JP2003262560A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成の簡略化を図り、また、再トリミングを
可能とする圧力センサを提供する。 【解決手段】 入出力用ピンとトリミング用ピンは、全
てＨＩＣ２に備えられた一つのピンヘッダ７に設けるよ
うにした。また、ポッティング部１２は、ピンヘッダ７
の表面を覆う程度まで設けられ、入出力用ピンとトリミ
ング用ピンは露出した状態を維持するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体圧力を測定す
るための圧力センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の圧力センサは、各種建設
機械や産業機器等の分野において、例えば油圧回路にお
ける油圧などの、各種流体圧力を測定するために用いら
れている。

【０００３】従来技術に係る圧力センサの一例を、図３
及び図４を参照して説明する。図３は従来技術に係る圧
力センサの模式的断面図である。図４は従来技術に係る
圧力センサにおけるＨＩＣ（ハイブリッドＩＣ）の平面
図である。

【０００４】従来技術に係る圧力センサ１０１は、概
略、ＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）１０３が設けられた
ＨＩＣ（ハイブリッドＩＣ）１０２と、電気信号を変換
するための回路を備えたサブサーキット１０４と、圧力
を検出するためのセンサチップ１０６と、センサチップ
１０６とサブサーキット１０４上の回路とを電気的に接
続するためのピン１０５とを備える。

【０００５】また、圧力センサ１０１は、ＨＩＣ１０２
上の出力ランド１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃを介して
ＨＩＣ１０２に電気的に接続されたターミナルピン１１
３と、ターミナルピン１１３が貫通するように設けられ
る貫通コンデンサ１１０と、ターミナルピン１１３に電
気的に接続されたフレキシブルフラットケーブル１０９
と、フレキシブルフラットケーブル１０９を介して外部
と電気的に接続するためのコネクタ１０８とを備える。

【０００６】また、ＡＳＩＣ１０３を製造途中の段階で
トリミングする際に、外部より電気接続するためのトリ
ミング用コネクタ１０７が備えられている。

【０００７】そして、ＨＩＣ１０２，ＡＳＩＣ１０３及
びサブサーキット１０４等はポッティング剤により封止
固定されている。このように封止固定されたポッティン
グ部１１２によって、耐振性，熱結合性及び耐食性を向
上させている。

【０００８】以上の構成により、圧力センサ１０１にお
いては、センサチップ１０６が圧力を受けると、センサ
チップ１０６は圧力の大きさに応じて圧力を電気信号に
変換する。電気信号はピン１０５を通ってサブサーキッ
ト１０４で変換された後に、ＨＩＣ１０２に伝達され
る。

【０００９】そして、ＨＩＣ１０２に設けられたＡＳＩ
Ｃ１０３によって、電気信号は、増幅され、かつ補正さ
れる。補正後の出力信号は、ＨＩＣ１０２上の出力ラン
ド１１４ａ〜ｃからターミナルピン１１３を通って、更
に、ターミナルピン１１３に接続されたフレキシブルフ
ラットケーブル１０９を通って外部へと送られる。

【００１０】ここで、圧力センサ１０１の製造工程の途
中段階において、ＡＳＩＣ１０３をトリミングする必要
があるため、各種基板や電子部品等を組み立てた後、ポ
ッティング部１１２を形成する前に、トリミング用コネ
クタ１０７にトリミング用の相手コネクタを接続してト
リミングを行っていた。

【００１１】このように、圧力センサ１０１は、外部と
の信号をやりとりするために２種類のＩ／Ｏ部が必要で
ある。つまり、ひとつは製品として利用するために必要
な電源，出力，ＧＮＤのためのＩ／Ｏであり、もう一つ
はデジタルトリミング用のＩ／Ｏである。

【００１２】そして、前者は製品として利用されるのに
対して、後者は製造工程中に通常は１回のみ利用され、
製品完成後は不要であるという性格上、従来技術におい
ては、各々のＩ／Ｏはそれぞれ異なる電気接合方式を採
用していた。

【００１３】しかしながら、２種類の電気接合方式を採
用したが故に、部品点数の増加や構造の複雑化を招き、
ひいてはコストを増加させる原因になっていた。

【００１４】また、上記従来技術においては、その構成
上、ポッティング部１１２の形成により、トリミング用
コネクタ１０７の端子部もポッティング剤によって覆わ
れる構成であった。これは、トリミング用コネクタ１０
７に横穴が空いているため、ポッティング剤がトリミン
グ用コネクタ１０７の内部に進入することや、トリミン
グ用コネクタ１０７は通常１度しか利用されないことか
ら、設計上、トリミング用コネクタ１０７を再度利用で
きるように構成されないことなどによるものであった。

