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JP2008082825A - Pressure sensor - Google Patents

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Publication number
JP2008082825A
JP2008082825A JP2006262126A JP2006262126A JP2008082825A JP 2008082825 A JP2008082825 A JP 2008082825A JP 2006262126 A JP2006262126 A JP 2006262126A JP 2006262126 A JP2006262126 A JP 2006262126A JP 2008082825 A JP2008082825 A JP 2008082825A
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JP
Japan
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pressure
sensor chip
recess
pressure sensor
metal stem
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.)
Withdrawn
Application number
JP2006262126A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroki Matsui
宏樹 松井
Tetsuro Yano
哲朗 矢野
Ineo Toyoda
稲男 豊田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2006262126A priority Critical patent/JP2008082825A/en
Publication of JP2008082825A publication Critical patent/JP2008082825A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce variations in sensor characteristics by reducing the size of low-melting-point glass to which a sensor chip is pasted. <P>SOLUTION: A metal stem 30 is provided with a recession part 30a, and the low-melting-point glass 51 is arranged in the recession part 30a. The sensor chip 50 is housed in the recession part 30a and joined to the metal stem 30 via the low-melting-point glass 51. Since the amount of movement of the sensor chip 50 is thereby restricted by the size of the low-melting-point glass 51 even if the sensor chip 50 moves within the low-melting-point glass 51, it is possible to reduce the amount of displacement of the sensor chip 50 from a center part of a distortion part 32 more than before. It is therefore possible to reduce variations in sensor characteristics such as sensitivity variations of each sensor. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、一面が被測定圧力を受ける受圧面となっている圧力センサに関するものであり、エンジンに取りつけエンジンの燃焼室内の圧力を測定するために用いられる圧力センサ(燃焼圧センサ)に適用すると好適である。   The present invention relates to a pressure sensor having a pressure receiving surface for receiving a pressure to be measured, and is applied to a pressure sensor (combustion pressure sensor) that is attached to an engine and used to measure the pressure in a combustion chamber of the engine. Is preferred.

従来より、この種の圧力センサとして、ケースの一端部に、一面が被測定圧力を受ける受圧面となっている受圧用ダイアフラムが設けられ、受圧用ダイアフラムがその受圧面に被測定圧力を受けて歪むと、その歪が圧力伝達部材を介して感歪素子が形成されたセンサチップに伝えられ、それにより生じる感歪素子の出力変化に基づいて被測定圧力を検出するようにしたものが提案されている(たとえば、特許文献1参照)。   Conventionally, as a pressure sensor of this type, a pressure receiving diaphragm having a pressure receiving surface for receiving pressure to be measured is provided at one end of the case, and the pressure receiving diaphragm receives pressure to be measured on the pressure receiving surface. When the strain is distorted, the strain is transmitted to the sensor chip on which the strain sensitive element is formed via the pressure transmission member, and the pressure to be measured is detected based on the change in the output of the strain sensitive element. (For example, refer to Patent Document 1).

このような圧力センサは、たとえば、自動車のエンジンに設けられた燃焼室に通じる取付穴に対して、ケースの一端部側すなわち受圧用ダイアフラム側から挿入して取りつけられる。このため、感歪素子が形成されたセンサチップが高温下に曝されないように、受圧用ダイアフラムを燃焼室側に露出させ、上述した圧力伝達部材を介して感歪素子に被測定圧力に応じた力が加えられるような構造とされている。
特開平7−19981号公報
Such a pressure sensor is attached, for example, by inserting it from one end side of the case, that is, the pressure receiving diaphragm side, into a mounting hole communicating with a combustion chamber provided in an automobile engine. Therefore, the pressure receiving diaphragm is exposed to the combustion chamber side so that the sensor chip on which the strain sensitive element is formed is not exposed to a high temperature, and the strain sensitive element is subjected to the pressure to be measured via the pressure transmission member described above. The structure is such that force can be applied.
JP-A-7-19981

上記のような圧力センサにおいて、本発明者らは先に、例えば薄肉な歪み部が備えられた金属ステムにおける歪み部にセンサチップを貼り付け、歪み部が圧力伝達部材から伝えられる力によって歪むことにより、歪み部に貼り付けられたセンサチップも歪むようにし、センサチップに形成された感歪素子の出力変化に基づいて被測定圧力を検出する構造を提案している(例えば、特願2005−323444参照)。   In the pressure sensor as described above, the inventors first attach a sensor chip to a strained portion of a metal stem provided with a thin strained portion, for example, and the strained portion is distorted by a force transmitted from the pressure transmitting member. Therefore, the sensor chip attached to the strained portion is also distorted, and a structure for detecting the pressure to be measured based on the output change of the strain sensitive element formed on the sensor chip is proposed (for example, Japanese Patent Application No. 2005-2005). 323444).

