JP5931004B2 - Physical quantity measurement sensor - Google Patents
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Description
本発明は、流体を測定する圧力センサ、その他の被測定流体の物理量を測定する物理量測定センサに関する。 The present invention relates to a pressure sensor that measures a fluid and a physical quantity measurement sensor that measures a physical quantity of another fluid to be measured.
流体圧力の測定には、被検知圧力を検出して電気信号に変換する圧力センサが用いられている。この圧力センサの１つの従来例１を図７に示す。
図７において、従来例１の圧力センサは、継手１０１にセンサモジュール１０２を取り付け、センサモジュール１０２に、出力補正及び温度補正を行うＡＳＩＣ回路部１０３と電流又は電圧等の必要な電気出力形態を変換するための変換回路部１０４とをそれぞれ電気的に接続し、これらの回路部１０３，１０４に電気信号を入出力する端子部１０５を電気的に接続した構造である。
センサモジュール１０２は、筒状のハウジング１０６にベース１０７を介して検出部１０８を設け、この検出部１０８に対向して隔膜１０９をハウジング１０６に設けた構造であり、ベース１０７、検出部１０８及び隔膜１０９で囲まれた空間に封入液Ｌが封入されている。隔膜１０９は、検出部１０８に被測定流体が直接触れないようにするためのものであり、封入液Ｌは、隔膜１０９から検出部１０８に圧力を伝達するためにオイル等から構成されている。
For the measurement of fluid pressure, a pressure sensor that detects a detected pressure and converts it into an electrical signal is used. One conventional example 1 of this pressure sensor is shown in FIG.
In FIG. 7, the pressure sensor of Conventional Example 1 has a
The
従来例１とは異なる従来例として、感熱機構を有するＡＳＩＣと、トランジスタからなる発熱素子とを別々に基板に配置し、これらの基板に放熱基板がリードを介して接続した圧力センサがある（従来例２：特許文献１）。
この従来例２では、通電によって発熱した発熱素子の熱は、感熱機構が配置された基板から熱伝達しても途中の放熱基板で放熱され、感熱機構が配置された基板へ伝播しないので、発熱素子の熱を感熱機構に熱伝達することを防止できる。さらに、感熱機構の検知温度が実際の圧力検知素子の温度よりも高温とならず温度差が大きくならないので、感熱機構の検知温度を用いて温度補正を行った信号は実際の圧力に対する誤差が低減し、出力精度の向上を図ることができる。さらに、時間が経過しても、発熱素子の熱が感熱機構へ熱伝導しないので、感熱機構の温度は時間の経過とともに上昇していくことはない。そのため、電源投入後に時間が経過しても、安定した出力精度を維持することができる。
As a conventional example different from the conventional example 1, there is a pressure sensor in which an ASIC having a heat sensitive mechanism and a heating element composed of a transistor are separately arranged on a substrate, and a heat dissipation substrate is connected to these substrates via leads (conventional technology). Example 2: Patent Document 1).
In Conventional Example 2, the heat of the heat generating element that generates heat by energization is dissipated by the heat dissipation substrate in the middle even if heat is transferred from the substrate on which the heat sensitive mechanism is arranged, and does not propagate to the substrate on which the heat sensitive mechanism is arranged. It is possible to prevent the heat of the element from being transferred to the heat sensitive mechanism. In addition, since the temperature detected by the thermal mechanism is not higher than the actual temperature of the pressure sensing element and the temperature difference does not increase, the signal corrected for temperature using the temperature detected by the thermal mechanism reduces the error relative to the actual pressure. In addition, the output accuracy can be improved. Furthermore, even if time elapses, the heat of the heat generating element does not conduct heat to the heat sensitive mechanism, so that the temperature of the heat sensitive mechanism does not rise with time. Therefore, stable output accuracy can be maintained even if time elapses after the power is turned on.
従来例１では、周囲温度や電子回路の発熱がセンサモジュール１０２に伝わって、熱均衡するが、熱伝導率や熱容量の違いによりセンサモジュール１０２の封入液Ｌと検出部１０８とに温度差が発生し、ＡＳＩＣ回路部１０３による温度補正に誤差が生じて測定精度が低下するという問題がある。さらに、電源投入後の時間経過により、回路部１０４からの熱が徐々に伝わるため、センサモジュール１０２の封入液Ｌと検出部１０８との温度が均衡するまでの間、出力が不安定となるという問題もある。
In Conventional Example 1, the ambient temperature and the heat generated in the electronic circuit are transmitted to the
従来例２では、発熱素子から発生する熱による温度の影響を低減するために、感熱機構と発熱素子とを別々の基板に配置し、これらの基板を、放熱基板を介して接続した構成となっているため、部品点数が増えてコスト高となるという問題がある。さらに、従来例２では、３つの基板を並べて配置する構成から、構造上大きくなってしまい、小型化するにも限界が生じる。そして、より低圧レンジを温度特性に優れ高精度な圧力計測することについても同様な問題がある。 In the conventional example 2, in order to reduce the influence of the temperature due to the heat generated from the heat generating element, the heat sensitive mechanism and the heat generating element are arranged on separate substrates, and these substrates are connected via a heat dissipation substrate. Therefore, there is a problem that the number of parts increases and the cost increases. Further, in the conventional example 2, the structure in which the three substrates are arranged side by side increases in structure, and there is a limit to downsizing. There is a similar problem in measuring the pressure of the low-pressure range with excellent temperature characteristics and high accuracy.
