JP2000171319A - Pressure sensor and manufacture thereof - Google Patents
Pressure sensor and manufacture thereofInfo
- Publication number
- JP2000171319A JP2000171319A JP2000029266A JP2000029266A JP2000171319A JP 2000171319 A JP2000171319 A JP 2000171319A JP 2000029266 A JP2000029266 A JP 2000029266A JP 2000029266 A JP2000029266 A JP 2000029266A JP 2000171319 A JP2000171319 A JP 2000171319A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- sensor
- sensor element
- case
- lead frame
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 13
- 229920005989 resin Polymers 0.000 abstract description 25
- 239000011347 resin Substances 0.000 abstract description 25
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 10
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 16
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 10
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 10
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 9
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 6
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 229920006015 heat resistant resin Polymers 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure sensor for detecting a pressure of a fluid, and more particularly to a pressure sensor for receiving a fluid pressure by a semiconductor element and electrically detecting the pressure, and a method of manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、流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。この半導体式圧力センサは、図５の縦断
面図に示すように、金属製の本体１に、ガラス台座２を
介してセンサ素子３が固定されている。本体１は、カバ
ー４で覆われ、カバー４内は大気圧に開放されている。
本体１のセンサ素子３の取付部には、透孔５が形成さ
れ、圧力導入筒６がこの透孔５に取り付けられている、
センサ素子３とガラス台座２は、陽極接合により気密状
態に接合され、ガラス台座２と本体１とは、ハンダ付け
により密閉状態にされている。従って、圧力導入筒６か
ら導入された圧力はセンサ素子３にかかり、大気圧には
抜けないように形成されている。さらにセンサ素子３の
電極部と本体１に取りつけられた端子７とが金線８によ
りワイヤボンディングされている。2. Description of the Related Art Conventionally, a semiconductor type pressure sensor has been provided as a small pressure sensor capable of accurately measuring the pressure of a fluid. In this semiconductor type pressure sensor, as shown in a longitudinal sectional view of FIG. 5, a sensor element 3 is fixed to a metal main body 1 via a glass pedestal 2. The main body 1 is covered with a cover 4, and the inside of the cover 4 is open to atmospheric pressure.
A through hole 5 is formed in a mounting portion of the sensor element 3 of the main body 1, and a pressure introducing cylinder 6 is mounted in the through hole 5.
The sensor element 3 and the glass pedestal 2 are joined in an airtight state by anodic bonding, and the glass pedestal 2 and the main body 1 are sealed by soldering. Therefore, the pressure introduced from the pressure introducing cylinder 6 is applied to the sensor element 3 so that the pressure is not released to the atmospheric pressure. Further, the electrode portion of the sensor element 3 and the terminal 7 attached to the main body 1 are wire-bonded by a gold wire 8.
【０００３】この半導体式圧力センサの測定方法は、ま
ず、圧力導入筒６から被測定圧がかかると、大気圧と被
測定圧との差により、センサ素子３に物理的な歪が生じ
る。この歪は、被測定圧と大気圧との差に比例する。そ
して、センサ素子３の圧力検出面に歪が生じると、セン
サ素子３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
することにより被測定圧と大気圧の差圧を測定すること
ができる。In this method of measuring a semiconductor pressure sensor, first, when a measured pressure is applied from the pressure introducing cylinder 6, a physical distortion occurs in the sensor element 3 due to a difference between the atmospheric pressure and the measured pressure. This distortion is proportional to the difference between the measured pressure and the atmospheric pressure. Then, when distortion occurs on the pressure detection surface of the sensor element 3, the value of the resistance formed on the sensor element 3 changes in proportion to the magnitude of the distortion. By detecting the change in the resistance value, amplifying and outputting the amplified value, the pressure difference between the measured pressure and the atmospheric pressure can be measured.
【０００４】また、本願出願人による特開平４−１５５
９７０号公報に開示するように、半導体圧力センサにお
いて、樹脂ケースにリードフレーム端子をインサート成
形し、このケース内の端子の基端部に、センサ素子を固
定した圧力センサも提案されている。この場合、センサ
素子は、端子の基端部に連接した接続片に、気密状態で
固定されているものであるFurther, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-155 by the present applicant
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 970, a pressure sensor in which a lead frame terminal is insert-molded in a resin case in a semiconductor pressure sensor and a sensor element is fixed to a base end of the terminal in the case has been proposed. In this case, the sensor element is air-tightly fixed to the connection piece connected to the base end of the terminal.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の前者の場合、センサ素子３をガラス台座２に密着さ
せ、このガラス台座２と本体部１とをハンダ付けするも
のであり、組み立て工数がかかり、部品のコストも高い
ものである。さらに、センサ素子と他の部材との接合箇
所が多く、導入した圧力が大気側に漏れやすく、正確に
測定できなかったり、有毒なガスが外部に漏れたりする
恐れがあった。また、上記従来の技術の後者の場合も、
インサート成形したリードフレームの接続片と樹脂との
間の気密性がなく、この接続片と樹脂との間から被測定
圧が漏れ、上記と同様の問題が生じるものであった。However, in the former case, the sensor element 3 is brought into close contact with the glass pedestal 2, and the glass pedestal 2 and the main body 1 are soldered. The cost of parts is also high. Furthermore, there are many joints between the sensor element and other members, and the introduced pressure is likely to leak to the atmosphere side, so that accurate measurement cannot be performed or toxic gas may leak to the outside. Also, in the latter case of the above conventional technology,
There is no airtightness between the connection piece and the resin of the insert-molded lead frame, and the measured pressure leaks from between the connection piece and the resin, causing the same problem as described above.
【０００６】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、センサの気密性が高く、被測定圧力
媒体が外部に漏れることがなく安全で、構造も簡単な圧
力センサとその製造方法を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the related art, and has a sensor having a high airtightness, a pressure medium to be measured which is safe without leaking to the outside, and a simple structure. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method thereof.
【０００７】[0007]
【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、上記センサ素子の熱膨張率と近い熱膨
張率の金属製の管であって被測定圧を導入する圧力導入
筒を有し、このセンサ素子を収容する樹脂製のセンサケ
ースと一体に、表面実装型のリードフレーム端子と上記
圧力導入筒とをインサート成形し、上記圧力導入筒の上
記センサケース内の基端部に上記センサ素子を気密状態
に接合し、上記圧力導入筒の突出方向に上記リードフレ
ーム端子が突出し、上記センサケースと一体の上記リー
ドフレームを電気的接続用の基板に表面実装した圧力セ
ンサである。さらに、上記センサケースをさらに外装ケ
ース内に収容し、この外装ケースの圧力導入部に連通し
た取付部に上記圧力導入筒が嵌合し、この取付部に対し
て上記圧力導入筒の外側面がＯリングを介して気密状態
に取り付けられている。The present invention provides a semiconductor pressure sensor element and a metal tube having a coefficient of thermal expansion close to the coefficient of thermal expansion of the sensor element and introducing a pressure to be measured. And a resin sensor case for accommodating the sensor element, insert-molding a surface-mount type lead frame terminal and the pressure introducing cylinder, and attaching the pressure introducing cylinder to a base end of the pressure introducing cylinder in the sensor case. A pressure sensor in which the sensor element is joined in an airtight state, the lead frame terminal projects in a direction in which the pressure introducing cylinder projects, and the lead frame integrated with the sensor case is surface-mounted on an electrical connection substrate. Further, the sensor case is further housed in an outer case, and the pressure introducing tube is fitted into a mounting portion communicating with the pressure introducing portion of the outer case, and an outer surface of the pressure introducing tube is fitted to the mounting portion. It is mounted in an airtight manner via an O-ring.
