KR101965927B1

KR101965927B1 - 압력검출장치

Info

Publication number: KR101965927B1
Application number: KR1020147033265A
Authority: KR
Inventors: 요시히로 가미무라; 슈지 사토
Original assignee: 닛폰 세이키 가부시키가이샤
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2019-04-04
Also published as: WO2013179871A1; JP5761126B2; US20150128715A1; CN104395722A; KR20150023305A; EP2857817A4; EP2857817A1; JP2013250148A; CN104395722B

Abstract

본 발명은 구조를 간소화하여 제조비용을 낮게 억제하는 것이 가능한 압력검출장치를 제공하는 것으로, 유체유입부재(10)와, 반도체식 압력센서(20)(센서)와, 센서(20)에 접속되는 제1 리드단자(33)를 갖는 제1 유닛부재(30)와, 센서(20)를 덮고 밀폐공간을 형성하는 덮개부재(40)와, 제1 리드단자(33)와 접속되는 제2 리드단자(51)를 갖는 제2 유닛부재(50)와, 각 부재(10, 20, 30, 40, 50)를 결합하고, 부재(30, 40, 50)를 수지 성형으로 덮으면서 제2 리드단자(51)의 일부는 외부에 드러나게 하는 수지제 커버부재(60)를 구비하고, 센서(20)와 제1 리드단자(33)는 와이어본딩에 의해 접속되고, 제1 리드단자(33)와 제2 리드단자(51)는 용접에 의해 접합되며, 또한 그 접합부분은 수지제 커버부재(60)의 성형시에 덮여지는 것을 특징으로 하는 압력검출장치이다.

Description

압력검출장치{PRESSURE DETECTION DEVICE}

본 발명은 반도체식 압력센서를 구비한 압력검출장치에 관하여, 특히 가혹한 환경하에서 사용되는, 예를 들어 차량용 등의 압력검출장치로서 사용하는 것이 가능한 압력검출장치에 관한 것이다.

종래의 압력검출장치로서, 예를 들어 특허문헌 1에 개시되는 것이 있다. 특허문헌 1에 관한 압력검출장치는 유체의 압력을 도입하는 압력도입부상에 베이스판을 개재하여 배치되는 반도체식 압력센서를 갖고, 반도체식 압력센서를 설치하는 수납용 구멍부를 구비하고 또한 반도체식 압력센서와 와이어본딩에 의한 와이어에 의해 전기적으로 접속되는 회로기판을 갖고, 압력도입부와 일체 또는 별체로 설치되고 회로기판을 배치하는 배치부를 가지며, 회로기판의 수납용 구멍부의 둘레가장자리부와 베이스판의 반도체식 압력센서를 배치하기 위한 배치부가 접촉되어 이루어진 중합부를 가지므로, 가혹한 환경하에서 사용되는 경우에도 내진동성에 대한 전기적 접속의 신뢰성이 높은 압력검출장치를 얻을 수 있는 것이다.

일본 공개특허공보 제2002-257663호

그러나, 특허문헌 1에 기재된 압력검출장치는 반도체식 압력센서와 회로기판을 와이어본딩에 의한 와이어에 의해 접속하는 구조를 채용하고 있으므로 회로기판을 필요로 하고 구조가 복잡해지며, 또한 회로기판에서의 와이어의 접속부분에는 Au패드가 필요해지고, 비용이 상승되는 문제점을 갖고 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해소하고 구조를 간소화하여 제조비용을 낮게 억제하는 것이 가능한 압력검출장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에서는 유체가 유입 가능한 유로를 갖는 유체유입부재; 상기 유체유입부재의 상면에 설치되고, 상기 유로에 유입된 유체의 압력을 검출하는 반도체식 압력센서; 상기 유체유입부재의 상면에 설치되고, 상기 반도체식 압력센서를 둘러싸는 제1 수지부와, 상기 제1 수지부에 유지되어 있고 일단부가 상기 반도체 압력센서와 전기적으로 접속되어 있는 제1 리드단자를 구비하는 제1 유닛부재; 상기 반도체식 압력센서를 상측으로부터 덮도록 상기 제1 수지부와 결합되고, 상기 반도체식 압력센서가 내부에 위치하는 밀폐공간을 형성하는 덮개부재; 상기 덮개부재를 상측으로부터 덮는 제2 수지부와, 상기 제2 수지부에 유지되어 있고 상기 제1 리드단자의 타단부와 전기적으로 접속되어 있는 제2 리드단자를 갖는 제2 유닛부재; 및 상기 유체유입부재와 상기 제1 유닛부재와 상기 덮개부재와 상기 제2 유닛부재를 결합하고, 상기 제1 유닛부재, 상기 덮개부재 및 상기 제2 유닛부재를 수지성형으로 덮으면서 상기 제2 유닛부재 중 상기 제2 리드단자의 일부는 외부에 드러나게 하는 수지제 커버부재를 구비하고, 상기 반도체식 압력센서와 상기 제1 수지부에 유지되어 있는 상기 제1 리드단자는 와이어본딩에 의한 와이어에 의해 접속되고, 상기 제1 리드단자와 상기 제2 리드단자는 용접에 의해 접합되고, 또한 그 접합부분은 상기 수지제 커버부재의 성형시에 덮여지는 것을 특징으로 하는 압력검출장치이다.

