부(66a)가 조인트 부재(14)의 플랜지부(14a)와 맞닿는 상태로 한다. 또한, 필요에 따라, 조인트 부재(14)의 플랜지부(14a)와 커버 부재(66)의 기단부(66a)를, 예를 들면, 용접 등에 의해 고정한다.
마지막으로, 도 1에 나타낸 바와 같이, 커버 부재(66)의 내부에 형성된 간극(S3)에 커버 부재(66)의 개구부(66b)측으로부터 접착제를 구성하는 밀봉 수지를 충전해 밀봉 수지부(68)를 형성한다.
그리고, 이 상태에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 압력 검출 소자(16)의 리드핀(34)과 외부 리드선(62)에 접속된 단자(48)의 접속부(52)가, 공간 형성 부재의 제1 공간 형성 부재를 구성하는 단자대(38)와 공간 형성 부재의 제2 공간 형성 부재를 구성하는 덮개 부재(54)에 의해 형성되고, 밀봉 수지가 충전되지 않은 공간(S1, S2)으로 이루어지는 공간에 위치하도록 배치된 상태가 된다.
이 상태는, 압력 검출 소자(16)의 리드핀(34)과 외부 리드선(62)에 접속된 단자(48)의 접속부(52)가 공간에 위치한 상태로서, 종래와 같이 밀봉 수지로 덮인 상태가 아니다. 따라서, 반복적으로 압력 센서가 열을 받거나 냉각되는 경우에도, 열응력이 발생하지 않아 열충격 시험에 강하고, 절연 불량이나 쇼트 등이 발생하지 않아 압력 검출 소자에 영향을 미치지 않기 때문에, 정확한 압력의 검출을 행할 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 압력 센서(10)에 의하면, 조인트 부재(14)의 유로(12)와 대면하도록 배치된 압력 검출 소자(16)에, 압력 검출 소자(16)에 인접하게 단자대(38)를 배치하고, 단자대(38)에 인접하게 덮개 부재(54)를 배치하는 것만으로, 덮개 부재(54)와 단자대(38)에 의해 압력 검출 소자(16)를 덮는 공간(S1, S2)이 형성된다.
그리고, 한쪽이 개구되고, 다른 쪽의 기단부(66a)가 조인트 부재(14)와 맞닿는 커버 부재(66)를 조인트 부재(14)측으로부터 장착한다. 다음으로, 커버 부재(66)의 내부에 형성된 간극(S3)에 접착제를 구성하는 밀봉 수지를 충전해 밀봉 수지부(68)를 형성한다.
이에 따라, 도 1에 나타낸 바와 같이, 조인트 부재(14)와, 압력 검출 소자(16)와, 압력 검출 소자(16)의 리드핀(34)과 외부 리드선(62)에 접속된 단자(48)를 지지하는 단자대(38)와, 덮개 부재(54)가 일체화되어 밀봉되게 된다.
따라서, 종래의 압력 센서와 같이 복잡한 구성이 불필요하므로, 부품수가 적어 조립에 시간과 수고를 필요로 하지 않고, 비용도 저감할 수 있다.
또한, 접착제를 구성하는 밀봉 수지에 의해, 조인트 부재(14)와, 압력 검출 소자(16)와, 압력 검출 소자(16)의 리드핀(34)과 외부 리드선(62)에 접속된 단자(48)를 지지하는 단자대(38)와, 덮개 부재(54)가 일체화되어 밀봉되므로, 외부로부터 수분이 침투해 절연 불량이 발생하지 않고, 압력 검출 소자(16)에 부식 등의 영향을 미치는 일이 없어, 정확한 압력의 검출을 행할 수 있다.
또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 덮개 부재(54)와 단자대(38)에 의해 압력 검출 소자(16)를 덮는 공간(S1, S2)이 형성되므로, 밀봉 수지가 내부에 침투해 압력 검출 소자(16)와 접촉하는 일이 없어, 밀봉 수지의 열응력에 의해 압력 검출 소자(16)가 파손 손상되지 않아, 정확한 압력의 검출을 행할 수 있다.
또한, 한쪽이 개구되고, 다른 쪽의 기단부(66a)가 조인트 부재(14)와 맞닿는 커버 부재(66)를 조인트 부재(14)측으로부터 장착하므로, 외부 리드선(62)에 인장력이 가해진 경우에도, 커버 부재(66)의 기단부(66a)가 조인트 부재(14)와 맞닿아 걸리게 된다.
