JPH10318869A - 圧力センサとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサケースとその収容部材との接合強度が
高く、接合部分の気密性も高くする。 【解決手段】 半導体の圧力センサ素子１５と、この圧
力センサ素子１５を収容し保持したセンサケース１７
と、被測定圧を導入する圧力導入筒４６を有し、センサ
ケース１７が内部に取り付けられ接合される収容部材３
２からなる。このセンサケース１７と収容部材３２の一
方の接合部分の全周にわたって設けられた凸条４０と、
センサケース１７と収容部材３２の接合部分の他方の全
周にわたって形成され凸条４０が嵌合する凹部３６とを
設ける。センサケース１７には表面実装型のリードフレ
ーム２０が一体にインサート成形され、リードフレーム
２０はセンサケース１７に形成された圧力導入筒４６の
突出方向に延出し、リードフレーム１７がプリント基板
２８に表面実装され、そのセンサケース１７とプリント
基板２８が収容部材３２内で樹脂中に埋設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、流体の圧力を検
出する圧力センサであって、特に半導体素子により流体
圧力を受けて電気的に圧力を検出する圧力センサとその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、気体の圧力を精度良く測ることの
できる小型圧力センサとして、半導体式圧力センサが提
供されている。従来の半導体式圧力センサは、図６の縦
断面図に示すように、圧力センサの外枠１と、外枠１と
一体に形成され先端部３が細く形成されたガス導入部２
とを有し、外枠１内に、シリコン基板４を内蔵したセン
サケース６が収納されている。シリコン基板４には、エ
ッチングにより部分的に厚さ数ミクロンにされたシリコ
ン膜５が形成され、このシリコン膜５上に、機械的歪に
より抵抗値の変化する半導体抵抗が形成されている。セ
ンサケース６には、大気の導入部７が形成され、増幅回
路等の電気回路が形成されたプリント基板８が取り付け
られている。プリント基板８には、入出力端子９が設け
られ、外枠１内に収容されて、合成樹脂１０によりモー
ルドされている。センサケース６は、外枠１内に、接着
剤１１により接合され、またシリコン膜５上には、ガス
に含まれるゴミや水分を直接接触しないようにゲル１２
がコーティングされている。また、プリント基板８上に
形成された電気回路は、上記抵抗値の変化を増幅する機
能を有している。入出力端子９は、プリント基板８上の
電気回路及びシリコン膜５上の抵抗に電源を供給するた
めの電源端子、抵抗値の変化を増幅して出力するための
出力端子、及びグランド端子である。

【０００３】この半導体式圧力センサの測定方法は、ま
ず、ガス導入部２からガス圧がかかると、大気の導入部
７から加わる大気圧とガス圧との差により、シリコン膜
５に機械的な歪を生じる。この歪は、ガス圧と大気圧と
の差圧に比例する。そして、シリコン膜５が歪を起こす
と、シリコン膜５上に形成された抵抗の値が、歪の大き
さに比例して変化する。この抵抗値の変化を検出し、増
幅して出力することによりガス圧と大気圧の差圧を測定
することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の場
合、センサケース６と外枠１との接合部分は、センサケ
ース６の扁平な接合端面を、外枠１の平らな底面に接着
しているので、接着強度が弱く、気密性も高くなく、有
毒ガスや可燃性ガス等の圧力測定には、安全性の面で問
題があった。また、平らな面同士を接着するので、位置
決めする基準がなく、センサケースの位置を正確に所定
の位置に接着することが難しいという問題もあった。さ
らに、センサケースを樹脂中に埋設する場合、充填した
樹脂が内部に侵入しないようにする必要があるが、接着
部に隙間があると充填樹脂がその隙間に侵入してしま
い、シリコン基板４等に付着してセンサの特性を害する
恐ればあっった。

【０００５】この発明は上記従来の技術の問題点に鑑み
て成されたもので、センサケースとその収容部材との接
合強度が高く、接合部分の気密性も高い圧力センサを提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、半導体の圧
力センサ素子と、この圧力センサ素子を収容し保持した
センサケースと、被測定圧を導入する圧力導入部を有し
上記センサケースが内部に取り付けられ接合される収容
部材と、このセンサケースと収容部材の一方の接合部分
の全周にわたって設けられた凸条と、上記センサケース
と収容部材の接合部分の他方の全周にわたって形成され
上記凸条が嵌合する凹部とを設け、上記センサケースに
は表面実装型のリードフレームが一体にインサート成形
され、上記リードフレームは上記センサケースに形成さ
れた圧力導入部の突出方向に延出し、上記リードフレー
ムがプリント基板に表面実装され、そのセンサケースと
プリント基板が上記収容部材内で樹脂中に埋設されてい
る圧力センサである。

