【０００１】
【従来技術】
圧力センサは，シリコン基板上に形成した歪ゲージと，シリコン基板を精密にエッチングして形成した圧力検知用のダイヤフラムとを有する感圧素子を利用したセンサである。そして，この圧力センサは，上記歪ゲージにより，圧力によるダイヤフラムのひずみ量を計測することにより圧力を測定する。
【０００２】
感圧素子を配置する受圧面を有するコネクタハウジングと，センサハウジングとからなる圧力センサにおいて，上記の感圧素子は，センサハウジングに挿入したコネクタハウジングと，センサハウジングとの間の圧力室に収容されるよう構成されている。
【０００３】
上記感圧素子への電源供給や信号出力のため，上記コネクタハウジングの内部を貫通するターミナルピンの一方の端部を上記受圧面から突出させるのが一般的である。そして，ワイヤボンディングにより，ターミナルピンと感圧素子とは相互に電気的に接続される。
ワイヤボンディグとは，Ａｕ線，Ａｌ線等のボンディングワイヤを金属の表面に接合する接合方法をいう。ワイヤボンディングでは，超音波振動するボンディングヘッドにより，ボンディングワイヤを被接合面である金属表面に押し付けて両者を接合する。
【０００４】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来の圧力センサにあっては，次のような問題がある。
即ち，ボンディングワイヤを接合するターミナルピンの剛性が不足する場合，ターミナルピンとボンディングワイヤの接合不良を生じるおそれがある。ボンディングヘッドの振動方向に，ターミナルピンが振動しその先端にある接合面の位置ずれを生じるおそれがあるからである。
【０００５】
各ターミナルピン９１０の接合を実施するボンディングヘッドは，図５，図６に示すごとく，ボンディングワイヤ９３４に略平行方向に超音波振動する。そのため，各ターミナルピン９１０は，図５，図６に図示する矢印方向に振動することとなる。
【０００６】
例えば，断面正方形や，断面円形の棒状のターミナルピン９１０を適用する場合，コネクタハウジング９３０における受圧面を表す図５，図６に示すごとく，受圧面９３２から突出するターミナルピン９１０の断面形状は，正方形（図５）もしくは円形（図６）となっている。しかし，ターミナルピン９１０の断面形状が，正方形もしくは円形であると，ボンディングヘッドの振動方向の剛性が比較的弱い。ワイヤボンディングの際，ターミナルピン９１０の接合面は，ボンディングヘッドの振動方向に位置ずれを起こすおそれがある。ターミナルピン９１０の接合面に位置ずれを生じると，該接合面とボンディングワイヤ９３４との接合性が低下するおそれが高い。
【０００７】
一方，特開２００２−９８６０９号報によれば，図７に示すごとく，ターミナルピン９１０の断面形状を長方形にする構造が提案されている。かかる構造によれば，ボンディングヘッドの振動方向の辺を長くすることで，その方向におけるターミナルピン９１０の剛性を高くできる旨，開示されている。
【０００８】
しかし，ターミナルピン９１０の断面形状を長方形とした場合，ターミナルピン９１０の短辺部分が大きく外方へ張り出し，その分受圧面９３２を大きくしなければならず，センサハウジングの大型化，ひいては圧力センサ全体の大型化を招いていた。
【０００９】
かかる受圧面９３２の大径化は，受圧面９３２に作用する圧力の増大，さらにはセンサハウジングとコネクタハウジングとの間における挿入逆方向に作用する荷重の増加を招く。この荷重に対抗するため，センサハウジングとコネクタハウジングとの組み付け構造の高強度化が必要となり，圧力センサのコスト上昇，大型化を将来するおそれがある。
【００１０】
また，その改良構成として，図８に示すようにターミナルピン９１０の断面形状を長方形とすると共に，その長辺を感圧素子２０と平行に配置する構造も開示されている。かかる構造によれば，剛性はやや低下するものの正方形よりターミナルピン９１０の断面積を大きくとれる分，その剛性は高く，それだけワイヤボンディング時の振動に対する影響を少なくすることができる。
【００１１】
しかしながら，このようにターミナルピン９１０の長辺が感圧素子２０の辺に平行になるよう配置した場合，その長辺を長くとればとるほど，結果的にターミナルピン９１０の外縁の一部が外方に張り出すことになり，その結果，図７の例と同様，受圧面９３２を大きくとる必要があり，センサハウジングの大型化は免れなかった。
【００１２】
上記のごとく，従来の圧力センサにおいては，ターミナルピンの剛性が不足し，ボンディングワイヤとの接合が十分でない場合があった。一方，ターミナルピンの剛性を高めようとすると，圧力センサ全体の大型化やコスト上昇を招来していた。
【００１３】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，ボンディングワイヤの接合強度が高く，小型かつ低コストの圧力センサを提供しようとするものである。
【００１４】
【課題の解決手段】
本発明は，ボンディングワイヤにより相互に電気的に接続されたターミナルピンと感圧素子とを配置した受圧面を有するコネクタハウジングと，該コネクタハウジングを挿入するセンサハウジングと，上記コネクタハウジングと上記センサハウジングとの間に形成される圧力室とを有し，該圧力室に上記感圧素子が収容してある圧力センサにおいて，
上記受圧面は，略円形状を呈しており，その中央部に上記感圧素子を露出させてあると共に，その周囲に上記ターミナルピンのピン先端部を露出させてあり，該ピン先端部の断面形状は，上記感圧素子に近づくほど幅が広く，上記受圧面の外周に近づくほど幅が狭くなっていることを特徴とする圧力センサにある（請求項１）。
【００１５】
本発明の上記圧力センサにおける上記ターミナルピンは，上記受圧面から突出する上記ピン先端部の断面形状は，上記感圧素子に近づくほど幅が広く，上記受圧面の外周に近づくほど幅が狭くなっている。