이와 같이 구성함으로써, 종래 필요했던 회로기판을 불필요하게 할 수 있으므로 구조를 간소화하여 제조비용을 억제하는 것이 가능해지고, 또한 제1 리드단자와 제2 리드단자를 용접에 의해 접합함으로써 전기적인 접속과 함께 기계적 고정강도를 충분히 유지할 수 있고, 또한 그 접합부분은 수지제 커버부재의 성형시에 덮여짐으로써 기밀성을 확보할 수 있다.

또한 청구항 2에서는, 상기 제1 리드단자는 상기 제1 수지부에 의한 인서트 성형시에 전원용 및 출력용 및 그라운드용의 복수의 제1 리드단자가 일체로 구비된 리드프레임으로 이루어지고, 상기 제1 수지부의 인서트 성형후에 상기 리드프레임에 설치된 연결부를 절단하여 개개로 분리된 상기 제1 리드단자로 하고, 또한 절단시에 얻어진 상기 제1 리드단자의 단부에 설치된 와이어 접속부에 상기 와이어를 접속하는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 압력검출장치이다.

이와 같이 구성함으로써, 제1 수지부의 인서트 성형후에 리드프레임에 설치된 연결부를 절단하여 개개로 분리된 제1 리드단자로 하고, 또한 절단시에 얻어진 제1 리드단자의 단부에 설치된 와이어 접속부에 와이어를 접속함으로써, 종래 필요했던 회로기판을 불필요하게 할 수 있으므로, 구조를 간소화하여 제조비용을 낮게 억제하는 것이 가능해진다.

또한 청구항 3에서는, 상기 제1 수지부에는 상기 반도체식 압력센서를 배치하기 위한 개구부를 구비하고, 상기 리드프레임은 상기 개구부에서 복수의 제1 리드단자가 연결되는 상기 연결부를 구비하며, 상기 제1 수지부의 인서트 성형후에 상기 연결부를 절단하여 형성되는 것을 특징으로 하는 청구항 2에 기재된 압력검출장치이다.

이와 같이 구성함으로써, 개구부에 위치한 리드프레임의 연결부를 간단하게 절단할 수 있으므로, 제조공정을 복잡하게 하지 않고 반도체식 압력센서와 접속할 수 있는 복수의 리드단자부를 얻을 수 있다.

또한 청구항 4에서는, 상기 제1 리드단자는 도금처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 압력검출장치이다.

이와 같이 구성함으로써, 와이어본딩에 의한 와이어 접속의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에서는 유체가 유입 가능한 유로를 갖는 유체유입부재와, 상기 유체유입부재의 상면에 설치되고 상기 유로에 유입된 유체의 압력을 검출하는 반도체식 압력센서와, 상기 유체유입부재의 상면에 설치되고 상기 반도체식 압력센서를 둘러싸는 제1 수지부와, 상기 제1 수지부에 유지되어 있고 일단부가 상기 반도체 압력센서와 전기적으로 접속되어 있는 제1 리드단자를 갖는 제1 유닛부재와, 상기 반도체식 압력센서를 상측으로부터 덮도록 상기 제1 수지부와 결합되고, 상기 반도체식 압력센서가 내부에 위치하는 밀폐공간을 형성하는 덮개부재와, 상기 덮개부재를 상측으로부터 덮는 제2 수지부와, 상기 제2 수지부에 유지되어 있고 상기 제1 리드단자의 타단부와 전기적으로 접속되어 있는 제2 리드단자를 갖는 제2 유닛부재와, 상기 유체유입부재와 상기 제1 유닛부재와 상기 덮개부재와 상기 제2 유닛부재를 결합하고, 상기 제1 유닛부재, 상기 덮개부재, 및 상기 제2 유닛부재를 수지 성형으로 덮으면서 상기 제2 유닛부재 중 상기 제2 리드단자의 일부는 외부에 들여다 보이게 하는 수지제 커버부재를 구비하고, 상기 반도체식 압력센서와 상기 제1 수지부에 유지되어 있는 상기 제1 리드단자는 와이어본딩에 의한 와이어에 의해 접속되고, 상기 제1 리드단자와 상기 제2 리드단자는 용접에 의해 접합되고, 또한 그 접합부분은 상기 수지제 커버부재의 성형시에 덮여지는 것을 특징으로 하는 압력검출장치이므로, 종래 필요했던 회로기판을 불필요하게 할 수 있으므로, 구조를 간소화하여 제조비용을 억제하는 것이 가능해지고, 또한 제1 리드단자와 제2 리드단자를 용접에 의해 접합함으로써 전기적인 접속과 함께 기계적 고정 강도를 충분히 유지할 수 있으며, 또한 그 접합부분은 수지제 커버부재의 성형시에 덮여짐으로써 기밀성을 확보할 수 있는 것이고, 이에 의해 소기의 목적을 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 압력검출장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 압력검출장치에서의 수지제 커버부재의 성형전을 분해하여 도시한 개략 단면도이다.
도 3은 도 2에서의 유체유입부재와 압력센서와 제1 유닛부재를 조립한 상태를 도시한 분해단면도이다.
도 4는 도 3에서의 덮개부재를 조립한 상태를 도시한 주요부의 분해단면도이다.
도 5는 압력검출장치에서의 수지제 커버부재의 성형전을 도시한 주요부의 단면도이다.
도 6은 압력검출장치의 유체유입부재와 압력센서를 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 7은 압력검출장치의 제1 유닛부재를 도시한 것으로, 리드프레임의 연결부의 절단전과 절단후의 평면도 및 절단후의 단면도이다.
도 8은 압력검출장치의 덮개부재를 도시한 평면도와 단면도이다.