図6は、上記のような圧力センサにおける金属ステムJ1上へのセンサチップJ2の搭載状態を示したものであり、図6(a)は断面図、図6(b)は上面図である。   FIG. 6 shows a mounting state of the sensor chip J2 on the metal stem J1 in the pressure sensor as described above, FIG. 6A is a cross-sectional view, and FIG. 6B is a top view.

図6(a)、(b)に示すように、圧力に応じた力が加えられる歪み部J3の上に、接着材料となる低融点ガラスJ4を印刷形成し、この低融点ガラスJ4にセンサチップJ2を貼り付けている。しかしながら、低融点ガラスJ4の印刷形成に限界があり、例えばφ3.1mm以下では印刷できない。このため、それよりもサイズが小さなセンサチップJ2が低融点ガラスJ4上で図中矢印のように移動してしまい、センサチップJ2を歪み部J3の中心部に配置できなくなって、センサごとに感度がばらつくなど、センサ特性がばらつくという問題が発生する。   As shown in FIGS. 6A and 6B, a low melting point glass J4 as an adhesive material is printed on a strained portion J3 to which a force according to pressure is applied, and a sensor chip is formed on the low melting point glass J4. J2 is pasted. However, there is a limit to the printing formation of the low melting point glass J4, and for example, printing cannot be performed at φ 3.1 mm or less. For this reason, the sensor chip J2 having a smaller size moves on the low melting point glass J4 as indicated by an arrow in the figure, and the sensor chip J2 cannot be disposed at the center of the strained portion J3. There arises a problem that the sensor characteristics vary, such as variation.

本発明は上記点に鑑みて、センサチップを貼り付ける低融点ガラスのサイズの縮小化を図ることで、センサ特性のばらつきを抑制することを目的とする。   In view of the above points, an object of the present invention is to suppress variations in sensor characteristics by reducing the size of a low-melting glass to which a sensor chip is attached.

上記目的を達成するため、本発明では、センサチップ(50)が貼り付けられると共に、圧力伝達部材(60)から加えられる被測定圧力に応じた力に基づいて変位する歪み部(32)を備えた金属ステム(30)と、金属ステム(30)における歪み部(32)にセンサチップ(50)を貼り付ける接着材(51)とを有し、金属ステム(30)のうちセンサチップ(50)が配置される場所には凹部(30a)が形成されており、該凹部(30a)内に接着剤(51)が充填されていると共に、凹部(30a)内にセンサチップ(50)が収容されていることを特徴としている。   In order to achieve the above object, in the present invention, a sensor chip (50) is attached, and a strain portion (32) that is displaced based on a force corresponding to a pressure to be measured applied from a pressure transmission member (60) is provided. A metal stem (30) and an adhesive (51) for attaching the sensor chip (50) to the strained portion (32) of the metal stem (30), and the sensor chip (50) of the metal stem (30). A concave portion (30a) is formed at a place where the concave portion (30a) is disposed, the adhesive (51) is filled in the concave portion (30a), and the sensor chip (50) is accommodated in the concave portion (30a). It is characterized by having.

このように、金属ステム(30)に凹部(30a)を設け、この凹部(30a)に接着剤(51)を配置した構造としている。そして、凹部(30a)内にセンサチップ(50)を収容し、接着剤(51)を介して金属ステム(30)に接合している。このため、センサチップ(50)が接着剤(51)内において移動したとしても、その移動量が接着剤(51)のサイズに制限されるため、従来と比べて、歪み部(32)の中心部からのセンサチップ(50)のズレ量を少なくすることが可能となる。これにより、センサごとの感度がばらつくなど、センサ特性のばらつきを抑制することが可能となる。   Thus, the metal stem (30) is provided with the recess (30a), and the adhesive (51) is disposed in the recess (30a). And a sensor chip (50) is accommodated in a recessed part (30a), and it joins to the metal stem (30) via the adhesive agent (51). For this reason, even if the sensor chip (50) moves in the adhesive (51), the amount of movement is limited by the size of the adhesive (51). The amount of displacement of the sensor chip (50) from the part can be reduced. This makes it possible to suppress variations in sensor characteristics, such as variations in sensitivity for each sensor.

例えば、金属ステム(30)のうち歪み部(32)となる場所を部分的に凹ませることで凹部(30a)を形成することができる。また、金属ステム(30)のうち歪み部(32)が形成される面に該凹部(30a)を囲む突起部(30b)を形成することにより凹部(30a)を構成することもできる。   For example, the concave portion (30a) can be formed by partially denting a portion of the metal stem (30) that becomes the strained portion (32). Moreover, a recessed part (30a) can also be comprised by forming the projection part (30b) surrounding this recessed part (30a) in the surface in which a distortion | strained part (32) is formed among metal stems (30).

このような凹部(30a)は、例えば、センサチップ(50)の上面側から見たときの上面形状が円形とされる。この場合において、センサチップ(50)が1.7mm□の正方形で構成されているのであれば、凹部(30a)により構成される円形の直径を2.4mm以上かつ3.1mm未満にすることができる。   Such a recess (30a) has, for example, a circular upper surface shape when viewed from the upper surface side of the sensor chip (50). In this case, if the sensor chip (50) is configured with a 1.7 mm square, the diameter of the circle formed by the recess (30a) may be 2.4 mm or more and less than 3.1 mm. it can.

