CN109313097A

CN109313097A - 压力传感器

Info

Publication number: CN109313097A
Application number: CN201780034964.XA
Authority: CN
Inventors: 泷本和哉
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2016-07-21
Filing date: 2017-07-20
Publication date: 2019-02-05
Also published as: WO2018016610A1; JPWO2018016610A1; JP6781259B2

Abstract

本发明的目的在于提供一种压力传感器，在利用防水外壳等覆盖压力检测元件来使用的压力传感器中，能够满足PCT试验等在室外的防水性能要求。本发明的压力传感器(100)具备：检测流体的压力的压力检测元件(126)；与压力检测元件(126)连接且向外部引出的多个电线(133)；在内部收纳压力检测元件(126)及多个电线(133)的防水外壳(141)；以及填充在防水外壳(141)的内周部的密封剂(143)，上述压力传感器(100)的特征在于，还具备覆盖压力传感器(100)的外周面的水蒸气透过度比防水外壳(141)以及密封剂(143)的任一个都低的涂覆剂(144)。

Description

压力传感器

技术领域

本发明涉及压力传感器，尤其是涉及用防水外壳等覆盖压力检测元件来使用的压力传感器。

背景技术

一直以来，作为检测流体的压力的压力传感器，例如公知有液封型的压力传感器。

液封型的压力传感器包括：将要进行压力检测的流体供给至压力室的流体供给部；检测压力室的流体压力的压力检测部；将由压力检测部检测出的压力信号发送至外部的信号发送部；以及覆盖流体供给部、压力检测部、以及信号发送部的外表面部件。

外表面部件主要具备：例如呈大致圆筒形状且覆盖压力检测部以及信号发送部的周围的防水外壳；盖在端子台的上部的端子台盖；以及填充在防水外壳的内周面与壳体的外周面以及端子台的外周面之间的密封剂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2001－116639号公报

专利文献2:日本特开2004－37388号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在这种用防水外壳、密封剂覆盖压力检测元件且在压力检测元件连结有配线的压力传感器中，由于使用环境，有时水分在产品树脂内透过而导致产品的绝缘电阻下降。另外，若绝缘电阻的下降进一步发展，则还有引起电路短路的可能性。这是因为，透过防水外壳等后的水因印制配线板上的卤离子而引起金属离子的转移，该离子与电子偶合，再通过金属化而形成新的电流路径。

作为这种测定防水性能的试验公知有PCT试验(压力蒸煮器试验)，在树脂密封的电子部件等的耐湿性的评价中使用。压力蒸煮器试验再现100℃以上而且高密度的水蒸气环境气体，使试验槽内的水蒸气压力相比于产品内部的水蒸气分压极高，由此能够缩短水分浸入产品的内部的时间，在电子部件材料的耐湿评价的加速寿命试验中使用。

作为提高以上那样的防水性能的方案，例如也考虑使外壳牢固等的方法，但存在成本上升、在内部设置部件的制造工时增多等的问题。另外，在专利文献1中，虽然记载了在半导体压力传感器中，在树脂外壳内配置传感器芯片等之后，填充软质的凝胶状涂覆树脂来防止空气、湿气等侵入树脂外壳内的发明，但是在上述PCT试验那样的在室外的苛刻的环境下无法对应。另外，在专利文献2中，虽然记载了在传感器壳体的表面涂覆具有电绝缘性的绝缘膜的压力传感器的发明，但是对于所涂覆的绝缘膜的防水性能则并未记载。

因此，本发明的目的在于提供一种压力传感器，在利用防水外壳等覆盖压力检测元件来使用的压力传感器中，能够满足PCT试验等苛刻的防水性能要求。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明的压力传感器具备：压力检测元件，其检测流体的压力；多个电线，其与上述压力检测元件连接且向外部引出；防水外壳，其在内部收纳上述压力检测元件以及上述多个电线；以及密封剂，其填充在上述防水外壳的内周部，上述压力传感器的特征在于，还具备覆盖上述压力传感器的外周面的水蒸气透过度比上述防水外壳以及上述密封剂的任一个都低的涂覆剂。