이하, 본 발명을 적용한 제1 실시형태를 첨부도면(도 1 내지 도 8)에 기초하여 설명한다.

본 발명의 실시형태에 의한 압력검출장치(100)는 도 1 내지 도 8에 도시한 바와 같이 유체유입부재(10)와, 반도체식 압력센서(이하, 간단히 압력센서라고 함)(20)와, 베이스판 유닛(제 1 유닛부재)(30)과, 덮개부재(40)와, 단자유닛(제2 유닛부재)(50)과, 수지제 커버부재(60)를 구비한다. 또한, 베이스판 유닛(30)은 제1 유닛부재의 일례이고, 단자유닛(50)은 제2 유닛부재의 일례이다.

유체유입부재(10)는 스텐레스강(SUS) 등의 금속재료로 이루어지고, 6각 기둥형상의 몸체부(11)와, 몸체부의 하측에 위치하는 대략 원기둥 형상의 부분이고 그 외주에 나선형상의 홈인 나사홈을 갖는 나사부(12)로 일체적으로 형성되는 부재이다.

또한, 유체유입부재(10)에는 몸체부(11)와 나사부(12)를 상하방향으로 관통하는 구멍부인 유로(13)가 형성되어 있다. 유로(13)는 그 하측으로부터 유체(예를 들어, 오일)가 유입 가능하게 되어 있다. 유로(13)는 위를 향함에 따라 끝이 가늘어져 있다.

몸체부(11)는 그 상면으로부터 돌출되고 평면으로 보아 링형상의 볼록부(11a)와, 평면으로 보아 볼록부(11a)의 중앙에 위치하고 볼록부(11a)와 대략 동일한 높이인 받침대(11b)를 갖는다. 이에 의해, 볼록부(11a)와 받침대(11b) 사이에는 오목부(11c)가 형성되어 있다. 받침대(11b)에는 압력센서(20)가 배치되고, 소정의 방법으로 고정되어 있다. 받침대(11b)의 중심부에는 유로(13)의 상단부인 개구부(13a)가 위치한다.

압력센서(20)는, 예를 들어 유리 받침대(21)상에, 실리콘 등의 반도체 기판을 얇은 두께로 형성하여 이루어진 다이어프램을 갖는 반도체칩(22)을 설치하여 이루어진 것이다. 다이어프램에 대응하는 부위에는 붕소 등의 불순물이 확산 처리되어 있음으로써 피에조 저항효과를 갖는 감압소자가 되는 4개의 저항이 형성되고, 각 저항과 알루미늄 등의 도전성 재료를 사용한 배선패턴에 의해 압력센서(20)에 브리지 회로가 구성된다.

압력센서(20)는 유로(13)가 하측으로부터 도입된 유체의 압력을 다이어프램에 의해 받고, 다이어프램의 변위에 따른 브리지 회로의 출력전압에 의해 유체의 압력을 검출한다.

베이스판 유닛(제1 유닛부재)(30)은 링부재(31)와, 제1 수지부(32)와, 제1 리드단자(33)를 구비한다. 링부재(31)와 제1 수지부(32)에 의해, 유체유입부재(10)상에 배치되고 또한 제1 리드단자(33)를 유지하는 대략 원반형상의 베이스판이 구성된다.

링부재(31)와 제1 수지부(32)와 제1 리드단자(33)는 인서트 성형에 의해 일체적으로 성형되어 있다. 즉, 베이스판 유닛인 제1 유닛부재(30)는 이와 같이 일체적으로 성형된 각 부에 의해 구성되는 유닛이다.

링부재(31)는 SUS 등의 금속재료로 이루어지고, 그 내부에는 도넛 형상의 제1 수지부(32)가 위치한다. 링부재(31)는 그 하면부가 전술한 볼록부(11a)와 접합됨(예를 들어, 저항용접에 의함)으로써, 유체유입부재(10)와 접합되어 있다. 이에 의해, 베이스판 유닛(제1 유닛부재)(30)은 유체유입부재(10)에 접속된다.

