CN111936835B - 压力传感器 - Google Patents

Abstract

提供一种为了抑制由静电噪声等产生的影响而具备有简单的结构的导电部件，能实现小型化并降低成本的压力传感器。压力传感器(1)具有：承受流体压力的隔膜(50)；基座(40)，在该基座与所述隔膜(50)之间形成封入有绝缘性介质的承压空间(52)；在所述承压空间(52)内配置于所述基座(40)的压力检测装置(60)，检测向所述绝缘性介质传递的压力，并将该压力转换为电压力信号；用于在所述压力检测装置(60)与外部的电路之间进行电连接的多个端子销(70、72)；具有与所述压力检测装置(60)的表面相对地配置的导电板(151)和支承所述导电板(151)的脚部(152)的导电部件(150)，至少所述导电板(151)与所述端子销中的任一个电连接。

Description

压力传感器

技术领域

本发明涉及一种压力传感器。

背景技术

使用具备有压力检测装置的压力传感器来配备在制冷冷藏装置、空调装置以检测制冷剂压力，或者配备在工业用设备用机器以检测各种流体压力。在这样的压力检测装置的一种类型中，传感器芯片配置在由隔膜划分并且封入有油的承压室内，由此，压力传感器具备将承压空间内的压力变化转换为电压力信号并输出到外部的功能。

然而，在这种类型的压力检测装置中，有由于某种原因而带有静电的担忧。

对此，在下述的专利文献公开了如下的内容：在封入有油的承压空间中，尤其是在传感器芯片和隔膜之间配置有导电性部件，并且使该导电性部件与传感器芯片内的电路的零电位连接来实现除电。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3987386号说明书

发明所要解决的技术问题

在此，根据专利文献1的以往技术，由金属制的下板和金属部件形成圆筒状的空间，并在该空间的内部配置传感器芯片，或使金属部件与油填充用管、支承环或环状的金属部件的上端接合。然而，当以这样的方式接合金属部件时，制造工时增加并且成本上升。另外，由于需要有设置支承环、环状的金属部件的空间，因此会导致压力传感器的大型化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压力传感器，具备以简单结构来抑制因静电噪音等产生的影响的导电部件，能够实现小型化并且降低成本。

用于解决技术问题的技术手段

为了达成上述目的，本发明的压力传感器具有：

隔膜，该隔膜承受流体压力；

基座，在该基座与所述隔膜之间形成封入有绝缘性介质的承压空间；

压力检测装置，该压力检测装置在所述承压空间内配置于所述基座，检测向所述绝缘性介质传递的压力，并将该压力转换为电压力信号；

多个端子销，该多个端子销用于在所述压力检测装置与外部的电路之间进行电连接；以及

导电部件，该导电部件具有与所述压力检测装置的表面相对地配置的导电板和支承所述导电板的脚部，

至少所述导电板与所述端子销中的任一个电连接。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种压力传感器，该压力传感器具备以简单结构来抑制因静电噪音等产生的影响的导电部件，能够实现小型化并且降低成本。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的压力传感器的纵剖视图。

图2是沿A-A线剖切图1的压力传感器并从箭头方向观察的横剖视图。

图3是沿B-B线剖切图2的压力传感器，表示压力检测单元及其附近的纵剖视图。

图4是安装于除电板的导电部件的立体图。

图5是表示制造第一方式所涉及的压力检测单元的过程的图。

图6是表示制造第一方式所涉及的压力检测单元的过程的图。

图7是表示制造第一方式所涉及的压力检测单元的过程的图。

图8是本发明的第二实施方式所涉及的压力传感器的纵剖视图。

图9是放大表示图8的压力传感器中的压力检测单元及其附近的剖视图。

图10是沿C-C线剖切图9所示的压力检测单元并从箭头方向观察的横剖视图。

图11是从箭头D方向观察图9所示的压力检测单元的图。

图12是本实施方式所涉及的导电部件的立体图。

图13是表示制造第二方式所涉及的压力检测单元的过程的图。

图14是表示制造第二方式所涉及的压力检测单元的过程的图。

图15是表示制造第二方式所涉及的压力检测单元的过程的图。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，参照附图对本发明所涉及的实施方式进行说明。图1是表示压力传感器的一实施方式的纵剖视图。如图1所示，压力传感器1具有树脂制的罩10，罩10呈如下形状：横截面例如为圆管状的大筒部10a与横截面为圆环状、长圆状、椭圆状等的小筒部10b同轴地配列，并经由台阶部10c将大筒部10a和小筒部10b各自的端部接合而成。在罩10的大筒部10a的内侧安装有压力检测单元2。