本発明の目的は、温度変化の影響を少なくし小型化を図ることができる物理量測定センサを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a physical quantity measuring sensor that can be reduced in size by reducing the influence of temperature changes.
本発明の物理量測定センサは、電気信号を取り出すための複数のリードピン及び前記リードピンが絶縁状態で取り付けられるベースを有する気密端子と、前記ベースに設けられ前記リードピンと電気的に接続されて被測定流体の物理量変化による電気信号及び温度による電気信号を出力する検出部と、前記検出部を囲むように配置された筒状のハウジングと、前記ハウジングに気密接合され前記検出部と対向する隔膜と、前記気密端子、前記検出部、前記隔膜及び前記ハウジングで囲われた領域に封入された封入液と、前記リードピンに取り付けられる均熱板と、を備え、前記均熱板と前記リードピンとは、リードピン接合部を介して接合され、かつ、伝熱性を有することを特徴とする。 The physical quantity measurement sensor according to the present invention includes a plurality of lead pins for extracting an electric signal, an airtight terminal having a base to which the lead pins are attached in an insulated state, and a fluid to be measured provided on the base and electrically connected to the lead pin. A detection unit that outputs an electrical signal due to a change in physical quantity and an electrical signal due to temperature, a cylindrical housing disposed so as to surround the detection unit, a diaphragm that is hermetically joined to the housing and faces the detection unit, An airtight terminal, the detection unit, an enclosure liquid enclosed in a region surrounded by the diaphragm and the housing, and a heat equalizing plate attached to the lead pin, wherein the heat equalizing plate and the lead pin are connected to the lead pin. It joins through a part and has heat conductivity .
被測定流体の温度が変化して隔膜を介して熱が伝わる封入液と検出部との温度差が大きくなり、あるいは、センサを構成する電子回路等から生じる熱がリードピンに伝わって、封入液と検出部との温度差が大きくなることがある。本発明では、複数のリードピン接合部を介してリードピンが均熱板に設けられているので、リードピンから熱が伝わる封入液と検出部との温度差が小さくなり、適正な測定を行うことができる。しかも、電源投入後に時間が経過しても、封入液と検出部との温度が均衡しているので、出力が安定する。
さらに、従来例とは異なり、放熱板が不要とされるので、ベースと均熱板とを近接配置することが可能となり、物理量測定センサの小形化を図ることができる。
The temperature difference between the encapsulated liquid where the temperature of the fluid to be measured changes and heat is transmitted through the diaphragm increases, and the heat generated from the electronic circuit that constitutes the sensor is transmitted to the lead pin, and the encapsulated liquid The temperature difference with the detection unit may become large. In the present invention, since the lead pins are provided on the heat equalizing plate via a plurality of lead pin joints, the temperature difference between the encapsulated liquid that conducts heat from the lead pins and the detection unit is reduced, and appropriate measurement can be performed. . In addition, even when time elapses after the power is turned on, the temperature of the sealed liquid and the detection unit is balanced, so that the output is stabilized.
Further, unlike the conventional example, since a heat radiating plate is not required, the base and the heat equalizing plate can be disposed close to each other, and the physical quantity measuring sensor can be miniaturized.
ここで、本発明では、前記均熱板は前記ベースの端部とベース接合部を介して接合されている構成が好ましい。
この構成では、均熱板の異なる位置からベースに熱が伝わることになり、封入液の温度分布をより均一にして温度変化による影響をより少なくすることができる。
Here, in the present invention, it is preferable that the soaking plate is joined to the end portion of the base via a base joint portion.
In this configuration, heat is transmitted to the base from different positions on the heat equalizing plate, and the temperature distribution of the sealed liquid can be made more uniform, thereby reducing the influence of temperature changes.
前記ベースと前記均熱板とは密着されている構成が好ましい。
この構成では、ベースと均熱板とが密着されることで、封入液の温度分布をより均一化することができる。そのため、温度変化による影響をより少なくすることができる。
The base and the soaking plate are preferably in close contact with each other.
In this configuration, the base and the heat equalizing plate are in close contact with each other, whereby the temperature distribution of the sealed liquid can be made more uniform. Therefore, the influence due to temperature change can be further reduced.