제1 수지부(32)는 예를 들어 PPS(Poly Phenylene Sulfide: 폴리 페닐렌 설파이드) 수지로 이루어지고, 그 중앙부에는 압력센서(20)를 둘러싸는 개구부(320)가 형성되어 있다. 제1 수지부(32)의 개구부(320) 주위에는 제1 리드단자(33)의 일단부를 들여다 보이게 하고, 이 일단부를 압력센서(20)의 근방에 위치시키도록 설치되어 있다. 제1 수지부(32)는 제1 리드단자(33)를 유지하고 있다. 또한, 제1 수지부(32)는 상방으로 세워 설치하고, 베이스판 유닛(30)에 대한 덮개부(40)의 위치를 결정하기 위한 핀(32a)을 갖는다.

또한, 제1 수지부(32)는 그 하면측에 오목부(32b)가 형성되어 있고, 베이스판 유닛(30)이 유체유입부재(10) 위에 설치되면, 이 오목부(32b)와 유체유입부재(10)에 형성된 오목부(11c) 사이에 공간(C)이 형성된다.

제1 리드단자(33)는, 예를 들어 인청동 재료로 이루어지고 단면이 대략 L자 형상인 부재이다. 제1 리드단자(33)는 도 7에 도시한 바와 같이 3개 있고, 이들 각각은 전원용 라인, 신호용 라인, 그라운드용 라인으로서 할당되어 있다.

이하에서는 3개의 제1 리드단자(33) 중, 도 7에서 중앙부에 위치하는 것에 "331", 그 하측에 위치하는 것에 "332", 그 상측에 위치하는 것에 "333"으로 부호를 붙이고 적절하게 설명한다. 단, 3개의 제1 리드단자(331, 332, 333)는 그 위치가 다르지만 동일한 구조를 가지므로, 3자에 공통되는 사항에 대해서는 부호 "33"으로서 정리하여 설명한다.

또한, 제1 리드단자(33)의 표면에는 Ni 도금이 실시되고, 와이어본딩에 의한 와이어(W) 접속의 신뢰성을 높일 수 있도록 설치되어 있다.

또한, 제1 리드단자(33)의 일단부는 전술한 바와 같이 압력센서(20)의 근방에 위치하는 한편, 타단부는 상방을 향하여 연장되고, 단자 유닛(제2 유닛부재)(50)의 후술하는 제2 리드단자(51)에 접속 가능한 위치에 배치되어 있다. 제1 리드단자(33)는 양단부의 각각이 이와 같이 위치하도록 절곡 형성되어 있다. 제1 리드단자(33)의 일단부는 압력센서(20)와, 와이어(W)(예를 들어, 알루미늄으로 이루어짐)에 의해 통전 접속되어 있다. 와이어(W)의 접속에는 와이어본딩 장치가 사용된다.

또한, 제1 수지부(32)와 제1 리드단자(33)의 접촉부분에는 인서트 성형시에 발생하는 간극에 시일재를 충전하는 처리인 함침처리가 실시되어 있다. 마찬가지로, 링부재(31)와 제1 수지부(32)의 접촉 부분에도 함침처리가 실시되어 있다.

또한, 제1 리드단자(33)는 도 7에 도시한 바와 같이, 제1 수지부(32)에 의한 인서트 성형에서, 전원용 및 출력용 및 그라운드용의 복수의 제1 리드단자(33)(331, 332, 333)가 일체로 구비된 리드프레임(330)으로 이루어지고, 제1 수지부(32)의 인서트 성형후에 리드프레임(330)에 설치된 사선으로 표시한 연결부(330a)를 절단하여 개개로 분리된 제1 리드단자(33)(331, 332, 333)로 하고, 또한 절단시에 얻어진 제1 리드단자(33)(331, 332, 333)의 단부에 설치된 와이어 접속부(33a)에 와이어(W)를 와이어본딩에 의해 접속하도록 하고 있다.

이 때, 제1 수지부(32)에는 압력센서(20)를 배치하기 위한 개구부(320)가 설치되고 있고, 이 개구부(320)의 위치에서 리드프레임(330)에 설치된 복수의 제1 리드단자(33)(331, 332, 333)가 연결되는 연결부(330a)를 배치함으로써, 제1 수지부(32)의 인서트 성형후에 개구부(320)에 위치한 리드 프레임(330)의 연결부(330a)를 간단하게 절단할 수 있으므로, 제조공정을 복잡하게 하지 않고 압력센서(20)와 접속할 수 있는 복수의 제1 리드단자(33)(331, 332, 333)를 얻을 수 있다.