另外，优选还具备覆盖上述压力传感器的外周面的疏水性比上述防水外壳以及上述密封剂的任一个都高的涂覆剂。

另外，优选上述涂覆剂包含氟系树脂。

另外，上述涂覆剂覆盖包括上述密封剂以及上述防水外壳在内的压力传感器的整个外周面。

另外，优选上述涂覆剂覆盖包括上述密封剂在内的压力传感器的外周面的上表面。

发明的效果

根据本发明的压力传感器，在利用防水外壳等覆盖压力检测元件来使用的压力传感器中，能够满足PCT试验等苛刻的防水性能要求。

附图说明

图1是表示作为本发明的压力传感器的第一实施方式的液封型的压力传感器的纵剖视图。

图2是表示作为本发明的压力传感器的第二实施方式的液封型的压力传感器的纵剖视图。

图3是表示本发明的涂覆对策的效果的示意图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。

首先，对本发明的第一实施方式进行说明。

图1是表示作为本发明的压力传感器的第一实施方式的液封型的压力传感器100的纵剖视图。

在图1中，液封型的压力传感器100具备：将要进行压力检测的流体供给至后述的压力室112A的流体导入部110；检测压力室112A的流体压力的压力检测部120；将由压力检测部120检测出的压力信号发送至外部的信号发送部130；以及覆盖流体导入部110、压力检测部120以及信号发送部130的外表面部件140。

流体导入部110具备：与供要进行压力检测的流体导入的配管连接的金属制的接头部件111；以及通过焊接等连接于与接头部件111的配管所连接的端部不同的端部且具有碗形状的金属制的基座板材112。

在接头部件111形成有旋入上述的配管的连接部的外螺纹部的内螺纹部111a、以及将从配管导入的流体导向压力室112A的端口111b。端口111b的开口端通过焊接等与设于基座板材112的中央的开口部连接。此外，这里在接头部件111设有内螺纹部111a，但也可以设有外螺纹，或者也可以代替接头部件111而连接有铜制的连接管。基座板材112具有朝向与接头部件111对置的一侧扩展的碗形状，在与后述的膜片122之间形成压力室112A。

压力检测部120具备：具有贯通孔的壳体121；隔绝上述的压力室112A与后述的液封室124A的膜片122；配置于膜片122的压力室112A侧的膜片保护罩123；嵌入壳体121的贯通孔内部的密封玻璃124；在密封玻璃124的压力室112A侧的凹部与膜片122之间填充有硅油等压力传递介质的液封室124A；配置于密封玻璃124的中央的贯通孔的支柱125；固定于支柱125且配置于液封室124A内部的压力检测元件126；配置于液封室124A的周围的电位调整部件127；固定于密封玻璃124的多个引线脚128；以及固定于密封玻璃124的油填充用管129。

壳体121例如由Fe·Ni系合金、不锈钢等金属材料形成。膜片122和膜片保护罩123均由金属材料形成，均焊接在壳体121的压力室112A侧的贯通孔的外周缘部。膜片保护罩123为了保护膜片122而设于压力室112A内部，并设有用于供从流体导入部110导入的流体通过的多个连通孔123a。在组装压力检测部120之后，壳体121通过焊接等连接在流体导入部110的基座板材112的外周缘部。

在支柱125的液封室124A侧，利用由粘接剂构成的粘接剂层粘接固定有压力检测元件126。此外，在本实施方式中，支柱125由Fe·Ni系合金形成，但并不限定于此，也可以由不锈钢等其它金属材料形成。压力检测元件126是经由膜片122将从流体导入部110导入到压力室112A的流体的压力作为液封室124A内的硅油的压力变动而检测的半导体压力传感器等电子式压力传感器。

如专利第3987386号公报所记载的那样，电位调整部件127是为了将压力检测元件126置于无电场(零电位)内，并且芯片内的电路等不会因在框架接地与二次电源之间产生的电位的影响而受到不良影响而设置的。电位调整部件127配置在液封室124A内的压力检测元件126与膜片122之间，由金属等导电性的材料形成，与压力检测元件126的连接于零电位的端子连接。

在密封玻璃124，以贯通状态通过密封处理固定有多个引线脚128和油填充用管129。在本实施方式中，作为引线脚128，全部设有八根引线脚128。即，设有外部输入输出用(Vout)、电源供给用(Vcc)、接地用(GND)这三根引线脚128，作为压力检测元件126的调整用的端子设有五根引线脚128。此外，在图1中，示出了八根引线脚128中的四根。多个引线脚128例如通过金属或者铝制的接合引线126a而与压力检测元件126连接，构成压力检测元件126的外部输入输出端子。