【０００８】またこの発明は、被測定圧を導入す金属製
の圧力導入筒と、複数のセンサ素子が各々接続されるリ
ードフレーム端子を有したリードフレームとを設け、セ
ンサ素子を収容する複数の樹脂製のセンサケースと複数
の上記圧力導入筒とを上記リードフレームと一体的にイ
ンサート成形し、各上記圧力導入筒の上記ケース内の基
端部に各々上記センサ素子を気密状態に接合し、この後
上記リードフレーム端子を個々のセンサ素子毎に切り離
す圧力センサの製造方法である。Further, according to the present invention, a metal pressure introducing cylinder for introducing a pressure to be measured and a lead frame having a lead frame terminal to which a plurality of sensor elements are connected are provided. A resin sensor case and a plurality of the pressure introducing cylinders are insert-molded integrally with the lead frame, and the sensor elements are joined to a base end of the pressure introducing cylinders in the case in an airtight state, Thereafter, a method of manufacturing a pressure sensor for separating the lead frame terminal into individual sensor elements is described.
【０００９】この発明の圧力センサは、圧力導入筒に直
接センサ素子が密着接合されているので、被測定圧力媒
体が圧力導入筒を経て、半導体の圧力センサ素子の裏面
側に直接侵入し、圧力センサの圧力導入筒とセンサ素子
以外の構成要素には被測定圧がかからないようにしたも
のである。In the pressure sensor according to the present invention, since the sensor element is directly adhered to the pressure introducing cylinder, the pressure medium to be measured directly penetrates into the back surface of the semiconductor pressure sensor element via the pressure introducing cylinder, and the pressure is reduced. The measured pressure is not applied to components other than the pressure introducing cylinder and the sensor element of the sensor.
【００１０】[0010]
【実施の形態】以下この発明の一実施の形態について図
面に基づいて説明する。この実施形態の圧力センサは、
Ｓｉ半導体のセンサ素子２０がセンサケース２１内に設
けられ、センサ素子２０とリードフレーム端子２２の基
端部２２ａとが、金線２３によりワイヤボンディングさ
れている。センサケース２１は、ＰＰＳ樹脂等の耐熱性
のある樹脂であり、リードフレーム端子２２と、圧力導
入筒２５とがインサート成形により一体に設けられてい
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The pressure sensor according to this embodiment includes:
A sensor element 20 of a Si semiconductor is provided in a sensor case 21, and the sensor element 20 and a base end 22 a of a lead frame terminal 22 are wire-bonded by a gold wire 23. The sensor case 21 is a heat-resistant resin such as PPS resin, and the lead frame terminal 22 and the pressure introducing cylinder 25 are integrally provided by insert molding.
【００１１】この圧力導入筒２５は、シリコンの熱膨張
率（３．２×１０−６）に近い熱膨張率の鉄−ニッケル
系合金であり、さらにクロムやアルミ又は銅を含有する
ものでも良い。この圧力導入筒２５は、鍛造により形成
された円筒状の管であり、基端部にはセンサ取付用のフ
ランジ部２６が形成され、センサ素子２０が、シリコン
系や金属接着用の接着剤２７により気密状態に接着され
ている。そして、この圧力導入筒２５は、センサケース
２１の中央部から下方に突出して形成されている。The pressure introducing cylinder 25 is an iron-nickel alloy having a coefficient of thermal expansion close to that of silicon (3.2 × 10 −6), and may further contain chromium, aluminum or copper. . The pressure introducing cylinder 25 is a cylindrical tube formed by forging, and a flange 26 for mounting a sensor is formed at a base end, and an adhesive 27 for bonding silicon or metal is used. Are bonded in an airtight state. The pressure introducing cylinder 25 is formed to protrude downward from the center of the sensor case 21.
【００１２】この実施形態の圧力センサの製造方法は、
先ず、図４に示すリードフレーム３０を形成し、このリ
ードフレーム３０の各リードフレーム端子２２の基端部
２２ａと圧力導入筒２５のフランジ部２６が対面するよ
うに設置して、これらを囲むように、センサケース２１
をインサート成型する。この時、フランジ部２６の端面
は矩形状に樹脂が被らない露出部分を形成するととも
に、リードフレーム端子２２の基端部２２ａの表面も樹
脂が被らないように露出させる。その後、センサケース
２１の内部に位置した圧力導入筒２５のフランジ部２６
に、センサ素子２０を、接着剤２７で接着し、センサ素
子２０の周囲を密閉し、センサ素子２０の表裏の間で気
体が漏れないようにする。そして、リードフレーム端子
２２の基端部２２ａとセンサ素子２０の電極との間を、
金線２３でワイヤボンディングする。さらにセンサ素子
２０の表面側に樹脂被覆等を施し、リードフレーム端子
２２を折り曲げて所定の形状に成形し、この実施形態の
圧力センサの組立が終了する。The method for manufacturing the pressure sensor according to this embodiment is as follows.
First, the lead frame 30 shown in FIG. 4 is formed, and the base end 22a of each lead frame terminal 22 of the lead frame 30 and the flange portion 26 of the pressure introducing cylinder 25 are installed so as to face each other, and the lead frame 30 is surrounded. And the sensor case 21
Is insert molded. At this time, the end surface of the flange portion 26 is formed in a rectangular shape and has an exposed portion not covered with the resin, and the surface of the base end portion 22a of the lead frame terminal 22 is also exposed so as not to be covered with the resin. Then, the flange portion 26 of the pressure introducing cylinder 25 located inside the sensor case 21
Then, the sensor element 20 is adhered with an adhesive 27 to seal the periphery of the sensor element 20 so that gas does not leak between the front and back of the sensor element 20. Then, between the base end portion 22a of the lead frame terminal 22 and the electrode of the sensor element 20,
Wire bonding is performed with the gold wire 23. Further, a resin coating or the like is applied to the surface side of the sensor element 20, and the lead frame terminal 22 is bent and formed into a predetermined shape, and the assembly of the pressure sensor of this embodiment is completed.
