KR20030039985A - 압력검출장치 - Google Patents

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KR20030039985A
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가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명은 명세의 변화에 쉽게 대응할 수 있는 압력검출장치를 제공한다. 압력을 검출하는 센서유닛(11) 및 전기적 외란을 감소시키는 전자부품(35, 36)이 외장케이스(23)의 개구부(28)의 리드재의 노출부(24)에 전기적으로 접합되고, 열경화성수지(38)가 상기 개구부에 주입 및 경화되어 부재들이 고정되는 압력검출장치를 얻을 수 있다. 하나의 1-칩 반도체센서의 내과도전압성 및 내전자기장애성을 보상하는 외부전자부품이 장착되어, 소형화, 경량화, 조립공수의 감소에 의하여 비용이 절감될 수 있다.

Description

압력검출장치{PRESSURE DETECTING APPARATUS}
본 발명은 압력검출장치, 특히 전기적 외란(disturbance)을 감소시키는 전자부품을 장착한 압력검출장치에 관한 것이다.
종래의 압력장치는 예를 들어, 일본 특개평 제10-170380호에 개시된 바와 같이, 물리량을 전기신호로 변환하는 반도체센서칩 및 센서출력신호를 위한 연산을 수행하여 검출신호를 얻는 반도체회로칩으로 구성된 2-칩 센서유닛이 있다. 2-칩 구성은 리드프레임상에 상술한 반도체회로칩이 배치되고 수지로 봉인되어, 부분적으로 캐비티를 가지는 패키지를 구성하고, 상기 반도체센서칩이 캐비티내에 배치되고 전기적으로 접속된 센서유닛이 오목형 개구부를 구비하여 일부가 커넥터단자가되고, 일부가 오목형 개구부에 노출된 리드재와 일체로 형성된 외장케이스의 오목개구부내에 배치되고, 상기 리드재는 리드프레임과 전기적으로 결합된 후, 패키지가 커버로 덮혀 있는 구조이다.
하지만 종래의 2-칩 구성의 센서유닛에서, 내과도전압성 및 내전자기성에 대한 사용자요구 명세(specification)가 더욱 엄격해지면, 종래의 반도체칩은 그 명세를 충족시키지 못할 수도 있다. 이런 경우에, 주문된 칩을 재설계하여 그것에 대응할 필요가 있고, 많은 작업공수와 비용이 요구되는 문제가 발생된다.
본 발명은 명세변화에 쉽게 대응할 수 있는 압력검출장치를 제공하려는 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 압력검출장치의 단면도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 압력검출장치의 정면도,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 압력검출장치의 단면도,
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 압력검출장치의 단면도,
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 압력검출장치의 단면도이다.
(1) 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 외부와의 전기적 접속용 커넥터단자를 부분적으로 구비한 리드재, 상기 리드재와 일체로 형성된 개구부를 부분적으로 구비한 외장 케이스, 주요구성부품으로서 압력을 전기신호로 변환하는 반도체센서와, 신호처리회로와, 그 처리된 신호를 출력하는 출력단자와, 개구부를 부분적으로 구비한 칩케이스로 구성된 센서유닛, 및 전기적 외란을 감소시키는 전자부품을 구비하며, 상기 리드재의 일부가 외장케이스의 개구부안으로 노출되고, 센서유닛 및 전자부품이 외장케이스의 개구부내에 배치되어, 상기 리드재, 전자부품 및 센서유닛의 단자가 외장케이스의 개구부내에서 서로 전기적으로 접속된다.
상기 구성의 사용으로, 본 발명은 명세변화에 쉽게 대응할 수 있다.
(2) 상술한 (1)에 있어서, 외장케이스에 상기 외장케이스의 개구부와 상호연결하는 압력도입구멍이 제공되고, 센서유닛의 개구부 및 외장케이스의 개구부에 끼워맞춤부가 각각 제공되어, 센서유닛의 반도체센서와 외장케이스의 에어도입구멍이 서로 상호연결되도록 상기 센서유닛 및 외장케이스가 서로 끼워맞추어지며, 외장케이스의 개구부내에 배치된 센서유닛, 전자부품, 및 리드재의 노출부가 외장케이스의 개구부내로 주입된 수지로 전부 또는 부분적으로 덮여 주입된 수지와 일체로 고정되며, 센서유닛과 외부케이스의 끼워맞춤부는 기밀상태로 봉인되는 것이 바람직하다.