すなわち，ピン先端部の断面形状のうち，上記感圧素子付近の幅が広い部分は，上記感圧素子に沿う方向における上記ターミナルピンの剛性を高めるのに有効である。そのため，上記ターミナルピンは，ワイヤボンディングする際のボンディングヘッドの超音波振動によって振動するおそれが少ない。上記ターミナルピンの先端にある接合面は，位置ずれを生じるおそれが少なく，ボンディングワイヤを強固に接合することができる。
【００１６】
さらに，上記ターミナルピンにおける上記ピン先端部の断面形状は，上記受圧面の外周付近では，その幅が狭くなっている。すなわち，上記ピン先端部の断面形状は，上記受圧面の外周に向けて凸形状を呈し，受圧面の外周にある円弧形状にならうことができる。受圧面の外周にならう断面形状を有する上記ピン先端部によれば，その断面形状の外縁が，上記受圧面の外周と接近するおそれが少ない。そのため，比較的小径の上記受圧面であっても，上記ピン先端部を効率良く配置することができる。
【００１７】
そして，上記受圧面を小径にできることにより，圧力センサ全体における小型化できる。また，受圧面の面積を抑制できることにより，上記センサハウジングと上記コネクタハウジングとの間に作用しうる引き抜き荷重が減少し，両者の組み付け構造を簡略化できコストの抑制も実現できる。
【００１８】
このように，本発明によれば，ボンディングワイヤの接合強度が高く，小型かつ低コストの圧力センサを実現することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明においては，上記ピン先端部の断面形状をなす辺のうち上記感圧素子に隣接する辺は，上記感圧素子の外縁をなすと共に上記各ピン先端部に隣接する辺と略平行であることが好ましい（請求項２）。
この場合には，上記感圧素子の外縁に沿う方向における，上記ピン先端部の断面の幅を長くとることにより，上記各ターミナルピンのピン先端部の剛性を効率良く向上することができる。そして，ピン先端部の剛性を高くすれば，ワイヤボンディングする際の接合面の位置ずれを抑制することができ，ボンディングワイヤを強固に接合することができる。
【００２０】
また，上記ピン先端部の断面形状は，上記感圧素子に隣接する辺と，対向する辺とが略平行である台形であることが好ましい（請求項３）。
この場合には，上記ピン先端部における，上記感圧素子に沿う方向における剛性が高いため，その先端にある接合面の位置ずれを生じるおそれが少ない。また，台形であれば，同様のアスペクト比を有する長方形に対して，その断面積の減少分を抑制できる。
このように断面形状が台形であるピン先端部によれば，その剛性が高く，接合面の面積も十分確保できる。そして，面積が十分に確保され，位置ずれを生じるおそれが少ない接合面に対しては，ボンディングワイヤを確実に接合することができる。
【００２１】
また，上記受圧面における上記ターミナルピンの周囲には，上記コネクタハウジングと上記ターミナルピンとの間をシールするシール材を充填するための窪み部が配設されており，該窪み部の断面形状は，上記ターミナルピンの断面形状と略相似形であることが好ましい（請求項４）。
この場合には，上記ピン先端部のシールに有効な上記窪み部を，比較的小径の上記受圧面に効率良く配置することができる。受圧面の外周に沿う断面形状を有する上記ピン先端部と略相似形の窪み部を形成することにより，受圧面の外周の円弧に沿うよう窪み部を配置できるからである。
【００２２】
【実施例】
（実施例）
本発明の実施例にかかる圧力センサ１について，図１〜図３を用いて説明する。
本例の圧力センサ１は，図１，図３に示すごとく，コネクタハウジング３０と，該コネクタハウジング３０を挿入するセンサハウジング４０と，コネクタハウジング３０とセンサハウジング４０との間に形成される圧力室４２とを有している。そして，該圧力室４２には，感圧素子２０が収容してある。
コネクタハウジング３０は，ボンディングワイヤ３４により相互に電気的に接続されたターミナルピン１０と感圧素子２０とを配置した受圧面３２を有している。この受圧面３２は，略円形状を呈しており，その中央部に感圧素子２０を露出させてあると共に，その周囲にターミナルピン１０のピン先端部１１０を露出させてある。
該ピン先端部１１０の断面形状は，感圧素子２０に近づくほど幅が広く，受圧面３２の外周に近づくほど幅が狭くなっている。
以下，この内容について詳しく説明する。
【００２３】
本例の圧力センサ１は，図１に示すごとく，シールダイヤフラム４３を有するセンサハウジング４０に，ターミナルピン１０と感圧素子２０とを有するコネクタハウジング３０を挿入して組み立てたセンサである。すなわち，本例の圧力センサ１は，圧力計測対象である流体とは隔離された圧力室４２を有するものである。そして，この圧力センサ１は，シールダイヤフラム４３に作用する上記流体の圧力を，圧力室４２に封入した圧力伝達媒体を介して，感圧素子２０により検知できるよう構成されている。
感圧素子２０は，シリコン基板上のシリコン層を加工して歪ゲージを形成するとともに，シリコン基板を精密にエッチングしてセンサダイヤフラムを形成したものである。
【００２４】
ＰＰＳ樹脂によりなるコネクタハウジング３０は，図１に示すごとく，後述するごとくターミナルピン１０をインサートして一体成形されていると共に，センサハウジング４０に挿入する挿入部３５と，外部機器のコネクタ（図示略）と電気的に接続するためのソケット部３００とを有している。
【００２５】
コネクタハウジング３０における挿入部３５は，図３に示すごとく，上記挿入方向に略平行な軸を中心とした略円柱形状の挿入基部３５３と，該挿入基部３５３よりも小径である略円柱形状の挿入先端部３５１とを有している。そして，該挿入先端部３５１と挿入基部３５３との間には，コネクタテーパ面３５２を配設してある。
【００２６】
