[go: up one dir, main page]

JP2010266210A - Pressure sensor - Google Patents

Pressure sensor Download PDF

Info

Publication number
JP2010266210A
JP2010266210A JP2009115187A JP2009115187A JP2010266210A JP 2010266210 A JP2010266210 A JP 2010266210A JP 2009115187 A JP2009115187 A JP 2009115187A JP 2009115187 A JP2009115187 A JP 2009115187A JP 2010266210 A JP2010266210 A JP 2010266210A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
housing
pressure sensor
substrate
pedestal
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Withdrawn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
JP2009115187A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taku Hirano
卓 平野
Hideki Ishikawa
秀樹 石川
Yoshinori Tsujimura
善徳 辻村
Takio Kojima
多喜男 小島
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.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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 NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP2009115187A priority Critical patent/JP2010266210A/en
Publication of JP2010266210A publication Critical patent/JP2010266210A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure sensor capable of enhancing the reliability, as compared to those of conventional types. <P>SOLUTION: The pressure sensor includes a cylindrical housing extending in its axial direction; a pressure-transmitting means housed in the tip side of the housing; a pressure detecting element which is housed in the housing and is pressed by the pressure-transmitting member; a base made up of an insulating material which is housed in the housing and holds the pressure-detecting element; a substrate which extends in the axial direction inside the housing and is arranged with its tip at a predetermined interval from the base; a plurality of conductor patterns formed on the substrate in the axial direction and electrically connected to the pressure detecting element; and an elastic member for displaceably holding the substrate with respect to the housing. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の気筒内燃焼圧力を測定するための圧力センサに関する。   The present invention relates to a pressure sensor for measuring an in-cylinder combustion pressure of an internal combustion engine.

従来から、圧力センサを用いて自動車用エンジン等の内燃機関の気筒内燃焼圧力を測定し、燃焼状態を制御することが行われている。このような圧力センサでは、ハウジングの先端側に、台座に配置された圧力検出素子、及びこの圧力検出素子を押圧するための圧力伝達部材等を配置し、台座(ハーメチック台座)を貫通するようにして設けたピン端子によって圧力検出素子を電気的にハウジングの後端側に引き出した構成とすることが知られている(例えば、特許文献1参照。)。   Conventionally, a combustion state is controlled by measuring a combustion pressure in a cylinder of an internal combustion engine such as an automobile engine using a pressure sensor. In such a pressure sensor, a pressure detection element arranged on the pedestal and a pressure transmission member for pressing the pressure detection element are arranged on the front end side of the housing so as to penetrate the pedestal (hermetic pedestal). It is known that the pressure detection element is electrically drawn out to the rear end side of the housing by a pin terminal provided (see, for example, Patent Document 1).

特開平5−126667号公報JP-A-5-126667

しかしながら、上記したハーメチック台座及びピン端子による配線構造を用いた圧力センサでは、ピン端子が比較的大きな質量を有することから、振動の影響を受け易く、また、ピン長さが長くなることから、ピン根元(台座接続部)の強度が不足し、振動によって破損の虞が生じるという課題がある。また、ピンの振動を防止するため、樹脂充填によるモールドを行うことも考えられるが、自動車用エンジンの気筒内燃焼圧力を測定する場合、圧力センサが300℃を越えるような環境に晒されるため、樹脂モールドを行うことは困難である。さらに、ハーメチック台座を用いた場合、台座に圧力検出素子を配置するための領域の他、ピン端子、ガラスシール等を配置するための領域が必要となり、小面積化することが難しく、圧力センサ全体を小型化することが困難である。   However, in the pressure sensor using the wiring structure with the hermetic pedestal and the pin terminal described above, since the pin terminal has a relatively large mass, it is easily affected by vibration and the pin length becomes long. There is a problem that the strength of the base (pedestal connecting portion) is insufficient, and there is a risk of damage due to vibration. Moreover, in order to prevent vibration of the pin, it is conceivable to perform molding by resin filling, but when measuring the combustion pressure in a cylinder of an automobile engine, the pressure sensor is exposed to an environment exceeding 300 ° C, It is difficult to perform resin molding. In addition, when using a hermetic pedestal, it is necessary to have a region for placing pin terminals, glass seals, etc. in addition to a region for placing pressure detection elements on the pedestal, making it difficult to reduce the area, and the entire pressure sensor It is difficult to reduce the size.

本発明は、上記従来の事情に対処してなされたものである。本発明は、従来に比べて信頼性の向上を図ることのできる圧力センサを提供しようとするものである。   The present invention has been made in response to the above-described conventional circumstances. The present invention seeks to provide a pressure sensor capable of improving reliability as compared with the prior art.

