JP3051777B2 - 半導体圧力センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車などに搭載する
内燃機関の吸入空気圧や大気圧、排気圧などの圧力を検
出する半導体圧力センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車の排気ガス規制の強化に伴
い自動車用エンジンは、その運動状態のいかんを問わず
常に最良の燃焼状態になるように制御する必要がある。
そのため、圧力変換器を用いてエンジンの吸気圧力を検
出し、これを電気信号に変換して燃料供給量を電気的に
制御したり、最適な燃焼状態を維持するように点火時期
を制御したり、大気圧の変化を検知して高度補正を行な
ったりする方法が採用されるようになってきた。

【０００３】このような用途に使用される自動車用の圧
力変換器は、耐熱性及び耐震性などに優れたものが要求
され、これを満足するものとして、半導体歪ゲージ型の
圧力センサが広く採用されるようになってきた。

【０００４】この種の従来の半導体圧力センサを図８〜
図１０に示す。

【０００５】図８は従来の大気圧測定用半導体圧力セン
サの平面図、図９は図８のＦ−Ｆ断面図、図１０は図９
のＧ−Ｇ断面図である。

【０００６】各図中、１は電源ターミナル、２はセンサ
出力ターミナル、３はグランドターミナルであり、４，
５，６，７，８はいずれもセンサ特性チェック用ターミ
ナルである。各ターミナル１〜８はいずれもケース９に
インサートにより固定されており、図示しない回路基板
への挿入を目的として、その肩部１０で同一方向にフォ
ーミングされている。

【０００７】ケース９の一側方に電源・センサ出力・グ
ランドの各ターミナル１〜３と、１本のセンサ特性チェ
ック用ターミナル８が配設され、且つケース９の他側方
に４本のセンサ特性チェック用ターミナル４〜７が配設
されている。

【０００８】センサ特性チェック用ターミナル４〜８
は、その先端部が図示しないセンサ特性チェッカー側の
端子に接続されて、センサが所望の出力特性になるよう
に調節する際に必要なもので、その調節後は不要となる
ものである。

【０００９】ケース９の中央に形成された凹所１１内に
は、感圧ダイヤフラム１２を有するセンサ素子１３を陽
極接合したガラス台座１４が接着剤１５によって固定さ
れている。接着剤１５としては、感圧ダイヤフラム１２
への、ケース９からの応力（外力、熱応力など）伝達を
防止する上で、弾力性を有するものが望ましい。

【００１０】感圧ダイヤフラム１２上には、圧力検出用
ゲージ抵抗（図示せず）と、該圧力検出用ゲージ抵抗を
接続してホイートストンブリッジを形成する信号線とが
拡散などの手段で形成されている。センサ素子１３のう
ちの感圧ダイヤフラム１２以外の外周固定部には、増幅
回路、フィルタ回路、インピーダンス変換回路、温度補
償回路（いずれも図示省略）などが拡散或はスパッタリ
ングなどの手段で形成されている。

【００１１】電源ターミナル１の基端部は、ワイヤ１６
及び電極１７を介してセンサ素子１３の前記所定の回路
部に接続されている。また、センサ出力ターミナル２の
基端部は、ワイヤ１８及び電極１９を介してセンサ素子
１３の前記所定の回路部に接続されており、感圧ダイヤ
フラム１２で検出された圧力が、電極１９からワイヤ１
８を介してセンサ出力ターミナル２に導出される。ま
た、グランドターミナル３の基端部は、ワイヤ２０及び
電極２１を介してセンサ素子１３の前記所定の回路部に
接続されている。更に、センサ特性チェック用ターミナ
ル４〜８の各基端部は、ワイヤ２２及び電極２３を介し
てセンサ素子１３の前記所定の回路部に接続されてい
る。

【００１２】各ワイヤ１６，１８，２０，２２及びセン
サ素子１３は環境保護の目的でシリコンゲル２４で覆わ
れている。

【００１３】２５はキャップであり、センサ素子１３が
内蔵されている空間部２６に通じる大気孔（大気圧導入
孔）２７が穿設されており、ケース９に接着剤２８で接
合固定されている。

【００１４】このような構成から成る半導体圧力センサ
は、ターミナル１〜８を図示しないコントローラの回路
基板などにハンダ付けなどによって取り付けて使用され
る。このように構成された半導体圧力センサの動作につ
いて説明する。