【００１３】ここで、この圧力センサは、リードフレー
ム３０に多数同時に形成された後、個々の基板に取り付
けられるものである。従って、リードフレーム３０に
は、リードフレーム端子２２が、リードフレーム３０の
両側部の保持部３２から切り離されても、リードフレム
３０の保持部３２からセンサケース２１及び圧力導入筒
２５が脱落しないように、ケースとともにインサート成
形される保持片３４が四方に形成されている。この保持
片３４は、保持部３２に連結し、リードフレーム端子２
２が切断されて、所定形状に形成された後、基板にこの
圧力センサを組み込む際に切断される。Here, a large number of such pressure sensors are formed on the lead frame 30 at the same time and then attached to individual substrates. Therefore, even if the lead frame terminals 22 are cut off from the holding portions 32 on both sides of the lead frame 30, the sensor case 21 and the pressure introducing cylinder 25 do not fall off from the holding portions 32 of the lead frame 30. The holding piece 34 that is insert-molded with the case is formed on all sides. The holding piece 34 is connected to the holding portion 32 and is connected to the lead frame terminal 2.
2 is cut and formed into a predetermined shape, and then cut when the pressure sensor is incorporated into a substrate.
【００１４】以上のように構成された圧力センサは、図
３に示すように、リードフレーム端子２２が、基板４０
にハンダ付けられ、基板４０に取り付けられた外部接続
端子４２に電気的に接続される。ここで、図３におい
て、中心線の右側がリードフレーム端子２２の延出方向
の縦断面であり、中心線の左側は上記リードフレーム端
子２２の延出方向と直交する方向の縦断面である。基板
４０が固定されたセンサケース２１は、外装ケース本体
４１に取りつけられ、圧力導入筒２５が、この外装ケー
ス本体４１の取付部４４に嵌め込まれる。取付部４４
は、外装ケース本体４１と一体に成形され、被測定圧力
媒体が導かれる圧力導入部４５に同軸的に連通してい
る。外装ケース本体４１は、ＰＰＳ樹脂等の耐薬品性及
び耐蝕性に優れた樹脂により形成されている。そして、
取付部４４に嵌入された圧力導入筒２５の外側面と、取
付部４４の内壁面との間には、Ｏリング４６が緊密に嵌
め込まれている。Ｏリング４６は、両側が圧力導入筒２
５と取付部４４とによって弾性的に気密状態に圧接され
ているとともに、取付部４４の下面には接触せず、ま
た、取付部４４の上面に固定されたストッパ板４７にも
接触しない状態に固定されている。In the pressure sensor configured as described above, as shown in FIG.
And is electrically connected to an external connection terminal 42 attached to the substrate 40. Here, in FIG. 3, the right side of the center line is a vertical section in the extension direction of the lead frame terminal 22, and the left side of the center line is a vertical section in a direction orthogonal to the extension direction of the lead frame terminal 22. The sensor case 21 to which the substrate 40 is fixed is attached to the outer case main body 41, and the pressure introducing cylinder 25 is fitted into the mounting portion 44 of the outer case main body 41. Mounting part 44
Is formed integrally with the outer case main body 41 and coaxially communicates with a pressure introducing portion 45 to which the pressure medium to be measured is guided. The outer case body 41 is formed of a resin having excellent chemical resistance and corrosion resistance such as PPS resin. And
An O-ring 46 is tightly fitted between the outer surface of the pressure introducing tube 25 fitted into the mounting portion 44 and the inner wall surface of the mounting portion 44. The O-ring 46 has a pressure introducing cylinder 2 on both sides.
5 and the mounting portion 44, while being elastically and air-tightly pressed by the mounting portion 44, and not in contact with the lower surface of the mounting portion 44 nor in contact with the stopper plate 47 fixed to the upper surface of the mounting portion 44. Fixed.
【００１５】センサケース２１内は、センサ素子２０の
表面側に、柔軟なポリウレタンゲルやシリコンゲル等の
充填材が充填され、センサ素子２０等が完全に密閉され
ている。また、外装ケース本体４１には、蓋部材４８が
取り付けられている。蓋部材４８は、その内面に形成さ
れた取付部５０に、センサケース２１の開口部が嵌合
し、センサケース２１を確実に保持するとともに、圧力
導入筒２５が取付部４４から抜けないように保持してい
る。また、蓋部材４８には、大気圧側に接続される大気
圧導入口４９が形成され、大気圧がセンサ素子２０の表
側に確実にかかるように形成されている。In the sensor case 21, the surface of the sensor element 20 is filled with a filler such as a flexible polyurethane gel or silicone gel, and the sensor element 20 and the like are completely sealed. Further, a lid member 48 is attached to the outer case main body 41. The opening of the sensor case 21 fits into the mounting portion 50 formed on the inner surface of the lid member 48 to securely hold the sensor case 21 and prevent the pressure introducing cylinder 25 from falling out of the mounting portion 44. keeping. An atmospheric pressure inlet 49 connected to the atmospheric pressure side is formed in the lid member 48 so that the atmospheric pressure is reliably applied to the front side of the sensor element 20.
【００１６】この実施形態の圧力センサの使用法方は、
圧力導入部４５を被測定圧力側に接続し、大気圧圧力導
入口４９を大気圧側に開放する。被測定圧力媒体は、例
えば、ＬＰガス等の可燃性ガス、その他の有毒ガスや高
圧ガス等に使用することができる。The method of using the pressure sensor of this embodiment is as follows.
The pressure introducing section 45 is connected to the measured pressure side, and the atmospheric pressure introducing port 49 is opened to the atmospheric pressure side. The pressure medium to be measured can be used, for example, as a combustible gas such as LP gas, other toxic gas, high pressure gas, or the like.
【００１７】この実施形態の圧力センサによれば、圧力
測定するガス等は、圧力導入部４５を通り、圧力導入筒
２５を経てセンサ素子２０の裏面側に直接接触し圧力が
センサ素子２０に直接かかるものである。従って、感度
がきわめて高く、装置も小型化でき、低い圧力の検出に
際してもきわめて正確な測定が可能である。さらに、セ
ンサ素子２０は、これと熱膨張率の近い圧力導入筒２５
に直接接合されているので、熱歪による応力がセンサ素
子２０にはほとんど伝わらず、しかも気密性がきわめて
高く、信頼性も高いものにすることができる。さらに、
腐食性ガス等に対する耐久性も高いものである。また、
この圧力センサを組み込んだ外装ケース本体４１のセン
サ装置においても、圧力を測定するガスは、圧力導入部
４５、Ｏリング４６、圧力導入筒２５及びセンサ素子２
０にのみ接触するものであり、他の構成要素や接合部に
は触れず、上記各部材は、対腐食性、耐久性等に対する
信頼性はきわめて高いものが選択できる。従って、有毒
ガスや可燃性ガスの測定に際しても十分な安全性を確保
することができるものである。According to the pressure sensor of this embodiment, the gas or the like whose pressure is to be measured passes through the pressure introducing section 45, directly contacts the back side of the sensor element 20 via the pressure introducing cylinder 25, and the pressure is directly applied to the sensor element 20. Such is the case. Accordingly, the sensitivity is extremely high, the apparatus can be downsized, and extremely accurate measurement can be performed even when detecting a low pressure. Further, the sensor element 20 is provided with a pressure introducing cylinder 25 having a thermal expansion coefficient close to this.