(3) 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 외부와의 전기 접속용 커넥터단자를 부분적으로 구비한 리드재, 상기 리드재와 일체로 형성된 개구부와 상호연결하는 압력도입구멍 및 개구부를 부분적으로 구비한 외장 케이스, 주요구성부품으로서 압력을 전기신호로 변환하는 반도체센서와, 신호처리회로와, 그 처리된 신호를 출력하는 출력단자와, 개구부를 부분적으로 구비한 칩케이스로 구성된 센서유닛, 상기 리드재의 일부가 외장케이스의 개구부안으로 노출되고, 상기 센서유닛의 개구부는 압력도입구멍과 상호연결하도록 외장케이스의 개구부내에 배치되고, 상기 리드재 및 센서유닛의 출력단자가 외장케이스의 개구부내에 전기적으로 접속되어, 외장케이스의 개구부내에 배치된 센서유닛 및 리드재의 노출부는 외장케이스의 개구부내에 주입된 수지로 전부 또는 부분적으로 덮여 있으며, 센서유닛과 외장케이스는 주입된 수지에 의하여 일체로 고정된다.
상기 구성을 이용하여, 본 발명은 명세변화에 쉽게 대응할 수 있다.
(4) 상기 (1) 또는 (3)에 있어서, 센서유닛의 반도체센서는 기준압력챔버를 가진 절대압력센서이며, 센서유닛의 압력을 전기신호로 변환하는 반도체센서 및 신호처리회로는 1-칩으로 구성되고, 상기 전자부품은 캐패시터나 저항과 같은 칩부품으로 구성되며, 상기 외장케이스는 열가소성수지로 구성되고, 외장케이스의 개구부내로 주입된 수지는 열경화성수지로 구성되며, 상술한 열가소성수지와 열경화성수지의 선팽창계수가 20 내지 40ppm/℃의 범위내에 있도록 설정되는 것이 바람직하다.
(5) 상기 (1) 또는 (3)에 있어서, 센서유닛의 출력단자와 외장케이스의 리드재는 용접에 의하여 전기적으로 접속되고, 리드재의 전자부품배치부에 중공부(hollow)가 형성되고, 외장케이스내에 상이한 리드재의 중공을 격리하는 격벽 또는 홈이 형성되어, 리드재의 중공부에 배치된 전자부품의 전극부가 접합부재로 전기적으로 접속되는 것이 바람직하다.
(6) 상기 (5)에 있어서, 외장케이스의 리드재와 센서유닛의 출력단자간의 용접전극배치영역과 전자부품배치영역이 혼재하지 않고 서로 분리되는 것이 바람직하다.
(7) 상기 (1) 또는 (3)에 있어서, 리드재를 적어도 3개 사용하여, 전자부품이 리드재에 걸쳐 연장될 수 있도록 배치될 때, 걸쳐서 연장되는 리드재는 크랭크형상으로 구부려져 외장케이스의 수지내에 묻히거나 걸쳐서 연장되는 리드재를 가늘게 하여, 리드재의 전자부품배치부를 부분적으로 넓게 만드는 것이 바람직하다.
(8) 상기 (1) 또는 (3)에 있어서, 외장케이스와 일체로 형성되는 리드재의커넥터단자부의 반대끝단의 인접부를 거의 직각으로 구부려, 개구부내의 커넥터단자의 동축부와 그것에 수직인 2개의 표면이 외장케이스의 개구부내로 노출되는 것이 바람직하다.
(9) 상기(1) 또는 (3)에 있어서, 센서유닛의 개구부의 끝단면과 출력단자의 배치면이 서로 다르고, 외장케이스의 센서유닛의 개구부의 끝단면과의 접촉면과 출력단자에 전기적으로 접합된 리드재의 배치면 사이에 적어도 일부분에 경사면이 제공되는 것이 바람직하다.
(10) 상기(1) 또는 (3)에 있어서, 센서유닛 또는 외장케이스의 일부내에 끼워맞춤부를 구비한, 외장케이스의 개구부의 전부 또는 일부를 차단하도록 배치된 커버가 제공되며, 상기 커버, 센서유닛, 및 외장케이스는 주입된 수지에 의하여 일체로 고정되는 것이 바람직하다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 제1실시예의 압력검출장치의 구성을 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예의 압력검출장치의 단면도이다. 도 2는 본 발명의 제1실시예의 압력검출장치의 정면도이다.