本発明に係る圧力センサは、軸線方向に延びる円筒状のハウジングと、該ハウジングの先端側に収納される圧力伝達部材と、前記ハウジングに収納され、前記圧力伝達部材によって押圧される圧力検出素子と、前記ハウジングに収納され前記圧力検出素子を保持する絶縁性材料からなる台座と、前記ハウジング内に前記軸線方向に沿って延在し、先端が前記台座と所定間隔を設けて配置された基板と、前記軸線方向に沿って前記基板に形成され前記圧力検出素子と電気的に接続された複数の導体パターンと、前記基板を前記ハウジングに対して変位可能に保持する弾性部材とを有することを特徴とする。   A pressure sensor according to the present invention includes a cylindrical housing extending in the axial direction, a pressure transmission member housed on the distal end side of the housing, a pressure detection element housed in the housing and pressed by the pressure transmission member, A base made of an insulating material that is housed in the housing and holds the pressure detection element, and a substrate that extends along the axial direction in the housing and has a tip disposed at a predetermined interval from the base. A plurality of conductor patterns formed on the substrate along the axial direction and electrically connected to the pressure detecting element; and an elastic member that holds the substrate displaceably with respect to the housing. And

本発明の圧力センサでは、ハーメチック台座によるピン端子を用いることなく、ハウジング内に軸線方向に沿って延在し先端が台座と所定間隔を設けて配置された基板に形成された複数の導体パターンによって、圧力検出素子を電気的にハウジングの後端側に引き出すことができる。このため、振動の影響によりピン端子の台座接続部に破損が生じることがなく、信頼性の向上を図ることができる。さらに、基板の先端と台座との間に所定間隔を設け、かつ、基板をハウジングに対して変位可能に保持する弾性部材を設けることによって、基板とハウジング等との熱膨張差を吸収することが可能となる。さらにまた、基板の先端と台座との間に所定間隔が設けられているため、圧力検出素子が圧力を受けたときに、台座が基板を後方へ押圧することがない。   In the pressure sensor of the present invention, without using a pin terminal by a hermetic pedestal, by a plurality of conductor patterns formed on a substrate extending in the axial direction in the housing and having a tip disposed at a predetermined distance from the pedestal. The pressure detection element can be electrically pulled out to the rear end side of the housing. For this reason, damage to the pedestal connecting portion of the pin terminal does not occur due to the influence of vibration, and reliability can be improved. Furthermore, by providing a predetermined gap between the tip of the substrate and the base and providing an elastic member that holds the substrate so as to be displaceable with respect to the housing, the difference in thermal expansion between the substrate and the housing can be absorbed. It becomes possible. Furthermore, since a predetermined interval is provided between the tip of the substrate and the pedestal, the pedestal does not press the substrate backward when the pressure detection element receives pressure.

上記本発明の圧力センサでは、導体パターンが、台座に設けられた導体とボンディングワイヤを介して圧力検出素子と電気的に接続された構成とすることができる。これによって、ボンディングワイヤが変形することにより、電気的接続状態を維持したまま台座に対する基板の相対変位を可能とすることができる。   In the pressure sensor of the present invention, the conductor pattern can be configured to be electrically connected to the pressure detection element via a conductor provided on the pedestal and a bonding wire. As a result, the bonding wire is deformed, so that the substrate can be displaced relative to the base while maintaining the electrical connection state.

また、上記本発明の圧力センサでは、基板の先端と台座との間の所定間隔を、1mm以上2mm以下とすることが好ましい。この間隔が1mm未満の場合、熱膨張差や振動により基板と台座とが接触する虞がある。また、この間隔が2mmを越えて長くなると、これらの間に配置される電気的接続のためのボンディングワイヤ等の長さが長くなり、振動による断線等の可能性が高くなる。   In the pressure sensor of the present invention, it is preferable that the predetermined interval between the tip of the substrate and the pedestal is 1 mm or more and 2 mm or less. If the distance is less than 1 mm, the substrate and the pedestal may come into contact with each other due to thermal expansion difference or vibration. Moreover, when this space | interval becomes long exceeding 2 mm, the length of the bonding wire etc. for electrical connection arrange | positioned among these will become long, and the possibility of the disconnection etc. by vibration becomes high.

また、上記本発明の圧力センサでは、弾性部材は、導体パターンと電気的に接続され圧力検出素子を電気的に後端側に導出する金属端子とすることができる。これによって、金属端子と別途に弾性部材を設ける必要がなくなり、圧力センサの小型化、低コスト化を図ることができる。この場合、金属端子は、平板状の金属製部材を屈曲させることによって弾性を付与した構成とすることができる。このような構成とすれば、工程数の増加等を抑制して簡易に弾性部材としての金属端子を製造することができ、低コスト化を図ることができる。さらに、金属端子と導体パターンとが2箇所以上で接触する構成とすれば、より良好な電気的接続状態を維持することが可能となり、より安定した出力を得ることができる。   In the pressure sensor of the present invention, the elastic member can be a metal terminal that is electrically connected to the conductor pattern and leads the pressure detection element to the rear end side. Accordingly, it is not necessary to provide an elastic member separately from the metal terminal, and the pressure sensor can be reduced in size and cost. In this case, the metal terminal can be configured to be elastic by bending a flat metal member. With such a configuration, it is possible to easily manufacture a metal terminal as an elastic member while suppressing an increase in the number of processes and the like, and to reduce costs. Furthermore, if the metal terminal and the conductor pattern are in contact with each other at two or more locations, a better electrical connection state can be maintained, and a more stable output can be obtained.

