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JP7252956B2 - pressure sensor device - Google Patents

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JP7252956B2
JP7252956B2 JP2020528999A JP2020528999A JP7252956B2 JP 7252956 B2 JP7252956 B2 JP 7252956B2 JP 2020528999 A JP2020528999 A JP 2020528999A JP 2020528999 A JP2020528999 A JP 2020528999A JP 7252956 B2 JP7252956 B2 JP 7252956B2
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semiconductor pressure
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紀世志 端崎
利明 市井
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Hokuriku Electric Industry Co Ltd
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Hokuriku Electric Industry Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means

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Description

本発明は、ダイアフラムにより流体の圧力を感知する圧力センサ装置に関し、特に、ダイアフラムとともに半導体圧力センサ素子を構成する台座を圧力センサ装置のハウジング又はケースに固定するための接着剤層が剥がれることのない圧力センサ装置に関する。 The present invention relates to a pressure sensor device that senses the pressure of a fluid with a diaphragm, and in particular, an adhesive layer for fixing a pedestal constituting a semiconductor pressure sensor element together with a diaphragm to a housing or case of the pressure sensor device without peeling off. It relates to a pressure sensor device.

図5は、特許第4281178号公報(特許文献1)の図1に示された従来の半導体圧力センサ装置の分解斜視図である。また図6は、特許第4281178号公報(特許文献1)の図2に示された従来の半導体圧力センサ装置の断面図である。この従来の半導体圧力センサ装置は、半導体圧力センサ素子が配設され樹脂成形されたセンサケース20と、このセンサケース20から一部が露出するように該センサケース20にインサート成形されるとともにセンサ素子と電気的に接続されたリード30と、センサケース20に組み付けられてセンサ素子を覆う外側ケース40と、外側ケース40に形成されリード30の露出部を囲う囲い部42とを備えている。そして、リード30の露出部と囲い部42とにより、リード30の露出部を外部端子に接続可能なコネクタ部を構成している。センサケース20と外側ケース40は、スライド動作により嵌合されており、センサケース20と外側ケース40との間に設けた係合構造(25,47)により抜け止めが図られている。またセンサケース20には、被測定流体が流入する圧力導入ポート21が一体に設けられている。 FIG. 5 is an exploded perspective view of the conventional semiconductor pressure sensor device shown in FIG. 1 of Japanese Patent No. 4281178 (Patent Document 1). FIG. 6 is a sectional view of the conventional semiconductor pressure sensor device shown in FIG. 2 of Japanese Patent No. 4281178 (Patent Document 1). This conventional semiconductor pressure sensor device comprises a resin-molded sensor case 20 in which a semiconductor pressure sensor element is disposed, and a sensor element which is insert-molded into the sensor case 20 so that a part of the sensor case 20 is exposed. an outer case 40 assembled to the sensor case 20 to cover the sensor element; and an enclosing portion 42 formed in the outer case 40 to enclose the exposed portion of the lead 30. The exposed portion of the lead 30 and the enclosing portion 42 constitute a connector portion capable of connecting the exposed portion of the lead 30 to an external terminal. The sensor case 20 and the outer case 40 are fitted together by a sliding motion, and the engaging structures (25, 47) provided between the sensor case 20 and the outer case 40 prevent them from coming off. Further, the sensor case 20 is integrally provided with a pressure introduction port 21 into which the fluid to be measured flows.

図6に示すように、センサケース20は、その一側にセンサ素子10等が配設された開口部20aを有し、この開口部20aの底面より反対側に突出した圧力導入ポート21を有する。この圧力導入ポート21の先端部は、例えば給湯器の流路の適所にOリング等を介して取付け可能となっている。圧力導入ポート21の内部には、上記流路からの圧力を導入するための導入孔22が設けられている。 As shown in FIG. 6, the sensor case 20 has an opening 20a in which the sensor element 10 and the like are arranged on one side, and a pressure introduction port 21 protruding from the bottom of the opening 20a to the opposite side. . The tip of the pressure introduction port 21 can be attached to a suitable location in the flow path of the water heater, for example, via an O-ring or the like. An introduction hole 22 is provided inside the pressure introduction port 21 for introducing pressure from the flow path.

センサケース20における開口部20aの底面には、その平坦部から凹んだ凹部23が形成され、この凹部23内に、センサ素子10の台座11が固定されている。センサ素子10は、図示しないが、ピエゾ抵抗効果を有した半導体材料(例えば単結晶シリコン)よりなるダイアフラム上に複数個の拡散抵抗を形成して、これら拡散抵抗をブリッジ接続した構成となっており、このダイアフラムの変形に応じた拡散抵抗の抵抗値変化をブリッジ回路から電気信号として取り出すようになっている。 A recess 23 recessed from the flat portion is formed in the bottom surface of the opening 20a in the sensor case 20, and the pedestal 11 of the sensor element 10 is fixed in this recess 23. As shown in FIG. Although not shown, the sensor element 10 has a configuration in which a plurality of diffused resistors are formed on a diaphragm made of a semiconductor material having a piezoresistive effect (for example, single crystal silicon) and these diffused resistors are bridge-connected. , the change in the resistance value of the diffused resistor according to the deformation of the diaphragm is taken out as an electric signal from the bridge circuit.