さらに，この挿入先端部３５１は，図３に示すごとく，その外周面に，圧力室４２を密閉するためのＯリング５０及びバックアップリング５１を配設できるよう構成されており，挿入先端部３５１の外周面には，Ｏリング５０及びバックアップリング５１を配設するためのリング溝３５０を設けてある。
なお，本例のリング溝３５０は，上記挿入方向の壁面がない不完全な溝形状を呈しており，後述するごとくセンサハウジング４０の内表面と組み合わされて溝形状が形成されるよう構成してある。
【００２７】
ソケット部３００は，外部機器（図示略）と電気的に接続するための外部コネクタ（図示略）を挿入することができるよう構成されていると共に，該ソケット部３００の内部には，それぞれのターミナルピン１０における一方の端部を突出させてある。そして，それぞれのターミナルピン１０は，ソケット部３００に挿入された上記外部コネクタの各電極と電気的に接触するよう構成されている。
上記のターミナルピン１０としては，電源用，グランド用及び信号出力用の３本があり，これらのターミナルピン１０は，すべてソケット部３００から受圧面３２へとコネクタハウジング３０を貫通するように，インサート成形によってコネクタハウジング３０内に一体的に配置されている。
【００２８】
コネクタハウジング３０の挿入方向の端面である受圧面３２には，図２に示すごとく，その中央付近に感圧素子２０を配置してある。該感圧素子２０の周囲には，各ターミナルピン１０の他方の端部であるピン先端部１１０を突出させてあると共に，該ピン先端部１１０の外周には，窪み状の窪み部１２０を配設してある。
【００２９】
図２に示すごとく，各ピン先端部１１０と，対応する窪み部１２０とは略相似形の関係にあり，該窪み部１２０はピン先端部１１０よりひと回り大きくしてある。両者は，略同軸上に配置されており，ピン先端部１１０の外周は，全周に渡って窪み部１２０が形成する窪みと接するように構成してある。
【００３０】
各ピン先端部１１０及び各窪み部１２０の断面形状は，図２に示すごとく，略台形をなしている。その底辺１１１と，対向する上辺１１２は，隣接する感圧素子２０の外縁辺と略平行となるよう配置してある。底辺１１１は，上辺１１２よりも長くしてあり，各ピン先端部１１０及び各窪み部１２０の断面形状は，円弧状である受圧面３２の外周に向かって窄まり形状を呈している。すなわち，ピン先端部１１０及び窪み部１２０の窄まり形状が，受圧面３２の外周の円弧に沿うよう配置されている。
そして，各ターミナルピン１０は，図２，図３に示すごとく，感圧素子２０とボンディングワイヤ３４により相互に電気的に接続されている。
【００３１】
また，窪み部１２０には，図２，図３に示すごとく，シリコーン系シール材よりなるシール層１２が形成されている。該シール層１２により，ターミナルピン１０におけるピン先端部１１０と，コネクタハウジング３０との間の隙間は確実にシールされ，圧力センサ１における圧力室４２の気密性を保持できるように構成されている。
【００３２】
センサハウジング４０は，ステンレススチールよりなると共に，図１に示すごとく，上記シールダイヤフラム４３のコネクタハウジング３０側に，上記挿入部３５を挿入する凹部４５と，該凹部４５に挿入部３５を挿入した状態で挿入部３５と係合するカシメ部４１とを有している。
【００３３】
センサハウジング４０における凹部４５は，図３に示すごとく，上記挿入先端部３５１を挿入する略円柱形状の内周面を形成する第１凹部４５１と，上記挿入基部３５３を挿入する略円柱形状の第２凹部４５３とを有している。そして，該第２凹部４５３と上記第１凹部４５１との間に，センサテーパ面４５２が配設されている。
【００３４】
センサテーパ面４５２は，図３に示すごとく，コネクタハウジング３０の上記挿入先端部３５１に配設されたＯリング５０を第１凹部４５１に滑らかに挿入できるよう上記挿入方向とのなす角Ｒ（図３参照）を２５度に設定してある。
また，凹部４５の底面部分には，図３に示すごとく，シールダイヤフラム４３が配設されている。シールダイヤフラム４３は，その外周部に積層されたシールリング４３１の表面からレーザ溶接して，センサハウジング４０まで達する溶接部４３５を設けることにより，センサハウジング４０に強固に固定されている。
【００３５】
センサハウジング４０は，図１に示すごとく，シールダイヤフラム４３の被計測環境側に圧力計測対象としての流体，気体等をシールダイヤフラム４３側へ導入する圧力導入孔４４１と，圧力計測対象としての流体等を収容する配管パイプ等に対して圧力センサ１を取り付けるためのネジ部４４２とを有している。
【００３６】
上記のごとく構成されたコネクタハウジング３０とセンサハウジング４０とを組み立てて製造された圧力センサ１は，図１に示すごとく，コネクタハウジング３０を挿入したセンサハウジング４０のカシメ部４１を内径方向に変形させてある。このようにカシメ部４１を内径方向に変形させることにより，カシメ部４１を，コネクタハウジング３０の挿入基部３５３に係合させ，固定してある。
【００３７】
コネクタハウジング３０とセンサハウジング４０とは，それぞれが有するコネクタテーパ面３５２とセンサテーパ面４５２とを密着させることにより，両者の挿入方向の位置を規制してある。そして，コネクタテーパ面３５２とセンサテーパ面４５２との間に，上記かしめ部４１をかしめる際に生じる挿入方向の荷重を作用させた状態で，上記コネクタハウジング３０とセンサハウジング４０とを組み立ててある。
また，図２に示すごとく，上記コネクタテーパ面３５２とセンサテーパ面４５２との当接によって，コネクタハウジング３０の先端面とセンサハウジング４０の凹部４５の底部とは接触することなく，両者の間に所定の隙間が形成されている。
【００３８】