前記ベースと前記均熱板との間に伝熱性がありかつ前記ベースと前記均熱板とにそれぞれ密着した熱伝達媒体が設けられている構成が好ましい。
この構成では、ベースと均熱板との間に隙間があっても、この隙間を熱伝達媒体、例えば、アルミニウムや銅からなる板材や、シリコン液を介在させることで、ベースと均熱板との間の熱伝達を効率的に行い、温度変化による影響をより少なくすることができる。
It is preferable that a heat transfer medium that has heat transfer properties between the base and the soaking plate and that is in close contact with the base and the soaking plate is provided.
In this configuration, even if there is a gap between the base and the heat equalizing plate, the gap between the base and the heat equalizing plate can be obtained by interposing the heat transfer medium, for example, a plate made of aluminum or copper, or a silicon liquid. The heat transfer between the two can be efficiently performed, and the influence of temperature change can be reduced.
前記リードピン接合部は、前記均熱板の前記ベースとは反対側の面のみにおいて前記リードピンが挿通する挿通孔の周縁を含む領域に形成されたパターンである構成が好ましい。
この構成では、接合材で接合するためのパターンが挿通孔のベースと対向する面には形成されていないので、均熱板にリードピンを接合材で接合、例えば、半田付けしても、接合材（半田）が挿通孔を通ってベースに伝わることがない。そのため、ベースが金属製とされた際に、リードピンがベースと短絡することがない。
It is preferable that the lead pin joint is a pattern formed in a region including a peripheral edge of an insertion hole through which the lead pin is inserted only on the surface of the heat equalizing plate opposite to the base.
In this configuration, since the pattern for joining with the joining material is not formed on the surface facing the base of the insertion hole, even if the lead pin is joined to the heat equalizing plate with the joining material, for example, soldering, the joining material (Solder) does not travel to the base through the insertion hole. Therefore, when the base is made of metal, the lead pin does not short-circuit with the base.
前記ベース接合部は、前記均熱板の前記ベースに対向する面に形成されたパターンと、前記均熱板の前記ベースと対向する面とは反対側の面に形成されたパターンと、これらのパターンの間に形成されたスルーホールとを備えた構成が好ましい。
この構成では、均熱板の両面及び側面において接合材で接合されるパターンが形成されるため、均熱効果を高いものにできる。
The base joint portion includes a pattern formed on a surface of the heat equalizing plate facing the base, a pattern formed on a surface opposite to the surface of the heat equalizing plate facing the base, and these A configuration including through holes formed between the patterns is preferable.
In this structure, since the pattern joined with the joining material is formed on both sides and side surfaces of the soaking plate, the soaking effect can be enhanced.
前記ベースは、前記リードピンが挿通されるピン挿通孔が形成され前記検出部が取り付けられた板状部、及びこの板状部のピン挿通孔に設けられ前記リードピンを前記板状部とは電気的に絶縁状態で支持するための絶縁部材を有するベース本体と、このベース本体の前記隔膜に対向する面に前記リードピンと前記検出部とにそれぞれ干渉しないように配置されたスペーサとを備えた構成が好ましい。
この構成では、ベース本体と隔膜との間にスペーサが設けられているので、封入液の量を少なくすることとができる。温度誤差の原因となる封止液の量を少なくすることで、測定精度を向上させることができる。
The base is provided with a plate-like portion in which a pin insertion hole into which the lead pin is inserted is formed and the detection unit is attached, and the pin insertion hole of the plate-like portion, and the lead pin is electrically connected to the plate-like portion. A base body having an insulating member for supporting in an insulated state, and a spacer disposed on a surface of the base body facing the diaphragm so as not to interfere with the lead pin and the detection unit, respectively. preferable.
In this configuration, since the spacer is provided between the base body and the diaphragm, the amount of the sealed liquid can be reduced. Measurement accuracy can be improved by reducing the amount of the sealing liquid that causes a temperature error.
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態にかかる物理量測定センサの断面図であり、図２は、物理量測定センサの要部断面図である。本実施形態では物理量測定センサは被測定流体の圧力を測定する圧力センサである。
図１及び図２において、物理量測定センサは、継手１と、継手１に取り付けられたセンサモジュール２と、センサモジュール２と電気的に接続されたリードピン３１と、センサモジュール２の継手１とは反対側に配置されたＡＳＩＣ回路部４と、ＡＳＩＣ回路部４のセンサモジュール２とは反対側に配置された変換回路部５とを備えている。センサモジュール２、リードピン３１、ＡＳＩＣ回路部４及び変換回路部５の周囲が筒状のケース６で覆われている。ケース６は、その一端部が継手１に気密接合され、他端部が端子部７と気密接合されている。センサモジュール２には均熱板８が設けられている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a physical quantity measurement sensor according to the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the physical quantity measurement sensor. In this embodiment, the physical quantity measurement sensor is a pressure sensor that measures the pressure of the fluid to be measured.