Therefore, stress due to thermal strain is hardly transmitted to the sensor element 20, and the airtightness is extremely high and the reliability is high. further,
It has high durability against corrosive gas and the like. Also,
Also in the sensor device of the outer case main body 41 incorporating this pressure sensor, the gas for measuring the pressure is supplied from the pressure introducing part 45, the O-ring 46, the pressure introducing cylinder 25, and the sensor element 2
The contacting member only contacts 0, does not touch other components and the joint, and the members can be selected from those having extremely high reliability against corrosion, durability, and the like. Therefore, sufficient safety can be ensured even when measuring a toxic gas or a flammable gas.
【００１８】尚、この発明の圧力センサは、上記の実施
形態に限定されるものではなく、センサ素子と圧力導入
筒との接合方法は接着剤以外の接合方法でも良いもので
ある。また、センサ素子をインサート成形前に圧力導入
筒に接合しても良いものである。圧力導入筒の材質は適
宜変更可能であり、センサ素子の熱膨張率と近いもので
あれば良い。The pressure sensor according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the joining method between the sensor element and the pressure introducing cylinder may be a joining method other than the adhesive. Further, the sensor element may be joined to the pressure introducing cylinder before insert molding. The material of the pressure introducing cylinder can be changed as appropriate, and may be any material as long as it is close to the coefficient of thermal expansion of the sensor element.
【００１９】[0019]
【発明の効果】この発明の圧力センサは、上記センサ素
子と圧力導入筒を互いに直接接合したので、気密性に対
する信頼性をきわめて高いものにすることができる。さ
らに、この圧力センサは、センサ素子の熱膨張率と近い
熱膨張率の圧力導入筒にセンサ素子を取り付けたので、
センサ素子に熱歪が伝わらず、正確な測定が可能であ
る。また、この圧力センサの製造も、インサート成形に
より簡単に行うことができ、センサ素子と圧力導入筒と
の接合も容易に可能であり、製造コストも安価なものに
することができるものである。さらに、圧力センサを小
型化することができ、組み立ても効率よく可能なもので
ある。According to the pressure sensor of the present invention, since the above-mentioned sensor element and the pressure introducing cylinder are directly joined to each other, the reliability for airtightness can be made extremely high. Furthermore, in this pressure sensor, since the sensor element was attached to the pressure introducing cylinder having a coefficient of thermal expansion close to that of the sensor element,
Accurate measurement is possible without transmitting thermal strain to the sensor element. Also, the pressure sensor can be easily manufactured by insert molding, the sensor element and the pressure introducing cylinder can be easily joined, and the manufacturing cost can be reduced. Further, the pressure sensor can be reduced in size and can be efficiently assembled.
【図１】この発明の一実施形態の圧力センサの縦断面図
である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
【図２】この実施形態の圧力センサの平面図である。FIG. 2 is a plan view of the pressure sensor according to the embodiment.
【図３】この実施形態の圧力センサを外装ケースに取り
付けた状態の縦断面図でる。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a state in which the pressure sensor of this embodiment is attached to an outer case.
【図４】この実施形態の圧力センサに用いられるリード
フレームの平面図である。FIG. 4 is a plan view of a lead frame used for the pressure sensor of the embodiment.
【図５】従来の技術の圧力センサの縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a conventional pressure sensor.
２０ センサ素子 ２１ センサケース ２２ リードフレーム端子 ２５ 圧力導入筒 Reference Signs List 20 sensor element 21 sensor case 22 lead frame terminal 25 pressure introducing cylinder
─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成１２年３月１６日（２０００．３．１
６）[Submission date] March 16, 2000 (200.3.1.1)
6)
【手続補正１】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【書類名】 明細書[Document Name] Statement
【発明の名称】 圧力センサとその製造方法Patent application title: Pressure sensor and method of manufacturing the same
【特許請求の範囲】[Claims]
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure sensor for detecting a pressure of a fluid, and more particularly to a pressure sensor for receiving a fluid pressure by a semiconductor element and electrically detecting the pressure, and a method of manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、流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。この半導体式圧力センサは、図５の縦断
面図に示すように、金属製の本体１に、ガラス台座２を
介してセンサ素子３が固定されている。本体１は、カバ
ー４で覆われ、カバー４内は大気圧に開放されている。
本体１のセンサ素子３の取付部には、透孔５が形成さ
れ、圧力導入筒６がこの透孔５に取り付けられている、
センサ素子３とガラス台座２は、陽極接合により気密状
態に接合され、ガラス台座２と本体１とは、ハンダ付け
により密閉状態にされている。従って、圧力導入筒６か
ら導入された圧力はセンサ素子３にかかり、大気圧には
抜けないように形成されている。さらにセンサ素子３の
電極部と本体１に取りつけられた端子７とが金線８によ
りワイヤボンディングされている。2. Description of the Related Art Conventionally, a semiconductor type pressure sensor has been provided as a small pressure sensor capable of accurately measuring the pressure of a fluid. In this semiconductor type pressure sensor, as shown in a longitudinal sectional view of FIG. 5, a sensor element 3 is fixed to a metal main body 1 via a glass pedestal 2. The main body 1 is covered with a cover 4, and the inside of the cover 4 is open to atmospheric pressure.
A through hole 5 is formed in a mounting portion of the sensor element 3 of the main body 1, and a pressure introducing cylinder 6 is mounted in the through hole 5.
The sensor element 3 and the glass pedestal 2 are joined in an airtight state by anodic bonding, and the glass pedestal 2 and the main body 1 are sealed by soldering. Therefore, the pressure introduced from the pressure introducing cylinder 6 is applied to the sensor element 3 so that the pressure is not released to the atmospheric pressure. Further, the electrode portion of the sensor element 3 and the terminal 7 attached to the main body 1 are wire-bonded by a gold wire 8.
【０００３】この半導体式圧力センサの測定方法は、ま
ず、圧力導入筒６から被測定圧がかかると、大気圧と被
測定圧との差により、センサ素子３に物理的な歪が生じ
る。この歪は、被測定圧と大気圧との差に比例する。そ
して、センサ素子３の圧力検出面に歪が生じると、セン
サ素子３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
することにより被測定圧と大気圧の差圧を測定すること
ができる。In this method of measuring a semiconductor pressure sensor, first, when a measured pressure is applied from the pressure introducing cylinder 6, a physical distortion occurs in the sensor element 3 due to a difference between the atmospheric pressure and the measured pressure. This distortion is proportional to the difference between the measured pressure and the atmospheric pressure. Then, when distortion occurs on the pressure detection surface of the sensor element 3, the value of the resistance formed on the sensor element 3 changes in proportion to the magnitude of the distortion. By detecting the change in the resistance value, amplifying and outputting the amplified value, the pressure difference between the measured pressure and the atmospheric pressure can be measured.
