JP3722191B2

JP3722191B2 - Semiconductor pressure sensor

Info

Publication number: JP3722191B2
Application number: JP05097799A
Authority: JP
Inventors: 茂樹小出
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2019-02-26
Also published as: JP2000249614A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定媒体の圧力を半導体を用いて検出する半導体圧力センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液体や気体等からなる被測定媒体の圧力を検出する半導体圧力センサとしては、例えば特開平３−２７３３３２号公報に開示されるものがある。この半導体圧力センサは、被測定媒体の圧力を導入する圧力導入孔を有する金属製のハウジングと、このハウジングの内部に圧力導入孔と対向するようガラス台座上に配設した半導体チップと、この半導体チップの周囲に設けられ、前記半導体チップとワイヤボンディングによって電気的に接続されてなる回路基板とを設けている。
【０００３】
この回路基板には半導体チップによって検出された信号を増幅するための増幅回路が形成されており、この回路基板の上部には、前記半導体チップや回路基板へのノイズを除去するための貫通コンデンサが設けられていて、回路基板により増幅された検出信号が端子を介して外部に出力されるようになっている。
【０００４】
そして、半導体チップや回路基板は前記ハウジングの上部に取付けられる金属からなる電磁波侵入防止用の蓋材であるシールプレートにより覆われ、さらに上ハウジングにより収納され、前記上ハウジングには前記端子を支持するグロメットが設けられ、前記上ハウジングとグロメットとは前記ハウジングの上端部全周を折り曲げて加締めることで閉塞されるようになっている。
【０００５】
また、ハウジングの下部にはネジ部が形成されており、測定対象である例えば車両用エンジンの一部に対しこのネジ部を直接ねじ込むことにより半導体圧力センサが固定されることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来構造における半導体圧力センサにあっては、エンジンオイルの圧力検出やターボエンジンのブースト圧の検出に用いられていた。これらの圧力は、最大でも１ＭＰａ（メガパスカル）までであり、これより、高圧の圧力（例えば、エアブレーキの空気圧の３ＭＰａ）を検出するものに用いる場合には、チップサイズを大きくし、センサチップ８と台座７との接触面積を大きくし、強度を上げることにより、高圧に耐えるものを作成することもできるが、チップサイズを大きくすることにより、コストの増大を招くことになる。
【０００７】
そこで本発明は、高圧の圧力も検出することが可能な半導体圧力センサを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被測定媒体の圧力を導入する圧力導入孔を圧力導入部材に設け、半導体を備え、前記半導体を直接的あるいは間接的に備えたベース板を設け、前記圧力導入孔から導入される前記被測定媒体の圧力を受けて、前記半導体により前記被測定媒体の圧力を検出する半導体圧力センサであって、前記半導体と電気的に接続する導電体を直接的あるいは間接的に前記ベース板に設け、前記ベース板に前記半導体からの出力を伝える導電部材を設け、前記導電体と前記導電部材とを電気的に接続する導線を設け、少なくとも前記半導体，前記導電体，前記導線を覆う軟質部材を備え、前記ベース板に、前記ベース板とは別体の型体により前記軟質部材を収納する収納部を設け、少なくとも前記半導体を保護するプロテクタ部を前記圧力導入孔と前記半導体との間に位置するように前記型体に一体に設け、前記軟質部材を介して、前記半導体で、前記被測定媒体の圧力を受けるとともに、前記半導体が前記圧力導入孔に臨むように、前記ベース板を前記圧力導入部材に気密に接続するものである。
【０００９】
また、前記ベース板と前記圧力導入部材を金属により形成し、前記型体を合成樹脂により形成したものである。
【００１１】
また、前記プロテクタ部と前記型体とを脚部によって接続したものである。
【００１２】
また、圧力を伝える連通部を前記プロテクタ部に設けたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体圧力センサは、被測定媒体の圧力を導入する圧力導入孔２を圧力導入部材３に設け、半導体４０を備え、半導体４０を直接的あるいは間接的に備えたベース板６を設け、圧力導入孔２から導入される前記被測定媒体の圧力を受けて、半導体４０により前記被測定媒体の圧力を検出する半導体圧力センサであって、半導体４０と電気的に接続する導電体４１を直接的あるいは間接的にベース板６に設け、ベース板６に半導体４０からの出力を伝える導電部材であるリードピン２３を設け、導電体４１とリードピン２３とを電気的に接続する導線２４を設け、少なくとも半導体４０，導電体４１，導線２４を覆う軟質部材２１を備え、ベース板６に、ベース板６とは別体の型体である筒状部材２０により軟質部材２１を収納する収納部３８を設け、少なくとも半導体４０を保護するプロテクタ部３６を圧力導入孔２と半導体４０との間に位置するように筒状部材２０に一体に設け、軟質部材２１を介して、半導体４０で、前記被測定媒体の圧力を受けるとともに、半導体４０が圧力導入孔２に臨むように、ベース板６を圧力導入部材３に気密に接続した。以上の構成により、被測定媒体の高圧の圧力を検出することができるとともに、筒状部材２０をベース板６に取り付ける前に、リードピン２３に導線２４を接続する作業を行うことができるので、作業性が向上する。加えて、少なくとも半導体４０を保護するプロテクタ部３６を圧力導入孔２と半導体４０との間に位置するように筒状部材２０に一体に設けたことにより、半導体４０を保護することができる。