1 and 2, the physical quantity measuring sensor is opposite to the
継手１は、図示しない配管に取り付けるためのねじが形成された一端部１１と、センサモジュール２を取り付ける他端部１２とを有する。これらの一端部１１と他端部１２との間には六角部１３が設けられている。
継手１の軸芯には被測定流体を配管から導入する圧力導入孔１０が貫通して形成されている。
The joint 1 has one
A
センサモジュール２は、継手１の他端部１２に取り付けられた取付部２１と、取付部２１の端部に固定されたリング状のハウジング２２と、ハウジング２２の内周部に取り付けられたベース２３と、ベース２３の中央部に取り付けられた検出部２４と、検出部２４に対向する隔膜２５とを有する。
取付部２１は、その内部に圧力導入孔１０から導入された被測定流体を案内する案内部２１Ａが形成されている。
ハウジング２２は、取付部２１とは反対側の面であって内周部に近接する位置に環状の係合突起２２Ａを有する。
The
The
The
ベース２３は、係合突起２２Ａに外周部が係合された金属製のベース本体２３１と、ベース本体２３１に設けられたセラミック製のスペーサ２３２とを備えている。
ベース本体２３１は、リードピン３１が挿通されるピン挿通孔２３１Ａが形成され中央部に検出部２４が取り付けられた板状部２３３と、ピン挿通孔２３１Ａに設けられリードピン３１を気密状態で取り付けるための絶縁部材２３４とを有する。なお、本実施形態では、ベース本体２３１とリードピン３１とを備えて気密端子３が構成されている。
スペーサ２３２は、ベース本体２３１の隔膜２５に対向する面に、接着剤、ガラス、低融点ガラス等により接着固定され、リードピン３１と干渉しないための孔２３２Ａと検出部２４と干渉しないための孔２３２Ｂとが形成されている。
絶縁部材２３４は、ガラスから構成されている。
The
The
The
The insulating
検出部２４は、中心部が薄肉とされた板部２４１と角筒部２４２とを有する有底角筒状部材であり、角筒部２４２の開口端部が板状部２３３の隔膜２５と対向する面に、接着剤、ガラス、低融点ガラス等により接着固定されている。
板部２４１には図示しない歪みゲージ等の検知部（図示せず）が設けられている。検知部はボンディングワイヤ２４０を介してリードピン３１の先端と電気的に接続されている。検知部は、圧力により抵抗値が変化する圧力検知機能と、温度により抵抗値が変化する温度検出機能とを有する。
角筒部２４２は、板状部２３３に形成された連通孔２３３Ａを介してケース６の内部に連通されている。
隔膜２５の断面は波状に形成されている。隔膜２５の外周縁部はハウジング２２の取付部２１と対向する面に気密状態で取り付けられている。ハウジング２２、気密端子３、検出部２４及び隔膜２５で囲われた領域に封入液Ｌが封入されている。封入液Ｌは、被測定流体により隔膜２５にかかる力を検出部２４の板部２４１に伝達するものであり、オイル等から構成されている。
The
The
The
The cross section of the
ＡＳＩＣ回路部４は、リードピン３１と電気的に接続されているＡＳＩＣ４０と、ＡＳＩＣ４０、その他の図示しない電子部品が載置され回路が設けられた基板４１とを備えている。
ＡＳＩＣ４０は、圧力及び温度の補正演算を行う電子部品である。
基板４１は、センサモジュール２及び均熱板８から離れて配置されており、その両端部が支持部材４２で支持されている。支持部材４２は、その端部が継手１に固定されている。
The ASIC circuit unit 4 includes an
The
The
変換回路部５は、リードピン３１と電気的に接続されている変換回路素子５０と、変換回路素子５０、その他の図示しない電子部品が載置され回路が設けられた第一基板５１と、第一基板５１に離れて配置され回路が設けられた第二基板５２と、を備えている。
変換回路素子５０は、電流又は電圧等の必要な電気出力形態変換するトランジスタからなる電子部品であり、圧力センサの使用時には、電子部品に通電することで発熱が生じる。つまり、本実施形態では、変換回路素子５０が発熱素子となる。
第一基板５１は基板４１から離れて配置されており、その両端部が支持部材５１０で支持されている。
第二基板５２は第一基板５１から離れて配置されており、その両端部が図示しない支持部材で第一基板５１に支持されている。第二基板５２には回路が設けられており、回路はコード５３を介して端子部７に電気的に接続されている。
The
The
The
The 2nd board |
リードピン３１は、一端部がベース本体２３１のピン挿通孔２３１Ａに挿通され他端部が基板４１を貫通するものである。基板４１には一端部が接続された導電性の接続ピン３２が設けられ、この接続ピン３２の他端部は第一基板５１と接続されている。第一基板５１には一端部が接続された導電性の接続ピン３３が設けられ、この接続ピン３３の他端部が第二基板５２に接続されている。
リードピン３１は６本配置されている。図１及び図２では、リードピン３１は２本図示されているが、これらの２本のリードピン３１を挟んで紙面貫通方向にそれぞれ２本ずつ配置されている。
One end of the
Six lead pins 31 are arranged. In FIG. 1 and FIG. 2, two
端子部７は、中央部に取付孔７１Ａが形成された蓋部材７１と、蓋部材７１の取付孔７１Ａに嵌合された端子ホルダー７２と、端子ホルダー７２に設けられた端子７３とを有する。
蓋部材７１は、ケース６の端部に外周部が接合され板部７１１と、板部７１１の中心部に設けられた筒状部７１２とを有し、筒状部７１２の内周面が取付孔７１Ａとされる。