반도체센서칩(1)은 실리콘으로 구성된다. 반도체센서칩(1)의 중심부의 하부면에 에칭함으로써 오목부가 형성되고, 중심부에 얇은 다이어프램(2)이 형성된다. 반도체센서칩(1)의 다이어프램(2)의 상부면에 도면에 도시되지 않은 압력검출회로가 반도체공정에 의하여 일체로 형성된다. 압력검출회로는 다이어프램(2)의 상부면에 형성된 4개의 확산저항으로 구성되어 있고, 알루미늄도체로 브리지(bridge)된다.
또한, 다이어프램을 제외한 반도체칩(1)의 상부면의 주변부에, 도면에는 도시되지 않은 특성보상회로 및 보호회로가 반도체공정에 의하여 일체된 구조로 되어 있다. 특성보상회로는 압력과 출력의 관계를 소정의 전달함수로 조정하는 디지털-아날로그 혼합회로로 구성되어 있다. 디지털-아날로그 혼합회로는 특성조정신호를 저장하고 유지하는 EPROM을 가진 디지털유닛 및 신호를 증폭하는 아날로그유닛을 주된 유닛으로하여 구성되어 있다. 특성조정신호는 제로스팬(zero-span)조정, 감도조정, 온도특성조정에 의하여 얻어지는 각 특성을 조정하는 데 사용된다. 보호회로는 입출력신호에 대한 과도전자기성 노이즈에 대하여 내부회로를 보호하는 외부와 접속된 입출력단에 설치된 회로이다. 압력검출회로, 특성조정회로, 및 보호회로는 각각 알루미늄도체로 전기적으로 접속되어 있다.
반도체센서칩(1)은 양극결합(anodic bonding)으로 유리베이스(3)에 접합되어 있다. 반도체센서칩(1) 및 유리베이스(3)는 칩어셈블리를 구성한다. 반도체센서칩(1)의 다이어프램(2)의 바닥부와 유리베이스(3)의 최상부간에는, 진공에 가까운 기준압력챔버(4)가 설치된다. 유리베이스(3)의 선팽창계수는 반도체칩(1)의 선팽창계수와 거의 같은 구조로 되어 있다.
칩케이스(5)는 에폭시수지와 같은 열경화성수지 또는 PPS와 같은 열가소성수지로 구성되며 단자(6)은 인청동으로 구성되어 있다. 상기 단자(6)은 니켈로 선 도금된 후프(hoop)재를 프레스성형함으로써 얻어지고, 에폭시수지를 사용한 인서트몰딩에 의하여 단자를 가진 칩케이스(5)가 구성된다. 칩케이스가 몰딩된 후, 상기단자는 직사각형 형상으로 접속되지만, 5개의 조정단자 및 3개의 입출력단자는 각각의 단자가 독립되도록 절단된다. 칩케이스(5)의 개구부측 바닥부에 오목형 칩어셈블리저장유닛(7)이 설치된다. 상기 단자(6)중 일부는 칩어셈블리의 배치부의 둘레에 노출되고, 일부는 칩케이스(5)로부터 인출되도록 배치된다.
반도체센서칩(1) 및 유리베이스(3)로 이루어진 칩어셈블리는 실리콘계 접착제(8)로 칩케이스(5)의 오목부(7)에 접착 및 고정된다. 반도체 센서칩(1)의 전극은 금이나 알루미늄으로 된 와이어(9)로 단자(6)에 와이어본딩되어 있다.
칩케이스(5)상에 배치된 반도체센서칩(1) 및 유리베이스(3)로 구성된 칩어셈블리, 알루미늄와이어(9), 및 리드단자(6)의 노출부는 플로로실리콘(phlorosilicon)계 또는 불소계의 실리콘겔(10)로 피복되어 있다. 상기 실리콘겔(10)은 반도체칩(1)에 전해지는 압력 및 부식성의 액체나 기체가 접촉하는 것을 방지한다. 상기 언급한 바와 같이, 센서유닛(11)은 위에서 언급된 바와 같은 구조로 되어 있다.
센서유닛(11)은 조정단자 및 입출력단자(12)에 프로브를 접촉시켜 외부압력조정장치와 전기적으로 연통시킴으로써 반도체센서칩의 내부회로의 특성을 조정한 후, 조정단자 및 케이스의 외부로 돌출된 입출력단자(12)의 부분은 소정의 길이로 절단된다.