センサ素子10のダイアフラムは台座11にガラス接合等にて接着されており、この台座11の内部には、導入孔22と連通する貫通孔が形成されている。流路からの圧力は導入孔22から台座11の貫通孔を経て、センサ素子10のダイアフラムに伝達される。台座11は、凹部23の底面に接着剤層を介して接合されている。また、凹部23内にはガラスよりなる台座11の貫通孔と導入孔22との気密性を高めるために、封止剤24が充填されている。 A diaphragm of the sensor element 10 is adhered to a base 11 by glass bonding or the like, and a through hole communicating with the introduction hole 22 is formed inside the base 11 . Pressure from the flow path is transmitted to the diaphragm of the sensor element 10 through the introduction hole 22 and the through hole of the base 11 . The pedestal 11 is bonded to the bottom surface of the recess 23 via an adhesive layer. Further, the recess 23 is filled with a sealant 24 in order to increase the airtightness between the through hole of the base 11 made of glass and the introduction hole 22 .

センサケース20の開口部20a内には、センサ素子10からの出力信号を増幅する増幅回路としてのバイポーラトランジスタ素子12、これらセンサ素子10からの出力信号やバイポーラトランジスタ素子12の信号等を調整する調整回路としてのMOSトランジスタ素子13が、接着剤により固定されている。 In the opening 20a of the sensor case 20, a bipolar transistor element 12 as an amplifier circuit for amplifying the output signal from the sensor element 10, an adjustment for adjusting the output signal from the sensor element 10 and the signal from the bipolar transistor element 12, etc. A MOS transistor element 13 as a circuit is fixed with an adhesive.

センサ素子10、バイポーラトランジスタ素子12、MOSトランジスタ素子13、及び、リード30は、ワイヤボンディングにより形成されたワイヤ14により、適宜互いに電気的に接続されている。センサ素子10からの電気信号(出力)は、これらワイヤ14を通して、各素子12、13及びリード30、リードの露出部から外部へ取り出される。 The sensor element 10, the bipolar transistor element 12, the MOS transistor element 13, and the leads 30 are appropriately electrically connected to each other by wires 14 formed by wire bonding. An electric signal (output) from the sensor element 10 is taken out through the wires 14 from the elements 12 and 13, the leads 30, and the exposed portions of the leads.

特許第4281178号公報 図1,図2Japanese Patent No. 4281178 Figures 1 and 2

特許文献1の半導体圧力センサ装置では、台座11が凹部23の底面に接着剤層を介して接合されているが、台座の貫通孔に進入する流体の圧力で、接着剤層が剥がれる可能性がある。特に流体が接着剤を溶かした場合には、接着剤層が剥がれる可能性が高くなる。 In the semiconductor pressure sensor device of Patent Document 1, the pedestal 11 is bonded to the bottom surface of the recess 23 via an adhesive layer. be. Especially when the fluid melts the adhesive, the possibility of peeling off the adhesive layer increases.

本発明の目的は、台座を固定するための接着剤層が剥がれることのない圧力センサ装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a pressure sensor device in which an adhesive layer for fixing a pedestal does not come off.

本発明は、センサ回路が形成されるダイアフラム部を備えた半導体圧力センサ素子と、該ダイアフラム部の外周部を支持する筒状の台座と、流体導入路を通して台座の内部通路に導入された流体の圧力が作用するように半導体圧力センサ素子が取り付けられる被取付壁部を有する電気絶縁性を有するケースを備えた圧力センサ装置を改良の対象とする。本発明においては、台座は半導体圧力センサ素子の周囲に取付部を備えた形状を有している。そして台座の取付部がケースの被取付壁部に接着剤で接合されている。 The present invention comprises a semiconductor pressure sensor element having a diaphragm portion in which a sensor circuit is formed, a cylindrical pedestal supporting the outer peripheral portion of the diaphragm portion, and a fluid introduced into an internal passage of the pedestal through a fluid introduction passage. An object of improvement is a pressure sensor device provided with an electrically insulating case having a mounted wall portion to which a semiconductor pressure sensor element is mounted so that a pressure acts thereon. In the present invention, the pedestal has a shape with a mounting portion around the semiconductor pressure sensor element. The mounting portion of the pedestal is bonded to the mounted wall portion of the case with an adhesive.