【００１５】内燃機関の吸入空気圧及び大気圧を測定す
る場合には、キャップ２５の大気孔２７を通して感圧ダ
イヤフラム１２に導かれた圧力は、該感圧ダイヤフラム
１２に歪を与える。この歪は、感圧ダイヤフラム１２上
にホイートストンブリッジとして形成された圧力検出用
ゲージ抵抗の値を変化させ、これが圧力信号としてセン
サ素子１３に出力され、該センサ素子１３上に形成され
た各回路によって温度補償、増幅、ろ波、インピーダン
ス変換がそれぞれ実施されて、ワイヤ１８を介してセン
サ出力ターミナル２に出力され、その出力値によって、
大気圧または吸気マニホールド内の圧力を知ることがで
きる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】斯かる従来の半導体圧
力センサにあっては、ケース９の両側に延出する各ター
ミナル１〜８をコントローラの回路基板などにハンダ付
けなどにより取り付けて実装するものであるため、ケー
ス９の面が回路基板の面と平行となり、実装時における
半導体圧力センサの投影面積が大きくなって、実装スペ
ースを多くとり、実装密度の向上及び小型化を図る上で
支障をきたす。

【００１７】また、センサ特性チェック用ターミナル４
〜８は、実装前にセンサの出力特性を合わせる時のみ必
要なもので、出力特性を合わせた後は不要なものであり
ながら、実装状態においてケース９の外側方に長く突出
している。このため、センサ特性チェック用ターミナル
４〜８からノイズが入り易くなって、センサの出力特性
に悪影響を及ぼすと共に、センサ全体が大型化する。

【００１８】更に、実装時に不要なセンサ特性チェック
用ターミナル４〜８の先端部を回路基板にハンダ付けす
るという無駄な工程を行なわなければならず、作業工程
が多くなり、製作コストがアップする。

【００１９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、実装密度の向上及び小型
化を図ることができると共に、センサ特性チェック用タ
ーミナルからノイズが入らず、しかも製作コストの低い
半導体圧力センサを提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の第１発明の半導体圧力センサは、ケースにセン
サ素子と、電源・センサ出力・グランドの各ターミナル
と、センサ特性チェック用ターミナルとをそれぞれ固定
し、且つ前記ケースに大気孔を有するキャップを接合し
て成る半導体圧力センサにおいて、前記キャップの側壁
内面に凹部を設け、該凹部に前記センサ特性チェック用
ターミナルの先端部を臨ませたことを特徴とするもので
ある。

【００２１】また、同じく本発明の第２発明の半導体圧
力センサは、ケースにセンサ素子と、電源・センサ出力
・グランドの各ターミナルと、センサ特性チェック用タ
ーミナルとをそれぞれ固定し、且つ前記ケースに大気孔
を有するキャップを接合して成る半導体圧力センサにお
いて、前記キャップの側壁に切欠部を設け、該切欠部内
に前記センサ特性チェック用ターミナルの先端部を挿入
したことを特徴とするものである。

【００２２】

【作用】センサ特性をチェックする場合、センサ特性チ
ェッカー側の端子をケースの一側外方に若干突出したセ
ンサ特性チェック用ターミナルの先端部に接続する。

【００２３】センサ特性チェック終了後は、センサ特性
チェッカー側の端子をセンサ特性チェック用ターミナル
の先端部から離し、このセンサ特性チェック用ターミナ
ルの先端部をキャップの凹部または切欠部内に位置さ
せ、電源・センサ出力・グランドの各ターミナルのみを
コントローラなどの回路基板にハンダ付けなどで固定し
て実装する。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図７に基づき
説明する。

【００２５】［第１実施例］図１〜図３は、本発明の第
１実施例を示し、図１は半導体圧力センサの一部切欠平
面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図２のＢ−Ｂ
断面図である。なお、本実施例において上述した従来と
同一機能部分については、図面に同一符号を付して説明
する。

【００２６】本実施例において従来と異なる新規な点
は、ケース９の一側方に電源・センサ出力・グランドの
各ターミナル１〜３のみを配設し、且つキャップ２５の
他側壁内面に図示しないセンサ特性チェッカー側の端子
を挿入し得る凹部２９を設け、ケース９の他側方に配設
した４本のセンサ特性チェック用ターミナル４〜７の先
端部を凹部２９内に臨ませて、センサ特性チェック終了
後にこの凹部２９内に樹脂よりなるポッティング剤３０
を充填することにより、ケース９外方に若干突出してい
るセンサ特性チェック用ターミナル４〜７の先端部を密
封する。また、キャップ２５の一側壁内面に凹部３１を
設けると共に、該一側壁に切欠部３２を設け、電源・セ
ンサ出力・グランドの各ターミナル１〜３を直状のまま
で、その先端部を凹部３１から切欠部３２を介してキャ
ップ２５の一側壁外方へ延出し、凹部３１内に樹脂より
なるポッティング剤３３を充填することにより、電源・
センサ出力・グランドの各ターミナル１〜３の途中を密
封する。更に、電源・センサ出力・グランドの各ターミ
ナル１〜３の先端部を図示しないコントローラの回路基
板などにハンダ付けなどによって取り付け使用するよう
にしたことである。凹部２９と３１はケース９の下面側
において開口している。