この圧力センサ１は，コネクタハウジング３０の受圧面３２とセンサハウジング４０のシールダイヤフラム４３とが対峙して形成された空間よりなる圧力室４２を有している。この圧力室４２には，上記圧力伝達媒体としてシリコンオイルが充填されている。また，挿入先端部３５１に配設されたリング溝３５０と，第１凹部４５１との間隙に装着されたＯリング５０及びバックアップリング５１によりシールされている。このＯリング５０は，リング溝３５０における挿入方向の反対側の端面により押圧されたバックアップリング５１により保持され，高圧にも耐え得るよう構成されている。
【００３９】
そして，以上のごとく構成された圧力センサ１を用いて，圧力を計測するに当たって，センサハウジング４０に設けられたねじ部４４２により，圧力計測対象としての流体等を収容する配管パイプ等に取り付けられるよう構成してある。そして，圧力導入孔４４１を経由してシールダイヤフラム４３側に導入される圧力計測対象としての流体の圧力は，圧力室４２に充填されたシリコンオイルを介して感圧素子２０のセンサダイヤフラムに伝達されるよう構成してある。
【００４０】
前述したように，本例の圧力センサ１は，図３に示すごとく，上記受圧面３２に突出するピン先端部１１０の断面形状は略台形をなしている。その底辺１１１が，感圧素子２０の外縁辺と略平行となるようピン先端部１１０を配置してある。
そのため，上記ピン先端部１１０は，感圧素子２０に沿う方向における剛性が高い。それ故，ワイヤボンディングを実施するボンディングヘッドの超音波振動によるピン先端部１１０の振動が少ない。したがって，本例の圧力センサ１によれば，ピン先端部１１０の先端にある接合面にワイヤボンディングを施す際，その接合面の位置ずれが少ないため，ボンディングワイヤ３４を強固に接合できる。
【００４１】
また，ピン先端部１１０の断面形状は，図３に示すごとく，略台形としてある。台形であれば，底辺１１１の長さと等しい２辺を有し，底辺１１１と上辺１１２との高さと等しい２辺を有する長方形との比較において，その面積が著しく減少することがない。そのため，ピン先端部１１０において，ボンディングワイヤ３４を接合する面積を十分に確保することができ，両者を確実かつ強固に接合することができる。
【００４２】
さらに，ピン先端部１１０及び窪み部１２０の断面形状は，図３に示すごとく，底辺１１１に対して上辺１１２は短くされており，受圧面の外周に向かう窄まり形状を呈している。そして，ピン先端部１１０及び窪み部１２０におけるその窄まり形状が，受圧面３２の外周をなす円弧に沿うようピン先端部１１０及び窪み部１２０を配置してある。
【００４３】
そのため，受圧面３２において，その窪み部１２０の断面形状の外縁が，受圧面３２の外周と接近するおそれが少ない。そのため，比較的小径の受圧面３２であっても，ピン先端部１１０及び窪み部１２０を効率良く配置することができる。
そして，上記受圧面を小径にできることにより，圧力センサ全体における小型化できる。さらに，受圧面の面積を抑制できることにより，上記センサハウジングと上記コネクタハウジングとの間に作用しうる引き抜き荷重が減少し，両者の組み付け構造を簡略化できコストの抑制も実現できる。
【００４４】
このように，本例の圧力センサ１は，ボンディングワイヤ３４の接合強度が高く，小型かつ低コストである。
また，ピン先端部１１０の断面形状としては，上記のごとく，略台形に限定されるものでない。例えば，図４に示すごとく，略三角形とすることもできる。この場合には，本例におけるピン先端部１１０と比べて，その先端の接合面の面積が小さくなるが，接合するボンディングワイヤ３４が小径であれば何ら問題は生じない。ピン先端部１１０を，三角形としても，本例と同様の作用効果を得ることができる。
【００４５】
なお，本例の圧力センサ１におけるセンサハウジング４０に代えて，シールダイヤフラム４３を有していないセンサハウジングを適用することもできる。この場合には，圧力計測対象である流体が圧力室に流入し，感圧素子２０のセンサダイヤフラムに直接作用することとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例における，圧力センサの構造を示す断面図。
【図２】実施例における，コネクタハウジングの受圧面を示す正面図。
【図３】実施例における，圧力センサにおける圧力室の構造を示す拡大図。
【図４】実施例における，コネクタハウジングの他の受圧面を示す正面図。
【図５】従来例における，コネクタハウジングの受圧面を示す正面図。
【図６】従来例における，コネクタハウジングの受圧面を示す正面図。
【図７】従来例における，コネクタハウジングの受圧面を示す正面図。
【図８】従来例における，コネクタハウジングの受圧面を示す正面図。
【符号の説明】
１．．．圧力センサ，
１０．．．ターミナルピン，
１１０．．．ピン先端部，
１１１．．．底辺，
１１２．．．上辺，
１２０．．．窪み部，
２０．．．感圧素子，
３０．．．コネクタハウジング，
３４．．．ボンディングワイヤ，
３５．．．挿入部，
３５０．．．リング溝，
３５１．．．挿入先端部，
３５２．．．コネクタテーパ面，
３５３．．．挿入基部，
４０．．．センサハウジング，
４２．．．圧力室，
４５．．．凹部，[0001]
[Prior art]
The pressure sensor is a sensor using a pressure-sensitive element having a strain gauge formed on a silicon substrate and a diaphragm for pressure detection formed by precisely etching the silicon substrate. The pressure sensor measures the pressure by measuring the amount of strain of the diaphragm caused by the pressure using the strain gauge.