리드재(13)는 황동으로 이루어진다. 상기 리드재는 주석으로 미리 도금된 후프재를 프레스가공함으로써 형성된다. 지면에 대하여 리드재의 오른쪽은 커넥터단자(14)의 형상으로 가압되며 그 왼쪽은 커넥터단자(14)에 대하여 거의 수직으로구부러진 단자(15)의 형상으로 프레스가공된다. 또한 리드재(13)에는, 센서유닛(11)의 입출력단자(12)가 용접되는 위치에 용접돌출부(16)가 설치된다. 리드재(13)는 도 2의 지면의 위쪽에서부터 차례로 접지단자(17), 출력단자(18), 및 전원단자(19)로 구성되어 있다. 접지단자(17)와 출력단자(18)사이의 중심부근에는, 칩캐패시터를 배치하기 위한 거의 직사각형인 중공부(20)가 형성된다. 리드재의 중공부(20)의 깊이는 리드재(13)의 두께의 대략 1/3 내지 1/2 정도인 것이 바람직하며, 중공부의 거의 직사각형인 바닥면의 크기는 칩캐패시터전극의 배치형상과 거의 동일한 것이 바람직하다. 동일한 방법으로, 칩캐패시터를 배치하기 위한 거의 직사각형인 중공부가 접지단자(17)와 전원단자(19)내에 형성되어야만 한다. 하지만, 출력단자(18)가 그들 양단자 사이에 놓여 있어서, 접지단자(17)와 전원단자(19)의 칩캐패시터배치부의 부근에 넓은 단자(21)가 설치되고 중공(22)부는 그 끝단의 부근에 형성된다.
외장케이스(23)는 리드재(13)를 인서트몰딩함으로써 얻어진다. 외장케이스(23)의 리드재(13)는 인서트몰딩시에 개구부내의 노출부(24)와 그것에 대하여 수직인 노출부(25)의 2개의 면에 의하여 몰딩부에 고정된다. 그러므로, 사출성형을 위한 리드재고정핀이 필요하지 않아, 몰딩비용이 줄어들 수 있다. 또한, 리드재의 이면으로부터 외장케이스의 외부로 연통하는 가압핀의 자국이 없어져, 외장케이스의 기밀성이 증가된다.
외장케이스(23)는 열가소성의 PPS 수지로 되어 있다. 외장케이스(23)는 소정의 금형에 의하여 사출성형되고, 커넥터커플러(26), 플랜지(27), 개구부(28), 개구부(28)와 상호연결되는 압력도입구멍(29)을 가진 압력도입관(30) 및 개구부내에 형성된 볼록한 끼워맞춤부(31)가 설치된다. 또한, 센서유닛(11)의 개구부의 내부배치면(32)과 커넥터 커플러측의 리드재의 노출면(24)을 연결하는 경사면(33)이 설치되고, 상기 리드재의 노출부(24)의 상이한 리드재 사이의 수지부에도, 경사면이 설치된다.
센서유닛(11)의 개구부가 외장케이스(23)의 볼록한 끼워맞춤부(29)내로 끼워맞추어지도록 배치되는 경우, 센서유닛(11)의 입출력단자(12)는 리드재의 노출부(30)에 설치된 용접돌기부(16)상에 놓여진다. 센서유닛(11)의 최상부를 가압함으로써, 리드재의 용접돌기부(16)와 센서유닛의 입출력단자(12)는 프로젝션용접을 사용하여 전기적으로 접합된다. 외장케이스의 리드재와 센서유닛단자는 용접돌기부(16)에 배치된 전극과 용접전극위치(34)에 배치된 전극사이에 전류를 공급함으로써 용접된다. 리드재(13)의 칩캐패시터(36, 37)의 적재부는 리드재(13)와 단자의 용접전류경로와는 상이한 영역이므로, 칩캐패시터적재부의 리드재의 주석도금용융시 및 리드재 부근의 수지용융시에 불량이 발생하지 않고, 리드재 및 주변수지는 소정의 형상으로 칩캐패시터를 적재할 수 있기 때문에, 높은 접속신뢰성과 생산수율을 얻을 수 있다.
외장케이스(23)의 리드재의 노출부(24)에 형성된 중공부(20, 22)에는 양단에 전극을 가진 칩캐패시터(36, 37)가 배치된다. 리드재의 중공부(20, 22) 및 칩캐패시터배치부는 직사각형과 거의 같고 리드재의 두께의 대략 1/3 내지 1/2 정도의 깊이를 가지므로, 칩캐패시터(36, 37)는 소정의 위치에 정확하게 세팅되어 움직이지않을 것이다.