【００２７】次に上述した半導体圧力センサの製造手順
について説明する。

【００２８】まず、予め各ターミナル１〜７を所定寸法
に切断してケース９の成形金型内にセットして該ケース
９を成形することにより、このケース９に各ターミナル
１〜７を組み付ける。この状態においてセンサ特性チェ
ック用ターミナル４〜７の先端部はケース９の一側外方
に若干突出している。

【００２９】次いで、図示しないセンサ特性チェッカー
側の端子をセンサ特性チェック用ターミナル４〜７の先
端部に電気的に接続して、センサ特性をチェックする。
そして、センサ特性チェック終了後は、センサ特性チェ
ッカー側の端子をセンサ特性チェック用ターミナル４〜
７の先端部から離して、ケース９にキャップ２５を装着
して、その凹部２９内にセンサ特性チェック用ターミナ
ル４〜７の先端部を臨ませる。

【００３０】この後、該凹部２９内にポッティング剤３
０を充填してセンサ特性チェック用ターミナル４〜７の
先端部を密封すると共に、キャップ２５の凹部３１内に
もポッティング剤３３を充填することにより、図１〜図
３に示す半導体圧力センサが完成するものである。

【００３１】また、この半導体圧力センサの実装に際し
ては、電源・センサ出力・グランドの各ターミナル１〜
３のみを、折り曲げずに直状のままでコントローラの回
路基板などにハンダ付けするものである。

【００３２】上述した実施例によれば、センサ特性チェ
ックに際し、センサ特性チェッカー側の端子をセンサ特
性チェック用ターミナル４〜７の先端部に電気的に接続
し得るから、センサ特性チェック用ターミナル４〜７の
先端部がケース９の外方に長く突出しないものでありな
がら、センサ特性チェッカー側の端子との電気的接続に
支障をきたさない。

【００３３】また、半導体圧力センサの実装に際して、
各ターミナル１〜３のみを折り曲げずに回路基板などに
ハンダ付けするから、折り曲げによる応力がセンサ素子
１３部分にかかることがなく、しかも実装時における半
導体圧力センサの投影面積が小さくなり、実装スペース
が少なくて済むので、実装密度が向上し、小型化が図れ
ると共に、ハンダ付けする箇所が少なくて済み、製作工
数を削減し得る。

【００３４】また、センサ特性チェック終了後は、セン
サ特性チェック用ターミナル４〜７の先端部をキャップ
２５の凹部２９内に臨ませて該凹部２９内に充填したポ
ッティング剤３０で密封するから、センサ特性チェック
用ターミナル４〜７からノイズが入らず、センサの出力
特性に悪影響を及ぼすことがないと共に、水等も入らな
いので、センサ特性チェック用ターミナル４〜７の耐久
性が向上する。

【００３５】更に、組立前に予め各ターミナル１〜７を
所定寸法に切断しておくから、組立後に各ターミナル１
〜７を切断することに起因する応力によるセンサ素子１
３部分への悪影響がなくなる。

【００３６】なお、図２中、３４はケース９の上面に全
周に亘って設けられた嵌合溝で、該嵌合溝３４内に、キ
ャップ２５の下面に全周に亘って突設された内外二重構
造の嵌合突部３５ａ，３５ｂが嵌合されて接着剤２８で
接着固定されている。嵌合溝３４の側壁は、接着剤２８
の流れ止めの機能を有している。また、嵌合突部３５
ａ，３５ｂ相互間には間隙を存しており、接着剤２８が
はみ出た場合、嵌合突部３５ａ，３５ｂ相互間の間隙内
に溜まるようになっている。