また、上記本発明の圧力センサでは、金属端子とハウジングとの間に、直接又は中継部材を介して台座に固定され、金属端子が弾性的に当接されるセラミックス製の端子ホルダが設けられた構成とすることができる。これによって、簡易な構成で金属端子を台座(ハウジング)に対して係止することができ、かつ、金属端子とハウジングとの間の電気的絶縁も行うことができる。   In the pressure sensor of the present invention, a ceramic terminal holder is provided between the metal terminal and the housing, which is fixed to the base directly or via a relay member, and the metal terminal is elastically contacted. It can be configured. Accordingly, the metal terminal can be locked to the base (housing) with a simple configuration, and electrical insulation between the metal terminal and the housing can be performed.

また、上記本発明の圧力センサでは、導体パターンが、基板の対向する2つの面に夫々形成された構成とすることができる。これによって、基板の2つの面を有効に利用することができ、また、1つの導体パターンの面積を拡大することができるので、電気的な接続も低抵抗で良好に行うことができる。   In the pressure sensor of the present invention, the conductor pattern can be formed on each of two opposing surfaces of the substrate. Thus, the two surfaces of the substrate can be used effectively, and the area of one conductor pattern can be increased, so that the electrical connection can be performed with a low resistance.

本発明によれば、従来に比べて信頼性の向上を図ることのできる圧力センサを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the pressure sensor which can aim at the improvement of reliability compared with the past can be provided.

本発明の一実施形態に係る圧力センサの断面概略構成を模式的に示す斜視図。The perspective view which shows typically the cross-sectional schematic structure of the pressure sensor which concerns on one Embodiment of this invention. 図1の圧力センサの要部概略構成を模式的に示す斜視図。The perspective view which shows typically the principal part schematic structure of the pressure sensor of FIG. 図1の圧力センサの要部概略構成を模式的に示す斜視図。The perspective view which shows typically the principal part schematic structure of the pressure sensor of FIG. 図1の圧力センサの要部概略構成を模式的に示す斜視図。The perspective view which shows typically the principal part schematic structure of the pressure sensor of FIG. 図1の圧力センサの要部概略構成を模式的に示す斜視図。The perspective view which shows typically the principal part schematic structure of the pressure sensor of FIG. 図1の圧力センサの要部概略構成を模式的に示す側面図。The side view which shows typically the principal part schematic structure of the pressure sensor of FIG.

以下、本発明の詳細を、図面を参照して実施形態について説明する。   Hereinafter, details of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態の圧力センサの概略断面構成を模式的に示す斜視図である。図1に示すように、圧力センサ100は、軸線X方向に延び、金属等から略円筒状に形成されたセンサボディ1を具備している。このセンサボディ1の外側面には図示しないネジが形成されており、センサボディ1を回転させることによって、エンジンヘッド等に設けられた取り付け孔に、圧力センサ100を取り付けることができるようになっている。このセンサボディ1は、その内径が例えば4mm程度となるように細径化されている。   FIG. 1 is a perspective view schematically showing a schematic cross-sectional configuration of a pressure sensor according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the pressure sensor 100 includes a sensor body 1 that extends in the axis X direction and is formed in a substantially cylindrical shape from metal or the like. A screw (not shown) is formed on the outer surface of the sensor body 1, and the pressure sensor 100 can be attached to an attachment hole provided in the engine head or the like by rotating the sensor body 1. Yes. The sensor body 1 is thinned so that the inner diameter thereof is about 4 mm, for example.

センサボディ1の軸線X(センサボディ1の中心軸)方向先端部には、ダイヤフラム2が設けられている。このダイヤフラム2は、有底円筒状に形成されており、このダイヤフラム2の底板の部分が、エンジンの燃焼室内に向けて配置される受圧部となっている。そして、この受圧部が燃焼室内の燃焼圧に応じて撓むことによって、後述する圧力検出素子5に燃焼室内の燃焼圧が伝達されるようになっている。また、ダイヤフラム2の筒状部の後端側は、センサボディ1の内側に挿入され、溶接等でセンサボディ1と固定されている。上記のセンサボディ1とダイヤフラム2によってハウジング20が構成されている。   A diaphragm 2 is provided at the tip of the sensor body 1 in the direction of the axis X (center axis of the sensor body 1). The diaphragm 2 is formed in a bottomed cylindrical shape, and the bottom plate portion of the diaphragm 2 serves as a pressure receiving portion that is disposed toward the combustion chamber of the engine. The pressure receiving portion bends according to the combustion pressure in the combustion chamber, so that the combustion pressure in the combustion chamber is transmitted to the pressure detection element 5 described later. Further, the rear end side of the tubular portion of the diaphragm 2 is inserted inside the sensor body 1 and is fixed to the sensor body 1 by welding or the like. The sensor body 1 and the diaphragm 2 constitute a housing 20.

上記したダイヤフラム2の受圧部と接してその後端側には、棒状に構成され圧力を伝達するための圧力伝達部材3、及び圧力伝達部材の一部を構成する半球部材4が設けられている。そして、半球部材4の後端側に、圧力検出素子5が設けられている。半球部材4は、圧力検出素子5に対する偏荷重防止のために設けられている。   On the rear end side in contact with the pressure receiving portion of the diaphragm 2, a pressure transmitting member 3 configured to transmit a pressure and a hemispherical member 4 constituting a part of the pressure transmitting member are provided. A pressure detection element 5 is provided on the rear end side of the hemispherical member 4. The hemispherical member 4 is provided to prevent an uneven load on the pressure detecting element 5.