【０００７】さらに、上記凸条と凹部の外側に、上記セ
ンサケースをを囲む側壁部が形成され、この側壁部を覆
って上記樹脂が充填されている。また、上記凸条と凹部
の外形は、Ｖ字状に形成されているものである。

【０００８】またこの発明は、半導体の圧力センサ素子
と、この圧力センサ素子を収容し保持したセンサケース
と、被測定圧を導入する圧力導入部を有し上記センサケ
ースが内部に取り付けられ接合される収容部材と、この
センサケースと収容部材の一方の接合部分の全周にわた
って設けられた凸条と、上記センサケースと収容部材の
接合部分の他方の全周にわたって形成され上記凸条が嵌
合する凹部とを備え、表面実装型のリードフレームを上
記センサケースとともにインサート成形し、上記突条と
凹部を全周に渡って接合した後、上記センサケースのリ
ードフレームをプリント基板に表面実装し、上記センサ
ケース及びこのセンサケースに設けられたプリント基板
を上記収容部材内で樹脂中に埋設することを特徴とする
圧力センサの製造方法である。

【０００９】この発明の圧力センサは、センサケースと
その収容部材とを、その接合部分に形成された凸条と凹
部とを嵌合させることにより接着したので、接合部分の
気密性及び強度がきわめて高く、凹凸部により位置合わ
せも容易なものである。さらに、センサケースにはリー
ドフレームが一体にインサート成形され、回路基板への
取付を容易且つ確実にしている。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態について図
面に基づいて説明する。図１〜図３はこの発明の一実施
形態を示すもので、この実施形態の圧力センサは、Ｓｉ
半導体のセンサ素子１５が、センサケース１７内に設け
られているものである。センサ素子１５は、ガラス基台
１４に、接着されている。また、ガラス基台１４は、シ
リコン系樹脂の接着剤１６によってセンサケース１７の
取り付け凹部１８内に固定されている。センサケース１
７は、ＰＰＳ樹脂等の耐熱性のある樹脂で形成されてお
り、リードフレーム２０がインサート成形により設けら
れている。リードフレーム２０の一端部とセンサ素子１
５との間には、金線２２がボンディングされている。セ
ンサケース１７には圧力導入部である大気圧導入筒２４
が一体に形成され、この大気圧導入筒２４とは反対側
の、センサ素子１５の表面側の取り付け凹部１８には、
ポリウレタンゲルやシリコンゲル等のポッティング剤２
６が充填され、センサ素子１５及び金線２２が埋設され
ている。

【００１１】センサケース１７には、リードフレーム２
０を介してプリント基板２８が取り付けられ、プリント
基板２８には端子３０が固定されている。センサケース
１７は、ＰＢＴ樹脂等を成形した収容部材であるハウジ
ング３２の中央部に、エポキシ系接着剤３４により接合
されている。この接合部分は、センサケース１７側の端
面全周にわたって、Ｖ字状の凹部である凹溝３６が形成
され、ハウジング３２の内底面３８には凸条４０が形成
され、凸条４０が凹溝３６に嵌合している。ハウジング
３２の凸条４０の外側には、センサケース１７の側縁部
を囲むように側壁部５０が形成され、接着剤３４によっ
てセンサケース１７の端面の角部が接合している。

【００１２】センサケース１７は、ポッティング剤２６
で覆われたセンサ素子１５の表面側が、ハウジング３２
の圧力導入部である圧力導入筒４６側を向いて取り付け
られている。ハウジング３２内では、センサケース１７
がシリコン系樹脂の充填剤４２と、さらにその上に充填
された軟質エポキシ系樹脂の充填剤４４とが充填され、
大気圧導入筒２４と端子３０が突出した状態に形成され
ている。

【００１３】この実施形態の圧力センサによれば、セン
サケース１７とハウジング３２との接続部を、凸条４０
と、凹溝３６との嵌合により接着剤３４を介して接合し
ているので、接合強度が高く、組立時の位置合わせも容
易で、取り付けやすいものである。