端子ホルダー７２は、取付孔７１Ａに気密状態で取り付けられ、その中央部に端子７３が貫通されている。端子７３の端部はコード５３の端部と接続されている。
The
The
The
均熱板８は、ベース本体２３１の検出部２４が設けられる面とは反対側の面に近接配置されている。ここで、図２では、均熱板８は、ベース本体２３１に微小な隙間をもって配置されているが、均熱板８とベース本体２３１とが密着しているものでもよい。図２では、絶縁部材２３４は、その端部がベース本体２３１の均熱板８側の面より後退した状態が図示されているが、絶縁部材２３４の端部がベース本体２３１より突出することがある。この場合、絶縁部材２３４により、均熱板８とベース本体２３１との間に隙間が生じるが、本実施形態では、後述する通り、均熱板８とベース本体２３１とは伝熱性接合部９を介して互いに熱が伝わる構成となっている。
The soaking
均熱板８とベース本体２３１との間に隙間がある場合には、この隙間に熱伝達媒体Ｈを設ける構成としてもよい。ここで、熱伝達媒体Ｈとは、伝熱性がありかつベース本体２３１と均熱板８とにそれぞれ密着したものをいい、その具体的な材質や形状等は限定されない。例えば、熱伝達媒体Ｈは、アルミニウムや銅からなる板材や、シリコン液から構成してもよい。熱伝達媒体Ｈを板材から構成する場合には、板材にリードピン３１や、突出した絶縁部材２３４の端部との干渉を阻止するための孔部が形成されている。板材をアルミニウム等の軟質な材料から構成すれば、熱伝達媒体Ｈを均熱板８とベース本体２３１とに対してそれぞれ変形することになり、密着性を確保できる。また、熱伝達媒体Ｈをシリコン液から構成する場合には均熱板８とベース本体２３１との間にシリコン液の漏出を防止する図示しない堰が設けられる。
均熱板８の中央部分には６本のリードピン３１が挿通される挿通孔８Ａ（図１及び図２では２箇所のみ示す）が形成されている。
均熱板８は、絶縁部材２３４を構成するガラスより伝熱性の高い絶縁性材料から形成されている。ここで、絶縁性材料は、例えば、窒化アルミニウム、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア等の熱伝導性に優れた材料を用いることが望ましい。
When there is a gap between the
An
The soaking
均熱板８は、伝熱性接合部９を介してベース本体２３１に接合されている。伝熱性接合部９は、リードピン３１と接合材Ｂで接合されるリードピン接合部９１と、ベース本体２３１の端部と接合材Ｂで接合されるベース接合部９２と、を備えている。接合材Ｂは、伝熱性の高い材料、例えば、半田や導電性接着剤から構成される。
The
図３において、均熱板８は、平面形状が４つの角部が切り落とされた平面略矩形状の板材であり、かつ、１つの辺に平面半円状の切欠８Ｂが２つ並んで形成されている。
図３（Ａ）に示される通り、リードピン接合部９１は、均熱板８のベース本体２３１とは反対側の面（表面）のみにおいて、挿通孔８Ａの周縁を含む領域にメッキ等から環状に形成されたパターンである。リードピン接合部９１は、リードピン３１の設置位置に応じて６カ所形成されているが、隣り合うリードピン３１同士の短絡を防止するために、所定間隔離れている。
In FIG. 3, the
As shown in FIG. 3 (A), the lead pin
ベース接合部９２は、図３（Ｂ）に示される通り、均熱板８のベース本体２３１に対向する面（裏面）において切欠８Ｂの周縁を含んで略半円状に形成されたパターン９２１と、均熱板８のベース本体２３１と対向する面とは反対側の面（表面）において切欠８Ｂの周縁を含んで略半円状に形成されたパターン９２２と、これらのパターン９２１，９２２の間において均熱板８の側面に形成されたスルーホール９２３とを備え構成である。これらのパターン９２１，９２２，９２３はメッキ等から形成されており、パターン９２１，９２２の面積は等しい。
As shown in FIG. 3B, the base
以上の構成の圧力センサでは、継手１の圧力導入孔１０から取付部２１の案内部２１Ａに導入される被測定流体の圧力が変わると、圧力変化が隔膜２５及び封入液Ｌを介して検出部２４の板部２４１に伝達される。すると、板部２４１に設けられた検知部から圧力検知信号が出力され、この圧力検知信号は、ボンディングワイヤ２４０及びリードピン３１を介してＡＳＩＣ回路部４、接続ピン３２、変換回路部５、接続ピン３３、第二基板５２及びコード５３を介して端子部７から外部に出力される。
In the pressure sensor having the above configuration, when the pressure of the fluid to be measured introduced from the
ここで、被測定流体の温度が変化して隔膜２５を介して熱が伝わる封入液Ｌと検出部２４との温度差が大きくなる。あるいは、変換回路素子５０から発生した熱が接続ピン３２、ＡＳＩＣ回路部５、リードピン３１を介して封入液Ｌに伝達されて封入液Ｌと検出部２４との温度差が部分的に大きくなることがある。封入液Ｌが熱膨張あるいは熱収縮し、封入液Ｌが収納される領域の圧力が変化する。すると、検出部２４の板部２４１に設けられた検知部から出力信号が出力され、この信号は、ボンディングワイヤ２４０及びリードピン３１を介してＡＳＩＣ回路部４のＡＳＩＣ４０に送られる。ＡＳＩＣ４０からは温度補正された信号が接続ピン３２、変換回路部５及び接続ピン３３を介して端子部７から外部に出力される。
封入液Ｌの温度と検出部２４の温度とは常に同じになるとは限らず、周囲温度や変換回路素子５０の発熱の影響により、温度差が生じてしまう。また、圧力センサの電源投入後の時間経過によって温度差が生じることもある。