【００１４】
ベース板６と圧力導入部材３を金属により形成し、筒状部材２０を合成樹脂により形成したことにより、圧力導入部材３とベース板６とを電気溶接により接合する場合に、圧力導入部材３の近くに位置する筒状部材２０に電流が流れることがないので、良好な溶接を行うことができる。
【００１６】
また、プロテクタ部３６と筒状部材２０とを脚部３７によって接続したことにより、筒状部材２０が脱落した際に、プロテクタ部３６が圧力導入孔２に接触しても、連通部４４により圧力が伝わるように構成したものであり、圧力導入孔２をプロテクタ部３６が塞いでしまい、圧力が伝わらなくなることを防止することができる。
【００１７】
また、圧力を伝える連通部を前記プロテクタ部に設けたことにより、センサチップ８や導線２４をより確実に保護することができるとともに、筒状部材２０が脱落した際に、圧力導入孔２をプロテクタ部３６が塞いでしまい、圧力が伝わらなくなることを防止することができる。
【００１８】
【実施例】
以下本発明の第１実施例を添付図面に基づいて説明する。図１から図４は本発明の第１実施例を示すものである。本実施例における半導体圧力センサは水やオイルやガス等の流体である被測定媒体の圧力を検出するものであり、下部に取付用のネジ部１を有し圧力導入孔２を備えた金属製の圧力導入部材３と、この圧力導入部材３をインサート成形してなる合成樹脂製の収納体４を備えた下部ハウジング５と、圧力導入孔２の上端部に配設される金属製のベース板６と、ベース板６にガラス製の台座７を介して配設される半導体を備えたシリコンチップからなるセンサチップ８と、センサチップ８と電気的に接続されるガラスエポキシ樹脂からなる回路基板９と、この回路基板９を覆う金属からなる電磁波侵入防止用のシールドケース１０と、回路基板９の端部に設けられ外部に出力信号を供給するリードピン１１と、このリードピン１１に接続されたコネクタ端子１２と、このコネクタ端子１２の一部が臨むコネクタ部１３を備えた合成樹脂製の上部ハウジング１４とから構成されるものである。
【００１９】
センサチップ８は、被測定媒体の圧力を電気信号に変換するものであり、このセンサチップ８は、シリコンチップ３９の表面に半導体歪みゲージ等の半導体４０とこの半導体４０に接続する導電体４１が形成され薄肉のダイアフラム４２を備えたものであり、ガラス製の台座７上に、陽極結合によって気密的に接合してなるものであり、センサチップ８の裏面には凹部２２が形成されている。
【００２０】
センサチップ８と台座７とは、真空中で接合されるので、凹部２２によって形成される空間は真空である。この凹部２２を真空にすることにより絶対圧の検出を可能としている。一方、台座７とベース板６の中心部に図示しない通気孔を設け、また、上部ハウジング１４の任意の場所に通気孔を形成して外部とつなげることにより、容易に相対圧を検出することも可能となる。
【００２１】
また、センサチップ８の台座７と接触している側ではなく、半導体４０を設けた側で被測定媒体の圧力を受けることで、従来と同じサイズで、高圧に耐え得ることが可能な半導体圧力センサを安価に提供することができる。
【００２２】
この台座７は、ベース板６との対向面にメタライズ層が形成され、後述するベース板６上に半田付けすることにより載置される。
【００２３】
下部ハウジング５は、耐熱性及び耐クリープ性の合成樹脂材料である例えばポリファニレンサルファイド（ＰＰＳ）からなる収納体４を、圧力導入部材３に一体にインサート成型するとともにセンサチップ８，台座７，ベース板６を収納する機能をなすものである。
【００２４】
下部ハウジング５内にインサート成型された圧力導入部材３はその圧力導入孔２の入口側を開口し、被測定媒体の圧力を圧力導入孔２を介してセンサチップ８に伝達する役目をなす。下部ハウジング５の下部にはこの下部ハウジング５と一体にネジ部１が形成され、このネジ部１により車両などの測定対象に直接ねじ込まれて固定されるものである。
【００２５】
本実施例では圧力導入部材３の収納体４との接触部に凹凸部１４を設けることにより、この凹凸部１４に収納体４となる樹脂が入り込み気密性及び強度が向上することになる。
【００２６】
圧力導入部材３は、例えばステンレス鋼からなる金属材料によって筒状に形成されるものであり、圧力導入孔２の一端部を開放し圧力を導入する入口とし、他端部にはベース板６を配設するための載置部１６を設けている。圧力導入孔２の載置部１６を設けた側には、センサチップ８等が収納される収納凹部１７が形成されている。
【００２７】