また、凹部(30a)は、センサチップ(50)の上面側から見たときの上面形状が多角形とされていても良い。この場合において、センサチップ(50)が1.7mm□の正方形で構成されているのであれば、凹部(30a)により構成される多角形の各辺をセンサチップ(50)が収容されるサイズ、かつ、該多角形の対角線の長さが3.1mm未満とされるようにすることができる。   Moreover, as for the recessed part (30a), the upper surface shape when it sees from the upper surface side of a sensor chip (50) may be made into the polygon. In this case, if the sensor chip (50) is configured with a 1.7 mm square, the size of the sensor chip (50) accommodated in each side of the polygon formed by the recess (30a), And the length of the diagonal of this polygon can be made into less than 3.1 mm.

また、凹部(30a)の深さは、接着剤(51)の膜厚よりも深く設定される。なお、凹部(30a)への接着剤(51)の配置は、凹部(30a)内に接着剤(51)を流し込むことにより行うことができる。このような接着剤(51)としては、例えば低融点ガラス(51)を用いることができる。   The depth of the recess (30a) is set deeper than the film thickness of the adhesive (51). In addition, arrangement | positioning of the adhesive agent (51) to a recessed part (30a) can be performed by pouring an adhesive agent (51) in a recessed part (30a). As such an adhesive (51), for example, low-melting glass (51) can be used.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る圧力センサ100のエンジン200への取付構造を示す概略断面図であり、本圧力センサ100は、エンジン200の燃焼室202内の圧力を検出する燃焼圧センサとして適用されるものである。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a mounting structure of the pressure sensor 100 according to the first embodiment of the present invention to the engine 200. The pressure sensor 100 is a combustion for detecting the pressure in the combustion chamber 202 of the engine 200. It is applied as a pressure sensor.

この圧力センサ100は、大きくは、ケース1と、このケース1に接続されたコネクタ部2とを有するものである。また、エンジン200には、燃焼室202に通じる取付穴201が設けられており、圧力センサ100のケース1は、その一端部(図1中の下端部)から取付穴201に挿入されて、エンジン200の燃焼室202に臨んだ状態となっている。   The pressure sensor 100 generally includes a case 1 and a connector portion 2 connected to the case 1. Further, the engine 200 is provided with a mounting hole 201 that communicates with the combustion chamber 202, and the case 1 of the pressure sensor 100 is inserted into the mounting hole 201 from one end (the lower end in FIG. 1) to It is in a state facing 200 combustion chambers 202.

ケース1は、その一端部に受圧部としての受圧用ダイアフラム10を有する。本例では、ケース1は筒状をなすもので、その一端部側から有底筒状のメタルパイプ20、筒状の金属ステム30、筒状のハウジング40が、順次、溶接やロウ付け、接着などにより接続され一体化されたものである。そして、このケース1の他端部すなわちハウジング40に対して、コネクタ部2が接続されている。   The case 1 has a pressure receiving diaphragm 10 as a pressure receiving portion at one end thereof. In this example, the case 1 has a cylindrical shape, and a bottomed cylindrical metal pipe 20, a cylindrical metal stem 30, and a cylindrical housing 40 are sequentially welded, brazed, and bonded from one end side thereof. Etc., which are connected and integrated. The connector portion 2 is connected to the other end portion of the case 1, that is, the housing 40.

まず、ハウジング40は、たとえばステンレスなどの金属により構成される。このハウジング40の外面には、エンジン200の取付穴201に対して圧力センサ100を固定するための取付部となるネジ部41が形成されている。取付部はネジ部41以外の構成であっても構わないが、本実施形態では、取付穴201とネジ結合可能なネジ部41を用い、ネジ部41とネジ穴としての取付穴201とのネジ結合により、圧力センサ100をエンジン200に取り付けている。   First, the housing 40 is made of a metal such as stainless steel. On the outer surface of the housing 40, a screw portion 41 is formed as an attachment portion for fixing the pressure sensor 100 to the attachment hole 201 of the engine 200. Although the mounting portion may have a configuration other than the screw portion 41, in this embodiment, the screw portion 41 that can be screw-coupled to the mounting hole 201 is used, and the screw between the screw portion 41 and the mounting hole 201 as the screw hole is used. The pressure sensor 100 is attached to the engine 200 by the coupling.

金属ステム30は、中空筒形状に加工されたステンレスなどの金属製の部材であり、メタルパイプ20側の端部が開口部31、ハウジング40側の端部が閉塞された薄肉状の歪み部32となっている。   The metal stem 30 is a member made of metal such as stainless steel processed into a hollow cylindrical shape, and has an opening 31 at the end on the metal pipe 20 side, and a thin distortion portion 32 with the end on the housing 40 side closed. It has become.