压力检测单元2具备：盘状的安装部件30，该安装部件30对连接有未图示的流体流入管的连接螺母20进行支承；与安装部件30相对配置的盘状的基座40；以及金属制的隔膜50，该隔膜50的外周被安装部件30和基座40夹持。这些安装部件30、基座40及隔膜50例如通过不锈钢合金等形成，并且它们的外周部通过焊接W被一体化。

另外，在连接螺母20的上端突出形成有圆筒部20a，圆筒部20a通过钎焊等方法而被密封地嵌合固定于在安装部件30的中央形成的圆孔30a。在圆筒部20a的内部形成有贯通路20b，安装部件30的内部与连接螺母20的内部经由该贯通路连通。

图2是沿A-A线剖切图1的压力传感器1并从箭头方向观察的横剖视图。图3是沿B-B线剖切图2的压力传感器1来表示压力检测单元2及其附近的纵剖视图。

在各图中，在由基座40和隔膜50划分的承压空间(承压室)52填充有油等绝缘性液状介质(尤其是，参照图3)。在将该液状介质填充到承压空间内之后，为了封闭该承压空间，如图1所示，通过焊接等手段将球40b固定安装于基座40。

在图3中，在基座40的承压空间52侧的中央部配置有半导体形的压力检测装置60。压力检测装置60具有固定于基座40的玻璃制的台座62和贴附在台座62的表面的压力检测元件(半导体芯片)64。

在图2中，在压力检测元件64的外周附近具备八个键合垫(电极)。如后述的图5所示，键合垫中的三个是传感器输入电源垫64a、接地垫64b以及传感器输出垫64c，剩下的五个是信号调整用垫64d。但是，键合垫的数量并不限定于八个。在本实施方式中，传感器输入电源垫64a维持在5V，接地垫64b维持在0V，传感器输出垫64c的电压与检测出的压力相应地在0V以上且5V以下(优选的是，0.5V以上且4.5V以下)的范围内进行变化。另外，键合垫的配置并不限定于上述。

在半导体形的压力检测装置60的周围以贯通基座40的方式配置有多个(在本例中为八个)端子销70、72。端子销70、72通过气密密封件74而相对于基座40被绝缘密封。

多个端子销中的一个是接地用的端子销70。除了接地用的端子销以外的七个端子销72和一个接地用的端子销70与图1所示的中继基板90的配线连接。

在设置有该压力传感器1的制冷冷藏装置、空调装置等的控制盘内设置有引线94，并且该引线94与未图示的电路连接。从这样的电路经由引线94、端子销70、72而能够向压力检测元件64施加电源电压，另外，能够输出压力检测用信号。

在图2中，半导体形的压力检测装置60(压力检测元件64)中的除了接地垫64b以外的传感器输入电源垫64a、传感器输出垫64c及信号调整用垫64d通过键合线80与端子销72连接(接线)。另外，在本实施方式中，接地垫64b经由键合线82与后述的除电板100连接(接线)，并且除电板100和接地用的端子销70经由键合线81连接(接线)。

在图1中，在将上述的压力检测单元2配置为抵靠于在罩10的大筒部10a的内侧形成的段部10d之后，从大筒部10a的下端侧及小筒部10b的上端侧(引线94导出侧)向罩10的内部填充树脂P，并使其硬化。由此，压力检测单元2的电气结构部被密封固定在罩10内。

压力检测装置60通过从外部的电路经由输入电源用的端子销72被供电而进行工作。在流体被导入连接螺母20而进入到安装部件30的内侧的流体导入室32内时，隔膜50因该压力而弹性变形，对承压空间52内的绝缘性介质进行加压。压力检测元件64对该压力变动进行检测，并将其转换为电信号，经由端子销72将电信号，即，压力检测用信号输出至外部。输入了这样的压力检测用信号的外部电路基于此，能够高精度地检测被导入至连接螺母20的流体的压力。