ベース板６は、略円形部材からなり、台座７の熱膨張係数に近似した熱膨張係数を有するコバール等の金属材料からなり、このベース板６には、圧力導入部材３の載置部１５に配設するためのフランジ部１８と、台座７と接続する盛り上がった段差部１９とを備えている。
【００２８】
また、ベース板６には、ベース板６を貫通する導電部材であるリードピン２３が設けられており、このリードピン２３は、センサチップ８の導電体４１と電気的に接続し、半導体４０からの出力を伝える金などの導線２４が接続されている。
【００２９】
ベース板６は、フランジ部１６と圧力導入部材３の載置部１５とを溶接することによって、圧力導入部材３上に気密に接合される。ベース板６を圧力導入部材３に気密に接続したことにより、被測定媒体の高圧の圧力を漏らすことなく正確に検出することができる。
【００３０】
このベース板６に台座７が設けられており、台座７と圧力導入部材３との間に介在して両者の熱膨張係数の違いによる変形量の違いを吸収する中間部材としての役割をなしている。
【００３１】
また、ベース板６の段差部１９の周囲には、合成樹脂からなる型体である筒状部材２０が設けられており、この筒状部材２０に段差部１９が接合で取り付けられている。
【００３２】
このベース板６と筒状部材２０とで囲まれる収納部３８に台座７とセンサチップ８とが収納されており、さらにこの空間は軟質部材２１で満たされて封止されている。この軟質部材２１の表面は、凹んでいる。なお、この軟質部材２１はフロロシリコーンゲルであり、被測定媒体の圧力はこの軟質部材２１を介してセンサチップ８に伝えられる。これにより、半導体４０，導電体４１，導線２４を保護することができる。
【００３３】
また、筒状部材２０を別体にすることにより、筒状部材２０をベース板６に取り付ける前に、リードピン２３に導線２４を接続する作業を行うことができるので、作業性がよい。
【００３４】
収納部３８を形成したことにより、この収納部３８に軟質部材２１を充填するときに、半導体チップ８や後述するリードピン２３や導線２４を覆うことができる。特に軟質部材２１が低粘度の場合でも、半導体４０，導電体４１，導線２４等を確実に覆い保護することができる。
【００３５】
また、収納部３８は、導線２４の高さより高い位置まで、その壁が形成されていれば、半導体４０，導電体４１，導線２４等を確実に覆い保護することができる。また、この収納部３８に軟質部材２１を充填したときに、軟質部材２１内に気体が含まれているか否かを容易に目視などで判断することができ、軟質部材２１内に気体が侵入したまま次の製造工程に行くことがなく、品質の安定した半導体圧力センサを提供することができる。
【００３７】
なお、本実施例では、圧力導入部材３とベース板６とを電気溶接により接合するため、筒状部材２０は合成樹脂により形成されている。合成樹脂により形成することで、電気溶接を行う際に、圧力導入部材３の近くに位置する筒状部材２０に電流が流れることがないので、良好な溶接を行うことができる。
【００３８】
回路基板９は、図３に示すように、下部ハウジング５の収納体４の開口部４ａを覆うものであり、ベース板６を貫通する複数のリードピン２３及び金などの導線２４により、電気的に接続されるものである。この回路基板９には、センサチップ８からの電気信号を増幅する増幅回路を構成する電子部品４３と、前記増幅回路により増幅された電気信号を外部に供給するためのリードピン１１とを備えている。
【００３９】
回路基板９を覆うように、シールドケース１０が設けられている。このシールドケース１０は下側に開口を備えており、下部ハウジング５の全周に設けた鍔部２５に当接し、シールドケース１０と下部ハウジング５とでベース板６，センサチップ８，回路基板９などを収納している。回路基板６に設けたリードピン１１は貫通コンデンサ２６を介して、このシールドケース１０を貫通している。
【００４０】
また、シールドケース１０，回路基板９，ベース板６は、リードピン２７によって電気的に接続されており、シールドケース１０，回路基板９に生じたノイズは、ベース板６を介して、さらに、圧力導入部３を介して、図示しない車両に接地される。本実施例では、このリードピン２７は、ベース板６に銀あるいは銅による蝋付けにより接続されているが、溶接などによって接続してもよい。このように、ベース板６を圧力導入部材３に溶接などの手段により接触させ、さらに、シールドケース１０、回路基板９とを電気的に接続することにより、簡素な構成で、シールドケース１０及び回路基板９で発生するノイズが前記車両に接地され、ノイズの影響を受けにくい半導体圧力センサを提供することができる。また、３５は、孔部であり、リードピン２３を回路基板９に半田付け作業を行えるように設けたものである。
【００４１】
リードピン１１は、回路基板９に設けられており、センサチップ８により検出され前記増幅回路によって増幅された信号を外部に供給するコネクタ端子１２と半田付けされるものである。
【００４２】
このコネクタ端子１２は、下部ハウジング５と組み合わされてセンサチップ８や回路基板９や増幅回路部７を収納する上部ハウジング１１のコネクタ部１３により、弾性部材からなる支持部材２８を介して案内支持され、上部ハウジング１１の外部に導き出される。支持部材２８は、シールドケース１０に設けた図示しない貫通孔にその一部を挿入すると共に、上部ハウジング１４に設けた凹部２９に圧入状態ではめ込まれて固定されている。
【００４３】