이에 따라, 밀봉 수지에 힘이 가해져도, 밀봉 수지에 균열 등이 발생하지 않아, 외부로부터 수분이 침투해 절연 불량이나 압력 검출 소자(16)에 부식 등의 영향을 미치는 일이 없어, 정확한 압력의 검출을 행할 수 있다.
또한, 외부 리드선(62a)(Vout), 외부 리드선(62b)(Vcc), 외부 리드선(62c)(GND)이, 도 1, 도 2의 화살표 A가 가리키고 있는 바와 같이, 덮개 부재(54)의 측벽(58)에 바깥쪽으로 돌출하는 리드선 고정부(60)의 고정부 절개홈(60a, 60b, 60c)에 각각 삽입되어 고정된다.
따라서, 외부 리드선(62)에 힘이 가해지더라도, 외부 리드선(62)이 고정되어 있으므로, 접착제를 구성하는 밀봉 수지로 이루어지는 부드러운 밀봉 수지부(68)에 균열 등이 발생하지 않아, 외부로부터 수분이 침투해 절연 불량이나 압력 검출 소자(16)에 부식 등의 영향을 미치는 일이 없으므로, 정확한 압력의 검출을 행할 수 있다.
또한, 외부 리드선(62)이 리드선 고정부(60)에서, 그 상하가 분리된 상태가 된다. 이에 따라, 접착제를 구성하는 밀봉 수지를 경화시킬 때, 접착제를 구성하는 밀봉 수지가 표면장력에 의해 외부 리드선(62)을 따라 상방으로 타고 올라가, 밀봉 수지부(68)의 상단(68a)으로부터 돌출되어 외형 등의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 이 경우, 도 1에 나타낸 바와 같이, 밀봉 수지부(68)의 상단(68a)이 덮개 부재(54)의 리드선 고정부(60)의 상면(60d)의 높이와 동일 평면 이하의 높이, 바람직하게는, 리드선 고정부(60)의 상면(60d)과 하면(60e) 사이에 위치한다.
〈실시예 2〉
도 7은 본 발명의 압력 센서의 다른 실시예의 종단면도이고, 도 8은 도 7의 부분 확대 단면도이고, 도 9는 응력 해석을 나타내는 도면이다.
본 실시예의 압력 센서(10)는, 도 1에 나타낸 압력 센서(10)와 기본적으로는 동일한 구성이며, 동일한 구성 부재에는 동일한 부재 번호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예의 압력 센서(10)에서는, 도 7, 도 8에 나타낸 바와 같이, 밀봉 수지부(68)와 단자대(38) 사이의 접착 강도(P1)가 밀봉 수지부(68)와 압력 검출 소자(16)의 소자 본체(18) 사이의 접착 강도(P2)보다 작게 구성되어 있다.
이와 같이 구성함으로써, 도 8의 화살표 C가 가리키고 있는 바와 같이, 저온하에서 사용한 경우에, 밀봉 수지부(68)가 열응력에 의해 수축해도, 밀봉 수지부(68)와 단자대(38) 사이의 접착 강도가 작기 때문에, 도 8의 화살표 D가 가리키고 있는 바와 같이, 밀봉 수지부(68)와 단자대(38) 사이가 박리하게 된다.
따라서, 방수성에 관여하는, 즉, 도 8의 타원으로 둘러싼 부분 E에 나타낸 바와 같이, 밀봉부를 형성하는 밀봉 수지부(68)와 압력 검출 소자(16)의 소자 본체(18) 사이에 밀봉성이 유지되고, 이에 따라, 외부로부터 수분이 침투해 절연 불량이나 압력 검출 소자(16)에 부식 등의 영향을 미치는 일이 없어, 정확한 압력의 검출을 행할 수 있다.
또한, 본 실시예의 압력 센서(10)에서는, 도 7, 도 8에 나타낸 바와 같이, 밀봉 수지부(68)와 단자대(38) 사이의 접착 강도(P1)가, 밀봉 수지부(68)와 덮개 부재(54) 사이의 접착 강도(P3)보다 작게 구성된다.