この金属ステム30の歪み部32は、受圧用ダイアフラム10が受けた圧力Pが、後述する圧力伝達機構により印加されることで、歪むようになっている。そして、この歪み部32には、当該歪み部32の圧力による歪みに基づいて信号を発生する感歪素子を有するセンサチップ50が設けられている。   The strained portion 32 of the metal stem 30 is distorted when the pressure P received by the pressure receiving diaphragm 10 is applied by a pressure transmission mechanism described later. The strain portion 32 is provided with a sensor chip 50 having a strain sensitive element that generates a signal based on the strain due to the pressure of the strain portion 32.

図2は、金属ステム30およびセンサチップ50の部分拡大断面図である。図1および図2に示すように、金属ステム30のうちセンサチップ50を設ける側の端面には、凹部30aが形成されており、この凹部30a内に接着剤として例えば低融点ガラス51が充填されている。この低融点ガラス51を介してセンサチップ50が金属ステム30に接合されている。   FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of the metal stem 30 and the sensor chip 50. As shown in FIGS. 1 and 2, a recess 30a is formed on the end surface of the metal stem 30 on the side where the sensor chip 50 is provided, and the recess 30a is filled with, for example, a low-melting glass 51 as an adhesive. ing. The sensor chip 50 is bonded to the metal stem 30 through the low melting point glass 51.

凹部30aは、例えば、1.7mm□の正方形で構成されるセンサチップ50の対角線の長さ2.4mm(1.7×21/2mm)以上かつ3.1mm未満の円形にて構成され、この凹部30a内にセンサチップ50が収容される程度の大きさとされている。凹部30aの深さは任意であるが、凹部30aの端部がセンサチップ50の移動を規制するストッパーとしての役割を果たすように、低融点ガラス51の膜厚よりも大きく設定されている。 The recess 30a is formed in a circular shape having a diagonal length of 2.4 mm (1.7 × 2 1/2 mm) or more and less than 3.1 mm, for example, of a sensor chip 50 configured by a 1.7 mm square. The size of the sensor chip 50 is accommodated in the recess 30a. The depth of the recess 30a is arbitrary, but is set larger than the film thickness of the low melting point glass 51 so that the end of the recess 30a plays a role as a stopper for restricting the movement of the sensor chip 50.

低融点ガラス51は、流し込みによって凹部30a内に充填される。このような流し込みによれば、低融点ガラス51を印刷形成する場合と比べて、低融点ガラス51の供給自由度が高くなり、低融点ガラス51のサイズを縮小化することが可能となる。すなわち、低融点ガラス51を印刷形成する場合には、印刷に用いるマスクのサイズの限界から必然的に印刷可能なサイズが決まってくる。しかしながら、このように低融点ガラス51を流し込みにより形成すれば、そのような制約が無いため、低融点ガラス51のサイズを自由に設定できる。そして、本実施形態の場合には、凹部30aに低融点ガラス51を流し込んでいることから、低融点ガラス51のサイズは凹部30aのサイズとなり、低融点ガラス51は、2.4mm以上かつ3.1mm未満の円形で構成される。   The low melting point glass 51 is filled into the recess 30a by pouring. According to such pouring, compared to the case where the low melting point glass 51 is formed by printing, the degree of freedom in supplying the low melting point glass 51 is increased, and the size of the low melting point glass 51 can be reduced. In other words, when the low melting point glass 51 is formed by printing, the printable size is inevitably determined from the limit of the size of the mask used for printing. However, if the low melting point glass 51 is formed by pouring in this manner, there is no such restriction, and therefore the size of the low melting point glass 51 can be freely set. In the present embodiment, since the low-melting glass 51 is poured into the recess 30a, the size of the low-melting glass 51 is the size of the recess 30a, and the low-melting glass 51 is 2.4 mm or more and 3. It is composed of a circle of less than 1 mm.

図3は、金属ステム30への低融点ガラス51の流し込みおよびセンサチップ50の貼り付け工程を示した拡大斜視図である。図3(a)に示すように凹部30aが形成された金属ステム30に対して、図3(b)に示すように凹部30aに低融点ガラス51を流し込む。そして、図3(c)に示すように凹部30a内に収容されるようにセンサチップ50を配置することで、低融点ガラス51を介して金属ステム30にセンサチップ50を貼り付ける。これにより、図1および図2に示す構造が得られる。   FIG. 3 is an enlarged perspective view showing a process of pouring the low melting point glass 51 into the metal stem 30 and attaching the sensor chip 50. As shown in FIG. 3B, the low melting point glass 51 is poured into the recess 30a as shown in FIG. 3B with respect to the metal stem 30 in which the recess 30a is formed as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 3C, the sensor chip 50 is disposed so as to be accommodated in the recess 30 a, so that the sensor chip 50 is attached to the metal stem 30 via the low melting point glass 51. Thereby, the structure shown in FIGS. 1 and 2 is obtained.