【０００４】また、本願出願人による特開平４−１５５
９７０号公報に開示するように、半導体圧力センサにお
いて、樹脂ケースにリードフレーム端子をインサート成
形し、このケース内の端子の基端部に、センサ素子を固
定した圧力センサも提案されている。この場合、センサ
素子は、端子の基端部に連接した接続片に、気密状態で
固定されているものであるFurther, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-155 by the present applicant
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 970, a pressure sensor in which a lead frame terminal is insert-molded in a resin case in a semiconductor pressure sensor and a sensor element is fixed to a base end of the terminal in the case has been proposed. In this case, the sensor element is air-tightly fixed to the connection piece connected to the base end of the terminal.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の前者の場合、センサ素子３をガラス台座２に密着さ
せ、このガラス台座２と本体部１とをハンダ付けするも
のであり、組み立て工数がかかり、部品のコストも高い
ものである。さらに、センサ素子と他の部材との接合箇
所が多く、導入した圧力が大気側に漏れやすく、正確に
測定できなかったり、有毒なガスが外部に漏れたりする
恐れがあった。また、上記従来の技術の後者の場合も、
インサート成形したリードフレームの接続片と樹脂との
間の気密性がなく、この接続片と樹脂との間から被測定
圧が漏れ、上記と同様の問題が生じるものであった。However, in the former case, the sensor element 3 is brought into close contact with the glass pedestal 2, and the glass pedestal 2 and the main body 1 are soldered. The cost of parts is also high. Furthermore, there are many joints between the sensor element and other members, and the introduced pressure is likely to leak to the atmosphere side, so that accurate measurement cannot be performed or toxic gas may leak to the outside. Also, in the latter case of the above conventional technology,
There is no airtightness between the connection piece and the resin of the insert-molded lead frame, and the measured pressure leaks from between the connection piece and the resin, causing the same problem as described above.
【０００６】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、センサの気密性が高く、被測定圧力
媒体が外部に漏れることがなく安全で、構造も簡単な圧
力センサとその製造方法を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the related art, and has a sensor having a high airtightness, a pressure medium to be measured which is safe without leaking to the outside, and a simple structure. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method thereof.
【０００７】[0007]
【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、上記センサ素子の熱膨張率と近い熱膨
張率の金属製の管であって被測定圧を導入する圧力導入
筒を有し、このセンサ素子を収容する樹脂製のセンサケ
ースと一体に、表面実装型のリードフレーム端子と上記
圧力導入筒とをインサート成形し、上記圧力導入筒の上
記センサケース内の基端部に上記センサ素子を気密状態
に接合し、上記圧力導入筒の突出方向に上記リードフレ
ーム端子が突出し、上記センサケースと一体の上記リー
ドフレームを電気的接続用の基板に表面実装した圧力セ
ンサである。さらに、上記センサケースをさらに外装ケ
ース内に収容し、この外装ケースの圧力導入部に連通し
た取付部に上記圧力導入筒が嵌合し、この取付部に対し
て上記圧力導入筒の外側面がＯリングを介して気密状態
に取り付けられている。The present invention provides a semiconductor pressure sensor element and a metal tube having a coefficient of thermal expansion close to the coefficient of thermal expansion of the sensor element and introducing a pressure to be measured. And a resin sensor case for accommodating the sensor element, insert-molding a surface-mount type lead frame terminal and the pressure introducing cylinder, and attaching the pressure introducing cylinder to a base end of the pressure introducing cylinder in the sensor case. A pressure sensor in which the sensor element is joined in an airtight state, the lead frame terminal projects in a direction in which the pressure introducing cylinder projects, and the lead frame integrated with the sensor case is surface-mounted on an electrical connection substrate. Further, the sensor case is further housed in an outer case, and the pressure introducing tube is fitted into a mounting portion communicating with the pressure introducing portion of the outer case, and an outer surface of the pressure introducing tube is fitted to the mounting portion. It is mounted in an airtight manner via an O-ring.
【０００８】さらに、樹脂製の上記センサケースは、上
記センサ素子を収容する収容凹部を有し、この収容凹部
の内側壁には段差部が形成され、開口部側が広くなって
いる。また、上記圧力導入筒は、金属製の管であってそ
の基端部にフランジ部を有し、このフランジ部が上記セ
ンサケースにインサート成形により一体に取り付けら
れ、上記フランジ部の側周面には段差部が形成されて上
記センサケース内に位置している。 Further, the above-mentioned resin sensor case is
A receiving recess for receiving the sensor element;
A step is formed on the inner wall of the
I have. The pressure introducing cylinder is a metal tube.
Has a flange at the base end, and this flange is
Integrated into the sensor case by insert molding
A step is formed on the side peripheral surface of the flange
It is located in the sensor case.
【０００９】またこの発明は、被測定圧を導入す金属製
の圧力導入筒と、複数のセンサ素子が各々接続されるリ
ードフレーム端子を有したリードフレームとを設け、セ
ンサ素子を収容する複数の樹脂製のセンサケースと複数
の上記圧力導入筒とを上記リードフレームと一体的にイ
ンサート成形し、各上記圧力導入筒の上記ケース内の基
端部に各々上記センサ素子を気密状態に接合し、この後
上記リードフレーム端子を個々のセンサ素子毎に切り離
す圧力センサの製造方法である。Further, according to the present invention, a metal pressure introducing cylinder for introducing a pressure to be measured and a lead frame having a lead frame terminal to which a plurality of sensor elements are connected are provided, and a plurality of housings for accommodating the sensor elements are provided. A resin sensor case and a plurality of the pressure introducing cylinders are insert-molded integrally with the lead frame, and the sensor elements are joined to a base end of the pressure introducing cylinders in the case in an airtight state, Thereafter, a method of manufacturing a pressure sensor for separating the lead frame terminal into individual sensor elements is described.
【００１０】この発明の圧力センサは、圧力導入筒に直
接センサ素子が密着接合されているので、被測定圧力媒
体が圧力導入筒を経て、半導体の圧力センサ素子の裏面
側に直接侵入し、圧力センサの圧力導入筒とセンサ素子
以外の構成要素には被測定圧がかからないようにしたも
のである。In the pressure sensor according to the present invention, since the sensor element is directly adhered to the pressure introducing cylinder, the pressure medium to be measured directly penetrates into the back side of the semiconductor pressure sensor element through the pressure introducing cylinder, and the pressure is reduced. The measured pressure is not applied to components other than the pressure introducing cylinder and the sensor element of the sensor.
【００１１】[0011]
【実施の形態】以下この発明の一実施の形態について図
面に基づいて説明する。この実施形態の圧力センサは、
Ｓｉ半導体のセンサ素子２０がセンサケース２１内に設
けられ、センサ素子２０とリードフレーム端子２２の基
端部２２ａとが、金線２３によりワイヤボンディングさ
れている。センサケース２１は、ＰＰＳ樹脂等の耐熱性
のある樹脂であり、リードフレーム端子２２と、圧力導
入筒２５とがインサート成形により一体に設けられてい
る。この樹脂製のセンサケース２１は、センサ素子２０
を収容する収容凹部２１ａを有し、この収容凹部２１ａ
の内側壁には段差部２１ｂが形成され、開口部側が広く
なっている。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The pressure sensor according to this embodiment includes:
A sensor element 20 of a Si semiconductor is provided in a sensor case 21, and the sensor element 20 and a base end 22 a of a lead frame terminal 22 are wire-bonded by a gold wire 23. The sensor case 21 is a heat-resistant resin such as PPS resin, and the lead frame terminal 22 and the pressure introducing cylinder 25 are integrally provided by insert molding. This resin sensor case 21 is
And a housing recess 21a for housing the housing recess 21a.