本発明の構造によれば、ダイアフラムに流体から加わる圧力が、台座の取付部をケースの被取付壁部に押し付ける方向に作用する。その結果、流体の圧力で接着剤の層が剥がれることを阻止することができる。 According to the structure of the present invention, the pressure applied to the diaphragm from the fluid acts in the direction of pressing the attachment portion of the pedestal against the attached wall portion of the case. As a result, it is possible to prevent the adhesive layer from peeling off due to the pressure of the fluid.

具体的な構造では、半導体基板の中央部に半導体圧力センサ素子が形成されてなる加工済み半導体基板が、台座の上面に接合されている。そして台座に接合された状態の加工済み半導体基板には、半導体圧力センサ素子とその周囲部分とを分離する溝部が形成されている。さらに周囲部分が台座の取付部を構成している。この溝部は、台座の取付部に加わる応力が半導体圧力センサ素子に伝わることを阻止している。したがって接着剤を用いた取付によっても圧力の検出精度が低下することがない。 In a specific structure, a processed semiconductor substrate having a semiconductor pressure sensor element formed in the central portion of the semiconductor substrate is bonded to the upper surface of the pedestal. A groove is formed in the processed semiconductor substrate bonded to the pedestal to separate the semiconductor pressure sensor element from its surrounding portion. Further, the peripheral portion constitutes a mounting portion for the pedestal. This groove prevents the stress applied to the mounting portion of the pedestal from being transmitted to the semiconductor pressure sensor element. Therefore, the pressure detection accuracy is not degraded even when the adhesive is used for attachment.

なお溝部は台座の内部まで入り込んでいるのが好ましい。このようにするとより確実に応力の伝達を阻止することができる。 In addition, it is preferable that the groove part enters into the inside of the pedestal. By doing so, the transmission of stress can be prevented more reliably.

ケースの流体導入路の内部には、台座の内部通路の入口部を囲む環状の下面との間にO-リングを挟む環状面が形成されているのが好ましい。O-リングの存在によって、流体が台座の表面側に侵入することを阻止することができる。 It is preferable that an annular surface sandwiching an O-ring is formed inside the fluid introduction path of the case and an annular lower surface surrounding the inlet of the internal passage of the pedestal. The presence of the O-ring can prevent fluid from entering the surface side of the pedestal.

なお流体導入路を内部に有する第1のケース部と、半導体圧力センサ素子と回路基板を収納し且つ被取付壁部を備え、第1のケース部との間に半導体圧力センサ素子を収納する収納空間を形成する第2のケース部と、第1のケース部の本体と第2のケース部を収納する第3のケース部からハウジングを構成してもよい。このハウジングを採用した場合、第1のケース部には、流体導入路と同心的に形成され、O-リングを収納し且つ底部に前記環状面を備えた環状の凹部が形成されているのが好ましい。この構造によれば、O-リングの位置決めを簡単に実現できる。 A housing for housing the semiconductor pressure sensor element between the first case portion having the fluid introduction path therein and a mounting wall portion for housing the semiconductor pressure sensor element and the circuit board and for housing the semiconductor pressure sensor element. The housing may be composed of a second case portion forming the space and a third case portion accommodating the main body of the first case portion and the second case portion. When this housing is employed, the first case portion is formed concentrically with the fluid introduction path, and is formed with an annular recess that accommodates the O-ring and has the annular surface at the bottom. preferable. With this structure, the positioning of the O-ring can be easily achieved.

(A)乃至(D)は、本発明の第1の実施の形態に係る圧力センサ装置を示す平面図、右側面図、底面図及び正面図である。1A to 1D are a plan view, a right side view, a bottom view and a front view showing the pressure sensor device according to the first embodiment of the present invention; FIG. 図1に示した圧力センサ装置の分解組立図である。FIG. 2 is an exploded view of the pressure sensor device shown in FIG. 1; 図1(C)のIII-III線断面図である。FIG. 1C is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 1(C); 本発明の第2の実施の形態に係る圧力センサ装置の横断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a pressure sensor device according to a second embodiment of the invention; 従来の圧力センサ装置の構成を示す分解斜視図である。1 is an exploded perspective view showing the configuration of a conventional pressure sensor device; FIG. 従来の圧力センサ装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a conventional pressure sensor device; FIG.

以下図面を参照して、本発明の圧力センサ装置の実施の形態について説明する。図1(A)乃至(D)は、第1の実施の形態の半導体圧力センサ装置の平面図、右側面図、底面図及び正面図であり、図2は図1の圧力センサ装置の分解組立図であり、図3は図1(C)のIII-III線断面図である。 Embodiments of the pressure sensor device of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1A to 1D are a plan view, a right side view, a bottom view and a front view of the semiconductor pressure sensor device of the first embodiment, and FIG. 2 is an exploded assembly of the pressure sensor device of FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line III--III of FIG. 1(C).