在本实施方式中，如图2、3所示，在半导体形的压力检测装置60的周围，使用粘接剂等而将除电板100接合于基座40上。

除电板100的外部形状具有多边形状(在此，是八边形)的外周形状，并且在除电板100的内侧设置有用于包围压力检测装置60的外周的窗孔102。

除电板100由绝缘板和在该绝缘板的单侧的面101形成的导电层构成，绝缘板例如是由陶瓷、玻璃等无机材料，或聚酰胺、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、PPS等富有耐热性的材料制成。优选的是，将与面101相对的面粘接在基座40上。导电层构成为金属的板状，或者也可以是印刷、烧制形成。作为导电层的材料，虽然代表性的有金、银、铜、铝、镍等，但为了获得高电压耐久性也能够使用钨、钼等高熔点的材料。

由以上可知，除电板100的面101成为具有导电性且相对于基座40绝缘的状态。

如图2所示，该面101通过键合线82与接地垫64b连接，另外该面101通过键合线81与接地用的端子销70连接。

并且，接地用的端子销70经由引线94(图1)与在设置有该压力传感器1的制冷冷藏装置、空调装置等的控制盘内设置的电路的零电位连接。即，除电板100的面101与零电位连接。

图4是安装于除电板100的导电部件150的立体图。导电部件150具有例如通过冲压金属板而一体地形成的大致矩形板状的导电板151和从导电板151的相对的两缘中央对称地倾斜延伸的一对脚部152。各脚部152的顶端相对地弯曲为L字状来构成安装部153。

如图3所示，使安装部153紧贴卡合于除电板100的面101的外周缘，并经由脚部152将导电部件150安装于除电板100，导电板151与压力检测装置60的上表面相对配置。安装部153通过软钎焊固定于面101，由此，与除电板100的面101相同地，导电板151也维持在零电位。此外，在图2中，以双阴影线表示导电部件150的导电板151，以透视的状态表示压力检测装置60。

根据本实施方式，在填充于承压空间52内的液体介质由于周围环境而产生带电的情况下，虽然在隔膜50与导电部件150的导电板151之间产生大的电位差，但是导电板151与压力检测装置60之间的电位差维持在大致零。因此，除了除电板100的面101维持零电位，还能够抑制由压力检测装置60的带电导致的影响。

另外，根据本实施方式，由于如以下所述的那样，仅通过将脚部152的安装部153软钎焊于电板100就能够在适当的位置组装导电部件150，因此能够实现压力传感器的小型化并能够降低制造工时，实现成本的降低。

图5～7是表示制造本实施方式所涉及的压力检测单元2的过程的图，与图2同样地是从俯视观察的状态。首先，在图5中，将端子销70、72经由气密密封件74安装于基座40，并接合压力检测装置60。

并且，如图6所示，在面101形成了导电层的除电板100通过窗孔102来包围压力检测装置60并粘接于基座40。

随后，如图7所示，将除了接地以外的端子销72经由键合线80与电源输入用垫64a、传感器信号输出用垫64c以及信号调整用垫64d连接，并且将接地用的端子销70与接地垫64b经由除电板100及键合线81、82而连接。

并且，参照图2所示的俯视图，通过导电部件150的导电板151覆盖压力检测装置60整体，并将脚部152的安装部153软钎焊于除电板100的面101。导电板151通过脚部152而相对于面101配置在规定位置且平行地配置。由于一对安装部153的间隔与面101的宽度尺寸大致相等，因此仅通过将安装部153卡合于面101的两缘，就能够使导电板151相对于压力检测装置60的中心定心配置。另外，由于脚部152的宽度与压力检测装置60的尺寸相比充分小，因此能够避免与键合线80的干涉地进行安装。

并且，如图1及图3所示，安装部件30在与基座40之间夹持隔膜50并被焊接，在经由基座40的孔40a将液体介质注入承压空间52内之后，孔40a如图1所示的那样通过球40b被密封。此外，安装部件30在接合有连接螺母20的状态下与基座40焊接。通过上述制作压力检测单元2。如图1所示，这样被制作的压力检测单元2安装于罩10，并且被适当配线。