しかし、本実施形態では、リードピン３１から封入液Ｌに伝わる熱がリードピン接合部９１を介して均熱板８に伝達されるので、封入液Ｌでの熱分布の偏在が少なくなり、封入液Ｌの温度が部位にかかわらず均一となるので、検出部２４と封入液Ｌとの温度差が小さくなる。
Here, the temperature of the fluid to be measured changes, and the temperature difference between the sealed liquid L, through which heat is transmitted through the
The temperature of the filled liquid L and the temperature of the
However, in the present embodiment, the heat transmitted from the
従って、本実施形態では次の作用効果を奏することができる。
（１）リードピン３１の一端側に絶縁状態でベース２３を取り付け、リードピン３１と電気的に接続されて被測定流体の物理量変化による電気信号及び温度による電気信号を出力する検出部２４をベース２３に設け、検出部２４を囲むように筒状のハウジング２２を配置し、ハウジング２２に隔膜２５を気密接合し、リードピン３１、ベース２３、検出部２４、隔膜２５及びハウジング２２で囲われた領域に封入液Ｌを封入し、リードピン３１に均熱板８を取り付け、均熱板８とリードピン３１とをリードピン接合部９１を介して接合したから、リードピン３１から熱が伝わる封入液Ｌと検出部２４との温度差が小さくなり、適正な測定を行うことができる。しかも、電源投入後に時間が経過しても、封入液Ｌと検出部２４との温度が均衡しているので、出力が安定する。その上、低い圧力レンジにおいても、精度の高い測定が可能となる。しかも、本実施形態では、均熱板８とベース２３との間に放熱のためのスペースが不要となるので、均熱板８とベース２３との間を近接させることができるので、圧力センサの小形化を図ることができる。
Therefore, in the present embodiment, the following operational effects can be achieved.
(1) The
（２）ベース２３と均熱板８の端部で接合するためのベース接合部９２を用いたので、均熱板８の異なる位置からベース２３に熱が伝わることになり、封入液Ｌの温度分布をより均一にして温度変化による影響をより少なくすることができる。
(2) Since the
（３）リードピン接合部９１は、均熱板８のベース２３とは反対側の面のみにおいてリードピン３１が挿通する挿通孔８Ａの周縁を含む領域に形成されたパターンであるから、均熱板８にリードピン３１を接合材Ｂで接合しても、接合材Ｂが挿通孔８Ａを通ってベース２３に伝わることがない。
(3) Since the lead pin
（４）ベース接合部９２は、均熱板８の両面に形成されたパターン９２１，９２２と、これらのパターン９２１，９２２の間に形成されたスルーホール９２３とを備えた構成であるため、熱を均熱板８の両面に伝達しやすくなり、均熱効果を高いものにできる。
(4) Since the base
（５）ベース２３は、ベース本体２３１と、ベース本体２３１の隔膜２５に対向する面に配置されたスペーサ２３２とを備えたから、ベース本体２３１と隔膜２５との間に配置されたスペーサ２３２によって、封入液Ｌの量を少なくすることとができる。そのため、温度誤差の原因となる封止液の量が少なくなり、測定精度を向上させることができる。
(5) Since the
（６）均熱板８を絶縁性材料から形成したから、リードピン３１と均熱板８との間の絶縁処理が不要となり、均熱板８の構造を簡易なものにできる。
（７）均熱板８とベース２３とを互いに密着させることにより、均熱効果をより高いものにできる。
(6) Since the soaking
(7) By bringing the soaking
（８）ベース本体２３１と均熱板８とを密着すると、熱伝達をより促進し、封入液Ｌの温度分布をより均一化し、温度変化による影響をより少なくすることができる。
（９）ベース本体２３１と均熱板８との間に伝熱性がありかつベース本体２３１と均熱板８とにそれぞれ密着した熱伝達媒体Ｈを設ければ、ベース２３と均熱板８との間に隙間があっても、ベース２３と均熱板８との間の熱伝達を効率的に行い、温度変化による影響をより少なくすることができる。
(8) When the
(9) If a heat transfer medium H is provided between the base
本実施形態の効果を確認するための実施例を図４及び図５に基づいて説明する。
図４は、実施例において、電源投入後経過時間とリードピン及び検出部温度出力との関係を示すグラフである。
図４に示される通り、実施例は実施形態の構成を有する圧力センサであり、この実施例では、リードピンと検出部温度出力との温度差は、温度均衡後において、０．５℃以下であり、電源投入直後からのリードピンと検出部温度出力との温度差は、時間経過に伴う変化はあまりみられなかった。
An example for confirming the effect of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the elapsed time after power-on and the lead pin and detection unit temperature output in the example.