【００１４】この発明の圧力センサは、上記実施形態に
限定されず、センサ素子の凹溝３６にハウジング３２に
形成された凸条４０を、超音波溶着により嵌合固定して
も良い。このとき、凹溝３６と凸条４０の形状は、図５
（Ａ）に示すように、コ字形の凹溝３６に凸条４０の先
端部を超音波振動により溶融して溶着しても良く、図５
（Ｂ）に示すように、切欠き部からなる凹部３６に凸条
４０を同様に超音波溶着しても良い。超音波溶着する場
合には、センサケース１７に溶着用の超音波素子を当接
させるために、プリント基板２８に透孔を形成しておく
とよい。

【００１５】これによって、センサケース１７とハウジ
ング３２との接着剤による接着が出来ない場合でも、確
実に樹脂どうしを溶融して固着させるので、取り付け強
度を極めて高くすることが可能である。しかも、接着剤
を用いないので、取り付け作業の作業性がよく、取扱性
も良好なものある。

【００１６】なお、この発明の圧力センサの凹部及び凸
条は、センサケースまたはハウジングのいずれに形成さ
れていてもよく、凹部及び凸条の形状も、Ｖ型以外にＵ
やＷ型であっても良く、Ｌ型の角部からなる凸部と、Ｌ
型の角部からなる凹部とが係合するものでも良いもので
ある。

【００１７】

【発明の効果】この発明の圧力センサは、センサケース
とその収容部材との接着が容易であり取り付け強度も高
く、被測定媒体がセンサ外に流出することもなく、安全
性、信頼性の高いものにすることができる。また、取り
付けは、凹凸部を合わせることにより容易且つ正確に行
うことが出来る。さらに、センサケースにはリードフレ
ームがインサート成形され、基板への取付を容易にし、
装置の小型化、及びコストダウンを容易にするものであ
る。また、樹脂中に基板が埋設され、表面実装されたリ
ードフレームの接続を保護し、確実なものにしている。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第一実施形態の圧力センサの縦断面
図である。

【図２】この第一実施形態の圧力センサのセンサケース
の部分破断正面図である。

【図３】この第一実施形態の圧力センサのセンサケース
の部分破断底面図である。

【図４】この第一実施形態の圧力センサのハイジングの
平面図である。

【図５】この発明の他の実施形態の圧力センサのセンサ
ケースとハウジングとの接合部を示す部分縦断面図であ
る。

【図６】この発明の従来の技術を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１５ センサ素子 １７ センサケース ３２ ハウジング ３６ 凹溝 ４０ 凸条

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体の圧力センサ素子と、この圧力セ
   ンサ素子を収容し保持したセンサケースと、被測定圧を
   導入する圧力導入部を有し上記センサケースが内部に取
   り付けられ接合される収容部材と、このセンサケースと
   収容部材の一方の接合部分の全周にわたって設けられた
   凸条と、上記センサケースと収容部材の接合部分の他方
   の全周にわたって形成され上記凸条が嵌合する凹部とを
   設け、上記センサケースには表面実装型のリードフレー
   ムが一体にインサート成形され、上記リードフレームは
   上記センサケースに形成された圧力導入部の突出方向に
   延出し、上記リードフレームがプリント基板に表面実装
   され、上記センサケースとプリント基板が上記収容部材
   内で樹脂中に埋設され、上記凸条と凹部の外側に上記樹
   脂が位置し、上記樹脂の侵入を阻止しているていること
   を特徴とする圧力センサ。
2. 【請求項２】 上記凸条と凹部の外側に、上記センサケ
   ースをを囲む側壁部が形成され、この側壁部を覆って上
   記樹脂が充填されている請求項１記載の圧力センサ。
3. 【請求項３】 上記凸条と凹部の外形は、Ｖ字状に形成
   されている請求項１又は２記載の圧力センサ。
4. 【請求項４】 半導体の圧力センサ素子と、この圧力セ
   ンサ素子を収容し保持したセンサケースと、被測定圧を
   導入する圧力導入部を有し上記センサケースが内部に取
   り付けられ接合される収容部材と、このセンサケースと
   収容部材の一方の接合部分の全周にわたって設けられた
   凸条と、上記センサケースと収容部材の接合部分の他方
   の全周にわたって形成され上記凸条が嵌合する凹部とを
   備え、表面実装型のリードフレームを上記センサケース
   とともにインサート成形し、上記突条と凹部を全周に渡
   って接合した後、上記センサケースのリードフレームを
   プリント基板に表面実装し、上記センサケース及びこの
   センサケースに設けられたプリント基板を上記収容部材
   内で樹脂中に埋設することを特徴とする圧力センサの製
   造方法。