[0002]
In a pressure sensor comprising a connector housing having a pressure-receiving surface on which a pressure-sensitive element is disposed and a sensor housing, the pressure-sensitive element is housed in a pressure chamber between the connector housing inserted into the sensor housing and the sensor housing. It is configured to:
[0003]
In general, one end of a terminal pin penetrating through the inside of the connector housing is projected from the pressure receiving surface to supply power or output a signal to the pressure sensitive element. The terminal pins and the pressure-sensitive elements are electrically connected to each other by wire bonding.
Wire bonding refers to a bonding method for bonding a bonding wire such as an Au wire or an Al wire to a metal surface. In wire bonding, a bonding head that vibrates ultrasonically presses a bonding wire against a metal surface, which is a surface to be bonded, to bond the two.
[0004]
[Problem to be solved]
However, the conventional pressure sensor has the following problems.
That is, when the rigidity of the terminal pin for bonding the bonding wire is insufficient, there is a possibility that a poor connection between the terminal pin and the bonding wire may occur. This is because the terminal pins may vibrate in the direction of vibration of the bonding head, which may cause displacement of the bonding surface at the tip thereof.
[0005]
As shown in FIGS. 5 and 6, the bonding head for joining the terminal pins 910 ultrasonically vibrates in a direction substantially parallel to the bonding wire 934. Therefore, each terminal pin 910 vibrates in the direction of the arrow shown in FIGS.
[0006]
For example, when a rod-shaped terminal pin 910 having a square cross section or a circular cross section is applied, as shown in FIGS. 5 and 6 showing the pressure receiving surface of the connector housing 930, the cross-sectional shape of the terminal pin 910 protruding from the pressure receiving surface 932 is as follows. It is square (FIG. 5) or circular (FIG. 6). However, if the cross-sectional shape of the terminal pin 910 is square or circular, the rigidity of the bonding head in the vibration direction is relatively weak. During wire bonding, the bonding surface of the terminal pin 910 may be displaced in the vibration direction of the bonding head. If a displacement occurs in the joining surface of the terminal pin 910, there is a high possibility that the joining property between the joining surface and the bonding wire 934 is reduced.
[0007]
On the other hand, according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-98609, as shown in FIG. 7, a structure in which the cross-sectional shape of the terminal pin 910 is rectangular is proposed. According to this structure, it is disclosed that the rigidity of the terminal pin 910 in that direction can be increased by lengthening the side of the bonding head in the vibration direction.
[0008]
However, when the cross-sectional shape of the terminal pin 910 is rectangular, the short side portion of the terminal pin 910 protrudes largely outward, and the pressure receiving surface 932 must be increased accordingly, resulting in an increase in the size of the sensor housing and, consequently, the pressure sensor. This has led to an overall increase in size.
[0009]
Such an increase in the diameter of the pressure receiving surface 932 causes an increase in pressure acting on the pressure receiving surface 932 and an increase in a load acting in the reverse direction of insertion between the sensor housing and the connector housing. In order to cope with this load, it is necessary to increase the strength of the assembly structure of the sensor housing and the connector housing, and there is a possibility that the cost and size of the pressure sensor will increase in the future.
[0010]
In addition, as an improved configuration, a structure is disclosed in which the cross-sectional shape of the terminal pin 910 is rectangular as shown in FIG. According to such a structure, although the rigidity is slightly lowered, the terminal pin 910 can have a larger cross-sectional area than a square, so that the rigidity is higher and the influence on the vibration during wire bonding can be reduced accordingly.
[0011]
However, when the long side of the terminal pin 910 is arranged parallel to the side of the pressure-sensitive element 20 in this manner, the longer the longer side is, the more part of the outer edge of the terminal pin 910 becomes. As a result, as in the example of FIG. 7, the pressure receiving surface 932 needs to be large, and the sensor housing is inevitably enlarged.
[0012]
As described above, in the conventional pressure sensor, the rigidity of the terminal pin is insufficient, and the connection with the bonding wire is sometimes insufficient. On the other hand, trying to increase the rigidity of the terminal pins has led to an increase in the size of the entire pressure sensor and an increase in cost.
[0013]
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a compact and low-cost pressure sensor having a high bonding strength of a bonding wire.
[0014]
[Means for solving the problem]
The present invention provides a connector housing having a pressure-receiving surface on which terminal pins and pressure-sensitive elements are electrically connected to each other by bonding wires, a sensor housing for inserting the connector housing, the connector housing, the sensor housing, A pressure chamber formed between the pressure sensors, wherein the pressure-sensitive element is housed in the pressure chamber.
The pressure receiving surface has a substantially circular shape, and the pressure sensitive element is exposed at the center thereof, and the pin tip of the terminal pin is exposed therearound, and a cross section of the pin tip is provided. The pressure sensor is characterized in that the shape is wider as approaching the pressure-sensitive element and narrower as approaching the outer periphery of the pressure-receiving surface.