上部ハウジング１１は、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）からなる樹脂材料により形成され、上部には凹部３０を備えたコネクタ部１３が形成され、上部ハウジング１１の内部からこのコネクタ部１３に向けてコネクタ端子１２が引き出されるようになっている。
【００４４】
また、上部ハウジング１１は、下部ハウジング５と組み合わされた時、上部ハウジング１１の内面全周に設けた段差部３１と下部ハウジング５の鍔部２５とで、シールドケース１０の開口全周に設けたフランジ３２をはさみ付ける。また、下部ハウジング５の側面全周に溝部３３を設け、この溝部３３にＯリング３４を設け、上部ハウジング１４を設けることにより、Ｏリング３４を設けた部分で機密状態で取り付けることができる。さらに、上部ハウジング１１の下側端部全周を内側に折り曲げるように熱加締めを行うことにより下部ハウジング５と固定される。
【００４５】
図５，６は、本発明の第２実施例を示すものであり、筒状部材２０にセンサチップ８を保護するプロテクタ部３６が設けられており、このプロテクタ部３６は３つの脚部３７を備えている。
【００４６】
このプロテクタ部３６は、圧力導入孔２と半導体４０を備えたセンサチップ８との間に位置しており、圧力導入孔２から侵入する異物によって、軟質部材２１に突き刺さり、センサチップ８や導線２４等が破損しないように保護するものである。
【００４７】
なお、本実施例では、圧力導入孔２側からプロテクタ部３６を見た場合に、センサチップ８を覆い隠し、一部導線２４が露出する部分がある。この露出した部分は連通部４４であり、例えば、図７で示すように、筒状部材２０が脱落した際に、プロテクタ部３６が圧力導入孔２に接触しても、連通部４４により圧力が伝わるように構成したものであり、圧力導入孔２をプロテクタ部３６が塞いでしまい、圧力が伝わらなくなることを防止するためである。
【００４８】
また、例えば、圧力導入孔２側からプロテクタ部３６を見た時に、センサチップ８のみならず導線２４などすべてを覆うようにプロテクタ部３６を形成したものでもよい。この場合には、プロテクタ部３６の圧力導入孔２に向かう面に圧力を伝える連通部４４として、切り欠き部を形成してもよい。このように構成することにより、センサチップ８や導線２４をより確実に保護することができるとともに、筒状部材２０が脱落した際に、圧力導入孔２をプロテクタ部３６が塞いでしまい、圧力が伝わらなくなることを防止することができる。
【００４９】
また、圧力導入孔２の入り口の径と、センサチップ８側の径との大きさが異なる場合は、入り口側の径ではなく、センサチップ８側の径より大きいものであればよい。
【００５０】
また、このプロテクタ部３６を筒状部材２０と一体に形成したことにより、筒状部材２０とは別体にプロテクタ部３６を設けた場合に比べて、筒状部材２０と一体に形成したプロテクタ部３６が圧力導入孔２より脱落する虞がない。
【００５１】
なお、前記各実施例では、センサチップ８はシリコンのピエゾ抵抗効果を利用したもので、シリコンチップ４０上に半導体プレーナ技術によって拡散抵抗を作成し、その裏面をエッチングして圧力に感応する薄いダイアフラム４２としたものであり、この半導体４０，導電体４１をシリコンチップ３９、台座７を介して間接的にベース板６に設けたものであるが、前記実施例に限定されるものではなく、半導体，導電体を用いるものであれば、例えば、ベース板６上に図示しない絶縁層を介して直接半導体，導電体を蒸着により設け、さらにこのベース板６に薄いダイアフラムを設けたものを用いてよい。この場合、前記実施例に比べて、台座７及びシリコンチップが不要となる。
【００５２】
なお、前記各実施例は、高圧の圧力を検出する半導体圧力センサであったが、低圧を検出する半導体圧力センサに本発明の構造を適用してもなんら問題はない。
【００５３】
【発明の効果】
以上本発明によれば、所期の目的を達成することができる半導体圧力センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す上面図である。
【図２】同実施例の側面図である。
【図３】図１中のＡ−Ａ線の断面図である。
【図４】同実施例の要部拡大断面図である。
【図５】本発明の第２実施例の要部を示す断面図である。
【図６】同実施例の圧力導入孔側から見た正面図である。
【図７】同実施例の要部断面図である。
【符号の説明】
１ネジ部
２圧力導入孔
３圧力導入部材
４収納体
４ａ開口部
５下部ハウジング
６ベース板（金属板）
７台座（ガラス）
８センサチップ
９回路基板
１０シールドケース
１１リードピン
１２コネクタ端子
１３コネクタ部
１４上部ハウジング
１５凹凸部
１６載置部
１７収納凹部
１８フランジ部
１９段差部
２０筒状部材（型体）
２１軟質部材
２２凹部
２３リードピン
２４導線
２５鍔部
２６貫通コンデンサ
２７リードピン
２８支持部材
２９凹部
３０凹部
３１段差部
３２フランジ
３３溝部
３４Ｏリング
３５孔部
３６プロテクタ
３７脚部
３８収納部
３９シリコンチップ
４０半導体
４１導電体
４２ダイヤフラム
４３電子部品
４４連通部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor pressure sensor that detects the pressure of a medium to be measured using a semiconductor.