덮개부재(40)는 예를 들어 PPS수지로 이루어지고, 압력센서(20)를 상측으로부터 덮도록 베이스판 유닛(제1 유닛부재)(30)의 제1 수지부(32)와 결합되고, 압력센서(20)가 내부에 위치하는 밀폐공간을 형성하는 부재이다. 이하에서는 이 밀폐공간을 압력기준실(B)(도 1 및 도 4 참조)이라고 한다. 덮개부재(40)의 내면은 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 오목곡면(41)으로 되어 있다. 덮개부재(40)는 제1 수지부(32)의 상단면과 용착되어 있고(예를 들어, 레이저 용착에 의함), 이에 의해 덮개부(40)와 제1 수지부(32) 사이에는 압력기준실(B)이 형성되어 있다.

덮개부재(40)에는 제1 수지부(32)의 핀(32a)을 통과시키는 핀 삽입구멍(42), 제1 리드단자(33)(331, 332, 333)를 통과시키는 단자삽입구멍(43), 후술하는 제2 수지부(53)가 갖는 돌기부(532b)와 끼워 맞추어지는 돌기부 삽입구멍(44)이 형성되어 있다. 또한, 도 4는 덮개부(40)를 제1 수지부(32)에 배치한 상태로, 양자를 용착하기 전의 상태를 도시하고 있다.

단자유닛(제2 유닛부재)(50)은 각 도면 등에 도시한 바와 같이, 제2 리드단자(51), 노이즈 흡수용 컨덴서(52) 및 제2 수지부(53)를 구비한다.

제2 리드단자(51)는 예를 들어 인청동 재료로 이루어지고, 단면이 대략 L자 형상인 부재이다. 제2 리드단자(51)의 일단부는 상방을 향하여 연장되고, 제1 리드단자(33)의 타단부(압력센서(20)측과는 반대측의 단부)와 접합되어 있다(예를 들어, 저항용접에 의함). 제2 리드단자(51)의 타단부는 상기 일단부보다 더욱 상방을 향하여 연장되어 있고, 후술하는 커넥터부(70)를 구성한다.

제2 리드단자(51)는 3개이고, 이들 각각은 각 제1 리드단자(331, 332, 333)에 대응하고 있다. 즉, 3개의 제2 리드단자(51)의 각각은 전원라인, 신호라인, 그라운드라인으로서 할당되어 있다.

노이즈 흡수용 컨덴서(52)는 예를 들어 리드 타입의 세라믹 컨덴서로 이루어지고, 도 1에 도시한 바와 같이 컨덴서부(520)와 측면 L자 형상의 리드부(521)를 갖고 있다. 컨덴서부(520)는 제2 리드단자(51)의 도 1에서의 좌측부에 설치되어 있다. 컨덴서부(520)에 접속된 리드부(521)는 그 선단부가 제2 리드단자(51)에 접속되어 있다(예를 들어, 저항용접에 의함). 노이즈 흡수용 컨덴서(52)는 전원라인 및 신호라인에 중첩된 외래 노이즈를 흡수하기 위한 것이고, 예를 들어 도 1의 지면을 관통하는 방향을 따라서 2개 설치되어 있다.

제2 수지부(53)는 예를 들어 PPS 수지로 이루어지고 제2 리드단자(51)를 유지하고 또한 노이즈 흡수용 컨덴서(52)를 상측으로부터 덮는 부재이다. 제2 수지부(53)는 노이즈 흡수용 컨덴서(52)를 이와 같이 덮음으로써 수지제 커버부재(60)의 성형시에, 사출 성형 온도 및 압력으로부터 노이즈 흡수용 컨덴서(52)를 보호한다.

제2 수지부(53)는 하측을 개방한 주발형상으로 이루어진 제1 부분(531)과 외형이 반원판 형상인 제2 부분(532)이 합쳐진 형상을 하고 있다. 본 실시형태에서는 주로 제1 부분(531)에서, 노이즈 흡수용 컨덴서(52)(컨덴서부(520))를 상기와 같이 보호하고 있다.

제2 수지부(53)는 제2 리드단자(51)와 인서트 성형에 의해 일체적으로 성형되고, 이에 의해 제2 리드단자(51)를 유지하고 있다. 이와 같이 유지된 제2 리드단자(51)는 일부(제1 리드단자(33)와 접속된 단부와는 반대측의 단부)가 제1 부분(531)의 상방을 향하여 관통하고 있고, 후술하는 커넥터부(70)를 구성한다. 또한, 제2 리드단자(51)의 커넥터부(70)를 구성하는 단부와 반대측의 단부는 평판형상으로 이루어진 제2 부분(532)을 상방향을 향하여 관통하고 있고, 제1 리드단자(33)와 용접되어 있다. 또한, 제2 수지부(53)와 제2 리드단자(51)의 접촉부분에는 함침처리가 실시되어 있다.

제2 수지부(53)의 제2 부분(532)에는 제1 리드단자(33)를 통과시키는 구멍(532a)이 설치되어 있다. 즉, 구멍(532a)은 3개이고, 각각이 제1 리드단자(331, 332, 333)에 대응하고 있다. 또한, 제2 부분(532)에는 그 외주측의 단부에, 하측을 향하여 돌기하는 돌기부(532b)가 설치되어 있고, 이 돌기부(532b)가 상술한 덮개부(40)의 돌기부 삽입구멍(44)에 삽입됨으로써, 단자유닛(50)은 덮개부(40)에 임시고정된다.