圧力検出素子5のさらに後端側には、絶縁性材料からなる台座6が設けられている。この台座6の軸線Xと直交する先端側の面である素子載置面60に圧力検出素子5が固定され保持されている。台座6の周囲には、環状に形成された台座押さえ7が設けられており、この台座押さえ7をダイヤフラム2の筒状部の後端側に溶接等によって固定することにより、台座6がダイヤフラム2に対して固定されている。   A pedestal 6 made of an insulating material is provided on the further rear end side of the pressure detection element 5. The pressure detection element 5 is fixed and held on an element mounting surface 60 that is a surface on the tip side orthogonal to the axis X of the pedestal 6. A ring-shaped pedestal retainer 7 is provided around the pedestal 6, and the pedestal 6 is fixed to the rear end side of the cylindrical portion of the diaphragm 2 by welding or the like. It is fixed against.

圧力検出素子5は、Si素子、SOI素子等のピエゾ抵抗素子から構成され、圧力が加わった際の歪みに応じた電気信号を出力するように構成されたものを使用することができる。このような圧力検出素子5を構成する場合、ガラス、金属等からなる基板に、Si素子、SOI素子等の素子を接合した構造とすることができる。圧力検出素子5の表面にはピエゾ抵抗体が形成され、圧力検出素子5が歪み変形された際の抵抗値の変化から圧力を検出する。なお、圧力検出素子5は、シリコンウエハからダイシングによって切り出される関係から矩形状に形成されている。圧力検出素子5としては、この他に、PZT、水晶等の圧電素子を使用することもできる。   The pressure detecting element 5 is composed of a piezoresistive element such as an Si element or an SOI element, and an element configured to output an electric signal corresponding to strain when pressure is applied can be used. When such a pressure detection element 5 is configured, a structure in which an element such as an Si element or an SOI element is bonded to a substrate made of glass, metal, or the like can be used. A piezoresistor is formed on the surface of the pressure detection element 5, and the pressure is detected from a change in resistance value when the pressure detection element 5 is strained and deformed. The pressure detection element 5 is formed in a rectangular shape because of the relationship of being cut out from the silicon wafer by dicing. In addition to this, a piezoelectric element such as PZT or quartz can also be used as the pressure detection element 5.

一方、台座6は、絶縁性材料、本実施形態では、絶縁性セラミックであるアルミナから構成されている。そして、台座6の前述した素子載置面60、及びこの素子載置面60と直交する台座6の側面61には、導電性材料からなる複数、例えば3つの電気配線層(図示せず。)が形成されている。   On the other hand, the base 6 is made of an insulating material, in this embodiment, alumina which is an insulating ceramic. A plurality of, for example, three electrical wiring layers (not shown) made of a conductive material are formed on the element mounting surface 60 of the base 6 and the side surface 61 of the base 6 orthogonal to the element mounting surface 60. Is formed.

上記電気配線層は、ワイヤーボンディング可能に構成されており、導電性金属、例えば、Au又はAl等から構成されている。この電気配線層は、下地も合わせて膜厚が数ミクロン以上となるように構成されている。このような膜厚の電気配線層は、例えば、印刷、メッキ、蒸着、スパッタ等の方法によって形成することができる。   The electric wiring layer is configured to be capable of wire bonding, and is configured from a conductive metal such as Au or Al. This electrical wiring layer is configured to have a film thickness of several microns or more including the base. The electrical wiring layer having such a film thickness can be formed by a method such as printing, plating, vapor deposition, or sputtering.

台座6の後端側には、台座6の後端と所定の間隔D(例えば1〜2mm程度の間隔)を空けて、軸線X方向に沿って延在するセラミック基板9が設けられている。図2、図4に示すように、このセラミック基板9には、圧力検出素子5の検出信号を後端側に引き出すための導体パターン91,92,93が設けられている。導体パターン91は、セラミック基板9の一方の面の略中央部に軸線X方向に延在するよう形成されている。また、導体パターン92,93は、セラミック基板9の他方の面に間隔を設けて平行に、軸線X方向に延在するよう形成されている。   On the rear end side of the pedestal 6, a ceramic substrate 9 extending along the axis X direction is provided with a predetermined distance D (for example, an interval of about 1 to 2 mm) from the rear end of the pedestal 6. As shown in FIGS. 2 and 4, the ceramic substrate 9 is provided with conductor patterns 91, 92, and 93 for extracting the detection signal of the pressure detection element 5 to the rear end side. The conductor pattern 91 is formed to extend in the direction of the axis X at a substantially central portion of one surface of the ceramic substrate 9. The conductor patterns 92 and 93 are formed so as to extend in the axis X direction in parallel with a gap on the other surface of the ceramic substrate 9.

このように、セラミック基板9の対向する2つの面に夫々導体パターン91と、導体パターン92,93とを設けることによって、セラミック基板9の2つの面を有効に利用することができ、また、1つ1つの導体パターンの幅(面積)を拡大することができるので、電気的な接続も低抵抗で良好に行うことができる。   Thus, by providing the conductor pattern 91 and the conductor patterns 92 and 93 on the two opposing surfaces of the ceramic substrate 9, the two surfaces of the ceramic substrate 9 can be effectively used. Since the width (area) of each conductor pattern can be increased, the electrical connection can be performed well with low resistance.