칩캐패시터의 배치 후, 외장케이스(23)를 소정온도로 예비가열하고 칩캐패시터(36, 37)의 상부를 가압하여, 칩캐패시터(36, 37)의 옆에서부터 비스듬하게 실납(string solder)과 같은 전도성접합부재(37)를 가한다. 소정량의 실납이 칩캐패시터(36, 37)의 전극과 리드재(13)의 부근에 가해질 때, 레이저빔을 조사함으로써 상기 땜납이 용융되고 양쪽부재가 전기적으로 접합된다. 외장케이스(23)를 구성하는 PPS 수지의 열변형온도 275℃보다 낮은 용융온도의 재료, 예를 들어 주석-은-구리 땜납(220℃)이 사용되므로, 외장케이스(13)는 손상되지 않을 것이다.
센서유닛 개구부의 배치면(32)과 리드재의 노출부(30)의 배치면을 연결하는 경사면(33)은 리드재 사이에 형성되므로, 리드재 사이의 수지도 홈형상으로 제거된다. 따라서, 리드재와 칩캐패시터전극 사이에서 용융된 전기적 접합부재(37)는 칩캐패시터의 전극사이에서 단락되지 않을 것이다. 또한, 칩캐패시터의 배치부 사이에 또 다른 리드재가 존재할 때에는, 칩캐피시터를 가로질러 연장되는 중간 리드재의 일부를 가늘게 하고, 그 양측의 리드재는 반대로 폭넓은 단자형상(21)으로 하여, 폭넓은 부분의 끝단부근에 칩캐패시터를 적재하기 위한 중공부(22)가 형성된다. 더우기 상기와 동일한 방식으로 상이한 단자간의 수지가 홈형상으로 제거되기 때문에, 리드재의 중공부에 코팅된 전도성접합부재(37)는 칩캐패시터의 전극사이 및 전극과 리드재 사이에서 단락되지 않을 것이다. 또한 이 경우, 중간의 리드재를 가늘게 하는 대신에, 그 부분을 크랭크형상으로 구부려 외장케이스내에 묻어도 동일한 효과를 얻게 된다.
센서유닛(11) 및 칩캐패시터(36, 37)가 외장케이스(23)의 리드재(13)의 소정위치에 전기적으로 접속된 다음, 센서유닛(11)의 최상부를 가압함으로써, 에폭시수지(37)는 외장케이스(23)의 개구부(28)의 리드재의 노출부(24) 부근에서 주입되어, 소정온도를 가하면 수지가 경화되고, 센서유닛 및 외장케이스는 단단하게 고정된다.
외장케이스(23)의 개구부내에 마련된 경사면(33)은 주입된 수지가 센서유닛배치부 주위에 고르게 펴지게 한다. 이렇게 하여, 센서유닛은 기밀성이 유지되고, 외장케이스에 견고하게 고정될 수 있기 때문에, 신뢰성과 수율이 향상될 수 있다.
이 경우, 피복부의 표면과 에폭시 수지사이에 수소결합이 수행되므로 에폭시수지는 접착성이 매우 좋다. 더욱이, 에폭시수지는 유동성이 좋기 때문에, 리드재와 같은 인서트부품을 열가소성 수지를 사용하여 일체로 형성하여 외장케이스를 형성할 때, 인서트 리드재와 수지 사이에서 생성된 미세한 틈을 채울 수 있어서, 공간이 남지 않는다. 따라서, 땜납이나 전도성접착제와 같은 전기적 접합부재내로 물이나 부식성가스의 침입에 의한 접합부의 부식 및 단선을 방지할 수 있으며, 열가소성의 PPS 수지에서 문제시되는 인서트단자의 기밀불량의 문제도 해결될 수 있다. 따라서 몰딩후, 커넥터단자에 실리콘접착제와 같은 기밀실재(air-tight seal material)를 코팅하고 경화시킬 필요가 없다. 또한, 상기 작업은, 탈기된 에폭시 수지가 진공내로 천천히 주입되므로, 거품이 없는 보다 정교한 충전이 수행되므로 또한, 신뢰성과 수율이 향상될 수 있다.
본 발명에서, 외장케이스(23)를 구성하는 열가소성 PPS 수지와 외장케이스의개구부내에 주입될 에폭시수지(31)는 20 내지 40 ppm/℃ 의 범위에 속하는 거의 동일한 선팽창계수를 갖기 때문에, 다른 종류의 재료의 접착시에 항상 문제가 되는 접착계면의 분리가 발생되지 않는다. 발명자에 의하여 실시된 신뢰성 평가에서, -40℃←→130℃/hour의 열충격내구성테스트를 2000주기로 시행한 경우에도, 접착계면상에 분리가 생기지 않고, 리드재(13)에 적재된 칩캐패시터(36, 37)와의 전기적인 접속이 확보되며, 극히 안정된 장착구조를 얻게 된다.