수지제 커버부재(60)는 예를 들어 PPS수지로 이루어진 유체유입부재(10)의 상측에 위치하는 커버부이다. 수지제 커버부재(60)는 베이스판 유닛(제1 유닛부재)(30), 덮개부재(40), 및 단자유닛(제2 유닛부재)(50)을 사출성형에 의해 덮지만 단자유닛(제2 유닛부재)(50) 중 제2 리드단자(51)의 일부는 외부에 들여다 보이게 하는 형상으로 성형되어 있다(즉, 제2 리드단자(51)의 일부가 외측으로 수지제 커버부재(60)의 외측에 노출됨).

제2 리드단자(51) 중 수지제 커버부재(60)로부터 외측으로 노출되는 부분과, 수지제 커버부재(60) 중 노출된 제2 리드단자(51)를 둘러싸는 부분에 의해 커넥터부(70)(다이렉트 커플러부)가 구성된다. 상기 커넥터부(70)는 소정의 외부기기의 단자에 접속 가능하고, 이에 의해 접속된 외부기기로부터 압력센서(20)에 전원전압이 인가되고, 또한 압력센서(20)의 검출신호를 접속된 외부기기로 공급할 수 있다. 검출신호를 취득한 외부기기는 취득한 검출신호에 기초하여 유체의 압력(예를 들어, 유압)값을 얻는다.

수지제 커버부재(60)는 유체유입부재(10)에 아웃서트 성형됨으로써 얻어진다. 성형된 수지제 커버부재(60)는 유체유입부재(10)(유체유입부재(10)의 상단부)와 제1 유닛부재의 일례인 베이스판 유닛(30)과 덮개부(40)와 제2 유닛부재의 일례인 단자유닛(50)을 결합한다. 이와 같이 각 부가 결합된 상태에서, 특히 덮개부(40)는 수지제 커버부재(60)에 의해 상측으로부터 눌려져 있다.

덮개부재(40)는 전술한 바와 같이 제1 수지부(32)에 레이저 용착으로 결합되어 있지만, 또한 이와 같이 수지제 커버부재(60)로 눌려져 있음으로써 베이스판 유닛(30)의 제1 수지부(32)에 단단하게 고정된다. 그 때문에, 유로(13)로부터 유입된 유체(예를 들어, 오일)에 과잉압이 발생하고 압력센서(20)를 파괴하여, 유체가 압력기준실(B)내에 도달했다고 해도, 덮개부재(40)의 상부 및 측부로부터 유체가 유출되는 것을 저지할 수 있다. 본 실시형태에 관한 압력검출장치(100)는 이와 같이 하여, 압력의 검출대상인 유체가 누출되는 것을 최대한 억제하는 페일 세이프(fail safe) 구조를 갖는다.

이상의 구성으로 이루어진 압력검출장치(100)는 유로(13)로부터 입력되는 유체의 압력에 의해 유체가 유입 가능한 유로(13)를 갖는 유체유입부재(10)와, 유체유입부재(10)의 상면에 설치되고 유로(13)에 유입된 유체의 압력을 검출하는 압력센서(20)와, 유체유입부재(10)의 상면에 설치되고 압력센서(20)를 둘러싸는 제1 수지부(32)와, 상기 제1 수지부(32)에 유지되어 있고 일단부가 압력센서(20)와 전기적으로 접속되어 있는 제1 리드단자(33)를 갖는 제1 유닛부재(30)와, 압력센서(20)를 상측으로부터 덮도록 제1 수지부(32)와 결합되고, 압력센서(20)가 내부에 위치하는 밀폐공간을 형성하는 덮개부재(40)와, 덮개부재(40)를 상측으로부터 덮는 제2 수지부(53)와, 상기 제2 수지부(53)에 유지되어 있고 제1 리드단자(33)의 타단부와 전기적으로 접속되어 있는 제2 리드단자(51)를 갖는 제2 유닛부재(50)와, 유체유입부재(10)와 제1 유닛부재(30)와 덮개부재(40)와 제2 유닛부재(50)를 결합하고, 제1 유닛부재(30), 덮개부재(40) 및 제2 유닛부재(50)를 수지성형으로 덮으면서 제2 유닛부재(50) 중 제2 리드단자(51)의 일부는 외부에 들여다 보이게 하는 수지제 커버부재(60)를 구비하며, 압력센서(20)와 제1 수지부(32)에 유지되어 있는 제1 리드단자(33)와는 와이어본딩에 의한 와이어(W)에 의해 접속되고, 제1 리드단자(33)와 제2 리드단자(51)는 용접에 의해 접합되고, 또한 그 접합부분은 수지제 커버부재(60)의 성형시에 덮여지는 것을 특징으로 하는 압력검출장치이므로, 종래 필요했던 회로기판을 불필요하게 할 수 있으므로, 구조를 간소화하고 제조비용을 억제하는 것이 가능해지고, 또한 제1 리드단자(33)와 제2 리드단자(51)를 용접에 의해 접합함으로써 전기적인 접속과 함께 기계적 고정강도를 충분히 유지할 수 있고, 또한 그 접합부분은 수지제 커버부재(60)의 성형시에 덮여짐으로써, 기밀성을 확보할 수 있다.