油填充用管129是为了向液封室124A的内部填充硅油等压力传递介质而设置的。此外，在油填充后，如图1的虚线所示，油填充用管129的一方端部被压瘪而封闭。

信号发送部130具备：设置在压力检测部120的与压力室112A相反的一侧，且排列多个引线脚128的端子台131；利用粘接剂132a固定于端子台131，且与多个引线脚128连接的多个连接端子132；通过软钎焊等与多个连接端子132的外端部电连接的多个电线133；以及利用硅系粘接剂形成于壳体121的上端部与端子台131之间的静电保护层134。

端子台131为大致圆柱形状，形成为在该圆柱的中段附近具有用于固定上述多个引线脚128的固定壁的形状，由树脂材料例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)形成。端子台131例如利用环氧树脂等粘接剂固定于压力检测部120的壳体121的上部。

连接端子132由金属材料形成，利用粘接剂132a垂直地固定于端子台131的比上述固定壁靠上段的圆柱侧壁。此外，在本实施方式中，设有外部输入输出用(Vout)、电源供给用(Vcc)、接地用(GND)这三根连接端子132。三根连接端子132的内端部通过焊接等分别与对应的引线脚128电连接，但该连接方法没有限定，也可以利用其它方法。

另外，在本实施方式中，为了与三根连接端子132连接而设有三根电线133。电线133是在剥下电线133的由聚氯乙烯(PVC)等形成的包覆后的芯线133a上预先进行预备焊接而捆扎该绞线而成的电线，是该电线贯通设于上述的连接端子132的外端部的孔之后，利用软钎焊、焊接等与连接端子132电连接，但该连接方法没有限定，也可以利用其它方法连接。另外，三根电线133从覆盖压力传感器100的周围的外表面部件140引出后，处于捆扎成三根的状态并利用由聚氯乙烯(PVC)等形成的保护管135覆盖。

静电保护层134以覆盖密封玻璃124的上端面的方式涂敷于壳体121的上端面，包括：由硅系粘接剂形成的具有预定厚度的环状的粘接层；以及涂敷于突出有多个引线脚128的密封玻璃124的整个上端面，且由硅系粘接剂构成的包覆层。静电保护层134不受ESD保护电路的有无的影响，是为了提高压力检测部120的静电耐力而设置的。

外表面部件140具备：呈大致圆筒形状且覆盖压力检测部120以及信号发送部130的周围的防水外壳141；盖在端子台131的上部的端子台盖142；以及填充在防水外壳141的内周面与壳体121的外周面及端子台131的外周面之间的密封剂143。

端子台盖142例如由树脂材料形成。在本实施方式中，端子台盖142形成为堵塞上述圆柱形状的端子台131的上部的形状，在填充聚氨酯系树脂等密封剂143之前盖在端子台131的上部。但是，端子台盖142并不限定于该形状，也可以形成为一体地堵塞端子台131的上部以及防水外壳141的上部的形状，并在填充密封剂143之后盖上，或者与端子台盖142另行设置新的盖部件，并在配置端子台盖142及密封剂143之后，将新的盖部件盖在防水外壳141的上部。

防水外壳141由树脂材料、例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)形成为大致圆筒形状，在圆筒形状的下端部设有朝向内侧的凸缘部。与从防水外壳141的上部的开口部***的信号发送部130以及压力检测部120连接的流体导入部110的基座板材112的外周部抵接于该凸缘部。在该状态下，通过填充密封剂143来固定压力检测部120等内部的部件。

在图1所示的本发明的压力传感器100中，包含防水外壳141、端子台盖142、以及密封剂143在内的压力传感器100的外周面整面均匀地由涂覆剂144涂覆。此外，作为金属部件的接头部件111以及基座板材112等不需要涂覆涂覆剂144。作为涂覆剂，也可以使用水蒸气透过度比防水外壳141及密封剂143的任一个都低的涂覆剂。此外，例如由PBT形成的防水外壳141的水蒸气透过度为1.2g·mm/m²·24h，聚氨酯系树脂的密封剂143的水蒸气透过度为7g·mm/m²·24h。作为具体的涂覆剂的种类，能够使用含有氟系树脂的、例如FLUOROSURF(フロロサーフ：注册商标)等涂覆剂，但并不限定于此。氟系树脂的涂覆剂144与聚合物系等其它涂覆剂相比较，不易附着性、疏水性、疏油性、耐热性、耐磨损性等的性能优异。