한편, 표준의 CMOS 공정으로 반도체센서칩을 제작하는 데 있어서, 제조비용면에서는 장점을 얻을 수 있지만, 정전기와 서지(surge)와 같은 과도전압의 인가시에 바이어스저항은 바이폴라공정과 같은 다른 공정보다 일반적으로 뒤떨어지고, 고항복전압 DMOS와의 조합으로 저항을 증가시키도록 권장되고 있다. 또한, 전파 장애에 대한 내성의 확보를 위해서, 1-칩내에 배치된 보호회로를 배치하는 대책이 취해진다. 하지만, 이러한 외란에 대해서 수요자와 산업계의 요구수준이 높아져, 기존의 1-칩내 보호소자가 대응할 수 없을 때에는, 칩의 재개발 및 재설계가 필요하고 많은 비용과 기간이 필요하게 된다.
한편, 본 실시예는 입출력단자에 미리 내과전도압성 및 내전파장애성을 향상시키는 칩캐패시터를 적재할 수 있는 구조로 되고, 또한 1-칩 반도체센서를 사용하는 데 단점이 되는 칩내성의 유연성을 완전히 보상하는 구조로 되므로, 개발비용과 기간이 단축된다.
더욱이, 본 실시예는 외장케이스(23)의 개구부(28)의 커버와 같은 부품이 필요없으므로, 양부재간의 끼워맞춤공간을 없앨 수 있어 외장케이스의 소형화 및 제조공수의 삭감으로 인한 비용절감에 크게 기여하는 장착구조를 가진다.
상기 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 압력을 검출하는 센서유닛과 전기적 외란을 감소시키는 전자부품이 외장케이스의 개구부의 리드재에 전기적으로 접합되고, 열경화성수지가 상기 개구부에 주입 및 경화되어서 상기 부재들이 서로 고정된 압력검출장치를 얻을 수 있기 때문에, 하나의 1-칩 반도체센서가 내과도전압 및 내전자기장애성을 만족하지 않더라도, 저렴하고 높은 접속신뢰성을 가지는 방법으로 성능을 보충하는 외장전자부품이 장착될 수 있어, 소형화, 경량화, 및 조립공수의 절감으로 인하여 비용을 절감할 수 있다. 그러므로, 명세를 변경시킬 때에, 본 실시예가 쉽게 대응할 수 있다.
다음, 도 3을 참조하여 본 발명의 제2실시예의 압력검출장치의 구성을 설명한다.
도 3은 본 발명의 제2실시예의 압력검출장치의 단면도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 동일부호는 동일부품을 나타낸다.
외장케이스(23)의 개구부(38)의 커버(39)는 센서유닛(11)의 상부내에 있는 끼워맞춤부(40) 및 수지주입구멍(41)을 가진다. 센서유닛(11) 및 칩캐패시터(36, 37)가 리드재(13)에 전기적으로 접합된 다음, 상기 커버(39)는 센서유닛(11)내로 끼워맞추어지고, 커버(39)의 상부를 가압하면 에폭시수지(38)가 수지주입구멍(41)으로부터 주입된다. 에폭시수지(38)는 커버(39)의 수지주입구멍(41)이 꽉막힐 때까지 주입되어, 소정의 온도를 가함으로써 커버(39), 센서유닛(11), 및 외장케이스(23)가 동시에 고정된다.
상술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 커버(39)는 센서유닛(11)의 칩케이스(5)의 외주부를 덮고 둘러싸도록 센서유닛(11)내로 끼워맞추어지기 때문에, 에폭시수지의 주입 및 경화로 인한 수축응력의 영향으로부터 칩케이스가 격리될 수 있다. 따라서 센서유닛(11)이 미소한 압력검출을 위하여 사용되는 명세조건하에서도 안정된 압력검출장치를 얻을 수 있다.
또한 도 1 및 도 2에 도시된 실시예와 동일한 방식으로, 본 실시예는 명세변경시에도 쉽게 그것에 대응할 수 있다.
다음, 도 4를 참조하여 본 발명의 제3실시예의 압력검출장치의 구성을 설명한다.
도 4는 본 발명의 제3실시예의 압력검출장치의 단면도이다. 도 1, 2 및 3에 도시된 동일부호는 동일한 부품을 나타낸다.