上記導体パターン91,92,93は、ワイヤーボンディング可能に構成されており、導電性金属、例えば、Au又はAl等から構成されている。これらの導体パターン91,92,93は、下地も合わせて膜厚が数ミクロン以上となるように構成されている。このような膜厚の導体パターン91,92,93は、例えば、印刷、メッキ、蒸着、スパッタ等の方法によって形成することができる。   The conductor patterns 91, 92, and 93 are configured so as to be capable of wire bonding, and are formed of a conductive metal such as Au or Al. These conductor patterns 91, 92, and 93 are configured to have a film thickness of several microns or more including the base. The conductor patterns 91, 92, and 93 having such a film thickness can be formed by a method such as printing, plating, vapor deposition, or sputtering.

上記のセラミック基板9に設けられた導体パターン91,92,93は、図1に示すように夫々ボンディングワイヤ101,102,103で台座6に形成された上述した電気配線層(図示せず。)と電気的に接続されている。また、これらの導体パターン91,92,93には、夫々金属端子111,112,113が押圧された状態で保持されており、これらの導体パターン91,92,93と金属端子111,112,113とが、電気的に接続された状態に維持されている。   The conductor patterns 91, 92, 93 provided on the ceramic substrate 9 are the above-described electric wiring layers (not shown) formed on the base 6 with bonding wires 101, 102, 103 as shown in FIG. And are electrically connected. Further, these conductor patterns 91, 92, and 93 hold the metal terminals 111, 112, and 113 in a pressed state, respectively. The conductor patterns 91, 92, and 93 and the metal terminals 111, 112, and 113 are held. Are maintained in an electrically connected state.

すなわち、金属端子111,112,113は、導電性の金属から平板状に形成されており、その平面方向に波状に屈曲されることにより、平面方向に対して弾性を有する構造とされている。そして、図6に示すように、長手方向に離間した2箇所(図6に示すP1,P2)で導体パターン91,92,93と接触するように構成されている。   That is, the metal terminals 111, 112, and 113 are formed in a flat plate shape from a conductive metal, and have a structure having elasticity in the plane direction by being bent in a wave shape in the plane direction. And as shown in FIG. 6, it is comprised so that it may contact with the conductor patterns 91, 92, and 93 at two places (P1, P2 shown in FIG. 6) spaced apart in the longitudinal direction.

このように、金属端子111,112,113を弾性部材として使用することによって、金属端子111,112,113と別途に弾性部材を設ける必要がなくなり、圧力センサの小型化、低コスト化を図ることができる。また、平板状の金属製部材を屈曲させることによって弾性を付与した金属端子111,112,113を用いることによって、工程数の増加等を抑制して簡易に弾性部材としての金属端子111,112,113を製造することができ、低コスト化を図ることができる。さらに、金属端子111,112,113と導体パターン91,92,93とが2箇所で接触する構成とすることにより、より良好な電気的接続状態を維持することが可能となり、より安定した出力を得ることができる。   Thus, by using the metal terminals 111, 112, and 113 as elastic members, there is no need to provide an elastic member separately from the metal terminals 111, 112, and 113, and the pressure sensor can be reduced in size and cost. Can do. Further, by using the metal terminals 111, 112, 113 imparted with elasticity by bending a flat metal member, the increase in the number of processes is suppressed and the metal terminals 111, 112, 113 can be manufactured, and cost reduction can be achieved. Further, by adopting a configuration in which the metal terminals 111, 112, 113 and the conductor patterns 91, 92, 93 are in contact with each other at two locations, it becomes possible to maintain a better electrical connection state, and more stable output. Obtainable.

図3,5に示すように、セラミック基板9の周囲には、セラミックス等から円柱状に形成された端子ホルダ10が設けられている。この端子ホルダ10には、その軸方向に沿って、セラミック基板9が挿入される矩形状の基板挿入孔120が設けられている。また、この基板挿入孔120内には、セラミック基板9との対向面が凹陥されるように、金属端子111,112,113を挿入するための金属端子挿入溝121,122,123が設けられている。   As shown in FIGS. 3 and 5, a terminal holder 10 formed in a cylindrical shape from ceramics or the like is provided around the ceramic substrate 9. The terminal holder 10 is provided with a rectangular substrate insertion hole 120 into which the ceramic substrate 9 is inserted along the axial direction thereof. In addition, metal terminal insertion grooves 121, 122, and 123 for inserting metal terminals 111, 112, and 113 are provided in the board insertion hole 120 so that the surface facing the ceramic substrate 9 is recessed. Yes.

上記端子ホルダ10の先端側には、外径を端子ホルダ10の他の部位に比べて小径とした小径部130が設けられており、この小径部130の後端には段差部131が形成されている。そして、図1に示すように、この小径部130に円筒状に形成された保持部材8の後端側が挿入されて固定され、この保持部材8の先端側が台座押さえ7の後段側に挿入されて固定されることによって、端子ホルダ10が台座6(ハウジング20)に対して固定されている。なお、端子ホルダ10の外周面とセンサボディ1の内周面との間には、例えば、0.1mm程度の僅かな間隙が形成されている。   A small-diameter portion 130 whose outer diameter is smaller than other portions of the terminal holder 10 is provided on the distal end side of the terminal holder 10, and a step portion 131 is formed at the rear end of the small-diameter portion 130. ing. As shown in FIG. 1, the rear end side of the holding member 8 formed in a cylindrical shape is inserted and fixed to the small diameter portion 130, and the front end side of the holding member 8 is inserted into the rear stage side of the base presser 7. By being fixed, the terminal holder 10 is fixed to the base 6 (housing 20). A slight gap of, for example, about 0.1 mm is formed between the outer peripheral surface of the terminal holder 10 and the inner peripheral surface of the sensor body 1.