センサチップ50は、たとえば、半導体チップに感歪素子を構成する拡散抵抗などからなる歪みゲージを形成し、このゲージによりホイートストンブリッジ回路を形成することにより構成される。   The sensor chip 50 is configured, for example, by forming a strain gauge made of a diffusion resistor or the like constituting a strain sensitive element on a semiconductor chip and forming a Wheatstone bridge circuit by this gauge.

また、この金属ステム30の外周面には、周面と直交する方向へ張り出したテーパ状のシール面33が全周に形成されている。また、このシール面33に対向する取付穴201の内面は、シール面33に対応したテーパ状の座面となっている。   In addition, a tapered seal surface 33 projecting in a direction orthogonal to the peripheral surface is formed on the entire outer periphery of the metal stem 30. Further, the inner surface of the mounting hole 201 facing the seal surface 33 is a tapered seat surface corresponding to the seal surface 33.

そして、圧力センサ100をエンジン200へネジ結合したとき、その軸力により、このケース1のシール面33とエンジン200の取付穴201の内面とが密着してシールがなされる。   When the pressure sensor 100 is screw-coupled to the engine 200, the seal surface 33 of the case 1 and the inner surface of the mounting hole 201 of the engine 200 are brought into close contact with each other due to the axial force.

メタルパイプ20は、ステンレスなどの金属製のものであり、金属ステム30の開口部31に嵌め込まれて、接合固定されている。そして、上記受圧用ダイアフラム10は、このメタルパイプ20における燃焼室202側の端部すなわちケース1の一端部に接合されている。   The metal pipe 20 is made of metal such as stainless steel, and is fitted into and fixed to the opening 31 of the metal stem 30. The pressure receiving diaphragm 10 is joined to the end of the metal pipe 20 on the combustion chamber 202 side, that is, one end of the case 1.

この受圧用ダイアフラム10は、たとえばステンレスなどの金属製円形板状のものであり、その一面11すなわち燃焼室202に面する一面11が、被測定圧力としての燃焼室202内の圧力Pを受ける受圧面となっている。以下、この一面11を受圧面という。   The pressure receiving diaphragm 10 is, for example, a metal circular plate such as stainless steel, and its one surface 11, that is, the one surface 11 facing the combustion chamber 202 receives the pressure P in the combustion chamber 202 as a pressure to be measured. It is a surface. Hereinafter, the one surface 11 is referred to as a pressure receiving surface.

そして、この圧力センサ100のエンジン200への取付状態においては、被測定雰囲気である燃焼室202内の圧力Pは、図1中の白抜き矢印に示されるように、ケース1の一端部に位置する受圧用ダイアフラム10の受圧面11に印加され、この圧力Pの印加により、受圧用ダイアフラム10は、歪み変形するようになっている。   When the pressure sensor 100 is attached to the engine 200, the pressure P in the combustion chamber 202, which is the atmosphere to be measured, is located at one end of the case 1 as indicated by the white arrow in FIG. The pressure receiving diaphragm 10 is applied to the pressure receiving surface 11 of the pressure receiving diaphragm 10, and the pressure receiving diaphragm 10 is deformed and deformed by the application of the pressure P.

また、金属ステム30の中空部およびメタルパイプ20の中空部により形成される空間内部には、圧力伝達部材60が設けられている。この圧力伝達部材60は、例えばステンレスなどの金属やセラミックなどからなるものであり、本実施形態では棒状をなす。   A pressure transmission member 60 is provided in the space formed by the hollow portion of the metal stem 30 and the hollow portion of the metal pipe 20. The pressure transmission member 60 is made of, for example, a metal such as stainless steel or ceramics, and has a rod shape in this embodiment.

圧力伝達部材60の各端部は、それぞれ金属ステム30の歪み部32、受圧用ダイアフラム10における一面11とは反対側の他面に対して荷重を与えた状態で接触しており、圧力Pは、受圧用ダイアフラム10から圧力伝達部材60を介して金属ステム30の歪み部32に印加されるようになっている。   Each end portion of the pressure transmission member 60 is in contact with the strained portion 32 of the metal stem 30 and the other surface of the pressure receiving diaphragm 10 opposite to the one surface 11 in a state where a load is applied, and the pressure P is The pressure receiving diaphragm 10 is applied to the strained portion 32 of the metal stem 30 through the pressure transmission member 60.

本実施形態の場合、このような圧力検出機構により、受圧用ダイアフラム10の受圧面11にて受けた圧力Pが金属ステム30の歪み部32に伝達され、この歪み部32の歪みに基づいて上記センサチップ50から信号が出力されるようになっている。   In the case of the present embodiment, the pressure P received by the pressure receiving surface 11 of the pressure receiving diaphragm 10 is transmitted to the distorted portion 32 of the metal stem 30 by such a pressure detection mechanism, and the above described based on the distortion of the distorted portion 32. A signal is output from the sensor chip 50.