[0002]
[Prior art]
As a semiconductor pressure sensor for detecting the pressure of a medium to be measured made of liquid, gas or the like, for example, there is one disclosed in JP-A-3-273332. The semiconductor pressure sensor includes a metal housing having a pressure introduction hole for introducing a pressure of a medium to be measured, a semiconductor chip disposed on the glass pedestal inside the housing so as to face the pressure introduction hole, and the semiconductor A circuit board provided around the chip and electrically connected to the semiconductor chip by wire bonding is provided.
[0003]
An amplifier circuit for amplifying a signal detected by the semiconductor chip is formed on the circuit board, and a feedthrough capacitor for removing noise to the semiconductor chip and the circuit board is formed on the circuit board. The detection signal amplified by the circuit board is output to the outside through a terminal.
[0004]
The semiconductor chip and the circuit board are covered with a seal plate, which is a lid for preventing electromagnetic wave intrusion made of metal attached to the upper portion of the housing, and is further accommodated in the upper housing, and the upper housing supports the terminals. Grommets are provided, and the upper housing and the grommets are closed by bending and crimping the entire upper end of the housing.
[0005]
Further, a screw portion is formed in the lower portion of the housing, and the semiconductor pressure sensor is fixed by directly screwing the screw portion into a part of a vehicle engine to be measured, for example.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The semiconductor pressure sensor having the conventional structure as described above has been used for detection of engine oil pressure and turbo engine boost pressure. These pressures are up to 1 MPa (megapascals) at the maximum. From this, when used for detecting a high pressure (for example, 3 MPa of air brake air pressure), the chip size is increased, and the sensor chip By increasing the contact area between the base 8 and the pedestal 7 and increasing the strength, it is possible to create a device that can withstand high pressure. However, increasing the chip size causes an increase in cost.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor pressure sensor capable of detecting a high pressure.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a pressure introducing hole for introducing the pressure of a medium to be measured is provided in a pressure introducing member, a semiconductor is provided, a base plate provided with the semiconductor directly or indirectly is provided, and is introduced from the pressure introducing hole. A semiconductor pressure sensor that receives the pressure of the medium to be measured and detects the pressure of the medium to be measured by the semiconductor, and a conductor electrically connected to the semiconductor is directly or indirectly attached to the base plate. A conductive member for transmitting an output from the semiconductor to the base plate, a conductive wire for electrically connecting the conductor and the conductive member, and a soft member that covers at least the semiconductor, the conductor, and the conductive wire the provided, on the base plate, said base plate provided with a housing portion for housing said soft member by the type of separate, at least the pressure introducing hole protector unit which protects the semiconductor It provided integrally with the mold body so as to be positioned between the semiconductor, through the soft member, with the semiconductor, with receiving the pressure of the medium to be measured, so that the semiconductor is facing the pressure introducing hole The base plate is hermetically connected to the pressure introducing member.
[0009]
Further, the base plate and the pressure introducing member are made of metal, and the mold body is made of synthetic resin.
[0011]
Moreover, the said protector part and the said type | mold body are connected by the leg part.
[0012]
In addition, a communication portion for transmitting pressure is provided in the protector portion.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The semiconductor pressure sensor of the present invention is provided with a pressure introduction member 3 having a pressure introduction hole 2 for introducing the pressure of a medium to be measured, provided with a semiconductor 40, and provided with a base plate 6 provided with the semiconductor 40 directly or indirectly. A semiconductor pressure sensor that receives the pressure of the medium to be measured introduced from the pressure introduction hole 2 and detects the pressure of the medium to be measured by the semiconductor 40, and directly connects the conductor 41 electrically connected to the semiconductor 40. The lead plate 23 which is a conductive member that transmits the output from the semiconductor 40 is provided on the base plate 6, or a conductive wire 24 that electrically connects the conductor 41 and the lead pin 23. A soft member 21 that covers the semiconductor 40, the conductor 41, and the conductive wire 24 is provided. The soft member 21 is accommodated in the base plate 6 by a cylindrical member 20 that is a separate body from the base plate 6. The part 38 is provided, integrally formed with the tubular member 20 so as to be positioned a protector 36 for protecting at least the semiconductor 40 between the pressure introduction hole 2 and the semiconductor 40, via the soft member 21, in the semiconductor 40, The base plate 6 was connected to the pressure introducing member 3 in an airtight manner so that the pressure of the medium to be measured was received and the semiconductor 40 faced the pressure introducing hole 2. With the above configuration, it is possible to detect the high pressure of the medium to be measured and to connect the lead wire 23 to the lead pin 23 before attaching the cylindrical member 20 to the base plate 6. Improves. In addition, since the protector portion 36 that protects at least the semiconductor 40 is provided integrally with the cylindrical member 20 so as to be positioned between the pressure introducing hole 2 and the semiconductor 40, the semiconductor 40 can be protected.