上記端子ホルダ10内の基板挿入孔120内にセラミック基板9が挿入されるとともに、金属端子挿入溝121,122,123に夫々金属端子111,112,113が挿入されている。すなわち、セラミック基板9と端子ホルダ10との間に弾性を有する金属端子111,112,113が介在し、金属端子111,112,113がセラミック基板9及び端子ホルダ10を押圧した状態となっている。これによって、セラミック基板9及び金属端子111,112,113が、変位可能な状態で端子ホルダ10及びハウジング20に対して保持されている。また、金属端子111,112,113と、セラミック基板9の導体パターン91,92,93とが、弾性的に押圧された状態で接触することにより、これらの間の電気的な接続が行われている。   The ceramic substrate 9 is inserted into the substrate insertion hole 120 in the terminal holder 10, and metal terminals 111, 112, and 113 are inserted into the metal terminal insertion grooves 121, 122, and 123, respectively. In other words, elastic metal terminals 111, 112, 113 are interposed between the ceramic substrate 9 and the terminal holder 10, and the metal terminals 111, 112, 113 press the ceramic substrate 9 and the terminal holder 10. . Thereby, the ceramic substrate 9 and the metal terminals 111, 112, and 113 are held with respect to the terminal holder 10 and the housing 20 in a displaceable state. Further, the metal terminals 111, 112, and 113 and the conductor patterns 91, 92, and 93 of the ceramic substrate 9 come into contact with each other in an elastically pressed state, so that electrical connection between them is performed. Yes.

上記のように、本実施形態では、金属端子111,112,113とハウジング20との間に、保持部材8を介して台座6(ハウジング20)に固定され、金属端子111,112,113が弾性的に当接されるセラミックス製の端子ホルダ10が設けられた構成となっている。これによって、簡易な構成で金属端子111,112,113を台座6(ハウジング20)に対して係止することができ、かつ、金属端子111,112,113とハウジング20との間の電気的絶縁も行うことができる。なお、保持部材8を省略して直接端子ホルダ10を台座6に固定するようにしてもよい。   As described above, in this embodiment, the metal terminals 111, 112, 113 are elastically fixed to the base 6 (housing 20) via the holding member 8 between the metal terminals 111, 112, 113 and the housing 20. In this configuration, a ceramic terminal holder 10 is provided. As a result, the metal terminals 111, 112, 113 can be locked to the base 6 (housing 20) with a simple configuration, and electrical insulation between the metal terminals 111, 112, 113 and the housing 20 can be achieved. Can also be done. Note that the holding member 8 may be omitted and the terminal holder 10 may be directly fixed to the base 6.

上記のように、セラミック基板9及び金属端子111,112,113が、変位可能な状態で端子ホルダ10及びハウジング20に対して保持されており、かつ、セラミック基板9と台座6との間に所定の間隔Dが設けられていることにより、金属製のハウジング20とセラミック基板9等との熱膨張差を吸収できる構造となっている。なお、この場合、台座6とセラミック基板9の導体パターン91,92,93との間の電気的接続も、ボンディングワイヤ101,102,103等のある程度変形可能なもので接続することが好ましい。   As described above, the ceramic substrate 9 and the metal terminals 111, 112, 113 are held with respect to the terminal holder 10 and the housing 20 in a displaceable state, and a predetermined amount is provided between the ceramic substrate 9 and the base 6. The distance D is provided so that the difference in thermal expansion between the metal housing 20 and the ceramic substrate 9 can be absorbed. In this case, it is preferable that the electrical connection between the pedestal 6 and the conductor patterns 91, 92, 93 of the ceramic substrate 9 is also made with some form of deformation such as bonding wires 101, 102, 103.

前述したとおり、エンジンの燃焼室内の圧力を検出するための圧力センサ100では、燃焼室内の熱の影響からその温度が300℃程度まで上昇する。このため、熱膨張率の異なる部材(例えば、金属製の部材とセラミックス製の部材等)の熱膨張差は、かなり大きくなる。本実施形態では、上記した構成を採用することによって、このような熱膨張差を吸収できるようになっている。ここで、セラミック基板9の先端と台座6との間の所定間隔Dは、1mm以上2mm以下とすることが好ましい。この間隔が1mm未満の場合、熱膨張差や振動によりセラミック基板9と台座6とが接触する虞がある。また、この間隔が2mmを越えて長くなると、これらの間に配置される電気的接続のためのボンディングワイヤ101,102,103の長さが長くなり、振動による断線等の可能性が高くなる。   As described above, in the pressure sensor 100 for detecting the pressure in the combustion chamber of the engine, the temperature rises to about 300 ° C. due to the influence of heat in the combustion chamber. For this reason, the difference in thermal expansion between members having different coefficients of thermal expansion (for example, a metal member and a ceramic member) becomes considerably large. In the present embodiment, such a difference in thermal expansion can be absorbed by adopting the above-described configuration. Here, the predetermined distance D between the tip of the ceramic substrate 9 and the base 6 is preferably 1 mm or more and 2 mm or less. If this distance is less than 1 mm, the ceramic substrate 9 and the pedestal 6 may come into contact with each other due to a difference in thermal expansion or vibration. Further, if the distance is longer than 2 mm, the lengths of the bonding wires 101, 102, 103 for electrical connection arranged therebetween are increased, and the possibility of disconnection due to vibration is increased.