A step portion 21b is formed on the inner side wall, and the opening side is wide.
Has become.
【００１２】この圧力導入筒２５は、シリコンの熱膨張
率（３．２×１０−６）に近い熱膨張率の鉄−ニッケル
系合金であり、さらにクロムやアルミ又は銅を含有する
ものでも良い。この圧力導入筒２５は、鍛造により形成
された円筒状の管であり、基端部にはセンサ取付用のフ
ランジ部２６が形成され、センサ素子２０が、シリコン
系や金属接着用の接着剤２７により気密状態に接着され
ている。そして、この圧力導入筒２５は、センサケース
２１の中央部から下方に突出して形成されている。ま
た、圧力導入筒２５のフランジ部２６は側周面に段差部
２６ａが形成され、この段差部２６ａもセンサケース２
１内に位置している。 The pressure introducing cylinder 25 is an iron-nickel alloy having a coefficient of thermal expansion close to that of silicon (3.2 × 10 −6), and may further contain chromium, aluminum or copper. . The pressure introducing cylinder 25 is a cylindrical tube formed by forging, and a flange 26 for mounting a sensor is formed at a base end, and an adhesive 27 for bonding silicon or metal is used. Are bonded in an airtight state. The pressure introducing cylinder 25 is formed to protrude downward from the center of the sensor case 21. Ma
The flange portion 26 of the pressure introducing cylinder 25 has a stepped portion on the side peripheral surface.
26a, and the step 26a is also formed in the sensor case 2
1 is located within.
【００１３】この実施形態の圧力センサの製造方法は、
先ず、図４に示すリードフレーム３０を形成し、このリ
ードフレーム３０の各リードフレーム端子２２の基端部
２２ａと圧力導入筒２５のフランジ部２６が対面するよ
うに設置して、これらを囲むように、センサケース２１
をインサート成型する。この時、フランジ部２６の端面
は矩形状に樹脂が被らない露出部分を形成するととも
に、リードフレーム端子２２の基端部２２ａの表面も樹
脂が被らないように露出させる。その後、センサケース
２１の内部に位置した圧力導入筒２５のフランジ部２６
に、センサ素子２０を、接着剤２７で接着し、センサ素
子２０の周囲を密閉し、センサ素子２０の表裏の間で気
体が漏れないようにする。そして、リードフレーム端子
２２の基端部２２ａとセンサ素子２０の電極との間を、
金線２３でワイヤボンディングする。さらにセンサ素子
２０の表面側に樹脂被覆等を施し、リードフレーム端子
２２を折り曲げて所定の形状に成形し、この実施形態の
圧力センサの組立が終了する。The method for manufacturing the pressure sensor according to this embodiment is as follows.
First, the lead frame 30 shown in FIG. 4 is formed, and the base end 22a of each lead frame terminal 22 of the lead frame 30 and the flange portion 26 of the pressure introducing cylinder 25 are installed so as to face each other, and the lead frame 30 is surrounded. And the sensor case 21
Is insert molded. At this time, the end surface of the flange portion 26 is formed in a rectangular shape and has an exposed portion not covered with the resin, and the surface of the base end portion 22a of the lead frame terminal 22 is also exposed so as not to be covered with the resin. Then, the flange portion 26 of the pressure introducing cylinder 25 located inside the sensor case 21
Then, the sensor element 20 is adhered with an adhesive 27 to seal the periphery of the sensor element 20 so that gas does not leak between the front and back of the sensor element 20. Then, between the base end portion 22a of the lead frame terminal 22 and the electrode of the sensor element 20,
Wire bonding is performed with the gold wire 23. Further, a resin coating or the like is applied to the surface side of the sensor element 20, and the lead frame terminal 22 is bent and formed into a predetermined shape, and the assembly of the pressure sensor of this embodiment is completed.
【００１４】ここで、この圧力センサは、リードフレー
ム３０に多数同時に形成された後、個々の基板に取り付
けられるものである。従って、リードフレーム３０に
は、リードフレーム端子２２が、リードフレーム３０の
両側部の保持部３２から切り離されても、リードフレム
３０の保持部３２からセンサケース２１及び圧力導入筒
２５が脱落しないように、ケースとともにインサート成
形される保持片３４が四方に形成されている。この保持
片３４は、保持部３２に連結し、リードフレーム端子２
２が切断されて、所定形状に形成された後、基板にこの
圧力センサを組み込む際に切断される。Here, a large number of such pressure sensors are formed on the lead frame 30 at the same time and then attached to individual substrates. Therefore, even if the lead frame terminals 22 are cut off from the holding portions 32 on both sides of the lead frame 30, the sensor case 21 and the pressure introducing cylinder 25 do not fall off from the holding portions 32 of the lead frame 30. The holding piece 34 that is insert-molded with the case is formed on all sides. The holding piece 34 is connected to the holding portion 32 and is connected to the lead frame terminal 2.
2 is cut and formed into a predetermined shape, and then cut when the pressure sensor is incorporated into a substrate.
【００１５】以上のように構成された圧力センサは、図
３に示すように、リードフレーム端子２２が、基板４０
にハンダ付けられ、基板４０に取り付けられた外部接続
端子４２に電気的に接続される。ここで、図３におい
て、中心線の右側がリードフレーム端子２２の延出方向
の縦断面であり、中心線の左側は上記リードフレーム端
子２２の延出方向と直交する方向の縦断面である。基板
４０が固定されたセンサケース２１は、外装ケース本体
４１に取りつけられ、圧力導入筒２５が、この外装ケー
ス本体４１の取付部４４に嵌め込まれる。取付部４４
は、外装ケース本体４１と一体に成形され、被測定圧力
媒体が導かれる圧力導入部４５に同軸的に連通してい
る。外装ケース本体４１は、ＰＰＳ樹脂等の耐薬品性及
び耐蝕性に優れた樹脂により形成されている。そして、
取付部４４に嵌入された圧力導入筒２５の外側面と、取
付部４４の内壁面との間には、Ｏリング４６が緊密に嵌
め込まれている。Ｏリング４６は、両側が圧力導入筒２
５と取付部４４とによって弾性的に気密状態に圧接され
ているとともに、取付部４４の下面には接触せず、ま
た、取付部４４の上面に固定されたストッパ板４７にも
接触しない状態に固定されている。In the pressure sensor configured as described above, as shown in FIG.
And is electrically connected to an external connection terminal 42 attached to the substrate 40. Here, in FIG. 3, the right side of the center line is a vertical section in the extension direction of the lead frame terminal 22, and the left side of the center line is a vertical section in a direction orthogonal to the extension direction of the lead frame terminal 22. The sensor case 21 to which the substrate 40 is fixed is attached to the outer case main body 41, and the pressure introducing cylinder 25 is fitted into the mounting portion 44 of the outer case main body 41. Mounting part 44
Is formed integrally with the outer case main body 41 and coaxially communicates with a pressure introducing portion 45 to which the pressure medium to be measured is guided. The outer case body 41 is formed of a resin having excellent chemical resistance and corrosion resistance such as PPS resin. And
An O-ring 46 is tightly fitted between the outer surface of the pressure introducing tube 25 fitted into the mounting portion 44 and the inner wall surface of the mounting portion 44. The O-ring 46 has a pressure introducing cylinder 2 on both sides.