また、図1に示されるように、ハウジング40の内部には、セラミック基板などからなる配線基板42が設けられている。そして、配線基板42にはICチップ43が搭載され、図示しないボンディングワイヤなどにより配線基板42と電気的に接続されている。このICチップ43は、センサチップ50からの出力を増幅したり調整したりするための回路が形成されたものである。   Further, as shown in FIG. 1, a wiring substrate 42 made of a ceramic substrate or the like is provided inside the housing 40. An IC chip 43 is mounted on the wiring board 42 and is electrically connected to the wiring board 42 by a bonding wire (not shown). The IC chip 43 is formed with a circuit for amplifying and adjusting the output from the sensor chip 50.

さらに、図1に示されるように、ハウジング40内において、このICチップ43とセンサチップ50とは、リード線やフレキシブルプリント基板(FPC)などからなる配線部材44により電気的に接続されている。   Further, as shown in FIG. 1, in the housing 40, the IC chip 43 and the sensor chip 50 are electrically connected by a wiring member 44 made of a lead wire, a flexible printed circuit board (FPC) or the like.

そして、上記コネクタ部2は、ハウジング40に対して、Oリング45を介して接続されている。このコネクタ部2は樹脂などからなるもので、コネクタ部2には、金属製のターミナル2aがインサート成形などにより一体化されている。このコネクタ部2は、一端側がハウジング40の開口部に挿入された状態でハウジング40に、かしめなどにより組み付けられ、ハウジング40と一体に固定されている。   The connector portion 2 is connected to the housing 40 via an O-ring 45. The connector portion 2 is made of resin or the like, and a metal terminal 2a is integrated with the connector portion 2 by insert molding or the like. The connector portion 2 is assembled to the housing 40 by caulking or the like with one end side being inserted into the opening of the housing 40, and is fixed integrally with the housing 40.

また、ハウジング40内にてコネクタ部2のターミナル2aは、配線基板42と電気的に接続されている。そして、ターミナル2aは自動車のECUなどに対して、電気的に接続可能となっており、それにより、圧力センサ100は外部との信号のやりとりなどが可能になっている。   In the housing 40, the terminal 2 a of the connector portion 2 is electrically connected to the wiring board 42. The terminal 2a can be electrically connected to an automobile ECU or the like, so that the pressure sensor 100 can exchange signals with the outside.

このように構成された圧力センサ100は、ターミナル2aを介して電力供給を受けて作動する。そして、受圧用ダイアフラム10が受けた圧力Pに応じてセンサチップ50から信号が出力されると、その信号が配線部材44を介してICチップ43に伝えられる。これにより、ICチップ43に備えられた処理回路等によって信号処理が行われた後、その信号が配線基板42およびターミナル2aを通じて出力される。   The pressure sensor 100 configured in this manner operates by receiving power supply via the terminal 2a. When a signal is output from the sensor chip 50 according to the pressure P received by the pressure receiving diaphragm 10, the signal is transmitted to the IC chip 43 through the wiring member 44. Thus, after the signal processing is performed by the processing circuit or the like provided in the IC chip 43, the signal is output through the wiring board 42 and the terminal 2a.

以上のように構成された圧力センサ100によれば、金属ステム30に凹部30aを設け、この凹部30aに低融点ガラス51を配置した構造としている。そして、凹部30a内にセンサチップ50を収容し、低融点ガラス51を介して金属ステム30に接合している。このため、センサチップ50が低融点ガラス51内において移動したとしても、その移動量が低融点ガラス51のサイズに制限されるため、従来と比べて、センサチップ50の歪み部32の中心部からのズレ量を少なくすることが可能となる。これにより、センサごとの感度がばらつくなど、センサ特性のばらつきを抑制することが可能となる。   According to the pressure sensor 100 configured as described above, the metal stem 30 is provided with the recess 30a, and the low melting point glass 51 is disposed in the recess 30a. The sensor chip 50 is accommodated in the recess 30 a and bonded to the metal stem 30 via the low melting point glass 51. For this reason, even if the sensor chip 50 moves in the low melting point glass 51, the movement amount is limited to the size of the low melting point glass 51. It is possible to reduce the amount of deviation. This makes it possible to suppress variations in sensor characteristics, such as variations in sensitivity for each sensor.

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。図4は、本実施形態の圧力センサ100における金属ステム30、センサチップ50および低融点ガラス51の拡大斜視図である。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is an enlarged perspective view of the metal stem 30, the sensor chip 50, and the low melting point glass 51 in the pressure sensor 100 of the present embodiment.

上記第1実施形態では、金属ステム30に形成した凹部30aが上面形状円形となるようにしているが、本実施形態のように凹部30aが上面形状四角形(例えば正方形)となるようにしても良い。   In the first embodiment, the concave portion 30a formed in the metal stem 30 has a circular shape on the top surface, but the concave portion 30a may have a quadrangular shape (for example, a square shape) as in the present embodiment. .