上記金属端子111,112,113の後端側は、圧力検出素子5の検出信号を処理するための電気回路に電気的に接続される。このような電気回路は、圧力センサ100のハウジング20内に内蔵される場合と、ハウジング20の外に設けられる場合がある。ハウジング20の外に上記電気回路が設けられた場合、金属端子111,112,113の後端側には、外部接続のための電極端子及びこの電極端子と金属端子111,112,113とを電気的に接続するためのリード線等が設けられる。   The rear end sides of the metal terminals 111, 112, 113 are electrically connected to an electric circuit for processing the detection signal of the pressure detection element 5. Such an electric circuit may be built in the housing 20 of the pressure sensor 100 or may be provided outside the housing 20. When the electric circuit is provided outside the housing 20, an electrode terminal for external connection and the electrode terminal and the metal terminal 111, 112, 113 are electrically connected to the rear end side of the metal terminal 111, 112, 113. A lead wire or the like for connection is provided.

上記構成の本実施形態の圧力センサ100では、圧力検出素子5は、セラミック基板9に形成された導体パターン91,92,93によって電気的に後端側に引き出されている。なお、圧力検出素子5と導体パターン91,92,93とは、圧力検出素子5を保持するための台座6に形成された電気配線層(図示せず。)及びポンディングワイヤ101,102,103によって電気的に接続されている。したがって、ハーメチック台座を用いたピン端子のように長さが長く、質量もある部材を使用しないので、振動の影響によって破損を起こす可能性を低減することができる。また、ハーメチック台座を用いたピン端子を使用した場合に比べて、ピン端子、ガラスシール等を配置するための面積を削減することができ、センサの小径化を図ることができる。   In the pressure sensor 100 of the present embodiment configured as described above, the pressure detection element 5 is electrically drawn out to the rear end side by the conductor patterns 91, 92, 93 formed on the ceramic substrate 9. Note that the pressure detection element 5 and the conductor patterns 91, 92, 93 include an electric wiring layer (not shown) formed on the base 6 for holding the pressure detection element 5 and the bonding wires 101, 102, 103. Are electrically connected. Therefore, since a member having a long length and a mass like a pin terminal using a hermetic pedestal is not used, the possibility of causing damage due to the influence of vibration can be reduced. In addition, the area for arranging the pin terminals, glass seals, and the like can be reduced as compared with the case where pin terminals using a hermetic pedestal are used, and the diameter of the sensor can be reduced.

上記構成の圧力センサ100では、ダイヤフラム2の受圧面が燃焼室内の燃焼圧を受けて撓むと、この圧力が圧力伝達部材3及び半球部材4を介して圧力検出素子5に伝達される。そして、圧力検出素子5は圧力に応じた電気信号を発生し、この電気信号が、ボンディングワイヤ101,102,103、導体パターン91,92、93等を介して後端側に引き出され、信号を処理する電気回路に伝えられ、この電気回路で処理されて出力される。この圧力検出信号は、ECUなどの制御機器に入力され、エンジン内における燃焼圧の変化が検知される。   In the pressure sensor 100 configured as described above, when the pressure receiving surface of the diaphragm 2 receives the combustion pressure in the combustion chamber and bends, the pressure is transmitted to the pressure detecting element 5 via the pressure transmitting member 3 and the hemispherical member 4. The pressure detection element 5 generates an electrical signal corresponding to the pressure, and the electrical signal is drawn out to the rear end side through the bonding wires 101, 102, 103, the conductor patterns 91, 92, 93, etc. It is transmitted to the electric circuit to be processed, processed by this electric circuit and output. This pressure detection signal is input to a control device such as an ECU, and changes in combustion pressure in the engine are detected.

以上、本発明の詳細を実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能であることは勿論である。   As mentioned above, although the detail of this invention was demonstrated about embodiment, this invention is not limited to the said embodiment, Of course, various deformation | transformation are possible.

1……センサボディ、2……ダイヤフラム、20……ハウジング、3……圧力伝達部材、4……半球部材、5……圧力検出素子、6……台座、60……素子載置面、61……側面、7……台座押さえ、8……保持部材、9……セラミック基板、10……端子ホルダ、91,92,93……導電パターン、101,102,103……ボンディングワイヤ、111,112,113……金属端子、100……圧力センサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sensor body, 2 ... Diaphragm, 20 ... Housing, 3 ... Pressure transmission member, 4 ... Hemispherical member, 5 ... Pressure detection element, 6 ... Base, 60 ... Element mounting surface, 61 ...... Side, 7 ... Pedestal retainer, 8 ... Holding member, 9 ... Ceramic substrate, 10 ... Terminal holder, 91, 92, 93 ... Conductive pattern, 101,102,103 ... Bonding wire, 111, 112, 113 ... Metal terminal, 100 ... Pressure sensor.

