JPH03237332A - 半導体圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体圧力センサに関するものである。

〔従来の技術及び課題〕

従来、大気圧と被測定媒体との圧力差を測定する、いわ
ゆる、相対圧検出形の半導体圧力センサがある。このセ
ンサにおいては、センサハウジングに大気を導入するた
めの特別な大気導入孔を設ける必要があり、水等の侵入
に対し特別に配慮しなければならないという問題があっ
た。つまり、センサハウジングに空気通路を設け、この
通路途中に空気のみを通すフィルタを挿入すると、この
フィルタが詰まった場合には測定ができなくなるという
問題があった。

この発明の目的は、確実に大気を導入できる大気導入通
路を確保することができる半導体圧力センサを提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

第１の発明は、チップ収納室が形成されたノ）ウジング
と、前記ハウジングのチップ収納室の開口部に設けられ
た蓋材と、前記蓋材の上面に配置され、当該蓋材と前記
ハウジングとの隙間を充填するための充填材と、前記ハ
ウジングのチップ収納室の内壁に気密接合され、ハウジ
ングの圧力導入孔を通じて被測定媒体の圧力が印加され
る半導体歪ゲージ付ダイヤフラムを有する半導体チップ
と、前記ハウジングに固定され、より線が絶縁材で被覆
されたコードを気密した状態で接続したグロメットと、
前記蓋材を貫通して下端が前記ハウジングのチップ収納
室に開口するとともに、上端が前記充填材の上面より突
出して前記コードと連通ずる大気導入管とを備えた半導
体圧力センサをその要旨とする。

第２の発明は、チップ収納室が形成されたハウジングと
、前記ハウジングのチップ収納室の開口部に設けられた
蓋材と、前記蓋材の上面に配置され、当該蓋材と前記ハ
ウジングとの隙間を充填するための充填材と、前記ハウ
ジングのチップ収納室の内壁に気密接合され、ハウジン
グの圧力導入孔を通じて被測定媒体の圧力が印加される
半導体歪ゲージ付ダイヤフラムを有する半導体チップと
、前記ハウジングに固定され、より線が絶縁材で被覆さ
れたコードを気密した状態で接続するとともに、当該コ
ードと連通し、かつ、前記蓋材を貫通して前記ハウジン
グのチップ収納室に開口する大気導入用パイプ部を有す
るグロメットとを備えた半導体圧力センサをその要旨と
するものである。

〔作用〕

第１の発明は、大気がコード内のより線内の隙間を経て
大気導入管に導かれ半導体チップのダイヤプラムに印加
される。このとき、充填材により蓋材とハウジングとの
隙間が充填され、外部からの水分やゴミ等の侵入が阻止
される。又、大気導入管の上端が充填材の上面より突出
しているので、充填材にて大気導入管が塞がれることは
ない。

第２の発明は、大気がコード内のより線内の隙間を経て
グロメットの大気導入用パイプ部内から導かれ半導体チ
ップのダイヤフラムに印加される。

このとき、充填材により蓋材とハウジングとの隙間が充
填され、外部からの水分やゴミ等の侵入が阻止される。

〔第１実施例〕 以下、この発明を具体化した一実施例を図面に従って説
明する。

本実施例の半導体圧力センサは、車両用冷房装置におけ
る冷媒圧力を測定するためのセンサである。第１図には
本実施例のセンサの断面を示す。

鉄製のハウジング１は有底円筒状に形成され、その内部
がチップ収納室Ｒとなっている。そのハウジング１の底
面には径小なネジ部２が形成されている。又、ハウジン
グ１の外周面には締め付は用の二面幅３が切り欠き形成
されている。そして、ハウジング１のネジ部２が冷媒用
配管材４に螺入され、本センサが冷媒用配管材４に取り
付けられている。

ハウジングＩのチップ収納室Ｒにおける底面中央部には
凹部５が形成され、その凹部５内には低融点ガラス６に
よりガラス台座７が気密接合されている。又、ガラス台
座７の上面には半導体チップ８が陽極接合法により気密
接合されている。その半導体チップ８にはダイヤフラム
が形成されるとともに、ダイヤフラムには半導体歪ゲー
ジが配置されている。そして、ハウジング１の圧力導入
孔９とガラス台座７の圧力導入孔ｌＯを通じて冷媒圧力
がダイヤフラムに印加されるようになっている。さらに
、半導体チップ８には信号増幅回路が形成され、この回
路により半導体歪ゲージによる出力の増幅処理が行われ
る。