5 and the mounting portion 44, while being elastically and air-tightly pressed by the mounting portion 44, and not in contact with the lower surface of the mounting portion 44 nor in contact with the stopper plate 47 fixed to the upper surface of the mounting portion 44. Fixed.
【００１６】センサケース２１内は、センサ素子２０の
表面側に、柔軟なポリウレタンゲルやシリコンゲル等の
充填材が充填され、センサ素子２０等が完全に密閉され
ている。また、外装ケース本体４１には、蓋部材４８が
取り付けられている。蓋部材４８は、その内面に形成さ
れた取付部５０が、センサケース２１の開口部の段差部
２１ｂに嵌合し、センサケース２１を確実に保持すると
ともに、圧力導入筒２５が取付部４４から抜けないよう
に、センサケース２１の上端面を保持している。また、
蓋部材４８には、大気圧側に接続される大気圧導入口４
９が形成され、大気圧がセンサ素子２０の表側に確実に
かかるように形成されている。In the sensor case 21, the surface of the sensor element 20 is filled with a filler such as a flexible polyurethane gel or silicone gel, and the sensor element 20 and the like are completely sealed. Further, a lid member 48 is attached to the outer case main body 41. The cover member 48 has a mounting portion 50 formed on the inner surface thereof and a stepped portion of the opening of the sensor case 21.
21b , the sensor case 21 is securely held, and the upper end surface of the sensor case 21 is held so that the pressure introducing cylinder 25 does not fall out of the mounting portion 44. Also,
The lid member 48 has an atmospheric pressure inlet 4 connected to the atmospheric pressure side.
9 are formed to ensure that the atmospheric pressure is applied to the front side of the sensor element 20.
【００１７】この実施形態の圧力センサの使用法方は、
圧力導入部４５を被測定圧力側に接続し、大気圧圧力導
入口４９を大気圧側に開放する。被測定圧力媒体は、例
えば、ＬＰガス等の可燃性ガス、その他の有毒ガスや高
圧ガス等に使用することができる。The method of using the pressure sensor of this embodiment is as follows.
The pressure introducing section 45 is connected to the measured pressure side, and the atmospheric pressure introducing port 49 is opened to the atmospheric pressure side. The pressure medium to be measured can be used, for example, as a combustible gas such as LP gas, other toxic gas, high-pressure gas, or the like.
【００１８】この実施形態の圧力センサによれば、圧力
測定するガス等は、圧力導入部４５を通り、圧力導入筒
２５を経てセンサ素子２０の裏面側に直接接触し圧力が
センサ素子２０に直接かかるものである。従って、感度
がきわめて高く、装置も小型化でき、低い圧力の検出に
際してもきわめて正確な測定が可能である。さらに、セ
ンサ素子２０は、これと熱膨張率の近い圧力導入筒２５
に直接接合されているので、熱歪による応力がセンサ素
子２０にはほとんど伝わらず、しかも気密性がきわめて
高く、信頼性も高いものにすることができる。さらに、
腐食性ガス等に対する耐久性も高いものである。また、
この圧力センサを組み込んだ外装ケース本体４１のセン
サ装置においても、圧力を測定するガスは、圧力導入部
４５、Ｏリング４６、圧力導入筒２５及びセンサ素子２
０にのみ接触するものであり、他の構成要素や接合部に
は触れず、上記各部材は、対腐食性、耐久性等に対する
信頼性はきわめて高いものが選択できる。従って、有毒
ガスや可燃性ガスの測定に際しても十分な安全性を確保
することができるものである。According to the pressure sensor of this embodiment, the gas or the like to be subjected to pressure measurement passes through the pressure introducing section 45 and directly contacts the back side of the sensor element 20 via the pressure introducing cylinder 25, and the pressure is directly applied to the sensor element 20. Such is the case. Accordingly, the sensitivity is extremely high, the apparatus can be downsized, and extremely accurate measurement can be performed even when detecting a low pressure. Further, the sensor element 20 is provided with a pressure introducing cylinder 25 having a thermal expansion coefficient close to this.
Therefore, stress due to thermal strain is hardly transmitted to the sensor element 20, and the airtightness is extremely high and the reliability is high. further,
It has high durability against corrosive gas and the like. Also,
Also in the sensor device of the outer case main body 41 incorporating this pressure sensor, the gas for measuring the pressure is supplied from the pressure introducing part 45, the O-ring 46, the pressure introducing cylinder 25, and the sensor element 2
The contacting member only contacts 0, does not touch other components and the joint, and the members can be selected from those having extremely high reliability against corrosion, durability, and the like. Therefore, sufficient safety can be ensured even when measuring a toxic gas or a flammable gas.
【００１９】尚、この発明の圧力センサは、上記の実施
形態に限定されるものではなく、センサ素子と圧力導入
筒との接合方法は接着剤以外の接合方法でも良いもので
ある。また、センサ素子をインサート成形前に圧力導入
筒に接合しても良いものである。圧力導入筒の材質は適
宜変更可能であり、センサ素子の熱膨張率と近いもので
あれば良い。The pressure sensor of the present invention is not limited to the above embodiment, and the method of joining the sensor element and the pressure introducing cylinder may be a method other than the adhesive. Further, the sensor element may be joined to the pressure introducing cylinder before insert molding. The material of the pressure introducing cylinder can be changed as appropriate, and may be any material as long as it is close to the coefficient of thermal expansion of the sensor element.
【００２０】[0020]
【発明の効果】この発明の圧力センサは、上記センサ素
子と圧力導入筒を互いに直接接合したので、気密性に対
する信頼性をきわめて高いものにすることができる。さ
らに、この圧力センサは、センサ素子の熱膨張率と近い
熱膨張率の圧力導入筒にセンサ素子を取り付けたので、
センサ素子に熱歪が伝わらず、正確な測定が可能であ
る。また、この圧力センサの製造も、インサート成形に
より簡単に行うことができ、センサ素子と圧力導入筒と
の接合も容易に可能であり、製造コストも安価なものに
することができるものである。さらに、圧力センサを小
型化することができ、組み立ても効率よく可能なもので
ある。According to the pressure sensor of the present invention, since the above-mentioned sensor element and the pressure introducing cylinder are directly joined to each other, the reliability for airtightness can be made extremely high. Furthermore, in this pressure sensor, since the sensor element was attached to the pressure introducing cylinder having a coefficient of thermal expansion close to that of the sensor element,
Accurate measurement is possible without transmitting thermal strain to the sensor element. Also, the pressure sensor can be easily manufactured by insert molding, the sensor element and the pressure introducing cylinder can be easily joined, and the manufacturing cost can be reduced. Further, the pressure sensor can be reduced in size and can be efficiently assembled.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】この発明の一実施形態の圧力センサの縦断面図
である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
【図２】この実施形態の圧力センサの平面図である。FIG. 2 is a plan view of the pressure sensor according to the embodiment.