(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。図5は、本実施形態の圧力センサ100における金属ステム30、センサチップ50および低融点ガラス51の拡大断面図である。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the metal stem 30, the sensor chip 50, and the low-melting glass 51 in the pressure sensor 100 of the present embodiment.

上記第1実施形態では、金属ステム30を部分的に凹ませた凹部30aを設けることで薄肉部となる歪み部32を形成しているが、歪み部32の周囲、具体的にはセンサチップ50を配置する領域を囲むように突起部30bを形成することで凹部30aを形成するようにしても構わない。なお、突起部30bの上面形状は、第1実施形態で示したような円形でも良いし、第2実施形態で示した四角形でも構わない。   In the first embodiment, the distorted portion 32 that is a thin-walled portion is formed by providing the recessed portion 30a in which the metal stem 30 is partially recessed, but the periphery of the distorted portion 32, specifically, the sensor chip 50 is formed. The concave portion 30a may be formed by forming the protruding portion 30b so as to surround the region in which the film is disposed. Note that the upper surface shape of the protrusion 30b may be a circle as shown in the first embodiment or a rectangle shown in the second embodiment.

(他の実施形態)
上記各実施形態では、凹部30aや突起部30bの上面形状が円形や四角形を例に挙げて説明したが、これらは一例を示したものであり、例えば、上面形状が四角形以上の多角形としても良いし、楕円形状としても良い。なお、凹部30aの上面形状を多角形とする場合には、多角形の各辺は、センサチップ50が収容されるサイズであり、かつ、多角形の対角線の長さが3.1mm未満となるように設定される。
(Other embodiments)
In each of the above-described embodiments, the upper surface shape of the recess 30a and the protrusion 30b has been described as an example of a circle or a quadrangle. However, these are only examples, and for example, the upper surface shape may be a polygon having a quadrangle or more. It may be oval or oval. When the upper surface shape of the recess 30a is a polygon, each side of the polygon is sized to accommodate the sensor chip 50, and the diagonal length of the polygon is less than 3.1 mm. Is set as follows.

本発明の第1実施形態における圧力センサの断面構成を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional structure of the pressure sensor in 1st Embodiment of this invention. 図1に示す圧力センサにおける金属ステムおよびセンサチップの部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of the metal stem and sensor chip in the pressure sensor shown in FIG. 金属ステムへの低融点ガラスの流し込みおよびセンサチップの貼り付け工程を示した拡大斜視図である。It is the expansion perspective view which showed pouring of the low melting glass to a metal stem, and the affixing process of a sensor chip. 本発明の第2実施形態の圧力センサにおける金属ステム、センサチップおよび低融点ガラスの拡大斜視図である。It is an expansion perspective view of the metal stem in the pressure sensor of a 2nd embodiment of the present invention, a sensor chip, and low melting glass. 本発明の第3実施形態の圧力センサにおける金属ステム、センサチップおよび低融点ガラスの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the metal stem in the pressure sensor of a 3rd embodiment of the present invention, a sensor chip, and low melting glass. 本発明者らが先に提案している圧力センサにおける金属ステム上への感歪素子の搭載状態を示したものであり、(a)は断面図、(b)は上面図である。The pressure sensor previously proposed by the present inventors shows the mounting state of the strain sensitive element on the metal stem, wherein (a) is a cross-sectional view and (b) is a top view.

符号の説明Explanation of symbols

1…ケース、2…コネクタ部、10…受圧用ダイアフラム、11…受圧面、20…メタルパイプ、30…金属ステム、31…開口部、32…歪み部、33…シール面、40…ハウジング、42…配線基板、43…チップ、44…配線部材、50…センサチップ、51…低融点ガラス、60…圧力伝達部材、100…圧力センサ、200…エンジン、201…取付穴、202…燃焼室。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Case, 2 ... Connector part, 10 ... Pressure receiving diaphragm, 11 ... Pressure receiving surface, 20 ... Metal pipe, 30 ... Metal stem, 31 ... Opening part, 32 ... Distortion part, 33 ... Sealing surface, 40 ... Housing, 42 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Wiring board, 43 ... Chip, 44 ... Wiring member, 50 ... Sensor chip, 51 ... Low melting glass, 60 ... Pressure transmission member, 100 ... Pressure sensor, 200 ... Engine, 201 ... Mounting hole, 202 ... Combustion chamber.