이와 같이 구성함으로써, 도 8의 화살표 C가 가리키고 있는 바와 같이, 저온하에서 사용한 경우에, 밀봉 수지부(68)가 열응력에 의해 수축해도, 밀봉 수지부(68)와 단자대(38) 사이의 접착 강도가 작기 때문에, 도 8의 화살표 D가 가리키고 있는 바와 같이, 밀봉 수지부(68)와 단자대(38) 사이가 박리하게 된다.
따라서, 방수성에 관여하는, 즉, 도 8의 타원으로 둘러싼 부분 F에 나타낸 바와 같이, 밀봉부를 형성하는 밀봉 수지부(68)와 덮개 부재(54) 사이에 밀봉성이 유지되고, 이에 따라, 외부로부터 수분이 침투해 절연 불량이나 압력 검출 소자(16)에 부식 등의 영향을 미치는 일이 없어, 정확한 압력의 검출을 행할 수 있다.
이 경우, 도 8에 나타낸 바와 같이, 밀봉 수지부(68)와 단자대(38) 사이의 접착 강도(P1)를, 밀봉 수지부(68)와 압력 검출 소자(16)의 소자 본체(18) 사이의 접착 강도(P2), 밀봉 수지부(68)와 덮개 부재(54) 사이의 접착 강도(P3)보다 작게 설정하는 방법은, 특별히 한정되지 않는다.
또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 밀봉 수지부(68)와 덮개 부재(54) 사이의 접착 강도(P3)를 크게 설정하는 방법으로는, 덮개 부재(54)의 밀봉 수지부(68)와 접촉하는 표면(54a)을, 예를 들면, 플라즈마 세정 처리, UV 처리, 실란 커플링제에 의한 프라이머 처리 등에 의해, 밀봉 수지부(68)와의 접착성을 크게 하는 방법을 채용할 수 있다.
또한, 예를 들면, 밀봉 수지부(68)를 구성하는 접착제가, 우레탄 수지인 경우에, 도 8의 타원으로 둘러싼 부분 E에 나타낸 바와 같이, 밀봉부를 형성하는 밀봉 수지부(68)와 압력 검출 소자(16)의 소자 본체(18) 사이에서는, 소자 본체(18)가 금속제이므로 접착 강도가 크다. 이 때문에, 밀봉 수지부(68)와 단자대(38) 사이의 접착 강도(P1)를 작게 설정하는 방법으로는, 단자대(38)를, 밀봉 수지부(68)를 구성하는 우레탄 수지에 대해 접착 강도가 비교적 작은 PPS(폴리페닐렌 설파이드) 수지로 제작하면 된다.
또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 밀봉 수지부(68)와 덮개 부재(54) 사이의 접착 강도(P3)를, 밀봉 수지부(68)와 단자대(38) 사이의 접착 강도(P1)보다 크게 설정하는 방법으로는, 덮개 부재(54)를, 예를 들면, 스테인리스 스틸, 알루미늄 등의 금속제로 하여, 도 8의 타원으로 둘러싼 부분 F에 나타낸 바와 같이, 밀봉부를 형성하는 밀봉 수지부(68)와 덮개 부재(54) 사이의 접착 강도를 크게 하도록 해도 된다.
또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 밀봉 수지부(68)와 덮개 부재(54) 사이의 접착 강도(P3)를, 밀봉 수지부(68)와 단자대(38) 사이의 접착 강도(P1)보다 크게 설정하는 방법으로는, 예를 들면, 밀봉 수지부(68)를 구성하는 접착제가 우레탄 수지인 경우에, 덮개 부재(54)의 재질을, 밀봉 수지부(68)를 구성하는 우레탄 수지에 대해 접착 강도가 비교적 큰, 예를 들면, ABS 수지, PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트) 수지 등으로 제작하면 된다.
도 9는 100℃에서 -40℃로 변화시킨 경우의 응력 해석을 나타내는 도면으로, 도 9의 (A)에 나타낸 바와 같이, 밀봉 수지부(68)와 단자대(38) 사이의 접착 강도(P1)가 큰 경우에는, 밀봉부를 형성하는 밀봉 수지부(68)와 압력 검출 소자(16)의 소자 본체(18) 사이(E), 밀봉부를 형성하는 밀봉 수지부(68)와 덮개 부재(54) 사이(F)에서, 응력치가 15 ㎫로 크다.