ハウジングｌの上面開口部には鉄板よりなる電磁波侵入
防止用の蓋材としてのシールドプレート１１が圧入され
ている。又、ハウジング１のチップ収納室Ｒの底面には
ナイロン等の絶縁材よりなるリードピン支持部材１２が
固定され、このり一ドピン支持部材１２にてＬ字状のリ
ードピン１３が支持されている。さらに、このリードピ
ン１３はボンディングワイヤ１４にて半導体チップ８の
増幅回路と電気的に接続されている。又、リードピン１
３の立設部は貫通コンデンサ１５を介してシールドプレ
ートｔｉを貫通している。

又、シールドプレート１１には鉄製の大気導入管１６が
溶接にて密封した状態で立設され、その下端はシールド
プレート１１の下のチップ収納室Ｒに開口している。さ
らに、チップ収納室Ｒ内でのリードピン１３にはイグニ
ッションノイズ等を除去するコンデンサ１７が設けられ
ている。そして、チップ収納室Ｒ内にはシリコンゲルよ
りなるゲル状樹脂１８が充填され、リードピン１３の水
平部と半導体チップ８とボンディングワイヤ１４とがゲ
ル状樹脂１８と接触しており、これら部材８．１３．１
４が大気と接触しないようになっている。

ハウジングｌの上面にはゴム製のグロメット１９が固定
され、グロメット１９にはコード（絶縁電線）２０が気
密した状態で接続されている。このコード２０は、より
線を絶縁材で被覆したものであり、より線の中に空洞が
形成され、この空洞が大気導入通路となっている。この
コード２０の他端は半導体圧力センサとは離間した箇所
に開口している。グロメット１９の内部室２１において
コード２０のより線が露出し、この露出部がり一ドビン
２２の一端と圧着にて接続されている。又、リードピン
２２の他端はリードピンＩ３と溶接にて接続されている
。

シールドプレート１１の上面にはエポキシ樹脂よりなる
充填材２３が充填され、この充填材２３によりシールド
プレート１１とハウジングｌとの隙間が充填されている
。又、リードピン１３とリードピン２２との溶接部が充
填材２３内に位置している。この充填材２３はグロメッ
ト１９に形成された充填材注入口２４から２回に分けて
注入されたものである。

この状態において、大気導入管１６の上端は充填材２３
の上面より上方に突出し、内部室２１に開口している。

次に、このように構成した半導体圧力センサの作用を説
明する。

まず、センサの組み付は時において、ハウジングｌの凹
部５内に半導体チップ８が接合されたガラス台座７を低
融点ガラス６にて接合し、その後に、リードピン支持部
材１２をハウジング１のチップ収納室Ｒの底面に取り付
ける。次に、ハウジングｌのチップ収納室Ｒ内にゲル状
樹脂１８を充填し、さらに、大気導入管１６を固定した
シールドプレー）１１をハウジング１内に圧入する。そ
して、貫通コンデンサ１５を取り付ける。

その後、コード２０を連結したグロメット１９をハウジ
ングｌに固定し、リードピン２２とり一ドピン１３とを
溶接し、グロメット１９の充填材注入口２４から充填材
２３を注入する。この１回目の充填材２３の注入により
グロメット１９の内部室２１を除く領域が充填され、シ
ールドプレートｌｌとハウジング１との隙間が埋められ
る。さらに、２回目の充填材２３の注入により充填材注
入口２４が埋められる。

そして、圧力測定の際には、コード２０内のより線内の
空洞にて大気がグロメット１９の内部室２１に導かれ、
さらに、大気導入管１６を介してチップ収納室Ｒが大気
圧となる。この状態において、冷房装置の駆動により冷
媒配管材４内には高圧の冷媒が通過する。この冷媒圧力
がハウジング１の圧力導入孔９とガラス台座７の圧力導
入孔１０を通し半導体チップ８のダイヤフラムに伝搬し
、大気圧と冷媒圧力との差圧に伴いダイヤフラムが変形
し、半導体歪ゲージのピエゾ抵抗効果により抵抗値が変
化する。この抵抗値変化が電気信号に変換され、この信
号が増幅回路にて増幅され、ボンディングワイヤ１４、
リードピン１３、リードピン２２、コード２０のより線
を経由してセンサの外部に取り出される。