As shown in FIG. 4, the example is a pressure sensor having the configuration of the embodiment. In this example, the temperature difference between the lead pin and the detection unit temperature output is 0.5 ° C. or less after temperature equilibrium. The temperature difference between the lead pin and the detection unit temperature output immediately after power-on did not change much with time.
図５は、比較例において電源投入後経過時間とリードピン及び検出部温度出力との関係を示すグラフである。ここで、比較例とは、実施例の構成から均熱板を除いた圧力センサである。
図５に示される通り、比較例では、リードピンと検出部温度出力との温度差は、温度均衡後において、３．０℃もあり、電源投入直後からのリードピンと検出部温度出力との温度差は、時間経過に伴って徐々に増加したことがかわった。
以上の通り、均熱板を用いた実施例と均熱板を用いていない比較例とでは、リードピンと検出部との温度差に大きな相違が生じ、しかも、電源投入後に時間が経過しても、温度差の増減において大きな相違が生じることがわかった。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the elapsed time after power-on and the lead pin and detection unit temperature output in the comparative example. Here, the comparative example is a pressure sensor obtained by removing the heat equalizing plate from the configuration of the example.
As shown in FIG. 5, in the comparative example, the temperature difference between the lead pin and the detection unit temperature output is 3.0 ° C. after the temperature balance, and the temperature difference between the lead pin and the detection unit temperature output immediately after the power is turned on. Changed gradually over time.
As described above, there is a large difference in the temperature difference between the lead pin and the detection unit between the example using the soaking plate and the comparative example not using the soaking plate, and even if time elapses after the power is turned on. It was found that a large difference occurred in the increase and decrease of the temperature difference.
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、均熱板８を絶縁性材料から形成したが、本発明では、別の材料、例えば、導電性材料から形成するものでもよい。導電性材料としては、例えば、アルミや銅等が望ましい。ただし、均熱板８を導電性材料から形成した場合、リードピン３１同士が互いに短絡しないようにするため、リードピン３１は均熱板８に絶縁性接着剤で固定される。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in the embodiment, the soaking
さらに、均熱板８は、単一の材料から形成されるものに限らず、プリント基板の材料から形成されるものでもよい。例えば、図６に示される通り、均熱板８を、ガラスエポキシやポリイミドからなる複数層の板部８０の間に銅箔パターン８１を設け、ベース本体２３１とは反対側の板部８０の表面に銅箔パターン８２を設け、銅箔パターン８２の表面にソルダレジスト８３を設けた構成としてもよい。ここで、銅箔パターン８１はベース接合部９２と接続され、銅箔パターン８２はリードピン接合部９１と接続されている。銅箔パターン８１，８２を互いに近くに配置することで、絶縁性を確保しつつ熱の移動を促進させることができるので、高い均熱効果を得る。図６の構成の均熱板８では、一般的なプリント基板と同様の構成であるため、圧力センサの製造コストを低いものにできる。
また、リードピン３１の本数は６本に限定されるものではなく、リードピン３１の均熱板８への取付位置も限定されるものではない。すなわち、リードピン３１はリードピン接合部９１で均熱板８と接合しているものであれば、その具体的な構成は限定されるものではない。
Furthermore, the soaking
Further, the number of lead pins 31 is not limited to six, and the mounting position of the lead pins 31 on the
また、本発明では、ベース２３をベース本体２３１とスペーサ２３２とに分けて構成することに限定されるものではなく、スペーサ２３２を省略したものとしてもよい。
さらに、ベース本体２３１の中央部分に突起を設け、この突起に係合する係合孔を均熱板８の中央部分に形成するものでもよい。この構成では、ベース２３への均熱板８への位置決めを容易に行うことができる。
また、伝熱性接合部９をリードピン接合部９１とベース接合部９２とから構成したが、本発明では、リードピン接合部９１のみから構成するものでもよい。ベース接合部９２を設ける場合には、複数箇所設けてもよい。さらに、本発明に適用される物理量測定センサは圧力センサに限定されることはなく、例えば、差圧センサや温度センサにも適用可能である。
In the present invention, the
Further, a protrusion may be provided in the central portion of the
Moreover, although the heat conductive joining
１…継手、１０…圧力導入孔、２…センサモジュール、３…気密端子、４…ＡＳＩＣ回路部、５…変換回路部、８…均熱板、９…伝熱性接合部、２２…ハウジング、２３…ベース、２４…検出部、２５…隔膜、３１…リードピン、４０…ＡＳＩＣ、５０…変換回路素子（発熱素子）、９１…リードピン接合部、９２…ベース接合部、２３１…ベース本体、２３２…スペーサ、２３１Ａ…ピン挿通孔、２３３…板状部、２３４…絶縁部、Ｌ…封入液、Ｈ…熱伝達媒体
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ベースに設けられ前記リードピンと電気的に接続されて被測定流体の物理量変化による電気信号及び温度による電気信号を出力する検出部と、
前記検出部を囲むように配置された筒状のハウジングと、
前記ハウジングに気密接合され前記検出部と対向する隔膜と、
前記気密端子、前記検出部、前記隔膜及び前記ハウジングで囲われた領域に封入された封入液と、
前記リードピンに取り付けられる均熱板と、を備え、