이에 대해, 도 9의 (B)에 나타낸 바와 같이, 밀봉 수지부(68)와 단자대(38) 사이의 접착 강도(P1)가 작은 경우에는, 밀봉부를 형성하는 밀봉 수지부(68)와 압력 검출 소자(16)의 소자 본체(18) 사이(E), 밀봉부를 형성하는 밀봉 수지부(68)와 덮개 부재(54) 사이(F)에서, 응력치가 6 ㎫로 약 3분의 1로 저감되는 것을 알 수 있다.
또한, 도 1, 도 7, 도 8에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 압력 센서(10)에서, 압력 검출 소자(16)의 소자 본체(18)의 측부(18a)와 커버 부재(66)의 내벽(66c) 사이에는, 공간(S4)이 형성된다.
그리고, 이 공간(S4) 내에도 밀봉 수지부가 유입된 밀봉 수지부(68b)가 형성된다.
이 때문에, 100℃에서 -40℃로 변화시킨 경우의 응력 해석을 나타낸 도 9와 같이, 이 밀봉 수지부(68b)에서는 압축 응력 상태가 된다.
즉, 밀봉 수지부(68b)에서 압축 상태가 된다는 것은, 밀봉 수지부(68a)가, 압력 검출 소자(16)의 소자 본체(18)의 측부(18a)와의 사이 및 커버 부재(66)의 내벽(66c)과의 사이에서, 박리하기 어려운 방향으로 힘이 가해지고 있다는 것이다.
이에 따라, 외부로부터 수분이 침투해 절연 불량이나 압력 검출 소자(16)에 부식 등의 영향을 미치는 일이 없어, 정확한 압력의 검출을 행할 수 있다.
〈실시예 3〉
도 10은 도 1에 나타낸 본 발명의 압력 센서(10)에서 반복적으로 열응력을 받은 경우에, 밀봉 수지부(68)에 균열(K)이 생기는 상태를 설명하는 압력 센서의 종단면도이고, 도 11은 도 10의 부분 확대 단면도이고, 도 12는 본 발명의 압력 센서의 다른 실시예의 종단면도이고, 도 13은 도 12의 부분 확대 단면도이다.
본 실시예의 압력 센서(10)는 도 7 및 도 8에 나타낸 실시예 2의 압력 센서(10)와 기본적으로는 동일한 구성이며, 동일한 구성 부재에는 동일한 부재 번호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다.
도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 도 7 및 도 8에 나타낸 실시예 2에 따른 본 발명의 압력 센서(10)에서, 예를 들면, 100℃에서 -40℃의 범위에서 반복적으로 열응력을 받았을 경우, 밀봉 수지부(68)에서 균열(K)이 발생할 우려가 있다.
즉, 도 11의 확대도에서, 화살표 C가 가리키고 있는 바와 같이, 저온하에서 사용에 의해 밀봉 수지부(68)가 열응력으로 수축한 경우에, 밀봉 수지부(68)와 단자대(38)의 측부 사이의 접착 강도가 작기 때문에, 도 11의 화살표 D가 가리키고 있는 바와 같이, 밀봉 수지부(68)와 단자대(38) 사이가 박리하게 된다.
그리고, 도 11의 확대도에 나타낸 바와 같이, 밀봉 수지부(68)와 단자대(38) 사이에 박리된 부분의 상단 근방으로부터, 상방을 향해 외주 방향으로, 밀봉 수지부(68)의 상단(68a)에 이르는 균열(K)이 생길 우려가 있다.
이에 따라, 균열(K), 밀봉 수지부(68)와 단자대(38) 사이의 박리 부분을 통해, 외부로부터 수분이 침투해 절연 불량이나 압력 검출 소자(16)에 부식 등의 영향을 미치게 되어, 정확한 압력의 검출을 행할 수 없을 우려가 있다.
이 때문에, 본 실시예의 압력 센서(10)에서는, 도 12 및 도 13에 나타낸 바와 같이, 덮개 부재(54)의 측벽(58)에, 외주 방향으로 균열 방지 돌출부(70)를 돌출시켜 형성한다.
본 실시예의 경우, 균열 방지 돌출부(70)는 덮개 부재(54) 측벽(58)의 하단(58a)에서, 단자대(38)의 상방 측벽(46)과 맞닿는 부분에 형성한다.