[0014]
When the base plate 6 and the pressure introducing member 3 are formed of metal and the cylindrical member 20 is formed of synthetic resin, the pressure introducing member 3 and the base plate 6 are joined by electric welding. Since no current flows through the cylindrical member 20 located nearby, good welding can be performed.
[0016]
Further, since the protector portion 36 and the cylindrical member 20 are connected by the leg portion 37, even if the protector portion 36 comes into contact with the pressure introducing hole 2 when the cylindrical member 20 falls off, the pressure is caused by the communication portion 44. It is possible to prevent the pressure introducing hole 2 from being blocked by the protector portion 36 and the pressure from being transmitted.
[0017]
Further, by providing the protector portion with a communicating portion for transmitting pressure, the sensor chip 8 and the conductive wire 24 can be more reliably protected, and the pressure introducing hole 2 can be formed when the tubular member 20 is dropped. It is possible to prevent the portion 36 from being blocked and the pressure from being transmitted.
[0018]
【Example】
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 to 4 show a first embodiment of the present invention. The semiconductor pressure sensor in the present embodiment detects the pressure of a medium to be measured, which is a fluid such as water, oil, or gas, and is made of metal having a screw portion 1 for mounting at the lower portion and a pressure introducing hole 2. Pressure introducing member 3, a lower housing 5 provided with a synthetic resin housing 4 formed by insert molding of the pressure introducing member 3, and a metal base plate disposed at the upper end of the pressure introducing hole 2 6, a sensor chip 8 made of a silicon chip provided with a semiconductor disposed on a base plate 6 via a glass pedestal 7, and a circuit board 9 made of a glass epoxy resin electrically connected to the sensor chip 8. A shield case 10 made of metal covering the circuit board 9 for preventing electromagnetic wave intrusion, a lead pin 11 provided at an end of the circuit board 9 for supplying an output signal to the outside, and a core connected to the lead pin 11 And Kuta terminal 12 and is formed from the connector terminal 12 made of a synthetic resin upper housing 14 that partially provided with a connector portion 13 which faces the.
[0019]
The sensor chip 8 converts the pressure of the medium to be measured into an electrical signal. The sensor chip 8 includes a semiconductor 40 such as a semiconductor strain gauge on the surface of the silicon chip 39 and a conductor 41 connected to the semiconductor 40. A thin diaphragm 42 is formed and is hermetically bonded to the glass pedestal 7 by anodic bonding. A recess 22 is formed on the back surface of the sensor chip 8.
[0020]
Since the sensor chip 8 and the base 7 are bonded in a vacuum, the space formed by the recess 22 is a vacuum. The absolute pressure can be detected by evacuating the recess 22. On the other hand, by providing a vent hole (not shown) at the center of the base 7 and the base plate 6 and forming a vent hole at an arbitrary position of the upper housing 14 and connecting it to the outside, the relative pressure can be easily detected. It becomes possible.
[0021]
Further, by receiving the pressure of the medium to be measured not on the side of the sensor chip 8 that is in contact with the base 7 but on the side where the semiconductor 40 is provided, the semiconductor pressure that can withstand high pressure with the same size as the conventional one A sensor can be provided at low cost.
[0022]
The pedestal 7 has a metallized layer formed on the surface facing the base plate 6 and is placed on the base plate 6 described later by soldering.
[0023]
The lower housing 5 is formed by integrally molding a housing 4 made of, for example, polyphenylene sulfide (PPS), which is a heat-resistant and creep-resistant synthetic resin material, into the pressure introducing member 3, and also includes a sensor chip 8, a base 7, It functions to store the base plate 6.
[0024]
The pressure introducing member 3 insert-molded in the lower housing 5 opens the inlet side of the pressure introducing hole 2 and serves to transmit the pressure of the medium to be measured to the sensor chip 8 through the pressure introducing hole 2. A screw portion 1 is formed integrally with the lower housing 5 at a lower portion of the lower housing 5, and the screw portion 1 is directly screwed and fixed to a measurement object such as a vehicle.
[0025]
In this embodiment, by providing the concavo-convex portion 14 at the contact portion of the pressure introducing member 3 with the storage body 4, the resin serving as the storage body 4 enters the concavo-convex portion 14 and the airtightness and strength are improved.
[0026]
The pressure introducing member 3 is formed in a cylindrical shape by a metal material made of, for example, stainless steel, and opens one end of the pressure introducing hole 2 to serve as an inlet for introducing pressure, and a base plate 6 is provided at the other end. A placement portion 16 is provided for placement. On the side of the pressure introducing hole 2 where the mounting portion 16 is provided, a storage recess 17 in which the sensor chip 8 and the like are stored is formed.
[0027]
The base plate 6 is made of a substantially circular member and is made of a metal material such as Kovar having a thermal expansion coefficient approximate to the thermal expansion coefficient of the pedestal 7, and the base plate 6 is attached to the mounting portion 15 of the pressure introducing member 3. A flange portion 18 for disposing and a raised step portion 19 connected to the base 7 are provided.