【００１５】従って、ポッティング部１１２を形成した
後は、再トリミングを行うことはできなかった。

【００１６】しかし、１度トリミングを行った後に、何
らかの影響（例えば、製造工程において、装置に異常が
ある場合や圧力制御ミスなど）により、最終検査の段階
で、ＡＳＩＣ１０３の精度が許容範囲にない場合に、再
度トリミングが必要になる場合がある。このような場合
に、従来技術においては、再トリミングが不可能である
ため、そのような製品は廃棄等の処分をせざるを得なか
った。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来技
術の場合には、部品点数の増加や構成の複雑化を招くと
いう問題があった。また、再トリミングができないとい
う問題もあった。

【００１８】本発明の目的は、構成の簡略化を図り、ま
た、再トリミングを可能とする圧力センサを提供するこ
とにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、装置外部と電気信号のやりとりを
行うために用いられる、種類の異なる入出力用の電気的
接続部を基板上で一つにまとめるように構成した。

【００２０】ここで、入出力用の電気的接続部は、圧力
検知手段と外部との電気信号のやりとりを行う入出力ピ
ンと、製造過程においてＡＳＣＩの調整を行うための電
気信号のやりとりを行うトリミング用ピンである。

【００２１】ＡＳＩＣは、圧力検知手段から得られた出
力信号を増幅及び補正するものであり、圧力センサを利
用する際に必要なものである。そして、この信号のやり
とりを行うために、入出力ピンは製品使用時に利用され
るものである。また、ＡＳＩＣは製造過程においてトリ
ミングされる必要がある。そして、トリミング用ピンは
製造過程においてＡＳＩＣのトリミングを行うために利
用されるものである。

【００２２】これら入出力ピンやトリミング用ピンは製
品の必要性に応じた個数が設けられるもので、その数は
制限されない。

【００２３】そして、これら入出力ピンやトリミング用
ピンは、ＡＳＩＣが設けられた基板上で、一つのピンヘ
ッダに設けられることで一つにまとめられる。

【００２４】また、入出力ピンとトリミング用ピンの部
分は露出されたまま、ピンヘッダ及び基板を含む部分
を、充填剤によって充填固定することによって、ピンヘ
ッダ及び基板の耐振性を向上させることができる。この
場合、トリミング用ピンの部分は露出することから、充
填剤による充填固定後も、トリミングが可能である。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣
旨のものではない。

【００２６】図１及び図２を参照して、本発明の実施の
形態に係る圧力センサについて説明する。図１は本発明
の実施の形態に係る圧力センサの模式的断面図である。
図２は本発明の実施の形態に係る圧力センサにおけるＨ
ＩＣ（ハイブリッドＩＣ）の平面図である。

【００２７】本実施の形態に係る圧力センサ１は、概
略、ＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）３が設けられたＨＩ
Ｃ（ハイブリッドＩＣ）２と、電気信号を変換するため
の回路を備えたサブサーキット４と、圧力を検出するた
めのセンサチップ６と、センサチップ６とサブサーキッ
ト４上の回路とを電気的に接続するためのピン５とを備
える。なお、センサチップ６とピン５はボンディングワ
イヤ１３等を介して電気的に接続されている。

【００２８】センサチップ６は、本実施の形態において
は歪ゲージを利用したもので、４つのゲージ膜（歪ゲー
ジ）を備え、これらゲージ膜によりゲージパターンを形
成し、回路を構成している。そして、センサチップ６に
対する圧力（応力）が変化すると、センサチップ６がそ
れに応じて変形し、各ゲージ膜の歪量が変化する。

【００２９】ところで、センサチップ６上での応力係数
は、位置によって異なるため、各ゲージ膜の歪量は一律
ではない。これにより、各ゲージ膜の歪量が、圧力変化
に応じて変化することによって、各ゲージ膜の電気抵抗
も変化することになる。従って、各ゲージ膜の部分の各
抵抗値が圧力に応じて変化するため、入力電圧に対する
出力電圧が変化し、この出力電圧は、圧力変化に応じて
リニアに変化するので、出力電圧から圧力を測定するこ
とができるようになっている。

【００３０】本実施の形態の場合には、圧力センサ１の
先端に、複数の孔を有するカバー６１と、その内部に設
けられるダイアフラム６２と貫通孔を有するガイド６３
が設けられ、その内側にセンサチップ６が設けられてい
る。そして、ダイアフラム６２とセンサチップ６により
形成される密封空間内部にはシリコンオイルが充填され
ている。