第1の実施の形態の圧力センサ装置は、第1のケース1と、リード端子3と、第2のケース5(図2、図3)と、第3のケース7とを備えている。なお従来の構造と同様の部分には、図5及び図6に付した符号と同じ符号を付してある。第1のケース1は、図2に示すように外形が平板な直方体状本体1Aの上面中央に環状凹部9が設けられ、下面からは下方に向けて圧力導入ポート21が突出している。圧力導入ポート21内部の導入孔22は環状凹部9の底部中央に貫通している。 The pressure sensor device of the first embodiment includes a first case 1, lead terminals 3, a second case 5 (FIGS. 2 and 3), and a third case 7. As shown in FIG. The same reference numerals as those in FIGS. 5 and 6 are assigned to portions similar to those of the conventional structure. As shown in FIG. 2, the first case 1 has an annular concave portion 9 in the center of the upper surface of a rectangular parallelepiped main body 1A having a flat outer shape, and a pressure introduction port 21 protrudes downward from the lower surface. An introduction hole 22 inside the pressure introduction port 21 penetrates through the center of the bottom of the annular recess 9 .

第2のケース5は直方体状の外形を有し、リード端子3が埋め込まれて前面から露出している。第2のケース5の上下の面にはそれぞれ上面凹陥部15と下面凹陥部16が設けられている。下面凹陥部16の中には半導体圧力センサ素子17が収納され、上面凹陥部15の中には半導体圧力センサ素子17の出力信号を処理する集積回路2と、電源回路及び調製回路を含み、リード端子3を通じて外部に圧力値に応じた電気信号を出力する回路基板18が収納される。上面凹陥部15と下面凹陥部16との間は一部が貫通しており、下面凹陥部16の上面の一部が被取付壁部19を構成する。 The second case 5 has a rectangular parallelepiped outer shape, in which the lead terminals 3 are embedded and exposed from the front surface. An upper recessed portion 15 and a lower recessed portion 16 are provided on the upper and lower surfaces of the second case 5, respectively. A semiconductor pressure sensor element 17 is accommodated in the lower surface recessed portion 16, and an integrated circuit 2 for processing the output signal of the semiconductor pressure sensor element 17, a power supply circuit and a conditioning circuit are contained in the upper surface recessed portion 15. A circuit board 18 for outputting an electric signal corresponding to the pressure value to the outside through the terminal 3 is accommodated. A portion of the upper surface recessed portion 15 and the lower surface recessed portion 16 is partially penetrated, and a portion of the upper surface of the lower surface recessed portion 16 constitutes a mounted wall portion 19 .

第1のケース1、第2のケース5、第3のケース7及びコネクタカバー4はいずれも電気絶縁性及び可撓性を有する合成樹脂製であり、相互に係合して固定される係合構造が相応する位置に形成されている。第3のケース7は前面が開放した直方体形状であり、その中に相互に係合された第1のケース1の本体と第2のケース5を収納することができる。リード端子3にはコネクタカバー4が被せられてコネクタを形成する。 The first case 1, the second case 5, the third case 7, and the connector cover 4 are all made of synthetic resin having electrical insulation and flexibility, and are fixed by engaging with each other. Structures are formed at corresponding locations. The third case 7 has a rectangular parallelepiped shape with an open front surface, and can house therein the main body of the first case 1 and the second case 5 which are engaged with each other. The lead terminal 3 is covered with a connector cover 4 to form a connector.

図3に示すように、本実施の形態における半導体圧力センサ素子17は、センサ回路が形成されるダイアフラム26を備えている。半導体圧力センサ素子17は、ダイアフラム26の外周部を支持する筒状の台座28に固定されている。第2のケース5は、第1のケース1の内部の流体導入路である導入孔22及び円筒型凹陥部9を通して台座28の内部通路32に導入された流体の圧力が作用するように半導体圧力センサ素子17が取り付けられる被取付壁部19を有する。台座28は半導体圧力センサ素子17の周囲に取付部29を備えた形状を有している。後述するように、本実施の形態の取付部29は、半導体圧力センサ素子17を形成するために用いられた加工済み半導体基板SSの一部によって構成されている。 As shown in FIG. 3, the semiconductor pressure sensor element 17 in this embodiment has a diaphragm 26 on which a sensor circuit is formed. The semiconductor pressure sensor element 17 is fixed to a cylindrical pedestal 28 that supports the outer peripheral portion of the diaphragm 26 . The second case 5 is a semiconductor pressure sensor so that the pressure of the fluid introduced into the internal passage 32 of the pedestal 28 through the introduction hole 22 and the cylindrical recess 9, which are fluid introduction paths inside the first case 1, acts. It has an attached wall portion 19 to which the sensor element 17 is attached. The pedestal 28 has a shape having a mounting portion 29 around the semiconductor pressure sensor element 17 . As will be described later, the mounting portion 29 of the present embodiment is made up of part of the processed semiconductor substrate SS used to form the semiconductor pressure sensor element 17 .