根据上述的本实施方式，经由连接于压力检测装置60的接地垫64b的端子销70将导电部件150连接至零电位，但是并不限定于此。例如，也可以是，将连接于压力检测装置60的电源输入用垫(电源电压端子)64a的端子销72与导电部件150连接，或将连接于信号输出用垫64c的端子销72与导电部件150连接，该信号输出用垫64c与压力检测装置60检测出的压力相应地输出电信号(电压力信号)。由此，由于与导电部件150以线键合连接的端子销的选择自由度提高，因此有利于设计及实施。导电部件150和端子销也可以是以直接或者经由其他的导电部件的间接中的任意一种方式连接。

在此，压力检测装置60的电源电压为5V左右，另外，传感器输出电压通常为0.5～4.5V左右。因此，即使在例如使导电部件150与连接于电源电压垫的端子销72连接而设为5V的电位的情况下，由于与之相比隔膜50与导电部件150之间的电位差非常大(带电时，最大为数百V以上)，因此作为对于压力检测装置60的影响，与将导电部件150作为零电位的情况的效果几乎没有差异。

另外，导电部件150和除电板100之间的接合并不限定于软钎焊，也可以是，通过使用导电性粘接剂的粘接等其他的手段来进行电连接。另外，导电板151和脚部152也可以是分体的，例如能够利用端子销作为脚部。在将脚部152作为非导电性部件时，导电板151与端子销直接连接。

并且，虽然本实施方式的导电部件150经由除电板100连接于基座40，但是也能够不经由除电板100，直接设置在基座40上。但是，为了将导电部件150保持在规定的电位，需要在导电性的基座40与脚部152之间配置绝缘体，并且经由键合线或者其他的导电部件将端子销70(或72)与导电部件150连接。

(第二实施方式)

接着，参照附图对第二实施方式进行说明。图8是本发明的第二实施方式所涉及的压力传感器1A的纵剖视图。图9是表示扩大了图8的压力传感器1A中的压力检测单元2A及其附近的剖视图。图10是沿C-C线剖切图9所示的压力检测单元2A并从箭头方向观察的横剖视图。图11是从箭头D方向观察图9所示的压力检测单元2A的图。图12是导电部件150A的立体图。

第二实施方式与第一实施方式相比，压力检测单元2A不具有除电板，将端子销设为五个，并且基座40A和导电部件150A的形状不同。由于除此以外的结构与上述的第一实施方式相同，因此标注相同的符号并且省略重复说明。

参照图9、10，在半导体形的压力检测装置60的周围以贯通基座40A的方式配置有三个端子销70、71、72以及两个支承销73。端子销70、71、72和支承销73优选由相同的导电性材质形成，另外优选具有相同的形状及长度。端子销70、71、72及支承销73通过气密密封件74而相对于基座40A的贯通孔被绝缘密封。

三个端子销中的端子销70是接地用的，端子销71是电源输入用的，端子销72是传感器信号输出用的，两个支承销73用于支承导电部件150A。端子销70、71、72经由键合线80电连接于压力检测元件64的各垫。此外，压力检测元件64的各垫的位置与第一实施方式不同。

如图12所示，本实施方式的导电部件150A的一对脚部152的顶端的安装部153A不形成为L字状，而是与导电板151大致平行地相对地延伸。

如图9所示，支承销73的端部从基座40A向隔膜50侧突出，该端部与安装部153A抵接，并且通过激光焊接等将支承销73与安装部153A接合为能够进行电导通。此外，虽然支承销73与安装部153A的接合可以利用钎焊、导电性粘接剂的涂布、软钎焊等来进行，但是优选的是，以安装部153A不与气密密封件74、基座40A接触的方式空开间隙地接合。

在图11中，端子销70、71、72及支承销73的上端固定于中继基板90，并且端子销70、71、72及支承销73向纸面垂直方向里侧延伸。另外，三个连接销91a、91b、91c的下端固定于中继基板90，并且三个连接销91a、91b、91c向纸面垂直方向跟前侧延伸。连接销91a、91b、91c与连接器92(图8)内的凹部件卡合，用于接收与外部的电路之间的信号。

在本实施方式中，在中继基板90上，接地用的端子销70通过配线WL与连接销91a连接，另外连接销91a通过配线WL与一方的(在图11中，右侧的)支承销73连接。即，导电部件150A与接地用的端子销70电连接。在该情况下，另一方的(在图11中，左侧的)支承销73成为不被电连接的虚设销，但也可以使双方的支承销73与导电部件150A连接。