Claims (8)

軸線方向に延びる円筒状のハウジングと、
該ハウジングの先端側に収納される圧力伝達部材と、
前記ハウジングに収納され、前記圧力伝達部材によって押圧される圧力検出素子と、
前記ハウジングに収納され前記圧力検出素子を保持する絶縁性材料からなる台座と、
前記ハウジング内に前記軸線方向に沿って延在し、先端が前記台座と所定間隔を設けて配置された基板と、
前記軸線方向に沿って前記基板に形成され前記圧力検出素子と電気的に接続された複数の導体パターンと、
前記基板を前記ハウジングに対して変位可能に保持する弾性部材と
を有することを特徴とする圧力センサ。
A cylindrical housing extending in the axial direction;
A pressure transmission member housed on the distal end side of the housing;
A pressure detecting element housed in the housing and pressed by the pressure transmission member;
A base made of an insulating material that is housed in the housing and holds the pressure detecting element;
A substrate extending in the axial direction in the housing and having a tip disposed at a predetermined distance from the pedestal;
A plurality of conductor patterns formed on the substrate along the axial direction and electrically connected to the pressure detection element;
A pressure sensor comprising: an elastic member that holds the substrate so as to be displaceable with respect to the housing.
前記導体パターンが、前記台座に設けられた導体とボンディングワイヤを介して前記圧力検出素子と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1記載の圧力センサ。   2. The pressure sensor according to claim 1, wherein the conductor pattern is electrically connected to the pressure detection element via a conductor provided on the pedestal and a bonding wire. 前記所定間隔が、1mm以上2mm以下であることを特徴とする請求項1又は2記載の圧力センサ。   The pressure sensor according to claim 1 or 2, wherein the predetermined interval is 1 mm or more and 2 mm or less. 前記弾性部材は、前記導体パターンと電気的に接続され前記圧力検出素子を電気的に後端側に導出する金属端子であることを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項記載の圧力センサ。   4. The pressure sensor according to claim 1, wherein the elastic member is a metal terminal that is electrically connected to the conductor pattern and electrically leads the pressure detection element to a rear end side. 5. . 前記金属端子は、平板状の金属製部材を屈曲させることによって弾性を付与した構成とされていることを特徴とする請求項4記載の圧力センサ。   The pressure sensor according to claim 4, wherein the metal terminal is configured to be elastic by bending a flat metal member. 前記金属端子と、前記導体パターンとが2箇所以上で接触するよう構成されていることを特徴とする請求項4又は5記載の圧力センサ。   The pressure sensor according to claim 4, wherein the metal terminal and the conductor pattern are configured to contact at two or more locations. 前記金属端子と前記ハウジングとの間に、直接又は中継部材を介して前記台座に固定され、前記金属端子が弾性的に当接されるセラミックス製の端子ホルダが設けられていることを特徴とする請求項4乃至6いずれか1項記載の圧力センサ。   A ceramic terminal holder is provided between the metal terminal and the housing, which is fixed to the pedestal directly or via a relay member and to which the metal terminal is elastically contacted. The pressure sensor according to claim 4. 前記導体パターンは、前記基板の対向する2つの面に夫々形成されていることを特徴とする請求項1乃至7いずれか1項記載の圧力センサ。   The pressure sensor according to any one of claims 1 to 7, wherein the conductor pattern is formed on each of two opposing surfaces of the substrate.
JP2009115187A 2009-05-12 2009-05-12 Pressure sensor Withdrawn JP2010266210A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009115187A JP2010266210A (en) 2009-05-12 2009-05-12 Pressure sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009115187A JP2010266210A (en) 2009-05-12 2009-05-12 Pressure sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010266210A true JP2010266210A (en) 2010-11-25

Family

ID=43363321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009115187A Withdrawn JP2010266210A (en) 2009-05-12 2009-05-12 Pressure sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010266210A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9446944B2 (en) Sensor apparatus and method for producing a sensor apparatus
JP6159683B2 (en) Measuring plug
JP5324905B2 (en) Glow plug
JP2004279371A (en) Temperature sensor integrated pressure sensor device and its temperature sensor fixing method
JP2014048072A (en) Pressure sensor module
JP2008151738A (en) Pressure sensor
JP6056562B2 (en) Pressure sensor and manufacturing method thereof
JP2010266210A (en) Pressure sensor
JP2009128036A (en) Pressure sensor
WO2012144454A1 (en) Connector and detecting device using same
WO2013058297A1 (en) Ultrasonic transducer
JP6143926B1 (en) Pressure sensor
JP2009063256A (en) Glow plug with combustion pressure sensor
JP2009265012A (en) Semiconductor sensor
JP6541601B2 (en) Pressure detection device and piezoelectric element
US20200064218A1 (en) Pressure detecting device
JP2005351789A (en) Manufacturing method for pressure detector
JP2005172761A (en) Pressure sensor
JP2010197142A (en) Pressure sensor
JP2016121955A (en) Combustion pressure sensor
JP2012132755A (en) Pressure sensor
JP3832360B2 (en) Electronic equipment
CN113710999A (en) Sensor for detecting pressure and/or fill level and/or flow and/or density and/or mass and/or temperature
JP2020016513A (en) Pressure sensor
JP2005326337A (en) Pressure detector

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20120807