台座28の取付部29が第2のケース5の被取付壁部19に、流体によって溶けることがない接着剤で接合されている。被取付壁部19と取付部29との間の接着剤層(厚みが薄いため図示していない)は、ダイアフラム26が受ける圧力の方向に対しほぼ直角に延びている。すなわち、ダイアフラム26と接着剤層とはほぼ面一又は平行な位置と姿勢の関係にある。 The mounting portion 29 of the pedestal 28 is joined to the mounted wall portion 19 of the second case 5 with an adhesive that does not melt with fluid. The adhesive layer (not shown due to its thin thickness) between the attached wall portion 19 and the attachment portion 29 extends substantially perpendicular to the direction of pressure applied to the diaphragm 26 . That is, the diaphragm 26 and the adhesive layer are substantially flush or parallel in position and attitude.

流体によって溶けることがない接着剤とは、例えば流体が水性であれば水に実質的に溶解しない材質であり、流体が有機溶液であれば有機物に実質的に溶解しない材質であり、あるいは流体が酸又はアルカリ溶液の場合にはこれに実質的に冒されない材質であることを意味し、測定対象となる流体の性質や温度やpHや圧力の範囲等に応じて、溶解度、耐酸/アルカリ性、耐熱性、耐薬品性等を考慮の上、適当な接着剤が選択される。 The adhesive that does not dissolve in a fluid is, for example, a material that is substantially insoluble in water if the fluid is aqueous, a material that is substantially insoluble in organic matter if the fluid is an organic solution, or a material in which the fluid is In the case of an acid or alkaline solution, it means a material that is substantially unaffected by this. Depending on the properties, temperature, pH and pressure range of the fluid to be measured, solubility, acid/alkaline resistance, and heat resistance An appropriate adhesive is selected in consideration of properties, chemical resistance, and the like.

また台座28は十分な剛性と流体に対する耐腐食性等を有する材料、例えばガラス製であり、接着剤はガラス製の台座28と合成樹脂製の第2のケース5を被接着材として良好な接着性能を発揮するものでなければならないのはもとよりである。 The pedestal 28 is made of a material having sufficient rigidity and corrosion resistance to fluids, such as glass. Of course, it must be one that exhibits performance.

さらに具体的な構造では、半導体基板の中央部に半導体圧力センサ素子17が形成されてなる加工済み半導体基板SSが、台座28の上面に接合されている。そして台座28に接合された状態の加工済み半導体基板SSには、半導体圧力センサ素子17とその周囲部分とを分離する溝部33が形成されている。すなわち溝部33は半導体圧力センサ素子17の方形の上面を井桁状に区切る4本の直線状に延びており、中央のダイアフラム26が4本の溝部33により周囲部分と分離されている。さらに周囲部分が台座28の取付部29を構成している。この溝部33は、台座28の取付部29に加わる応力が半導体圧力センサ素子17に伝わることを阻止している。したがって接着剤を用いた取付によっても圧力の検出精度が低下することがない。 In a more specific structure, a processed semiconductor substrate SS having a semiconductor pressure sensor element 17 formed in the central portion of the semiconductor substrate is bonded to the upper surface of the pedestal 28 . A groove portion 33 is formed in the processed semiconductor substrate SS bonded to the pedestal 28 to separate the semiconductor pressure sensor element 17 from its surrounding portion. That is, the grooves 33 extend in four straight lines that divide the rectangular upper surface of the semiconductor pressure sensor element 17 in a grid pattern, and the central diaphragm 26 is separated from the surrounding portion by the four grooves 33 . Further, the peripheral portion constitutes a mounting portion 29 for the pedestal 28 . The groove portion 33 prevents stress applied to the mounting portion 29 of the base 28 from being transmitted to the semiconductor pressure sensor element 17 . Therefore, the pressure detection accuracy is not degraded even when the adhesive is used for attachment.

なお溝部33は台座28の内部まで入り込んでいる。このようにするとより確実に応力の伝達を阻止することができる。 Note that the groove portion 33 extends into the pedestal 28 . By doing so, the transmission of stress can be prevented more reliably.