在压力传感器100的外周面的整面均匀地涂覆这种含有氟系树脂的涂覆剂144进行了PCT试验。作为试验条件，考虑利用膜压120μm涂敷FLUOROSURF(FG－3050系列)(注册商标)来作为涂覆剂144，并放置在充满110℃、1.4气压的高温的水蒸气气体的环境中等的试验条件。

图3是表示本发明的涂覆对策的效果的示意图。

图3所示的横轴表示耐久时间(h)，纵轴表示绝缘耐压(MΩ)。如图3所示可知，具有涂覆剂的情况与没有涂覆剂的情况相比较，能够确保绝缘耐压(此处为1000MΩ)的耐久时间较长。

另外，如上所述，若使用如氟系树脂的涂覆剂144那样具有疏水性的涂覆剂，则在附着有水的那样的环境中，由于与水的接触面积变小，因此进一步提高防水性能。

此外，在本实施方式中，作为压力传感器的一个例子，以液封型的压力传感器100为例进行了说明，但并不限定于此，本发明能够应用于用防水外壳等树脂确保防水功能的所有的压力传感器。

如上所述，根据本发明的第一实施方式，在利用防水外壳等覆盖压力检测元件来使用的压力传感器中，能够提高能够满足PCT试验等苛刻的防水性能要求的压力传感器。

以下，对本发明的第二实施方式进行说明。

图2是表示作为本发明的压力传感器的第二实施方式的液封型的压力传感器200的纵剖视图。

在图2中，液封型的压力传感器200与图1所示的压力传感器100相比较，涂覆有涂覆剂244的位置不同，其它构成要素相同。对于相同的构成要素标注相同的参照符号并省略说明。

在图2中，在液封型的压力传感器200中，仅在配置于防水外壳241的上部的开口部的密封剂243以及端子台盖242的上表面涂覆有涂覆剂244。作为涂覆剂244，与第一实施方式相同，使用含有氟系树脂的涂覆剂。由此，能够期待与第一实施方式的压力传感器100同等或与其接近的性能。

如上所述，根据本发明的第二实施方式，具有与第一实施方式的压力传感器同等的效果，并具有与第一实施方式的压力传感器相比较能够抑制成本之类的效果。

如以上说明的那样，根据本发明的压力传感器，在由防水外壳等覆盖压力检测元件来使用的压力传感器中，能够满足PCT试验等苛刻的防水性能要求。

符号的说明

100、200—压力传感器，110、210—流体导入部，111、211—接头部件，111a、211a—内螺纹部，111b、211b—端口，112、212—基座板材，112A、212A—压力室，120、220—压力检测部，121、221—壳体，122、222—膜片，123、223—膜片保护罩，123a、223a—连通孔，124、224—密封玻璃，124A、224A—液封室，125、225—支柱，126、226—压力检测元件，126a、226a—接合引线，127、227—电位调整部件，128、228—引线脚，129、229—油填充用管，130、230—信号发送部，131、231—端子台，132、232—连接端子，132a、232a—粘接剂，133、233—电线，133a、233a—芯线，134、234—静电保护层，140、240—外表面部件，141、241—防水外壳，142、242—端子台盖，143、243—密封剂，144、244—涂覆剂。

Claims

1.一种压力传感器，其具备：

压力检测元件，其检测流体的压力；

多个电线，其与上述压力检测元件连接且向外部引出；

防水外壳，其在内部收纳上述压力检测元件以及上述多个电线；以及

密封剂，其填充在上述防水外壳的内周部，

上述压力传感器的特征在于，

还具备覆盖上述压力传感器的外周面的水蒸气透过度比上述防水外壳以及上述密封剂的任一个都低的涂覆剂。

2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，

还具备覆盖上述压力传感器的外周面的疏水性比上述防水外壳以及上述密封剂的任一个都高的涂覆剂。

3.根据权利要求1或2所述的压力传感器，其特征在于，

上述涂覆剂包含氟系树脂。

4.根据权利要求1～3任一项中所述的压力传感器，其特征在于，

上述涂覆剂覆盖包括上述密封剂以及上述防水外壳在内的压力传感器的整个外周面。

5.根据权利要求1～3任一项中所述的压力传感器，其特征在于，

上述涂覆剂覆盖包括上述密封剂在内的压力传感器的外周面的上表面。