【００３１】これにより、外部の流体はカバー６１の内
部に進入するため、直接、ダイアフラム６２に流体圧力
が作用する。従って、ダイアフラム６２は、受ける圧力
に応じて変形する。この変形量（歪量）は、ダイアフラ
ム６２が受ける圧力に対応している。そして、その変形
に応じてシリコンオイルを通じてセンサチップ６が圧力
を受けて変形し、上述の通り、圧力を測定することがで
きる。なお、ガイド６３はセンサチップ６に対応する部
分に貫通孔が設けられており、シリコンオイルを介して
センサチップ６部分に的確に圧力を伝達するようにして
いる。

【００３２】また、センサチップ６に対して、電気信号
のやりとりを行うために、入出力用の４つのピン５が設
けられている。そして、スペース的な関係上、ＨＩＣ２
にピン５を直接はんだにより取り付けることはできない
ため、電気信号を変換するための回路を備えたサブサー
キット４が設けられている。これにより、センサチップ
６からの出力信号はピン５を介してサブサーキット４に
送られ、ここで電気信号が変換された後に、ＨＩＣ２に
送られる。

【００３３】また、圧力センサ１は、ＨＩＣ２に電気的
に接続された４つの入出力用ピン７１ａ，７１ｂ，７１
ｃ，７１ｄと、これら入出力用ピン７１ａ〜ｄに一端が
電気的に接続されたフレキシブルフラットケーブル９
と、フレキシブルフラットケーブル９の他端側で電気的
に接続されたコネクタ端子８１と、コネクタ端子８１を
外部装置と電気的に接続するためのコネクタ８と、コネ
クタ端子８１が貫通するように設けられる貫通コンデン
サ１０とを備える。

【００３４】フレキシブルフラットケーブル９の一端
は、入出力用ピン７１ａ〜ｄに直接はんだ付けされてい
る。また、貫通コンデンサ１０は、ケースに支持された
プレート１１に固定されている。

【００３５】また、圧力センサ１には、ＡＳＩＣ３を、
製造途中の段階でトリミングする際に、外部より電気接
続するためのトリミング用ピン７１ｅ，７１ｆ，７１
ｇ，７１ｈ，７１ｉ，７１ｊ，７１ｋ，７１ｌが備えら
れている。

【００３６】そして、本実施の形態においては、図２か
ら明らかなように、上述した入出力用ピン７１ａ〜ｄと
トリミング用ピン７１ｅ〜ｌは、全てＨＩＣ２に備えら
れた一つのピンヘッダ７に設けられている。ピンヘッダ
７においては、図示のように、入出力用ピン７１ａ〜ｄ
が配置される第１領域７１と、トリミング用ピン７１ｅ
〜ｌが配置される第２領域７２が形成される。

【００３７】ＡＳＩＣ３のトリミングを行う場合には、
トリミング用ピン７１ｅ〜ｌに、トリミングを行うため
の装置に設けられた不図示のレセプタクル（メスコネク
タ）を接合して、トリミングを行う。

【００３８】そして、ＨＩＣ２，ＡＳＩＣ３及びサブサ
ーキット４等はポッティング剤により封止固定されてい
る。このように封止固定するポッティング部１２を設け
る目的について説明する。

【００３９】第一に、耐振性の向上を図ることにある。
つまり、基板等が封止固定されていない場合には、振動
により基板が振れるため、ピンなどが破断してしまうお
それがある。これを防止するために、ポッティング部１
２によって、基板等の各種部材を拘束して固定すること
で耐振性の向上を図っている。

【００４０】第二に、熱結合性の向上を図ることにあ
る。ＡＳＩＣ３は、それ自身に感温素子を内蔵してい
る。これは、センサチップ６の歪変形度は環境温度によ
って異なるため、環境温度に応じて出力データを補正す
るためである。従って、感温素子とセンサチップ６はで
きるだけ同じ温度であることが望ましい。そこで、温度
をなるべく等しくするために、ポッティング部１２によ
って、ＡＳＩＣ３とケース等との熱結合性の向上を図っ
ている。

【００４１】第三に、基板等の耐食性の向上を図ること
にある。つまり、基板等が封止固定されていない場合に
は、湿度等の影響によって基板等が腐食されるおそれが
ある。これを防止するために、ポッティング部１２によ
って、基板等の表面を覆い、耐食性の向上を図ってい
る。

【００４２】そして、本実施の形態においては、ポッテ
ィング部１２は、ピンヘッダ７の表面を覆う程度まで設
けられ、入出力用ピン７１ａ〜ｄとトリミング用ピン７
１ｅ〜ｌは露出した状態を維持している。

【００４３】以上の構成により、本実施の形態に係る圧
力センサ１においては、センサチップ６が圧力を受ける
と、センサチップ６は圧力の大きさに応じて圧力を電気
信号に変換する。電気信号はピン５を通ってサブサーキ
ット４で変換された後に、ＨＩＣ２に伝達される。