이와 같이 구성함으로써, 도 12 및 도 13에 나타낸 바와 같이, 덮개 부재(54)의 측벽(58)에, 외주 방향으로 균열 방지 돌출부(70)를 돌출시켜 형성하므로, 예를 들면, 100℃에서 -40℃의 범위에서 반복적으로 열응력을 받더라도, 밀봉 수지부(68)와 단자대(38) 사이에 박리된 부분의 상단 근방으로부터 상방을 향해 외주 방향으로 발생하는 균열(K)의 발생이 억제된다.
또한, 비록, 균열(K)이 발생하더라도, 균열(K)이 균열 방지 돌출부(70)에 맞닿아 더 이상 균열(K)이 진행하지 않는다.
이에 따라, 균열(K), 밀봉 수지부(68)와 단자대(38) 사이의 박리 부분을 통해, 외부로부터 수분이 침투해 절연 불량이나 압력 검출 소자(16)에 부식 등의 영향을 미치는 일이 없어, 정확한 압력의 검출을 행할 수 있다.
한편, 균열 방지 돌출부(70)의 형상, 위치, 수는, 덮개 부재(54)의 측벽(58)에서 적절하게 변경 가능하다.
또한, 도 12 및 도 13에 나타낸 본 실시예와 같이, 덮개 부재(54)의 측벽(58)의 하단(58a)에서, 단자대(38)의 상방 측벽(46)과 맞닿는 부분에 형성함으로써, 밀봉 수지부(68)와 단자대(38) 사이에서 박리된 부분의 상단 근방으로부터, 상방을 향해 외주 방향으로 발생하는 균열(K)의 발생이 억제된다.
또한, 설령 균열(K)이 발생하더라도, 균열(K)이 균열 방지 돌출부(70)에 맞닿아 더 이상 균열(K)이 진행하지 않도록 하는 효과가 뛰어나므로 바람직하다.
또한, 도 13에 나타낸 바와 같이, 균열 방지 돌출부(70)의 덮개 부재(54)의 측벽(58)으로부터의 돌출 거리(T1)는 특별히 한정되지 않고, 전술한 균열 발생 억제 효과, 균열 진행 방지 효과를 고려하고, 또한, 덮개 부재(54)의 측벽(58)과 커버 부재(66)의 내벽(66a) 사이의 거리를 고려해 밀봉 수지부(68)를 밀봉하기 쉽도록 적절하게 변경하면 된다.
또한, 도 13에 나타낸 바와 같이, 균열 방지 돌출부(70)의 두께(T2)는 특별히 한정되지 않고, 균열 방지 돌출부(70)의 강도, 밀봉 수지부(68)의 밀봉량 등을 고려해 적절하게 변경하면 된다.
이와 같이 구성함으로써, 덮개 부재(54)의 측벽(58)에 외주 방향으로 균열 방지 돌출부(70)를 돌출시켜 형성하므로, 예를 들면, 100℃에서 -40℃의 범위에서 반복적으로 열응력을 받더라도, 밀봉 수지부(68)와 단자대(38) 사이에 박리된 부분의 상단 근방으로부터 상방을 향해 외주 방향으로 발생하는 균열(K)의 발생이 억제되고, 설령 균열(K)이 발생하더라도, 균열(K)이 균열 방지 돌출부(70)에 맞닿아 더 이상 균열(K)이 진행하지 않는다.
한편, 본 실시예에서는, 도 7 및 도 8에 나타낸 실시예 2에 따른 본 발명의 압력 센서(10)에서 균열 방지 돌출부(70)를 돌출시켜 형성했지만, 도 1 내지 도 6에 나타낸 실시예 1의 압력 센서(10)에서 균열 방지 돌출부(70)를 돌출시켜 형성하는 것도 물론 가능하다.
또한, 본 실시예에서는, 도 1 내지 도 8에 나타낸 본 발명의 압력 센서(10)와 같이, 균열 방지 돌출부(70) 자체를 리드선 고정부(60)로서 구성할 수도 있다. 한편, 물론, 균열 방지 돌출부(70) 자체를 리드선 고정부(60)로서 구성하는 것 외에도, 별도로 리드선 고정부(60)를 덮개 부재(54)의 측벽(58)에 바깥쪽으로 돌출시켜 형성하는 것도 가능하다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시의 형태를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 예를 들면, 상기 실시예에서는 단자대(38)와 덮개 부재(54)를 다른 부재로 했지만, 단자대(38)와 덮개 부재(54)를 일체적으로 구성할 수도 있고, 본 발명의 목적을 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경이 가능하다.