Claims (10)

一面が被測定圧力を受ける受圧面(11)となっており、この受圧面(11)に前記被測定圧力を受けて歪む受圧用ダイアフラム(10)と、
一端部が前記受圧用ダイアフラム(10)の前記受圧面(11)とは反対側となる他面に接触している圧力伝達部材(60)と、
前記圧力伝達部材(60)の前記一端部とは反対の他端部側に設けられ、前記受圧用ダイアフラム(10)が受けた被測定圧力に応じた力が前記圧力伝達部材(60)を介して加えられることで、それに応じた信号を発生する感歪素子が形成されたセンサチップ(50)とを備える圧力センサにおいて、
前記センサチップ(50)が貼り付けられると共に、前記圧力伝達部材(60)から加えられる前記被測定圧力に応じた力に基づいて変位する歪み部(32)を備えた金属ステム(30)と、
前記金属ステム(30)における前記歪み部(32)に前記センサチップ(50)を貼り付ける接着材(51)とを有し、
前記金属ステム(30)のうち前記センサチップ(50)が配置される場所には凹部(30a)が形成されており、該凹部(30a)内に前記接着剤(51)が充填されていると共に、前記凹部(30a)内に前記センサチップ(50)が収容されていることを特徴とする圧力センサ。
One surface is a pressure receiving surface (11) that receives the pressure to be measured, and a pressure receiving diaphragm (10) that receives and distorts the pressure to be measured on the pressure receiving surface (11),
A pressure transmission member (60) whose one end is in contact with the other surface of the pressure receiving diaphragm (10) opposite to the pressure receiving surface (11);
The pressure transmission member (60) is provided on the other end side opposite to the one end portion, and a force corresponding to the pressure to be measured received by the pressure receiving diaphragm (10) is transmitted through the pressure transmission member (60). A pressure sensor including a sensor chip (50) on which a strain sensitive element that generates a signal corresponding thereto is formed,
A metal stem (30) provided with a strained part (32) to which the sensor chip (50) is attached and which is displaced based on a force corresponding to the measured pressure applied from the pressure transmitting member (60);
An adhesive (51) for attaching the sensor chip (50) to the strained part (32) of the metal stem (30);
A recess (30a) is formed in the metal stem (30) where the sensor chip (50) is disposed, and the recess (30a) is filled with the adhesive (51). The pressure sensor, wherein the sensor chip (50) is housed in the recess (30a).
前記凹部(30a)は、前記金属ステム(30)のうち前記歪み部(32)となる場所を部分的に凹ませることで形成されていることを特徴とする請求項1に記載の圧力センサ。 2. The pressure sensor according to claim 1, wherein the concave portion (30 a) is formed by partially denting a portion of the metal stem (30) that becomes the strained portion (32). 前記凹部(30a)は、前記金属ステム(30)のうち前記歪み部(32)が形成される面に該凹部(30a)を囲む突起部(30b)を形成することにより構成されていることを特徴とする請求項1に記載の圧力センサ。 The said recessed part (30a) is comprised by forming the projection part (30b) surrounding this recessed part (30a) in the surface in which the said distortion | strained part (32) is formed among the said metal stem (30). The pressure sensor according to claim 1. 前記凹部(30a)は、前記センサチップ(50)の上面側から見たときの上面形状が円形とされていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の圧力センサ。 The pressure sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the concave portion (30a) has a circular upper surface shape when viewed from the upper surface side of the sensor chip (50). 前記センサチップ(50)は1.7mm□の正方形で構成され、
前記凹部(30a)により構成される前記円形の直径は、2.4mm以上かつ3.1mm未満であることを特徴とする請求項4に記載の圧力センサ。
The sensor chip (50) is composed of a 1.7 mm square,
5. The pressure sensor according to claim 4, wherein a diameter of the circle formed by the recess (30 a) is not less than 2.4 mm and less than 3.1 mm.
前記凹部(30a)は、前記センサチップ(50)の上面側から見たときの上面形状が多角形とされていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の圧力センサ。 The pressure sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the concave portion (30a) has a polygonal upper surface shape when viewed from the upper surface side of the sensor chip (50). . 前記センサチップ(50)は1.7mm□の正方形で構成され、
前記凹部(30a)により構成される前記多角形の各辺は、前記センサチップ(50)が収容されるサイズであり、かつ、該多角形の対角線の長さが3.1mm未満とされていることを特徴とする請求項6に記載の圧力センサ。
The sensor chip (50) is composed of a 1.7 mm square,
Each side of the polygon formed by the recess (30a) is sized to accommodate the sensor chip (50), and the diagonal length of the polygon is less than 3.1 mm. The pressure sensor according to claim 6.
前記凹部(30a)の深さは、前記接着剤(51)の膜厚よりも深く設定されていることを特徴とする請求項1ないし7に記載の圧力センサ。 The pressure sensor according to any one of claims 1 to 7, wherein a depth of the recess (30a) is set deeper than a film thickness of the adhesive (51). 前記接着剤(51)は、前記凹部(30a)内に流し込まれていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1つに記載の圧力センサ。 The pressure sensor according to any one of claims 1 to 8, wherein the adhesive (51) is poured into the recess (30a). 前記接着剤(51)は、低融点ガラス(51)であることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1つに記載の圧力センサ。 The pressure sensor according to any one of claims 1 to 9, wherein the adhesive (51) is a low-melting glass (51).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013096702A (en) * 2011-10-27 2013-05-20 Denso Corp Semiconductor device and manufacturing method thereof

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