このように本実施例においては、チップ収納室Ｒを有す
るハウジング１と、ハウジングｌのチップ収納室Ｒの開
口部に設けられたシールドプレート１１（蓋材）と、シ
ールドプレート１１の上面に配置され、シールドプレー
トｌｌとノ＼ウジング１との隙間を充填するための充填
材２３と、ノ＼ウジングｌのチップ収納室Ｒの内壁に気
密接合され、ハウジングｌの圧力導入孔９を通じて冷媒
圧力が印加される半導体歪ゲージ付ダイヤフラムを有す
る半導体チップ８と、ハウジングｌに固定され、より線
が絶縁材で被覆されたコード２０を気密した状態で接続
したグロメット１９と、シールドプレート１１を貫通し
て下端がハウジング１のチップ収納室Ｒに開口するとと
もに、上端が充填材２３の上面より突出してコード２０
と連通ずる大気導入管１６とを設けた。

よって、大気がコード２０内のより線内の隙間を経て大
気導入管１６に導かれ半導体チップ８のダイヤフラムに
印加される。このとき、充填材２３によりシールドプレ
ート１１とハウジングｌとの隙間が充填され、外部から
の水分やゴミ等の侵入を阻止できる。又、大気導入管１
６の上端が充填材２３の上面より突出しているので、充
填材２３にて大気導入管１６が塞がれることはない。そ
の結果、確実に大気を導入できる大気導入通路を確保す
ることができることとなる。

又、大気がコード２０内のより線内の隙間を経て導かれ
るので、特別な大気導入孔、及び、水。

ホコリ、油等の侵入防止用フィルタを設ける必要がなく
、小型、軽量、低コスト化を図ることが可能となる。

尚、この実施例の応用例としては、例えば、第２図に示
すように、信号取り出し部をダイレクトカプラ化しても
よい。即ち、グロメット１９にターミナルビン２５が挿
入支持され、このグロメット１９に接続端子２６とコー
ド２０とを予め接続したカプラケース２７が連結されて
いる。そして、コード２０から連通孔２８を介して大気
導入管１６に大気を導入してもよい。

〔第２実施例〕 次に、第２の発明に対応する第２実施例を説明する。

第３図には本実施例の半導体圧力センサの断面を示す。

本実施例の半導体圧力センサは／％ウジング１ａとハウ
ジングｌｂとがかしめにて固定され、大気導入はグロメ
ット２９の大気導入用パイプ部３３により行うものであ
る。尚、第１図と同じ部材については同一の番号を付す
ことによりその詳細な説明は省略する。

グロメット２９にはコード２０が気密した状態で接続さ
れるとともに、コード２０の端部においてコード２０の
より線には圧着端子３１が接続され、この圧着端子３１
がハウジング１ｂの充填材注入室３２に突出している。

又、グロメット２９には大気導入孔３０を有する大気導
入用パイプ部３３が形成され、大気導入孔３０の一端が
コード２０の端部と連通している。一方、ハウジングｌ
ａのチップ収納室Ｒの上面開口部にはシール用Ｏリング
３４を介して蓋材としてのシールドプレー）１１が配置
され、グロメット２９の大気導入用パイプ部３３がシー
ルドプレート１１に密閉した状態で貫通され大気導入用
パイプ部３３の下端がチップ収納室Ｒに開口している。

このとき、シールドプレート１１の斜状部１１ａとハウ
ジング１ａの内壁とハウジングｌｂの底面とで三角シー
ルが形成されている。

又、チップ収納室Ｒ内において増幅回路を有する回路基
板３５が配設され、回路基板３５からリードピン３６が
貫通コンデンサ１５を介してシールドプレートｌｌを貫
通してハウジングｌｂの充填材注入室３２に突出してい
る。充填材注入室３２において、このリードピン３６と
圧着端子３１とが溶接されるとともに、充填材注入室３
２内が充填材２３にて充填されている。このとき、圧着
端子３１の外周部とグロメット２９との間にはシール用
リング３７が介在され、このシール用リング３７により
充填材２３の侵入を防止している。