第1のケース1の流体導入路を構成する環状凹部9の内部には、台座28の内部通路32の入口部を囲む環状の下面との間にO-リング27を挟む環状面34が形成されている。O-リング27の存在によって、流体が台座28の表面側に侵入することを阻止することができる。O-リング27は弾力性を有し、環状凹部9の深さよりもやや大きい太さに形成されているので、第1のケース1と第2のケース5とが組み立てられたときに、台座28の底面と環状面34とに密着して流体を密封する。O-リング27の材料も取り扱う流体に対する耐性を有するものが選ばれ、汎用性のある材料としては例えばシリコーンゴムが挙げられる。 An annular surface 34 that sandwiches the O-ring 27 is formed inside the annular concave portion 9 that constitutes the fluid introduction path of the first case 1 and the annular lower surface that surrounds the inlet portion of the internal passage 32 of the pedestal 28 . ing. The presence of the O-ring 27 can prevent fluid from entering the surface side of the pedestal 28 . The O-ring 27 has elasticity and is formed to have a thickness slightly larger than the depth of the annular recess 9, so that when the first case 1 and the second case 5 are assembled, the pedestal 28 will not move. and the annular surface 34 to seal the fluid. The material of the O-ring 27 is also selected to be resistant to the fluid to be handled, and silicone rubber is an example of a versatile material.

なお本実施の形態は、導入孔22と環状凹部9とから構成される流体導入路を内部に有する第1のケース1と、半導体圧力センサ素子17と回路基板18を収納し且つ被取付壁部19を備え、第1のケース1との間に半導体圧力センサ素子17を収納する収納空間を形成する第2のケース5と、第1のケース1の本体と第2のケース5を収納する第3のケース7からハウジングが構成されている。このようなハウジングを採用したので、第1のケース1には、流体導入路と同心的に形成され、O-リング27を収納し且つ底部に環状面34を備えた環状凹部9が形成されており、O-リング27の位置決めを簡単に実現できる。 In this embodiment, the first case 1 having therein a fluid introduction path composed of the introduction hole 22 and the annular concave portion 9, the semiconductor pressure sensor element 17 and the circuit board 18 are accommodated, and the wall portion to be mounted is provided. 19, a second case 5 forming a storage space for storing the semiconductor pressure sensor element 17 between itself and the first case 1; A case 7 of 3 constitutes a housing. Since such a housing is adopted, the first case 1 is formed with an annular recess 9 which is formed concentrically with the fluid introduction path, accommodates the O-ring 27 and has an annular surface 34 at the bottom. , and the positioning of the O-ring 27 can be easily realized.

次に第1の実施の形態の作用について説明する。図2に示すように、第1の実施の形態に係る圧力センサ装置は、第1のケース1の環状凹部9内の環状面34上にO-リング27を載置し、さらにその上に半導体圧力センサ素子17を載置する。次に半導体圧力センサ素子17の台座28の取付部29に接着剤を塗布し、続いて第2のケース5の被取付壁部19がその上に載るように、第2のケース2の下面凹陥部16内に半導体圧力センサ素子17を収納するために、第1のケース1と第2のケース5とを相互に近づけていき、嵌合構造により嵌合する。このとき、可撓性を有するO-リング27は、環状面34と台座28の底面との間で応力を受けて変形し、環状面34と台座28の底面に密着して流体が漏れないように密封するとともに、半導体圧力センサ素子19を上方に付勢して台座28の取付部29を第2のケース5の被取付壁部19に向かう方向に押し付けて、接着剤による接着を確実なものにする。 Next, operation of the first embodiment will be described. As shown in FIG. 2, in the pressure sensor device according to the first embodiment, an O-ring 27 is placed on the annular surface 34 in the annular recess 9 of the first case 1, and a semiconductor device is placed thereon. A pressure sensor element 17 is placed. Next, an adhesive is applied to the mounting portion 29 of the pedestal 28 of the semiconductor pressure sensor element 17, and then the lower surface of the second case 2 is recessed so that the mounted wall portion 19 of the second case 5 rests thereon. In order to accommodate the semiconductor pressure sensor element 17 in the portion 16, the first case 1 and the second case 5 are brought closer to each other and are fitted by a fitting structure. At this time, the flexible O-ring 27 receives stress between the annular surface 34 and the bottom surface of the pedestal 28, is deformed, and adheres tightly to the annular surface 34 and the bottom surface of the pedestal 28 to prevent fluid leakage. At the same time, the semiconductor pressure sensor element 19 is urged upward to press the mounting portion 29 of the pedestal 28 toward the mounted wall portion 19 of the second case 5, thereby ensuring adhesion with the adhesive. to

次に第2のケース5の上面凹陥部15内に配置した集積回路2と回路基板18、及び半導体圧力センサ素子17とリード端子3それぞれの間で必要な配線が行われたら、第1のケース1本体と第2のケース5を第3のケース7内に収納し、リード端子3を覆うようにコネクタカバー4が嵌合されて、圧力センサ装置が組み立てられる。 Next, after necessary wiring is performed between the integrated circuit 2 and the circuit board 18, and between the semiconductor pressure sensor element 17 and the lead terminals 3, which are arranged in the recessed portion 15 of the upper surface of the second case 5, the first case is completed. The first main body and the second case 5 are housed in the third case 7, and the connector cover 4 is fitted so as to cover the lead terminals 3 to assemble the pressure sensor device.