前記均熱板と前記リードピンとは、リードピン接合部を介して接合され、かつ、伝熱性を有することを特徴とする物理量測定センサ。 An airtight terminal having a plurality of lead pins for extracting electrical signals and a base to which the lead pins are attached in an insulated state;
A detector that is provided on the base and is electrically connected to the lead pin and outputs an electrical signal due to a change in a physical quantity of a fluid to be measured and an electrical signal due to temperature;
A cylindrical housing disposed so as to surround the detection unit;
A diaphragm airtightly connected to the housing and facing the detection unit;
A sealed liquid sealed in a region surrounded by the hermetic terminal, the detection unit, the diaphragm and the housing;
A heat equalizing plate attached to the lead pin,
The physical quantity measuring sensor, wherein the heat equalizing plate and the lead pin are joined via a lead pin joint and have heat conductivity.
前記均熱板は前記ベースの端部とベース接合部を介して接合されていることを特徴とする物理量測定センサ。 The physical quantity measuring sensor according to claim 1,
The physical quantity measuring sensor, wherein the soaking plate is joined to an end of the base via a base joint.
前記ベースと前記均熱板とは密着されていることを特徴とする物理量測定センサ。 In the physical quantity measuring sensor according to claim 1 or 2,
The physical quantity measuring sensor, wherein the base and the heat equalizing plate are in close contact with each other.
前記ベースと前記均熱板との間に伝熱性がありかつ前記ベースと前記均熱板とにそれぞれ密着した熱伝達媒体が設けられていることを特徴とする物理量測定センサ。 In the physical quantity measuring sensor according to claim 1 or 2,
A physical quantity measuring sensor having a heat transfer property between the base and the heat equalizing plate and having a heat transfer medium in close contact with the base and the heat equalizing plate.
前記リードピン接合部は、前記均熱板の前記ベースとは反対側の面のみにおいて前記リードピンが挿通する挿通孔の周縁を含む領域に形成されたパターンであることを特徴とする物理量測定センサ。 In the physical quantity measurement sensor according to any one of claims 1 to 4,
The physical quantity measurement sensor according to claim 1, wherein the lead pin joint portion is a pattern formed in a region including a periphery of an insertion hole through which the lead pin is inserted only on a surface opposite to the base of the heat equalizing plate.
前記ベース接合部は、前記均熱板の前記ベースに対向する面に形成されたパターンと、前記均熱板の前記ベースと対向する面とは反対側の面に形成されたパターンと、これらのパターンの間に形成されたスルーホールとを備えたことを特徴とする物理量測定センサ。 The physical quantity measuring sensor according to any one of claims 2 to 5,
The base joint portion includes a pattern formed on a surface of the heat equalizing plate facing the base, a pattern formed on a surface opposite to the surface of the heat equalizing plate facing the base, and these A physical quantity measuring sensor comprising a through hole formed between patterns.
前記ベースは、前記リードピンが挿通されるピン挿通孔が形成され前記検出部が取り付けられた板状部、及びこの板状部のピン挿通孔に設けられ前記リードピンを前記板状部とは電気的に絶縁状態で支持するための絶縁部材を有するベース本体と、このベース本体の前記隔膜に対向する面に前記リードピンと前記検出部とにそれぞれ干渉しないように配置されたスペーサとを備えたことを特徴とする物理量測定センサ。 The physical quantity measurement sensor according to any one of claims 1 to 6,
The base is provided with a plate-like portion in which a pin insertion hole into which the lead pin is inserted is formed and the detection unit is attached, and the pin insertion hole of the plate-like portion, and the lead pin is electrically connected to the plate-like portion. A base body having an insulating member for supporting in an insulated state, and a spacer disposed on a surface of the base body facing the diaphragm so as not to interfere with the lead pin and the detection unit, respectively. A physical quantity measuring sensor.
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