[0028]
The base plate 6 is provided with a lead pin 23 that is a conductive member that penetrates the base plate 6. The lead pin 23 is electrically connected to the conductor 41 of the sensor chip 8 and outputs from the semiconductor 40. A conducting wire 24 such as gold is transmitted.
[0029]
The base plate 6 is airtightly joined onto the pressure introducing member 3 by welding the flange portion 16 and the placement portion 15 of the pressure introducing member 3. By connecting the base plate 6 to the pressure introducing member 3 in an airtight manner, the high pressure of the medium to be measured can be accurately detected without leaking.
[0030]
A pedestal 7 is provided on the base plate 6 and serves as an intermediate member that is interposed between the pedestal 7 and the pressure introducing member 3 and absorbs a difference in deformation due to a difference in thermal expansion coefficient between the two. Yes.
[0031]
A cylindrical member 20 which is a mold made of synthetic resin is provided around the step portion 19 of the base plate 6, and the step portion 19 is attached to the cylindrical member 20 by bonding.
[0032]
The pedestal 7 and the sensor chip 8 are accommodated in the accommodating portion 38 surrounded by the base plate 6 and the cylindrical member 20, and this space is filled with the soft member 21 and sealed. The surface of the soft member 21 is recessed. The soft member 21 is a fluorosilicone gel, and the pressure of the medium to be measured is transmitted to the sensor chip 8 through the soft member 21. Thereby, the semiconductor 40, the conductor 41, and the conducting wire 24 can be protected.
[0033]
In addition, by making the cylindrical member 20 separate, the work of connecting the lead wires 24 to the lead pins 23 can be performed before the cylindrical member 20 is attached to the base plate 6, so that workability is good.
[0034]
By forming the storage portion 38, the semiconductor chip 8, a lead pin 23 and a conductor 24 described later can be covered when the storage portion 38 is filled with the soft member 21. In particular, even if the soft member 21 has a low viscosity, semi-conductors 40, the conductor 41 can be reliably covered protect conductors 24 and the like.
[0035]
Further, storage unit 38, to a higher than the height position of the conductor 24, if it its wall is formed, semi-conductor 40, the conductor 41 can be reliably covered protect conductors 24 and the like. Further, when the storage member 38 is filled with the soft member 21, it can be easily determined visually whether or not the soft member 21 contains gas, and the gas has entered the soft member 21. The semiconductor pressure sensor with stable quality can be provided without going to the next manufacturing process.
[0037]
In this embodiment, the cylindrical member 20 is made of synthetic resin in order to join the pressure introducing member 3 and the base plate 6 by electric welding. By forming with synthetic resin, when electric welding is performed, current does not flow through the cylindrical member 20 located near the pressure introducing member 3, so that satisfactory welding can be performed.
[0038]
As shown in FIG. 3, the circuit board 9 covers the opening 4 a of the housing 4 of the lower housing 5, and is electrically connected by a plurality of lead pins 23 that penetrate the base plate 6 and conductive wires 24 such as gold. To be connected. The circuit board 9 includes an electronic component 43 that constitutes an amplification circuit that amplifies an electric signal from the sensor chip 8 and a lead pin 11 for supplying the electric signal amplified by the amplification circuit to the outside. .
[0039]
A shield case 10 is provided so as to cover the circuit board 9. The shield case 10 has an opening on the lower side, abuts against a flange 25 provided on the entire circumference of the lower housing 5, and the base plate 6, sensor chip 8, and circuit board 9 are formed by the shield case 10 and the lower housing 5. And so on. The lead pin 11 provided on the circuit board 6 passes through the shield case 10 via a feedthrough capacitor 26.
[0040]
The shield case 10, the circuit board 9, and the base plate 6 are electrically connected by the lead pins 27, and noise generated in the shield case 10 and the circuit board 9 is further introduced into the pressure via the base plate 6. It is grounded to a vehicle (not shown) via the unit 3. In this embodiment, the lead pin 27 is connected to the base plate 6 by brazing with silver or copper, but may be connected by welding or the like. As described above, the base plate 6 is brought into contact with the pressure introducing member 3 by means such as welding, and the shield case 10 and the circuit board 9 are electrically connected to each other. It is possible to provide a semiconductor pressure sensor in which noise generated on the substrate 9 is grounded to the vehicle and hardly affected by noise. Reference numeral 35 denotes a hole which is provided so that the lead pin 23 can be soldered to the circuit board 9.
[0041]
The lead pin 11 is provided on the circuit board 9 and is soldered to a connector terminal 12 that supplies a signal detected by the sensor chip 8 and amplified by the amplifier circuit to the outside.
[0042]
The connector terminal 12 is guided and supported by a connector portion 13 of an upper housing 11 which is combined with the lower housing 5 and houses the sensor chip 8, the circuit board 9, and the amplifier circuit portion 7 via a support member 28 made of an elastic member. , Led out of the upper housing 11. A part of the support member 28 is inserted into a through-hole (not shown) provided in the shield case 10 and is fixedly fitted into a recess 29 provided in the upper housing 14 in a press-fitted state.
[0043]
The upper housing 11 is formed of a resin material made of, for example, polybutylene terephthalate (PBT), and a connector portion 13 having a recess 30 is formed on the upper portion. A connector terminal is formed from the inside of the upper housing 11 toward the connector portion 13. 12 is drawn out.