또한, 압력검출장치(100)의 구성은 조립이 간편하고, 부품수 및 공정수의 증대를 억제하는 것이 가능한 구조로 되어 있다. 즉, 전술한 특허문헌 1에 관한 압력검출장치에서는 압력센서로부터 커넥터부의 전극리드까지의 접속구조에서, (1) 압력센서와 와이어를 통하여 도통된 회로기판과, 제1 리드단자를 접속하고, (2) 제1 리드핀과 관통 컨덴서를 접속하는, 제1 리드핀과 제1 리드단자를 땜납에 의해 접속하고, (3) 제1 리드핀과 전극리드를 땜납에 의해 접속한다는 복잡한 공정이 필요하여 조립성의 향상에 개선의 여지가 있었지만, 본 실시형태에서의 압력검출장치(100)에서는 압력센서(20)로부터 커넥터부(70)에 이르는 통전구조를, 주로 베이스판 유닛(제1 유닛부재)(30)이 유지하는 제1 리드단자(33)와, 단자유닛(제2 유닛부재)(50)이 유지하는 제2 리드단자(51)에 의해 구성하고 있다. 이 구성에 따르면, 유닛화된 제1 유닛부재의 일례인 베이스판 유닛(30), 제2 유닛부재의 일례인 단자유닛(50) 등을 조립하고, 각 단자의 접속부를 용접하기만 하면 된다. 이 때문에, 본 실시형태에 관한 압력검출장치(100)의 구성에 따르면, 땜납의 공급, 땜납의 온도관리 등이 불필요해져(또는 필요 최소한에 머무르게 할 수 있어), 조립성이 향상되고 제품비용을 억제할 수도 있다.

또한, 본 실시형태에 관한 압력검출장치(100)의 구성에 따르면, 상기의 특허문헌 1에 관한 압력검출장치와 같은 회로기판을 설치할 필요가 없으므로 부품의 증대를 억제할 수 있다.

이하에서는, 압력검출장치(100)의 생산방법의 일례에 대해서 간결하게 설명한다.

1) 유체유입부재(10)에 압력센서(20)를 설치한다.

2) 인서트 성형에 의해 일체적으로 성형하여 이루어진 베이스판 유닛(30)(제1 유닛부재의 일례)을 준비하고, 베이스판 유닛(30)을 유체유입부재(10)상에 배치한다. 이 때, 사전의 처리로서, 제1 수지부(32)의 인서트 성형후에 리드프레임(330)에 설치된 연결부(330a)를 절단하여 제1 리드단자(33)(331, 332, 333)를 개개로 분리한다.

3) 유체유입부재(10)의 볼록부(11a)와 베이스판 유닛(30)의 링부재(31)를 저항용접에 의해 접합한다. 그리고, 압력센서(20)와 제1 리드단자(33)를 와이어본딩 장치에 의해 와이어(W)로 통전 접속한다.

4) 베이스판 유닛(30)의 제1 수지부(32)에 압력센서(20)를 상측으로부터 덮는 덮개부재(40)를 레이저 용착에 의해 결합하고, 덮개부재(40)에 의해 압력센서(20)가 내부에 위치하는 밀폐공간을 형성한다.

5) 인서트 성형에 의해 일체적으로 성형하여 이루어진 단자유닛(50)(제2 유닛의 일례)을 준비하고, 덮개부재(40)의 상측에 배치한다. 구체적으로는, 단자유닛(50)의 제2 수지부(53)가 갖는 돌기부(532b)를 덮개부재(40)의 돌기부 삽입구멍(44)에 삽입하고 단자유닛(50)을 덮개부재(40)에 대하여 임시고정한다. 그리고, 제1 리드단자(33)와 제2 리드단자(51)를 저항 용접에 의해 접속한다.

6) 단자유닛(50)을 배치한 후, 수지제 커버부재(60)를 아웃서트 성형에 의해 성형한다.

압력검출장치(100)는 예를 들어 이상과 같이 생산된다. 또한, 상기 1) ~ 6)의 공정 중, 일부의 순서에 대해서는 적절하게 교체 가능하다.

(변형예)

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변형이 가능하다. 이하에 변형의 일례를 나타낸다.