【図３】この実施形態の圧力センサを外装ケースに取り
付けた状態の縦断面図でる。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a state in which the pressure sensor of this embodiment is attached to an outer case.
【図４】この実施形態の圧力センサに用いられるリード
フレームの平面図である。FIG. 4 is a plan view of a lead frame used for the pressure sensor of the embodiment.
【図５】従来の技術の圧力センサの縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a conventional pressure sensor.
【符号の説明】 ２０ センサ素子 ２１ センサケース ２２ リードフレーム端子 ２５ 圧力導入筒[Description of Signs] 20 Sensor element 21 Sensor case 22 Lead frame terminal 25 Pressure introducing cylinder
【手続補正２】[Procedure amendment 2]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図１[Correction target item name] Fig. 1
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図１】 FIG.
【手続補正３】[Procedure amendment 3]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図２[Correction target item name] Figure 2
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図２】 FIG. 2
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図３[Correction target item name] Figure 3
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図３】 FIG. 3
Claims (2)
素子の熱膨張率と近い熱膨張率の金属製の管であって被
測定圧を導入する圧力導入筒を有し、このセンサ素子を
収容する樹脂製のセンサケースと一体に、表面実装型の
リードフレーム端子と上記圧力導入筒とをインサート成
形し、上記圧力導入筒の上記センサケース内の基端部に
上記センサ素子を気密状態に接合し、上記センサケース
と一体の上記リードフレームを、電気的接続用の基板に
表面実装し、上記センサケースをさらに外装ケース内に
収容し、この外装ケースの圧力導入部に連通した取付部
に上記圧力導入筒が嵌合し、この取付部に対して上記圧
力導入筒の外側面がＯリングを介して気密状態に取り付
けられていることを特徴とする圧力センサ。1. A semiconductor pressure sensor element, and a metal pipe having a coefficient of thermal expansion close to the coefficient of thermal expansion of the sensor element, comprising a pressure introducing cylinder for introducing a measured pressure, and accommodating the sensor element. The surface mount type lead frame terminal and the pressure introducing cylinder are insert-molded integrally with the resin sensor case to be joined, and the sensor element is joined to the base end of the pressure introducing cylinder in the sensor case in an airtight state. Then, the lead frame integrated with the sensor case is surface-mounted on a board for electrical connection, the sensor case is further housed in an outer case, and the above-mentioned lead frame is attached to a mounting portion communicating with a pressure introducing portion of the outer case. A pressure sensor in which a pressure introducing cylinder is fitted, and an outer surface of the pressure introducing cylinder is hermetically attached to the mounting portion via an O-ring.
と、複数のセンサ素子が各々接続されるリードフレーム
端子を有したリードフレームとを設け、センサ素子を収
容する複数の樹脂製のセンサケースと複数の上記圧力導
入筒とを上記リードフレームと一体的にインサート成形
し、各上記圧力導入筒の上記ケース内の基端部に各々上
記センサ素子を気密状態に接合し、この後上記リードフ
レーム端子を個々のセンサ素子毎に切り離し、この状態
でも各圧力センサは保持片によりリードフレームの保持
部に連結されており、この後この圧力センサを実装する
際に上記保持片を切断することを特徴とする圧力センサ
の製造方法。2. A pressure introducing cylinder made of metal for introducing a pressure to be measured, and a lead frame having a lead frame terminal to which a plurality of sensor elements are respectively connected, and a plurality of resin-made housings for the sensor elements are provided. A sensor case and a plurality of the pressure introducing cylinders are insert-molded integrally with the lead frame, and the sensor elements are joined to a base end of the pressure introducing cylinders in the case in an airtight state. The lead frame terminals are separated for each individual sensor element, and even in this state, each pressure sensor is connected to the holding portion of the lead frame by a holding piece, and thereafter, when mounting the pressure sensor, the holding piece is cut. A method for manufacturing a pressure sensor, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000029266A JP3349489B2 (en) | 1993-03-16 | 2000-02-07 | Pressure sensor and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000029266A JP3349489B2 (en) | 1993-03-16 | 2000-02-07 | Pressure sensor and method of manufacturing the same |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09347074A Division JP3081179B2 (en) | 1997-12-01 | 1997-12-01 | Pressure sensor and method of manufacturing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000171319A true JP2000171319A (en) | 2000-06-23 |
| JP3349489B2 JP3349489B2 (en) | 2002-11-25 |
Family
ID=18554553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000029266A Expired - Lifetime JP3349489B2 (en) | 1993-03-16 | 2000-02-07 | Pressure sensor and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3349489B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016061661A (en) * | 2014-09-17 | 2016-04-25 | 富士電機株式会社 | Pressure sensor device and method of manufacturing pressure sensor device |
-
2000
- 2000-02-07 JP JP2000029266A patent/JP3349489B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016061661A (en) * | 2014-09-17 | 2016-04-25 | 富士電機株式会社 | Pressure sensor device and method of manufacturing pressure sensor device |
| US10190929B2 (en) | 2014-09-17 | 2019-01-29 | Fuji Electric Co., Ltd. | Pressure sensor device and pressure sensor device manufacturing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3349489B2 (en) | 2002-11-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7412894B2 (en) | Pressure sensing device incorporating pressure sensing chip in resin case | |
| US6715356B2 (en) | Pressure sensor having metallic diaphragm seal mount | |
| US5438877A (en) | Pressure sensor package for reducing stress-induced measurement error | |
| CA2315642A1 (en) | Media compatible packages for pressure sensing devices | |
| JPH11351990A (en) | Pressure sensor | |
| US7121144B2 (en) | Pressure sensor having a metal diaphragm responsive to pressure | |
| JPH11295174A (en) | Pressure sensor | |
| US5034848A (en) | Low pressure sensor | |
| JP2782572B2 (en) | Pressure sensor and method of manufacturing the same | |
| JPH11326088A (en) | Pressure sensor and its manufacture | |
| JP2002286566A (en) | Semiconductor pressure sensor and adjustment method thereof | |
| JPH02280026A (en) | Semiconductor type pressure detecting device | |
| JP5278448B2 (en) | Pressure sensor device | |
| US6955089B2 (en) | Pressure sensor | |
| JP3349489B2 (en) | Pressure sensor and method of manufacturing the same | |
| CN118067282A (en) | Pressure measurement assembly and pressure sensor | |
| JP3081179B2 (en) | Pressure sensor and method of manufacturing the same | |
| JP3009971B2 (en) | Pressure sensor | |
| JPH09178596A (en) | Pressure sensor | |
| JPH10318869A (en) | Pressure sensor and its manufacturing method | |
| JP2000046673A (en) | Pressure sensor | |
| JPH11108787A (en) | Pressure sensor | |
| JPH11101702A (en) | Pressure sensor | |
| JP3149396B2 (en) | Manufacturing method of pressure sensor | |
| JP2000046674A (en) | Pressure sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080913 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090913 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100913 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 9 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110913 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110913 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 10 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120913 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 10 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120913 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130913 Year of fee payment: 11 |