另外，在中继基板90上，电源输入用的端子销71通过配线WL与连接销91b连接，传感器信号输出用的端子销72通过配线WL与连接销91c连接。但是，也可以是，代替接地用的端子销70，将电源输入用的端子销71或信号输出输入用的端子销72经由配线WL与支承销73连接，从而与导电部件150A电连接。

此外，在中继基板90上，接地用的端子销70和电源输入用的端子销71及接地用的端子销70和传感器信号输出用的端子销72之间分别连接有电容器CP。然而，这样的电容器CP是用于抑制来自外部的噪声传递至压力检测装置60的，并非是必须设置的。

与上述的实施方式同样地，在填充于承压空间52内的液体介质由于周围环境而产生带电的情况下，虽然在隔膜50与导电部件150A的导电板151之间产生大的电位差，但是导电板151与压力检测装置60之间的电位差维持在大致零。因此，能够抑制因压力检测装置60的带电导致的影响。另外，根据本实施方式，通过不设置除电板来实现结构的简单化和成本的降低。

接着，对压力检测单元2A的安装工序进行说明。首先，如图13所示，在通过气密密封件74将端子销70、71、72及支承销73固定于基座40A的贯通孔之后，通过粘接剂将压力检测装置60固定在基座40A的中央。

在此，分别使通电用探针与压力检测装置60中的键合垫接触来进行压力检测元件64的温度补正作业(调整作业)。

在此，在作为基准的温度(例如室温)下的压力检测元件64负荷有载荷(压力)的状态下，读取从传感器信号输出用垫64c或者是信号调整用垫64d输出的输出值，获得规定压力与输出之间的关系，从而设定补正系数(补正函数)。

接着，如图14所示，通过键合线80将端子销70、71、72和压力检测装置60的对应的接地垫64b、电源输入用垫64a、传感器信号输出用垫64c连接。

随后，如图15所示，在使导电板151与压力检测装置60相对，并使导电部件150A的安装部153A与支承销73的端部抵接的基础上，对抵接部照射激光LB来进行接合。

并且，在基座40A和安装部件30夹持隔膜50之后，将它们的外周焊接，并且从基座40A的孔40a向承压室52的内部填充油，通过焊接密封球40b而完成压力检测单元2A(图9)。随后，如关联图11所说明的那样，压力检测单元2A的端子销70、71、72及支承销73的端部通过粘接剂固定在中继基板90，并且经由配线WL与连接销91a、91b、91c连接。

符号说明

1、1A…压力传感器；2、2A…压力检测单元；10…罩；20…连接螺母；30…安装部件；32…流体导入室；40、40A…基座；50…隔膜；52…承压空间；60…压力检测装置；62…玻璃质的台座；64…压力检测元件；70…接地用的端子销；71、72…端子销；73…支承销；74…气密密封件；80…键合线；81、82…接地用键合线；90…中继基板；92…连接器；94…引线；100…除电板；150、150A…导电部件；151…导电板；152…脚部

Claims (4)

1.一种压力传感器，其特征在于，具有：

隔膜，该隔膜承受流体压力；

基座，在该基座与所述隔膜之间形成封入有绝缘性介质的承压空间；

压力检测装置，该压力检测装置在所述承压空间内配置于所述基座，检测向所述绝缘性介质传递的压力，并将该压力转换为电压力信号；

多个端子销，该多个端子销用于在所述压力检测装置与外部的电路之间进行电连接；以及

导电部件，该导电部件具有与所述压力检测装置的表面相对地配置的导电板及支承所述导电板的脚部，

所述导电板与连接于所述压力检测装置的电源电压端子的端子销或输出所述压力检测装置的电压力信号的端子销电连接。

2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，

在所述基座上，在所述压力检测装置的周围设置有除电板，

所述导电部件的脚部为导电性且接合于所述除电板，

所述除电板与所述端子销中的任一个电连接。

3.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，

所述导电部件的脚部为导电性且与固定在所述基座的导电性的支承销连接，

所述支承销与所述端子销中的任一个电连接。

4.所述权利要求1至3中任一项所述的压力传感器，其特征在于，

所述导电部件通过冲压金属板而与所述导电板和所述脚部一体地形成。

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