【００４４】そして、ＨＩＣ２に設けられたＡＳＩＣ３
によって、電気信号は、増幅され、かつ補正される。補
正後の出力信号は、ＨＩＣ２上の入出力用ピン７１ａ〜
ｄからフレキシブルフラットケーブル９を通って、更
に、コネクタ端子８１へと送られ、コネクタ８に接続さ
れた相手コネクタを介して外部装置へと送られる。

【００４５】以上のように、本実施の形態においては、
装置の内部と外部で信号のやりとりを行うために設けら
れる、種類の異なるＩ／Ｏ、すなわち、入出力用ピン７
１ａ〜ｄとトリミング用ピン７１ｅ〜ｌを、一つのピン
ヘッダ７によって、１箇所に集める構成とした。

【００４６】そのため、部品点数を減らすことが可能と
なり、構成の簡略化を図ることができた。また、ＨＩＣ
２上のスペースを大幅に節約することができ、設計自由
度を向上させることが可能となった。事実、本構成を採
用したことで、スペース的に電圧式に比べて不利な電流
出力式の回路についても同一サイズのＨＩＣに収めるこ
とができた。

【００４７】また、部品点数を減少させたことと、コス
トの高かったトリミング用コネクタ等の廃止に伴って、
コストを削減することも可能となった。また、構成を簡
略化したことで、組み立て性も向上した。

【００４８】そして、本実施の形態においては、トリミ
ング用ピン７１ｅ〜ｌはポッティング部１２に埋設され
ずに露出する構成であるため、ポッティング部１２を形
成した後においても、ＡＳＩＣ３のトリミングを行うこ
とが可能である。

【００４９】従って、製造工程の段階で１度トリミング
を行った後に、何らかの影響により、ＡＳＩＣ３の精度
が許容範囲外となってしまった場合でも、再トリミング
を行うことができるため、歩留まりを向上させることが
できる。

【００５０】つまり、通常は、１回トリミングを行えば
十分であるが、装置異常や圧力制御のミス等によって、
ＡＳＩＣ３の精度が許容範囲外となってしまうことがあ
る。一方、圧力センサ１は、コネクタ８をケース（ボデ
ィ）にかしめることで完成品となるが、コネクタ８をケ
ースに仮挿入した状態で、圧力センサ１の最終検査を行
う。従って、この最終検査の段階で、ＡＳＩＣ３の精度
が許容範囲外となっていることを発見した場合でも、従
来技術とは異なり再トリミングを行うことができるた
め、不良品を削減でき、歩留まりを向上させることが可
能となる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明により、構
成の簡略化を図ることが可能となった。また、充填剤に
より充填固定させた後も、再トリミングを行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る圧力センサの模式的
断面図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る圧力センサにおける
ＨＩＣの平面図である。

【図３】従来技術に係る圧力センサの模式的断面図であ
る。

【図４】従来技術に係る圧力センサにおけるＨＩＣ（ハ
イブリッドＩＣ）の平面図である。

【符号の説明】

１ 圧力センサ ２ ＨＩＣ（ハイブリッドＩＣ） ３ ＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ） ４ サブサーキット ５ ピン ６ センサチップ ７ ピンヘッダ ８ コネクタ ９ フレキシブルフラットケーブル １０ 貫通コンデンサ １１ プレート １２ ポッティング部 １３ ボンディングワイヤ ６１ カバー ６２ ダイアフラム ６３ ガイド ７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ 入出力用ピン ７１ｅ，７１ｆ，７１ｇ，７１ｈ，７１ｉ，７１ｊ，７
１ｋ，７１ｌ トリミング用ピン ８１ コネクタ端子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧力検知手段から得られた出力信号を増幅
   及び補正するＡＳＩＣと、 該ＡＳＩＣが設けられた基板と、 該基板に設けられ、前記ＡＳＩＣによって増幅及び補正
   された信号を含む、前記圧力検知手段と外部との電気信
   号のやりとりを行う電気的接続部となる入出力ピンと、 製造過程において前記ＡＳＣＩのトリミングを行うため
   の電気信号のやりとりを行う電気的接続部となるトリミ
   ング用ピンと、を備えた圧力センサであって、 前記入出力ピン及び前記トリミング用ピンは、いずれも
   一つのピンヘッダに設けられることを特徴とする圧力セ
   ンサ。
2. 【請求項２】前記入出力ピンと前記トリミング用ピンの
   部分は露出されたまま、前記ピンヘッダ及び前記基板を
   含む部分は、充填剤によって充填固定されていることを
   特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。