외장케이스(23)의 개구부(38)용 커버(42)는 센서유닛(11)의 상부내에 있는 끼워맞춤부(43) 및 수지주입구멍(44)을 가진다. 센서유닛(11) 및 칩캐패시터(36, 37)가 리드재(13)에 전기적으로 접합된 후, 커버(42)를 센서유닛(11)내로 끼워맞추고 커버(42)의 상부를 가압함으로써, 에폭시수지(38)가 수지주입구멍(44)으로부터 주입된다. 칩캐패시터(36, 37)가 수지에 의하여 피복되고, 외장케이스(23)의 개구부에 삽입된 커버(42)의 둘레부가 소정량의 주입수지로 채워질 때까지 에폭시수지(38)가 주입되며, 소정온도를 가함으로써 커버(42), 센서유닛(11) 및 외장케이스(23)가 동시에 고정된다. 다음에, 수지주입구멍(44) 주위에 돌출된 수지(도시되지 않음)가 열코킹(heat caulking)에 의하여 용융되어 캡(45)을 형성하고 외장케이스(23)의 개구부(28)는 외부로부터 차단된다.
본 발명에 따라서, 센서유닛(11)의 개구표면측상의 외장케이스(23)의 하부의 일부만이 에폭시수지(38)에 의하여 고정되기 때문에, 반도체센서칩(1)이 배치된 칩케이스측이 에폭시수지에 거의 영향을 받지 않는 구조로 될 수 있어 더욱 안정된 압력검출장치를 얻을 수 있다.
또한, 도 1내지 도 3에 도시된 실시예와 같은 방식으로, 본 실시예는 명세변경시에도 쉽게 그것에 대응할 수 있다.
다음, 도 5를 참조하여 본 발명의 제4실시예의 압력검출장치의 구성을 설명한다.
도 5는 본 발명의 제4실시예의 압력검출장치의 단면도이다. 도 1내지 4에 도시된 동일부호는 동일부품을 나타낸다.
본 실시예에서 도 1과 비교해보면, 도 1에 도시된 칩캐패시터(36, 37)가 생략되어 있다. 즉, 반도체센서칩의 성능이 수요자의 요구명세를 만족할 때에는 상기 캐패시터(36, 37)가 반드시 리드재(13)에 배치될 필요는 없으므로, 캐패시터가 없을 수도 있다.
본 실시예에서는, 외장케이스가 더욱 소형화될 수 있고, 경량화, 조립공수의 감소, 및 부품수의 감소가 실현될 수 있다.
본 발명에 의하면, 명세변경시에 쉽게 대응할 수 있다.

Claims (10)

  1. 외부와의 전기적 접속용 커넥터 단자를 부분적으로 구비한 리드재,
    상기 리드재와 일체로 형성된 개구부를 부분적으로 구비한 외장케이스,
    주요구성부품으로서 압력을 전기신호로 변환하는 반도체센서, 신호처리회로, 그 처리된 상기 신호를 출력하는 출력하는 출력단자, 및 개구부를 부분적으로 구비한 칩케이스로 구성된 센서유닛, 및 전기적 외란을 감소시키는 전자부품을 포함하는 압력검출장치에 있어서,
    상기 리드재의 일부는 상기 외장케이스의 상기 개구부내로 노출되고,
    상기 센서유닛 및 상기 전자부품은 상기 외장케이스의 상기 개구부내에 배치되며, 및
    상기 리드재, 상기 전자부품, 및 상기 센서유닛의 상기 단자는 상기 외장케이스의 상기 개구부내에서 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 압력검출장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외장케이스에는 상기 외장케이스의 상기 개구부와 상호연결하는 압력도입구멍이 마련되고,
    상기 센서유닛의 상기 개구부 및 상기 외장케이스의 상기 개구부에 각각 끼워맞춤부가 마련되며,
    상기 센서유닛 및 상기 외장케이스는 상기 센서유닛의 상기 반도체센서와 상기 외장케이스의 에어도입구멍이 서로 상호연결되도록 서로 끼워맞추어지고,
    상기 외장케이스의 개구부내에 배치된 상기 센서유닛, 상기 전자부품, 및 상기 리드재의 상기 노출부는 상기 외장케이스의 상기 개구부내에 주입된 수지로 전부 또는 일부가 덮여지고 주입된 수지에 의하여 일체로 고정되어 상기 센서유닛 및 상기 외장케이스의 상기 끼워맞춤부가 기밀상태로 봉인되는 것을 특징으로 하는 압력검출장치.
