JP6464012B2 - 圧力センサ - Google Patents
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Description
このような圧力センサとして、圧力検出素子を有する圧力検出部と、該圧力検出部に接続されて上記圧力検出部の外部に突出するリードピンと、上記リードピンが外部出力用リード線に電気的に接続可能に固定される配線基板と、を備えたものが公知である(例えば、特許文献1参照)。
上記圧力検出素子からの出力信号は、上記受圧空間のベースを貫通する複数のリードピンを介してカバー内部の空間に配置された配線基板と接続されており、当該配線基板の表面に形成された配線パターンを介して外部出力用リード線に接続されている。
このような液封入式の圧力センサは、使用される環境によっては、高温の状態から零下等の低温の状態までの温度範囲で繰り返しの温度変化を受ける場合がある。
この場合、配線基板とこれに接触する樹脂の膨張・収縮の度合いが異なるため、金属配線パターンの下面側(配線基板側)と上面側(樹脂との接触側)とで異なる応力が加わることとなり、その結果として、金属配線パターンが配線基板の表面から剥離(リフトオフ)して破損してしまう懸念がある。
図1は、本発明の実施例1による圧力センサの縦断面図である。
図1に示すように、圧力センサ1は、段付の円筒形状のカバー10を有し、半導体型圧力検出装置60が搭載されたベース40、図示されない流体流入管が接続される接続ナット20を支持する取付部材30、ベース40及び取付部材30によりその外周部が挟持されたダイアフラム50等より成る圧力検出ユニット2が、カバー10の大径の開口部10b側に挿入されて取り付けられる。
皿状のベース40とダイアフラム50で区画される受圧空間52にはオイル等の絶縁性の液状媒質が充填される。ボール99は、ベース40に形成された孔(図示せず)を介して受圧空間52内に液状媒質を充填した後に該孔を封止する為のものであり、ベース40に溶接等の手段で固着される。
これらの5つの信号調整用パッドは、上記圧力センサ1の製造時に、当該圧力センサ1の特性に応じた出力信号の調整をした後、その調整データを圧力センサ1内に設けられたEPROM等の不揮発性メモリ内に書き込むためのものである。
また、半導体型圧力検出装置60(圧力検出素子64)に形成されている3つの出力信号用パッド(電源入力パッド、信号出力パッド、及びアースパッド)は、上記3本の出力用端子ピン70(すなわち電源入力パッド、信号出力パッド、及びアースパッド)とそれぞれ接続され、5つの信号調整用パッドは、5本の調整用端子ピン71とそれぞれ接続される。
また、出力信号用パッドのうち、アースパッドだけは後述する除電板100とのみボンディングワイヤで接続される。そして、除電板100はアース端子ピンと接続されているので、結果として、アースパッドはアース端子ピンと電気的に接続されることとなる。
そして、中継基板90に接続された3本の出力用端子ピン70は、中継基板90の表面に設けられた配線層90a及びコネクタ92を介して、3本のリード線94の一端にそれぞれ連結される。一方、各リード線94の他端は、当該圧力センサ1が設置された冷凍冷蔵装置や空調装置等の制御盤内に設けられた図示されない電気回路に接続される。
その結果として、引っ張られる等の外力がリード線94に加えられると、当該リード線94が固着された中継基板90を介して出力用端子ピン70に横方向に折り曲げようとする方向の応力が発生するため、出力用端子ピン70をベース40に封止しているハーメチックシール74が破損するおそれがある。
このため、リード線94に引っ張り力等が加えられた場合であっても、出力用端子ピン70に横方向の応力が加わることがなく、結果として出力用端子ピン70とベース40とを封止固定するハーメチックシール74が破損するのを防止できる。このとき、調整用端子ピン71は、中継基板90には固着されるがリード線94には接続されない。
また、リード線94がカバー10の内部空間において適宜の手段により固定されて、当該リード線94に引っ張り力等の外力が加わっても中継基板90に応力が影響しないような構造とされている場合は、調整用端子ピン71を中継基板90に接続する必要はない。
圧力検出素子64はこの圧力変動を検知して電気信号に変換し、出力用端子ピン70及びリード線94を介して電気信号を外部に出力する。
除電板100は、外部形状が多角形状の平面形状を有し、内側に半導体型圧力検出装置60の外周を囲むための窓孔100aと、アース端子ピンを挿通する為の孔部(図示せず)を設けてある。
除電板100がベース40上に貼り付けられた状態で、当該除電板100に設けられた孔部に挿通されたアース端子ピンの先端部は、除電板100の上面からやや突出しており、除電板100とアース端子ピンとの間はハンダ付け等の手段により電気的に接続される。
このとき、樹脂P1の高さは、ベース40のハーメチックシール74が絶縁されるのに十分な樹脂層の厚さとして、ベース40から中継基板90までの間となるように設定される。
また、受け部材96の外周部には、後述のように、カバー10の小径の開口部10aから第3の樹脂P3を充填する際に、充填した第3の樹脂P3が中継基板90側に流れないか、あるいは流出しにくくするために、小径の開口部10aの出口側に湾曲する湾曲部96aを備えている。
このとき、湾曲部96aは、その外側がカバー10の開口部10aに向かって湾曲しているので、第3の樹脂P3が充填される際にカバー10の内壁に密着することとなり、第3の樹脂P3の中継基板90側への流出を効果的に防止することができる。