본 발명은 액체 밀봉형 압력 센서 및 압력 센서의 제조 방법에 적용할 수 있다.
10, 100, 200 압력 센서
12 유로
14, 104, 204 조인트 부재
14a 플랜지부
16, 102, 202 압력 검출 소자
18, 108 소자 본체
18a 측부
20, 110 중앙 개구
22, 112 허메틱 글래스
24, 114, 208 다이어프램
26, 116 연통공
28, 118 다이어프램 보호 커버
30, 120 액체 밀봉실
32, 124, 210 센서칩
34, 126, 214 리드핀
34a, 136 선단
36, 128 와이어
38 단자대
40, 148 압력실
42 단자 고정용벽
42a 삽입공
44 하방 측벽
46 상방 측벽
48 단자
48a 외단부
50 결합용 단차부
52, 64 접속부
54 덮개 부재
54a 표면
56 상판부
58 측벽
58a 하단
60 리드선 고정부
60a∼60c 고정부 절개홈
60d 상면
60e 하면
62, 62a∼62c, 132, 218 외부 리드선
66, 106, 206 커버 부재
66a 기단부
66b 개구부
66c 내벽
68, 68b 밀봉 수지부
68a 상단
70 균열 방지 돌출부
130 오일 충전용 파이프
131 콘택트핀
134 FPC(플렉서블 프린트 회로)
138 덮개부
140 코킹판
142 씰재
144 틈새
146 통로
150 밀봉재(몰드 수지)
212 와이어 본딩
216 기판
220 커버
222, 224 밀봉 수지
K 균열
P1, P2, P3 접착 강도
S1 제1 공간
S2 제2 공간
S3 간극
S4 공간
12 유로
14, 104, 204 조인트 부재
14a 플랜지부
16, 102, 202 압력 검출 소자
18, 108 소자 본체
18a 측부
20, 110 중앙 개구
22, 112 허메틱 글래스
24, 114, 208 다이어프램
26, 116 연통공
28, 118 다이어프램 보호 커버
30, 120 액체 밀봉실
32, 124, 210 센서칩
34, 126, 214 리드핀
34a, 136 선단
36, 128 와이어
38 단자대
40, 148 압력실
42 단자 고정용벽
42a 삽입공
44 하방 측벽
46 상방 측벽
48 단자
48a 외단부
50 결합용 단차부
52, 64 접속부
54 덮개 부재
54a 표면
56 상판부
58 측벽
58a 하단
60 리드선 고정부
60a∼60c 고정부 절개홈
60d 상면
60e 하면
62, 62a∼62c, 132, 218 외부 리드선
66, 106, 206 커버 부재
66a 기단부
66b 개구부
66c 내벽
68, 68b 밀봉 수지부
68a 상단
70 균열 방지 돌출부
130 오일 충전용 파이프
131 콘택트핀
134 FPC(플렉서블 프린트 회로)
138 덮개부
140 코킹판
142 씰재
144 틈새
146 통로
150 밀봉재(몰드 수지)
212 와이어 본딩
216 기판
220 커버
222, 224 밀봉 수지
K 균열
P1, P2, P3 접착 강도
S1 제1 공간
S2 제2 공간
S3 간극
S4 공간
Claims (18)
- 유로가 형성된 조인트 부재와,
상기 유로 내의 유체의 압력을 검출하기 위해, 상기 조인트 부재에 고정되고, 조인트 부재의 유로와 대면하도록 배치된 압력 검출 소자와,
상기 조인트 부재측으로부터 장착되어, 한쪽이 개구되고, 다른 쪽의 기단부가 조인트 부재와 맞닿는 커버 부재와,
상기 압력 검출 소자를 덮는 공간을 형성하도록 배치된 공간 형성 부재와,
상기 공간 형성 부재의 외측에서, 상기 커버 부재의 내부에 형성된 간극에 충전되어 접착제를 구성하는 밀봉 수지부를 구비하고,
상기 압력 검출 소자의 리드핀과, 외부 리드선과의 전기적 접속부가, 상기 공간 형성 부재에 의해 형성되고, 또한 밀봉 수지가 충전되지 않은 상기 공간에 위치하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 압력 센서. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 공간 형성 부재가, 제1 공간 형성 부재와, 상기 제1 공간 형성 부재의 상방에 배치된 제2 공간 형성 부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 압력 센서. - 제3항에 있어서,
상기 제1 공간 형성 부재는, 상기 압력 검출 소자의 리드핀과 외부 리드선에 접속된 단자를 지지하기 위해, 압력 검출 소자에 인접해 배치되고,