【００３７】なお、上記構成になる本発明の半導体圧力
センサの動作は上述した従来と同一であるからその説明
を省略する。

【００３８】［第２実施例］次に本発明の第２実施例を
図４〜図７に基づき説明する。

【００３９】なお、本実施例において上述した第１実施
例と同一機能部分については図面に同一符号を付して説
明する。

【００４０】本実施例は、キャップ２５の両側面に各タ
ーミナル１〜７に対応して切欠部３６，３７を設け、こ
れらの切欠部３６，３７内に各ターミナル１〜７を挿入
したものである。また、キャップ２５はケース９の上面
全体を覆っている。また、キャップ２５の下面の環状突
部２５ａ下面がケース９の上面に接着剤２８で接着され
ている。この環状突部２５ａの内外周部に画成された空
間部３１内に、はみ出した接着剤２８が溜まる。

【００４１】本実施例においては、各ターミナル１〜７
をケース９に組み付け後にセンサ特性チェック用ターミ
ナル４〜７を所定寸法に切断（切断部分は図中、２点鎖
線の部分）し、次いでセンサ特性チェックを行なった
後、キャップ２５をケース９に装着する。

【００４２】なお、本実施例におけるその他の構成、動
作及び効果は上述した第１実施例と同一であるからその
説明を省略する。

【００４３】

【発明の効果】以上の如く本発明の請求項１の半導体圧
力センサによれば、キャップの側壁内面に設けた凹部に
センサ特性チェック用ターミナルの先端部を臨ませたか
ら、該先端部からノイズが入ることはなく、該ノイズに
よりセンサ特性が悪影響を受けることがないと共に、全
体形状がコンパクトになる。

【００４４】また、実装時はケースの一側方にある電源
・センサ出力・グランドの各ターミナルのみを、コント
ローラの回路基板などにハンダ付けなどにより取り付け
ればよいので、ハンダ付け箇所が少なくて済み、製作工
数を削減し得てコストダウンを図ることができると共
に、実装時における半導体圧力センサの投影面積は、セ
ンサ特性チェック用ターミナルがケース外方に延出しな
い分だけ少なくなり、実装スペースが少なくて済むので
実装密度が向上する。

【００４５】また、電源・センサ出力・グランドの各タ
ーミナルを折り曲げることなく直状のままで回路基板な
どに取り付けることが可能となり、このように取り付け
れば、上述した実装時の投影面積は大幅に小さくなり、
より一層実装密度が向上すると共に、折り曲げによる応
力がセンサ素子部分に作用しないものである。

【００４６】更に、請求項２の半導体圧力センサによれ
ば、キャップの側壁に設けた切欠部内にセンサ特性チェ
ック用ターミナルの先端部を挿入したから、上述した請
求項１の半導体圧力センサと同様の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す半導体圧力センサの
平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】図２のＢ−Ｂ断面図である。

【図４】本発明の第２実施例を示す半導体圧力センサの
平面図である。

【図５】図４のＣ−Ｃ断面図である。

【図６】図５のＤ−Ｄ断面図である。

【図７】図４のＥ−Ｅ断面図である。

【図８】従来の半導体圧力センサの平面図である。

【図９】図８のＦ−Ｆ断面図である。

【図１０】図９のＧ−Ｇ断面図である。

【符号の説明】

１ 電源ターミナル ２ センサ出力ターミナル ３ グランドターミナル ４ センサ特性チェック用ターミナル ５ センサ特性チェック用ターミナル ６ センサ特性チェック用ターミナル ７ センサ特性チェック用ターミナル ９ ケース １３ センサ素子 ２５ キャップ ２７ 大気孔（大気圧導入孔） ２９ 凹部 ３６ 切欠部

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−193432（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−265119（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−280232（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−42541（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−70477（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−179948（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01L 9/04 G01L 27/00 H01L 29/84

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケースにセンサ素子と、電源・センサ出
   力・グランドの各ターミナルと、センサ特性チェック用
   ターミナルとをそれぞれ固定し、且つ前記ケースに大気
   孔を有するキャップを接合して成る半導体圧力センサに
   おいて、前記キャップの側壁内面に凹部を設け、該凹部
   内に前記センサ特性チェック用ターミナルの先端部を臨
   ませたことを特徴とする半導体圧力センサ。
2. 【請求項２】 前記凹部内にポッティング剤を充填する
   ことにより、前記センサ特性チェック用ターミナルの先
   端部を密封したことを特徴とする請求項１記載の半導体
   圧力センサ。
3. 【請求項３】 ケースにセンサ素子と、電源・センサ出
   力・グランドの各ターミナルと、センサ特性チェック用
   ターミナルとをそれぞれ固定し、且つ前記ケースに大気
   孔を有するキャップを接合して成る半導体圧力センサに
   おいて、前記キャップの側壁に切欠部を設け、該切欠部
   内に前記センサ特性チェック用ターミナルの先端部を挿
   入したことを特徴とする半導体圧力センサ。