  3. 외부와의 전기적 접속용 커넥터단자를 부분적으로 구비한 리드재,
    상기 리드재와 일체로 형성되는 개구부 및 상기 개구부와 상호연결하는 압력도입구멍을 부분적으로 구비한 외장케이스,
    주요구성부품으로서 압력을 전기신호로 변환하는 반도체센서, 신호처리회로, 그 처리된 상기 신호를 출력하는 출력단자, 및 개구부를 부분적으로 구비한 칩케이스로 구성된 센서유닛을 포함하는 압력검출장치에 있어서,
    상기 리드재의 일부는 상기 외장케이스의 상기 개구부내로 노출되며,
    상기 센서유닛의 상기 개구부는 상기 압력도입구멍과 상호연결되도록 상기 외장케이스의 상기 개구부내에 배치되며,
    상기 리드재와 상기 센서유닛의 상기 출력단자는 상기 외장케이스의 상기 개구부내에서 전기적으로 접속되고,
    상기 센서유닛 및 상기 외장케이스의 상기 개구부내에 배치된 상기 리드재의 상기 노출부는 상기 외장케이스의 상기 개구부내에 주입된 수지로 전부 또는 부분적으로 덮여지고, 상기 센서유닛 및 상기 외장케이스가 상기 주입된 수지에 의하여 일체로 고착되는 것을 특징으로 하는 압력검출장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 센서유닛의 상기 반도체센서는 기준압력챔버를 구비한 절대압력센서이며,
    상기 센서유닛의 압력을 전기신호로 변환하는 상기 반도체센서 및 상기 신호처리회로는 1-칩으로 구성되고,
    상기 전자부품은 캐패시터 및 레지스터와 같은 칩부품으로 구성되며,
    상기 외장케이스는 열가소성수지로 구성되고,
    상기 외장케이스의 상기 개구부내에 주입될 상기 수지는 열경화성수지로 구성되고,
    상기 열가소성수지 및 상기 열경화성수지의 선팽창계수는 20 내지 40ppm/℃의 범위내에 설정되는 것을 특징으로 하는 압력검출장치.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 센서유닛의 상기 출력단자 및 상기 외장케이스의 상기 리드재는 용접에 의하여 전기적으로 접속되고,
    상기 리드재의 상기 전자부품배치부에는 중공부가 형성되며,
    상이한 리드재의 중공부를 분리하는 격벽 또는 홈이 상기 외장케이스에 형성되며,
    상기 리드재의 상기 중공부에 배치된 상기 전자부품의 상기 전극은 접합부재에 의하여 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 압력검출장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 외장케이스의 상기 리드재와 상기 센서유닛의 상기 출력단자 사이의 용접전극배치영역 및 상기 전자부품배치영역은 혼재하지 않고 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 압력검출장치.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    적어도 3개의 리드재가 사용되고,
    상기 전자부품이 상기 리드재를 가로질러 연장되도록 배치되는 경우, 가로질러 연장되는 상기 리드재를 크랭크형상으로 구부려 상기 외장케이스의 상기 수지내에 묻거나 가로질러 연장되는 상기 리드재를 가늘게 하여, 상기 리드재의 상기 전자부품배치부가 부분적으로 더 넓어지는 것을 특징으로 하는 압력검출장치.
  8. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 외장케이스와 일체로 형성되는 상기 리드재의 상기 커넥터단자의 반대끝단의 인접부를 거의 직각으로 구부려 상기 개구부내의 상기 커넥터단자의 동축부 및 상기 동축부에 수직인 2개의 표면이 상기 외장케이스의 상기 개구부내로 노출되는 것을 특징으로 하는 압력검출장치.
  9. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 센서유닛의 상기 개구부의 끝단면과 상기 출력단자의 상기 배치면은 서로 상이하며,
    상기 외장케이스의 상기 센서유닛의 상기 개구부의 상기 끝단면과의 접촉면과, 상기 출력단자와 전기적으로 접합된 상기 리드재의 상기 배치면 사이의 적어도 일부에 경사면이 제공되는 것을 특징으로 하는 압력검출장치.
  10. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 센서유닛 또는 상기 외장케이스의 일부안으로 끼워맞춤부를 구비한, 상기 외장케이스의 상기 개구부의 전부 또는 일부를 차단하도록 배치된 커버가 제공되며, 상기 커버, 상기 센서유닛 및 상기 외장케이스는 상기 주입된 수지에 의하여 일체로 고정되는 것을 특징으로 하는 압력검출장치.
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