したがって、本発明の実施例1による圧力センサ1によれば、中継基板90の表面に形成された配線層がカバー10の内部に充填される樹脂と接触しないため、周囲の急激な温度変化に伴う樹脂の膨張によって応力を受けることがなく、結果として中継基板90から配線層が剥離(リフトオフ)することを防止できる。
また、第1の樹脂P1〜第3の樹脂P3は、ウレタン系、シリコン系、エポキシ系等の樹脂材料とすることができる。そして、第1の樹脂P1〜第3の樹脂P3はすべて同一の材質で形成されてもよいが、充填する部位に応じて異なる材質のものを適用してもよい。
図2は、本発明の実施例2による圧力センサの縦断面図である。また、図3は、図2に示す圧力センサの横断面図であって、図3(a)はA−A断面を上面視したものであり、図3(b)はB−B断面を上面視したものである。なお、図1のX−X断面も図3(b)と同様の配置となる。
また、本発明の実施例2による圧力センサは、その主要な構成部分が図1に示した実施例1による圧力センサと共通するため、図2及び図3においては、実施例1の場合と異なる部分を含む要部にのみ符号を付して説明する。
そして、中継基板90の上記配線層が形成された側には、当該配線層を覆うマスク部材97が取り付けられている。
また、図2に示すように、マスク部材97には、上記コネクタ92が挿通される貫通孔97cにも当該コネクタ92の外形に沿って上記第1の屈曲部97aの屈曲方向とは逆方向に第2の屈曲部97bが形成されている。
このようにして、図3(b)に示すように、中継基板90の上面に形成された配線層90aは、マスク部材97によって覆われることによって封止され、その後圧力センサ1のカバー10の内部に樹脂Pが充填、固化されて、カバー10内に圧力検出ユニットが固定される。
上記のような構成により、本発明の実施例2による圧力センサによれば、中継基板90の表面に形成された配線層90aがマスク部材97によって覆われることにより、カバー10の内部に充填される樹脂Pと接触しないため、周囲の急激な温度変化に伴う樹脂の膨張によって応力を受けることがなく、結果として中継基板90から配線層90aが剥離(リフトオフ)することを防止できる。
図4は、本発明の実施例3による圧力センサの縦断面図である。
なお、本発明の実施例3による圧力センサは、その主要な構成部分が図1に示した実施例1による圧力センサと共通するため、図4においては、実施例1の場合と異なる部分を含む要部にのみ符号を付して説明する。
そして、中継基板90の外表面には、クッション部材98が被覆形成されている。このクッション部材98は、樹脂Pが中継基板90の表面に接触しないように当該中継基板90の全体を被覆するものであり、この被覆を容易にするために、ゴムやスポンジ等の可撓性を有する材料で形成されている。
また、図4において、クッション部材98は、中継基板90から突出する端子ピン70やコネクタ92の位置には設けられていないが、当該端子ピン70やコネクタ92を囲繞するようにクッション部材98を設けてもよい。
そして、樹脂Pが膨張したときに生じる中継基板90への全方向からの加圧力(応力)を、中継基板90の外表面に設けられたクッション部材98がすべて吸収するため、中継基板90自体あるいは中継基板90の表面に形成された配線層には応力が伝達しない。
したがって、周囲の急激な温度変化に伴う樹脂の膨張によって中継基板90及びその表面に形成された配線層が応力を受けることがなく、結果として中継基板90から配線層が剥離(リフトオフ)することを防止できる。
例えば、上記実施例1において、コネクタ92の上端部に受け部材96を取り付ける場合を例示したが、受け部材96をコネクタ92の中間部に配置することにより、コネクタ92の上側の一部ごと第3の樹脂P3で封止するように構成してもよい。
このような構成にすることにより、カバー10の内部でコネクタ92の位置が固化した樹脂によって安定するため、圧力センサに振動が加わった場合に中継基板90の破損することを防止できる。
このような構成にすることにより、マスク部材97の大きさを極小化できるため、圧力センサ全体の重量増を抑制することができる。
このような構成とすることにより、必要な部分に集中的にクッション効果を得られるようは配置を実現できるとともに、重量増とのバランスをとることができる。
また、多層構造とすれば、クッション部材98の内部に不連続部分が形成できるため、外力(応力)の緩和効果を高めることができる。
20 接続ナット 30 取付部材
32 流体導入室 40 ベース
50 ダイアフラム 52 受圧空間
60 半導体型圧力検出装置 62 台座
64 圧力検出素子 70 出力用端子ピン
71 調整用端子ピン 74 ハーメチックシール
80 ボンディングワイヤ 90 中継基板
90a 配線層(金属配線パターン) 92 コネクタ
94 リード線 96 受け部材
97 マスク部材 98 クッション部材
100 除電板
Claims (1)
- 半導体型圧力検出装置が内蔵されるとともに、前記半導体型圧力検出装置に電気的に接続された複数の出力用端子ピン及び複数の調整用端子ピンを備えた圧力検出ユニットと、
前記圧力検出ユニットが取り付けられるカバーと、
前記カバーの内部空間に配置され、前記複数の出力用端子ピンと外部出力用のリード線とを中継する配線層を備えた中継基板と、
を具備し、前記内部空間に樹脂が充填された圧力センサであって、
前記中継基板の表面に形成された前記配線層が、前記樹脂と接触しないように、前記内部空間に前記樹脂を受ける受け部材を配置し、
前記受け部材は、前記樹脂を注入する前記カバーの開口部側に湾曲する湾曲部を備えており、前記中継基板に一端部を連結されるコネクタの他端部に取り付けられている、ことを特徴とする圧力センサ。
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