[0015]
The terminal pin of the pressure sensor according to the present invention has a cross-sectional shape of the tip end portion of the pin protruding from the pressure-receiving surface that is wider as approaching the pressure-sensitive element and narrower as approaching the outer periphery of the pressure-receiving surface. ing.
That is, of the cross-sectional shape of the tip of the pin, a wide portion near the pressure-sensitive element is effective in increasing the rigidity of the terminal pin in a direction along the pressure-sensitive element. Therefore, the terminal pins are less likely to vibrate due to the ultrasonic vibration of the bonding head during wire bonding. The bonding surface at the tip of the terminal pin is less likely to be displaced, and can firmly bond the bonding wire.
[0016]
Furthermore, the cross-sectional shape of the terminal end of the terminal pin is narrow near the outer periphery of the pressure receiving surface. That is, the cross-sectional shape of the tip of the pin has a convex shape toward the outer periphery of the pressure receiving surface, and can follow the shape of an arc on the outer periphery of the pressure receiving surface. According to the above-mentioned pin tip having a cross-sectional shape following the outer periphery of the pressure receiving surface, the outer edge of the cross-sectional shape is less likely to approach the outer periphery of the pressure receiving surface. Therefore, even if the pressure receiving surface has a relatively small diameter, the tip of the pin can be efficiently arranged.
[0017]
Further, since the pressure receiving surface can be made small in diameter, the whole pressure sensor can be downsized. In addition, since the area of the pressure receiving surface can be reduced, a pull-out load that can be applied between the sensor housing and the connector housing is reduced, and the assembly structure of the two can be simplified and the cost can be reduced.
[0018]
As described above, according to the present invention, a small-sized and low-cost pressure sensor having high bonding strength of the bonding wire can be realized.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the present invention, of the sides forming the cross-sectional shape of the pin tip, the side adjacent to the pressure-sensitive element forms the outer edge of the pressure-sensitive element and is substantially parallel to the side adjacent to each pin tip. (Claim 2).
In this case, by increasing the cross-sectional width of the pin tip in the direction along the outer edge of the pressure-sensitive element, the rigidity of the pin tip of each of the terminal pins can be efficiently improved. If the rigidity of the pin tip is increased, the displacement of the bonding surface during wire bonding can be suppressed, and the bonding wire can be bonded firmly.
[0020]
Preferably, the cross-sectional shape of the tip of the pin is a trapezoid in which a side adjacent to the pressure-sensitive element and a side facing the pressure-sensitive element are substantially parallel.
In this case, since the rigidity of the tip of the pin in the direction along the pressure-sensitive element is high, there is little possibility of displacement of the joint surface at the tip. In addition, with a trapezoid, a decrease in the cross-sectional area of a rectangle having the same aspect ratio can be suppressed.
According to the pin tip having a trapezoidal cross section, the rigidity is high and the area of the joint surface can be sufficiently secured. Then, the bonding wire can be securely bonded to the bonding surface where the area is sufficiently ensured and there is little possibility of displacement.
[0021]
A recess is provided around the terminal pin on the pressure receiving surface for filling a sealing material for sealing between the connector housing and the terminal pin, and the cross-sectional shape of the recess is It is preferable that the terminal pin has a substantially similar shape to the cross-sectional shape of the terminal pin.
In this case, the depression effective for sealing the tip of the pin can be efficiently arranged on the pressure receiving surface having a relatively small diameter. This is because the depression can be arranged along the arc on the outer periphery of the pressure receiving surface by forming the depression having a cross-sectional shape along the outer periphery of the pressure receiving surface and substantially similar to the tip of the pin.
[0022]
【Example】
(Example)
A pressure sensor 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 3, the pressure sensor 1 of the present embodiment includes a connector housing 30, a sensor housing 40 into which the connector housing 30 is inserted, and a pressure chamber formed between the connector housing 30 and the sensor housing 40. 42. The pressure chamber 42 houses the pressure-sensitive element 20.
The connector housing 30 has a pressure receiving surface 32 on which the terminal pins 10 and the pressure-sensitive elements 20 electrically connected to each other by bonding wires 34 are arranged. The pressure receiving surface 32 has a substantially circular shape, and the pressure sensing element 20 is exposed at the center thereof, and the pin tip 110 of the terminal pin 10 is exposed therearound.
The cross-sectional shape of the pin tip 110 is wider as it approaches the pressure-sensitive element 20, and becomes narrower as it approaches the outer periphery of the pressure-receiving surface 32.
Hereinafter, this content will be described in detail.
[0023]
As shown in FIG. 1, the pressure sensor 1 of the present embodiment is a sensor assembled by inserting a connector housing 30 having a terminal pin 10 and a pressure-sensitive element 20 into a sensor housing 40 having a seal diaphragm 43. That is, the pressure sensor 1 of the present embodiment has the pressure chamber 42 isolated from the fluid whose pressure is to be measured. The pressure sensor 1 is configured so that the pressure of the fluid acting on the seal diaphragm 43 can be detected by the pressure-sensitive element 20 via a pressure transmission medium sealed in the pressure chamber 42.
The pressure-sensitive element 20 is formed by processing a silicon layer on a silicon substrate to form a strain gauge and by precisely etching the silicon substrate to form a sensor diaphragm.
[0024]
As shown in FIG. 1, the connector housing 30 made of PPS resin is integrally formed by inserting a terminal pin 10 as described later, and has an insertion portion 35 inserted into the sensor housing 40 and a connector (not shown) of an external device. ) And a socket part 300 for electrical connection.