이상의 설명에서는, 제2 리드단자(51)에 리드타입의 세라믹 컨덴서로 이루어진 노이즈 흡수용 컨덴서(52)를 접속하는 예를 나타냈지만, 이들에 한정되지 않는다. 노이즈 흡수용 컨덴서로서 칩 컨덴서를 제2 리드단자(51)에 접속해도 좋다. 또한, 제2 리드단자(51)뿐만 아니라 제1 리드단자(33)에 노이즈 흡수용 컨덴서를 접속할 수도 있다. 이 경우, 예를 들어 제1 수지부(32)의 오목부(32b)와 유체유입부재(10)의 오목부(11c) 사이에 형성된 공간(C)(도 1 참조)을 이용하여, 공간(C)내에 제1 리드단자(33)와 접속하는 칩 컨덴서를 설치하면 좋다. 이렇게 하면, 또한 외래 노이즈를 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 이상의 실시형태 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서, 적절하게 실시형태 및 도면에 변경(구성요소의 삭제도 포함)을 가하는 것이 가능하다.

(산업상의 이용 가능성)

또한, 전술한 실시형태에서는 그 적용예로서 차량용 등의 압력검출장치를 예로 하여 설명했지만, 차량용에 한정되지 않고 선박용 또는 농업용 기계나 건설 기계 등의 특수차량 등에서도 적용하는 것이 가능하고, 또한 이동체 이외에서도 여러가지의 압력검출장치에 적용 가능한 것은 물론이다.

10: 유체유입부재 11: 몸체부
11a: 볼록부 11b: 받침대
11c: 오목부 12: 나사부
13: 유로 13a: 개구부
20: 반도체식 압력센서 30: 베이스판 유닛(제1 유닛부재의 일례)
31: 링부재 32: 제1 수지부
32a: 핀 32b: 오목부
33: 제1 리드단자 33a: 와이어 접속부
40: 덮개부재 41: 오목곡면
42: 핀 삽입구멍 43: 단자 삽입구멍
44: 돌기 삽입구멍 50: 단자유닛(제2 유닛부재의 일례)
51: 제2 리드단자 52: 노이즈 흡수용 컨덴서
53: 제2 수지부 60: 수지제 커버부재
70: 커넥터부 100: 압력검출장치
320: 개구부 321: 근방부
330: 리드프레임 330a: 연결부
331, 332, 333: 제1 리드단자 520: 컨덴서부
521: 리드부 531: 제1 부분
532: 제2 부분 532a: 구멍
532b: 돌기부 B: 압력기준실(밀폐공간)
C: 공간 W: 와이어

Claims

유체가 유입 가능한 유로를 갖는 유체유입부재;
상기 유체유입부재의 상면에 설치되고, 상기 유로에 유입된 유체의 압력을 검출하는 반도체식 압력센서;
상기 유체유입부재의 상면에 설치되고, 상기 반도체식 압력센서를 둘러싸는 제1 수지부와, 상기 제1 수지부에 유지되어 있고 일단부가 상기 반도체식 압력센서와 전기적으로 접속되어 있는 제1 리드단자를 구비하는 제1 유닛부재;
상기 반도체식 압력센서를 상측으로부터 덮도록 상기 제1 수지부와 결합되고, 상기 반도체식 압력센서가 내부에 위치하는 밀폐공간을 형성하는 덮개부재;
상기 덮개부재를 상측으로부터 덮는 제2 수지부와, 상기 제2 수지부에 유지되어 있고 상기 제1 리드단자의 타단부와 전기적으로 접속되어 있는 제2 리드단자를 갖는 제2 유닛부재; 및
상기 유체유입부재와 상기 제1 유닛부재와 상기 덮개부재와 상기 제2 유닛부재를 결합하고, 상기 제1 유닛부재, 상기 덮개부재 및 상기 제2 유닛부재를 수지성형으로 덮으면서 상기 제2 유닛부재 중 상기 제2 리드단자의 일부는 외부에 들여다 보이게 하는 수지제 커버부재를 구비하고,
상기 반도체식 압력 센서와 상기 제1 수지부에 유지되어 있는 상기 제1 리드단자는 와이어본딩에 의한 와이어에 의해 접속되고, 상기 제1 리드단자와 상기 제2 리드단자는 용접에 의해 접합되고, 또한 그 접합부분은 상기 수지제 커버부재의 성형시에 덮여지는, 압력검출장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 리드단자는 상기 제1 수지부에 의한 인서트 성형시에 전원용 및 출력용 및 그라운드용의 복수의 리드단자가 일체로 구비된 리드프레임으로 이루어지고, 상기 제1 수지부의 인서트 성형후에 상기 리드프레임에 설치된 연결부를 절단하여 개개로 분리된 상기 제1 리드단자로 하고, 또한 절단시에 얻어진 상기 제1 리드단자의 단부에 설치된 와이어 접속부에 상기 와이어를 접속하는, 압력검출장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 수지부에는 상기 반도체식 압력센서를 배치하기 위한 개구부를 구비하고, 상기 리드프레임은 상기 개구부에서 복수의 리드단자가 연결되는 상기 연결부를 갖고, 상기 제1 수지부의 인서트 성형후에 상기 연결부를 절단하여 형성되는, 압력검출장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 리드단자는 도금처리가 실시되는, 압력검출장치.