以上のような圧力センサ装置において、半導体圧力センサ素子17は、ダイアフラム26に導入孔22、環状凹部9及び内部通路32を通じて外部の圧力が作用すると、ダイアフラム26が変形して抵抗素子の抵抗値が変化し、抵抗値の変化を抵抗ブリッジ回路(図示していない)により検知して、圧力に比例した信号を出力する。信号は集積回路2により処理され、回路基板18を経てリード端子3から外部に出力される。 In the pressure sensor device as described above, when external pressure is applied to the diaphragm 26 through the introduction hole 22, the annular recess 9 and the internal passage 32, the diaphragm 26 is deformed and the resistance value of the resistance element increases. The change in resistance is sensed by a resistance bridge circuit (not shown) to output a signal proportional to pressure. The signal is processed by the integrated circuit 2 and output from the lead terminal 3 through the circuit board 18 to the outside.

計測される流体の圧力は、ダイアフラム26に作用するが、ダイアフラム26に流体を介して加わる圧力が、台座28の取付部29を第2のケース5の被取付壁部19に押し付ける方向に作用する。その結果、流体の圧力で接着剤の層が剥がれることを阻止することができる。 The pressure of the fluid to be measured acts on the diaphragm 26, and the pressure applied to the diaphragm 26 via the fluid acts in the direction of pressing the attachment portion 29 of the base 28 against the attached wall portion 19 of the second case 5. . As a result, it is possible to prevent the adhesive layer from peeling off due to the pressure of the fluid.

図4は本発明の第2の実施の形態の車載用の圧力センサ装置の製造途中の状態の断面図を示す。この圧力センサ装置は、センサ回路が形成されるダイアフラム35を備えた半導体圧力センサ素子37と、ダイアフラム35の外周部を支持する筒状の台座36と、流体導入路38を通して台座36の内部通路39に導入された流体の圧力が作用するように半導体圧力センサ素子37が取り付けられる被取付壁部41を有する電気絶縁性を有する素子ケース43を備えている。 FIG. 4 shows a cross-sectional view of a vehicle-mounted pressure sensor device according to a second embodiment of the present invention, which is in the middle of manufacturing. This pressure sensor device comprises a semiconductor pressure sensor element 37 having a diaphragm 35 in which a sensor circuit is formed; An element case 43 having an electrically insulating property and having a mounted wall portion 41 on which a semiconductor pressure sensor element 37 is mounted so as to act on the pressure of fluid introduced into the element case 43 is provided.

台座36はダイアフラム35の周囲に取付部44を備えた形状を有している。そして台座36の取付部44が素子ケース43の被取付壁部41に、流体によって溶けることがない接着剤で接合されている。 The pedestal 36 has a shape with a mounting portion 44 around the diaphragm 35 . The mounting portion 44 of the pedestal 36 is bonded to the mounted wall portion 41 of the element case 43 with an adhesive that does not melt with fluid.

素子ケース43は、流体導入路38を有する雌型ケース45と、リード端子46が突き出た雄型ケース47との間に挟まれて固定される。素子ケース43の外周面と雌型ケース45の内周面との間には、-リング48が配置されている。この-リング48は、流体が雄型ケース47内に入り込むのを阻止する。 The element case 43 is sandwiched and fixed between a female case 45 having a fluid introduction path 38 and a male case 47 from which a lead terminal 46 protrudes. An O -ring 48 is arranged between the outer peripheral surface of the element case 43 and the inner peripheral surface of the female case 45 . This O -ring 48 prevents fluid from entering the male case 47 .

本実施の形態では、雌型ケース45の被カシメ部46を雄型ケース47の肩部に向かってカシメ加工することにより、雌型ケース45と雄型ケース47は、一体化される。 In this embodiment, the female case 45 and the male case 47 are integrated by crimping the crimped portion 46 of the female case 45 toward the shoulder portion of the male case 47 .

本発明によれば、ダイアフラムに流体から加わる圧力が、台座の取付部をケースの被取付壁部に押し付ける方向に作用するので、流体の圧力で接着剤の層が剥がれることを阻止できる。 According to the present invention, the pressure applied to the diaphragm from the fluid acts in the direction of pressing the mounting portion of the pedestal against the mounted wall portion of the case, thereby preventing the adhesive layer from peeling off due to the pressure of the fluid.