[0025]
As shown in FIG. 3, the insertion portion 35 of the connector housing 30 has a substantially cylindrical insertion base 353 centered on an axis substantially parallel to the insertion direction, and a substantially cylindrical insertion having a smaller diameter than the insertion base 353. And a tip 351. A connector taper surface 352 is provided between the insertion tip 351 and the insertion base 353.
[0026]
Further, as shown in FIG. 3, the insertion tip 351 is configured so that an O-ring 50 and a backup ring 51 for sealing the pressure chamber 42 can be disposed on the outer peripheral surface thereof. A ring groove 350 for disposing the O-ring 50 and the backup ring 51 is provided on the outer peripheral surface.
Note that the ring groove 350 of this example has an incomplete groove shape having no wall surface in the insertion direction, and is configured so as to be formed in combination with the inner surface of the sensor housing 40 as described later. is there.
[0027]
The socket section 300 is configured so that an external connector (not shown) for electrically connecting to an external device (not shown) can be inserted therein. One end of the pin 10 is projected. Each terminal pin 10 is configured to make electrical contact with each electrode of the external connector inserted into the socket 300.
There are three terminal pins 10 for power supply, ground, and signal output. These terminal pins 10 are all inserted so that they penetrate the connector housing 30 from the socket portion 300 to the pressure receiving surface 32. It is integrally disposed in the connector housing 30 by molding.
[0028]
As shown in FIG. 2, the pressure-sensitive element 20 is disposed near the center of the pressure-receiving surface 32, which is the end face of the connector housing 30 in the insertion direction. A pin tip 110, which is the other end of each terminal pin 10, protrudes around the pressure-sensitive element 20, and a recess 120 is provided on the outer periphery of the pin tip 110. It is set up.
[0029]
As shown in FIG. 2, each pin tip 110 and the corresponding recess 120 have a substantially similar relationship, and the recess 120 is slightly larger than the pin tip 110. Both are arranged substantially coaxially, and the outer periphery of the pin tip 110 is configured to be in contact with the depression formed by the depression 120 over the entire periphery.
[0030]
The cross-sectional shape of each pin tip 110 and each recess 120 is substantially trapezoidal as shown in FIG. The bottom side 111 and the opposing top side 112 are arranged so as to be substantially parallel to the outer edge of the adjacent pressure-sensitive element 20. The bottom side 111 is longer than the top side 112, and the cross-sectional shape of each pin tip 110 and each recess 120 is tapered toward the outer periphery of the arc-shaped pressure receiving surface 32. That is, the constricted shape of the pin tip 110 and the recess 120 is arranged along the arc on the outer periphery of the pressure receiving surface 32.
Each of the terminal pins 10 is electrically connected to each other by a pressure sensing element 20 and a bonding wire 34 as shown in FIGS.
[0031]
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, a seal layer 12 made of a silicone-based seal material is formed in the recess 120. The gap between the pin tip 110 of the terminal pin 10 and the connector housing 30 is reliably sealed by the seal layer 12 so that the pressure chamber 42 of the pressure sensor 1 can be kept airtight.
[0032]
The sensor housing 40 is made of stainless steel and, as shown in FIG. 1, a recess 45 for inserting the insertion portion 35 on the connector housing 30 side of the seal diaphragm 43 and a state where the insertion portion 35 is inserted in the recess 45. And a caulking portion 41 that engages with the insertion portion 35.
[0033]
As shown in FIG. 3, the concave portion 45 of the sensor housing 40 includes a first concave portion 451 that forms a substantially cylindrical inner peripheral surface into which the insertion distal end portion 351 is inserted, and a substantially cylindrical shape into which the insertion base portion 353 is inserted. And two concave portions 453. A sensor tapered surface 452 is provided between the second concave portion 453 and the first concave portion 451.
[0034]
As shown in FIG. 3, the sensor taper surface 452 forms an angle R (FIG. 3) with the insertion direction so that the O-ring 50 provided at the insertion tip 351 of the connector housing 30 can be smoothly inserted into the first recess 451. Is set to 25 degrees.
As shown in FIG. 3, a seal diaphragm 43 is provided on the bottom surface of the recess 45. The seal diaphragm 43 is firmly fixed to the sensor housing 40 by laser welding from the surface of the seal ring 431 laminated on the outer peripheral portion thereof and providing a welded portion 435 reaching the sensor housing 40.
[0035]
As shown in FIG. 1, the sensor housing 40 includes a pressure introduction hole 441 for introducing a fluid or gas as a pressure measurement target to the measurement environment side of the seal diaphragm 43 and a fluid or the like as a pressure measurement target. And a screw portion 442 for attaching the pressure sensor 1 to a piping pipe or the like accommodating the pressure sensor 1.
[0036]
In the pressure sensor 1 manufactured by assembling the connector housing 30 and the sensor housing 40 configured as described above, as shown in FIG. 1, the caulking portion 41 of the sensor housing 40 in which the connector housing 30 is inserted is deformed in the radial direction. It is. By deforming the caulking portion 41 in the inner diameter direction in this way, the caulking portion 41 is engaged with the insertion base 353 of the connector housing 30 and is fixed.
[0037]
The connector housing 30 and the sensor housing 40 have their connector tapered surfaces 352 and sensor tapered surfaces 452 in close contact with each other, thereby restricting the positions of the two in the insertion direction. The connector housing 30 and the sensor housing 40 are assembled in a state where a load in the insertion direction generated when the caulking portion 41 is caulked is applied between the connector taper surface 352 and the sensor taper surface 452.