又、チップ収納室Ｒ内にはゲル状樹脂１８が充填され半
導体チップ８とボンディングワイヤ１４と回路基板３５
とが大気に触れないようになっている。

圧力測定の際には、コード２０内のより線内の空洞にて
大気がグロメット２９の大気導入用パイプ部３３内を導
かれ、チップ収納室Ｒが大気圧となる。この状態におい
て、冷媒圧力がハウジングｌの圧力導入孔９とガラス台
座７の圧力導入孔ＩＯを通し半導体チップ８のダイヤフ
ラムに伝搬し、大気圧と冷媒圧力との差圧に伴いダイヤ
フラムが変形し、半導体歪ゲージのピエゾ抵抗効果によ
り抵抗値が変化する。この抵抗値変化が電気信号に変換
され、この信号がボンディングワイヤ１４を介して回路
基板３５の増幅回路にて増幅され、リードピン３６、圧
着端子３１、コード２０のより線を経由してセンサの外
部に取り出される。

このように本実施例においては、チップ収納室Ｒを有す
るハウジングｌａ、ｌｂと、ハウジンク１ａ、１ｂのチ
ップ収納室Ｒの開口部に設けられたシールドプレート１
１（蓋材）と、シールドプレート１１の上面に配置され
、シールドプレート１１とハウジングＩａ、ｌｂとの隙
間を充填するための充填材２３と、ハウジングｌａ、ｌ
ｂのチップ収納室Ｒの内壁に気密接合され、ハウジング
１ａの圧力導入孔９を通じて冷媒の圧力が印加される半
導体歪ゲージ付ダイヤフラムを有する半導体チップ８と
、ハウジング１ａ、１ｂに固定され、より線が絶縁材で
被覆されたコード２０を気密した状態で接続するととも
に、コード２０に連通し、かつ、シールドプレート１１
を貫通してハウジングｌａ、Ｉｂのチップ収納室Ｒに開
口する大気導入用パイプ部３３を有するグロメット２９
とを設けた。

その結果、確実に大気を導入できる大気導入通路を確保
することができることとなる。

又、本実施例において圧力媒体を冷媒としたが、各種オ
イル、水等を使用できることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上詳述したようにこの発明によれば、確実に大気を導
入できる大気導入通路を確保することができる優れた効
果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の半導体圧力センサの断面図、第２
図は第１実施例の応用例の半導体圧力センサの断面図、
第３図は第２実施例の半導体圧力センサの断面図である
。 １はハウジング、８は半導体チップ、９は圧力導入孔、
１１は蓋材としてのシールドプレート、１６は大気導入
管、１９はグロメット、２０はコード、２３は充填材、
２９はグロメット、３３は大気導入用パイプ部、Ｒはチ
ップ収納室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、チップ収納室が形成されたハウジングと、前記ハウ
   ジングのチップ収納室の開口部に設けられた蓋材と、 前記蓋材の上面に配置され、当該蓋材と前記ハウジング
   との隙間を充填するための充填材と、前記ハウジングの
   チップ収納室の内壁に気密接合され、ハウジングの圧力
   導入孔を通じて被測定媒体の圧力が印加される半導体歪
   ゲージ付ダイヤフラムを有する半導体チップと、 前記ハウジングに固定され、より線が絶縁材で被覆され
   たコードを気密した状態で接続したグロメットと、 前記蓋材を貫通して下端が前記ハウジングのチップ収納
   室に開口するとともに、上端が前記充填材の上面より突
   出して前記コードと連通する大気導入管と を備えたことを特徴とする半導体圧力センサ。 ２、チップ収納室が形成されたハウジングと、前記ハウ
   ジングのチップ収納室の開口部に設けられた蓋材と、 前記蓋材の上面に配置され、当該蓋材と前記ハウジング
   との隙間を充填するための充填材と、前記ハウジングの
   チップ収納室の内壁に気密接合され、ハウジングの圧力
   導入孔を通じて被測定媒体の圧力が印加される半導体歪
   ゲージ付ダイヤフラムを有する半導体チップと、 前記ハウジングに固定され、より線が絶縁材で被覆され
   たコードを気密した状態で接続するとともに、当該コー
   ドと連通し、かつ、前記蓋材を貫通して前記ハウジング
   のチップ収納室に開口する大気導入用パイプ部を有する
   グロメットと を備えたことを特徴とする半導体圧力センサ。