1 第1のケース
2 集積回路
3 リード端子
4 コネクタカバー
5 第2のケース
7 第3のケース
9 円筒形凹陥部
15 上面凹陥部
16 下面凹陥部
17 半導体圧力センサ素子
18 回路基板
19 被取付壁部
21 圧力導入ポート
22 導入孔
26 ダイアフラム部
27 O-リング
28 台座
29 取付部
32 内部通路
33 溝部
34 環状面
35 ダイアフラム
36 台座
37 半導体圧力センサ素子
38 流体導入路
39 内部通路
41 被取付壁部
43 素子ケース
44 取付部
45 雌型ケース
46 リード端子
47 雄型ケース
REFERENCE SIGNS LIST 1 first case 2 integrated circuit 3 lead terminal 4 connector cover 5 second case 7 third case 9 cylindrical concave portion 15 upper concave portion 16 lower concave portion 17 semiconductor pressure sensor element 18 circuit board 19 mounted wall portion 21 Pressure introduction port 22 Introduction hole 26 Diaphragm part 27 O-ring 28 Pedestal 29 Mounting part 32 Internal passage 33 Groove 34 Annular surface 35 Diaphragm 36 Pedestal 37 Semiconductor pressure sensor element 38 Fluid introduction path 39 Internal passage 41 Attached wall part 43 Element Case 44 Mounting part 45 Female case 46 Lead terminal 47 Male case

Claims (4)

センサ回路が形成されるダイアフラム部を備えた半導体圧力センサ素子と、
前記ダイアフラム部の外周部を支持する筒状の台座と、
流体導入路を通して前記台座の内部通路に導入された流体の圧力が作用するように前記半導体圧力センサ素子が取り付けられる被取付壁部を有する電気絶縁性を有するケースを備えた圧力センサ装置であって、
前記台座は前記半導体圧力センサ素子の周囲に取付部を備えた形状を有しており、
前記台座の前記取付部が前記ケースの前記被取付壁部に接着剤で接合されており、
半導体基板の中央部に前記半導体圧力センサ素子が形成されてなる加工済み半導体基板が、前記台座の上面に接合されており、
前記台座に接合された状態の前記加工済み半導体基板には、前記半導体圧力センサ素子とその周囲部分とを分離する溝部が形成されており、
前記周囲部分が前記台座の前記取付部を構成していることを特徴とする半導体圧力センサ装置。
a semiconductor pressure sensor element having a diaphragm portion in which a sensor circuit is formed;
a cylindrical pedestal that supports the outer peripheral portion of the diaphragm;
A pressure sensor device comprising an electrically insulating case having a mounted wall portion on which the semiconductor pressure sensor element is mounted so that the pressure of the fluid introduced into the internal passage of the base through the fluid introduction passage acts on the pressure sensor device, ,
The pedestal has a shape with a mounting portion around the semiconductor pressure sensor element,
the mounting portion of the pedestal is bonded to the mounted wall portion of the case with an adhesive ;
A processed semiconductor substrate having the semiconductor pressure sensor element formed in the center of the semiconductor substrate is bonded to the upper surface of the pedestal,
The processed semiconductor substrate bonded to the pedestal is formed with a groove for separating the semiconductor pressure sensor element from its surrounding portion,
The semiconductor pressure sensor device , wherein the peripheral portion constitutes the mounting portion of the base .
前記溝部が前記台座の内部まで入り込んでいる請求項に記載の半導体圧力センサ装置。 2. The semiconductor pressure sensor device according to claim 1 , wherein said groove extends into said base. 前記ケースの前記流体導入路の内部には、前記台座の前記内部通路の入口部を囲む環状の下面との間にO-リングを挟む環状面が形成されている請求項1に記載の半導体圧力センサ装置。 2. The semiconductor pressure device according to claim 1, wherein the inside of the fluid introduction path of the case is formed with an annular surface that sandwiches an O-ring between the annular lower surface of the pedestal and the annular lower surface surrounding the inlet of the internal passage. sensor device. 前記流体導入路を内部に有する第1のケース部と、
前記半導体圧力センサ素子と回路基板を収納し且つ前記被取付壁部を備え、前記第1のケース部との間に前記半導体圧力センサ素子を収納する収納空間を形成する第2のケース部と、
前記第1のケース部の本体と前記第2のケース部を収納する第3のケース部から構成されるハウジングを有し、
前記第1のケース部には、前記流体導入路と同心的に形成され、前記O-リングを収納し且つ底部に前記環状面を備えた環状の凹部が形成されている請求項に記載の半導体圧力センサ装置。
a first case portion having the fluid introduction path therein;
a second case portion that accommodates the semiconductor pressure sensor element and the circuit board, has the attached wall portion, and forms a storage space that accommodates the semiconductor pressure sensor element between itself and the first case portion;
a housing composed of a main body of the first case portion and a third case portion that houses the second case portion;
4. The first case part according to claim 3 , wherein an annular recess is formed concentrically with the fluid introduction path, accommodates the O-ring, and has the annular surface at the bottom. Semiconductor pressure sensor device.
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