As shown in FIG. 2, the contact between the connector taper surface 352 and the sensor taper surface 452 prevents the distal end surface of the connector housing 30 and the bottom of the recess 45 of the sensor housing 40 from contacting each other. Are formed.
[0038]
The pressure sensor 1 has a pressure chamber 42 formed of a space formed by the pressure receiving surface 32 of the connector housing 30 and the seal diaphragm 43 of the sensor housing 40 facing each other. The pressure chamber 42 is filled with silicone oil as the pressure transmission medium. The O-ring 50 and the backup ring 51 are sealed in a gap between the ring groove 350 provided in the insertion tip 351 and the first recess 451. The O-ring 50 is held by the backup ring 51 pressed by the end face of the ring groove 350 opposite to the insertion direction, and is configured to withstand high pressure.
[0039]
When the pressure is measured using the pressure sensor 1 configured as described above, the pressure sensor 1 can be attached to a pipe or the like that stores a fluid or the like as a pressure measurement target by a screw portion 442 provided in the sensor housing 40. It is composed. Then, the pressure of the fluid as a pressure measurement target introduced to the seal diaphragm 43 side via the pressure introduction hole 441 is transmitted to the sensor diaphragm of the pressure-sensitive element 20 via the silicone oil filled in the pressure chamber 42. It is configured as follows.
[0040]
As described above, in the pressure sensor 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 3, the cross-sectional shape of the pin tip 110 protruding from the pressure receiving surface 32 is substantially trapezoidal. The pin tip 110 is arranged so that the bottom 111 is substantially parallel to the outer edge of the pressure-sensitive element 20.
Therefore, the pin tip 110 has high rigidity in the direction along the pressure-sensitive element 20. Therefore, the vibration of the pin tip 110 due to the ultrasonic vibration of the bonding head for performing the wire bonding is small. Therefore, according to the pressure sensor 1 of the present embodiment, when wire bonding is performed on the bonding surface at the tip of the pin tip portion 110, the displacement of the bonding surface is small, so that the bonding wire 34 can be firmly bonded.
[0041]
The cross-sectional shape of the pin tip 110 is substantially trapezoidal as shown in FIG. In the case of a trapezoid, the area is not significantly reduced in comparison with a rectangle having two sides equal to the length of the base 111 and two sides equal to the height of the base 111 and the top 112. Therefore, a sufficient area for bonding the bonding wire 34 can be secured at the pin tip 110, and both can be reliably and firmly bonded.
[0042]
Further, as shown in FIG. 3, the cross-sectional shape of the pin tip 110 and the recess 120 is such that the upper side 112 is shorter than the bottom side 111 and has a constricted shape toward the outer periphery of the pressure receiving surface. The pin tip 110 and the recess 120 are arranged so that the constricted shape of the pin tip 110 and the recess 120 follows the arc that forms the outer periphery of the pressure receiving surface 32.
[0043]
Therefore, in the pressure receiving surface 32, there is little possibility that the outer edge of the cross-sectional shape of the recess 120 approaches the outer periphery of the pressure receiving surface 32. Therefore, even if the pressure receiving surface 32 has a relatively small diameter, the pin tip 110 and the recess 120 can be efficiently arranged.
Further, since the pressure receiving surface can be made small in diameter, the whole pressure sensor can be downsized. Further, since the area of the pressure receiving surface can be suppressed, the pulling load that can be applied between the sensor housing and the connector housing is reduced, and the structure for assembling the two can be simplified and the cost can be reduced.
[0044]
As described above, the pressure sensor 1 of the present embodiment has a high bonding strength of the bonding wire 34, and is small in size and low in cost.
Further, as described above, the cross-sectional shape of the pin tip 110 is not limited to a substantially trapezoid. For example, as shown in FIG. 4, a substantially triangular shape can be used. In this case, the area of the joint surface at the tip is smaller than that of the pin tip 110 in this example, but no problem occurs if the bonding wire 34 to be joined has a small diameter. Even if the pin tip 110 is formed in a triangular shape, the same operation and effect as in this embodiment can be obtained.
[0045]
In addition, instead of the sensor housing 40 in the pressure sensor 1 of the present embodiment, a sensor housing having no seal diaphragm 43 can be applied. In this case, the fluid whose pressure is to be measured flows into the pressure chamber and acts directly on the sensor diaphragm of the pressure-sensitive element 20.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a pressure sensor in an embodiment.
FIG. 2 is a front view showing a pressure receiving surface of the connector housing in the embodiment.
FIG. 3 is an enlarged view showing a structure of a pressure chamber in the pressure sensor in the embodiment.
FIG. 4 is a front view showing another pressure receiving surface of the connector housing in the embodiment.
FIG. 5 is a front view showing a pressure receiving surface of a connector housing in a conventional example.
FIG. 6 is a front view showing a pressure receiving surface of a connector housing in a conventional example.
FIG. 7 is a front view showing a pressure receiving surface of a connector housing in a conventional example.
FIG. 8 is a front view showing a pressure receiving surface of a connector housing in a conventional example.
[Explanation of symbols]
1. . . Pressure sensor,
10. . . Terminal pin,
110. . . Pin tip,
111. . . Bottom,
112. . . Top side,
120. . . Depression,
20. . . Pressure sensitive element,
30. . . Connector housing,
34. . . Bonding wire,
35. . . Insertion section,
350. . . Ring groove,
351. . . Insertion tip,
352. . . Connector taper surface,
353. . . Insertion base,
40. . . Sensor housing,
42. . . Pressure chamber,
45. . . Recess,