상기 제2 공간 형성 부재는, 상기 제1 공간 형성 부재와 함께 압력 검출 소자를 덮는 공간을 형성하도록, 제1 공간 형성 부재에 인접해 배치된 것을 특징으로 하는 압력 센서. - 삭제
- 제3항에 있어서,
상기 밀봉 수지부와 제1 공간 형성 부재 사이의 접착 강도가, 상기 밀봉 수지부와 압력 검출 소자 사이의 접착 강도보다 작은 것을 특징으로 하는 압력 센서. - 제3항에 있어서,
상기 밀봉 수지부와 제1 공간 형성 부재 사이의 접착 강도가, 상기 밀봉 수지부와 제2 공간 형성 부재 사이의 접착 강도보다 작은 것을 특징으로 하는 압력 센서. - 제1항에 있어서,
상기 압력 검출 소자의 측부와 커버 부재의 내벽 사이에는, 공간이 형성되고,
상기 공간 내에, 밀봉 수지부가 유입된 밀봉 수지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 센서. - 제3항에 있어서,
상기 제2 공간 형성 부재의 측벽에, 외주 방향으로 균열 방지 돌출부를 돌출시켜 형성한 것을 특징으로 하는 압력 센서. - 조인트 부재에 형성된 유로 내의 유체의 압력을 검출하기 위해, 압력 검출 소자를 조인트 부재에 형성된 유로와 대면하도록 조인트 부재에 고정하는 공정과,
한쪽이 개구하고, 다른 쪽의 기단부가 조인트 부재와 맞닿는 커버 부재를, 상기 조인트 부재측으로부터 장착하는 공정과,
상기 압력 검출 소자를 덮는 공간을 형성하도록 공간 형성 부재를 배치하는 공정과,
상기 공간 형성 부재의 외측에서, 상기 커버 부재의 내부에 형성된 간극에, 접착제를 구성하는 밀봉 수지를 충전해 밀봉 수지부를 형성하는 공정과,
상기 압력 검출 소자의 리드핀과, 외부 리드선과의 전기적 접속부가, 상기 공간 형성 부재에 의해 형성되고, 또한 밀봉 수지가 충전되지 않은 상기 공간에 위치하도록 배치하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 압력 센서의 제조 방법. - 삭제
- 제10항에 있어서,
상기 공간 형성 부재가, 제1 공간 형성 부재와, 상기 제1 공간 형성 부재의 상방에 배치된 제2 공간 형성 부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 압력 센서의 제조 방법. - 제12항에 있어서,
상기 압력 검출 소자의 리드핀과 외부 리드선에 접속된 단자를 지지하기 위해, 압력 검출 소자에 인접해 상기 제1 공간 형성 부재를 배치하는 공정과,
상기 제1 공간 형성 부재와 함께 압력 검출 소자를 덮는 공간을 형성하도록, 상기 제1 공간 형성 부재에 인접해 상기 제2 공간 형성 부재를 배치하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 압력 센서의 제조 방법. - 삭제
- 제12항에 있어서,
상기 밀봉 수지부와 제1 공간 형성 부재 사이의 접착 강도가, 상기 밀봉 수지부와 압력 검출 소자 사이의 접착 강도보다 작은 것을 특징으로 하는 압력 센서의 제조 방법. - 제12항에 있어서,
상기 밀봉 수지부와 제1 공간 형성 부재 사이의 접착 강도가, 상기 밀봉 수지부와 제2 공간 형성 부재 사이의 접착 강도보다 작은 것을 특징으로 하는 압력 센서의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
상기 압력 검출 소자의 측부와 커버 부재의 내벽 사이에 공간이 형성되고,
상기 공간 내에, 밀봉 수지부가 유입된 밀봉 수지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 센서의 제조 방법. - 제12항에 있어서,
상기 제2 공간 형성 부재의 측벽에, 외주 방향으로 균열 방지 돌출부를 돌출시켜 형성한 것을 특징으로 하는 압력 센서의 제조 방법.
Applications Claiming Priority (4)
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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|---|---|---|---|
| KR20130048445A KR101483279B1 (ko) | 2012-06-11 | 2013-04-30 | 압력 센서 및 압력 센서의 제조 방법 |
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