[0044]
Further, when the upper housing 11 is combined with the lower housing 5, the upper housing 11 is provided on the entire periphery of the opening of the shield case 10 by the step portion 31 provided on the entire inner surface of the upper housing 11 and the flange portion 25 of the lower housing 5. The flange 32 is sandwiched. Further, by providing the groove 33 on the entire side surface of the lower housing 5, providing the O-ring 34 in the groove 33, and providing the upper housing 14, the portion provided with the O-ring 34 can be attached in a confidential state. Further, the lower housing 5 is fixed by performing heat caulking so that the entire circumference of the lower end portion of the upper housing 11 is bent inward.
[0045]
5 and 6 show a second embodiment of the present invention, in which a cylindrical member 20 is provided with a protector portion 36 for protecting the sensor chip 8, and the protector portion 36 includes three leg portions 37. I have.
[0046]
The protector portion 36 is located between the pressure introduction hole 2 and the sensor chip 8 including the semiconductor 40, and is pierced into the soft member 21 by a foreign substance entering from the pressure introduction hole 2, and the sensor chip 8 and the conductive wire 24. It protects so that it does not break.
[0047]
In the present embodiment, when the protector portion 36 is viewed from the pressure introducing hole 2 side, there is a portion that covers and hides the sensor chip 8 and a part of the conducting wire 24 is exposed. This exposed portion is a communication portion 44. For example, as shown in FIG. 7, even when the protector portion 36 contacts the pressure introduction hole 2 when the tubular member 20 is dropped, the pressure is applied by the communication portion 44. This is to prevent the pressure introduction hole 2 from being blocked by the protector portion 36 from being transmitted.
[0048]
For example, when the protector portion 36 is viewed from the pressure introduction hole 2 side, the protector portion 36 may be formed so as to cover not only the sensor chip 8 but also the conductor 24 and the like. In this case, a cutout portion may be formed as the communication portion 44 that transmits pressure to the surface of the protector portion 36 toward the pressure introduction hole 2. With this configuration, the sensor chip 8 and the conductive wire 24 can be more reliably protected, and when the cylindrical member 20 is dropped, the protector portion 36 closes the pressure introducing hole 2 and the pressure is reduced. It can be prevented that it is not transmitted.
[0049]
Further, when the diameter of the inlet of the pressure introduction hole 2 is different from the diameter of the sensor chip 8, the diameter may be larger than the diameter of the sensor chip 8 instead of the diameter of the inlet.
[0050]
Further, since the protector portion 36 is formed integrally with the tubular member 20, the protector portion formed integrally with the tubular member 20 as compared with the case where the protector portion 36 is provided separately from the tubular member 20. There is no possibility that 36 will fall off from the pressure introducing hole 2.
[0051]
In each of the above embodiments, the sensor chip 8 utilizes the piezoresistive effect of silicon. A thin resistor is formed on the silicon chip 40 by creating a diffused resistor by a semiconductor planar technique and etching the back surface thereof to respond to pressure. The semiconductor 40 and the conductor 41 are indirectly provided on the base plate 6 via the silicon chip 39 and the pedestal 7. However, the semiconductor 40 and the conductor 41 are not limited to the above-described embodiments. If a conductor is used, for example, a semiconductor and a conductor may be provided directly on the base plate 6 via an insulating layer (not shown), and a thin diaphragm may be provided on the base plate 6. . In this case, the pedestal 7 and the silicon chip are not required as compared with the above embodiment.
[0052]
Although each of the above embodiments is a semiconductor pressure sensor that detects a high pressure, there is no problem even if the structure of the present invention is applied to a semiconductor pressure sensor that detects a low pressure.
[0053]
【The invention's effect】
As mentioned above, according to this invention, the semiconductor pressure sensor which can achieve the intended objective can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of the same embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 4 is an enlarged sectional view of a main part of the same embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a main part of a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a front view of the same embodiment as viewed from the pressure introduction hole side.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of the same example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Screw part 2 Pressure introduction hole 3 Pressure introduction member 4 Storage body 4a Opening part 5 Lower housing 6 Base plate (metal plate)
7 pedestal (glass)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 Sensor chip 9 Circuit board 10 Shield case 11 Lead pin 12 Connector terminal 13 Connector part 14 Upper housing 15 Uneven part 16 Placement part 17 Storage recessed part 18 Flange part 19 Step part 20 Cylindrical member (form)
21 Soft member 22 Concave part 23 Lead pin 24 Conductor 25 Hedge part 26 Through capacitor 27 Lead pin 28 Support member 29 Concave part 30 Concave part 31 Step part 32 Flange 33 Groove part 34 O-ring 35 Hole part 36 Protector 37 Leg part 38 Storage part 39 Silicon chip 40 Semiconductor 41 Conductor 42 Diaphragm 43 Electronic Component 44 Communication Portion

Claims

The medium to be measured introduced from the pressure introduction hole by providing a pressure introduction hole for introducing the pressure of the medium to be measured in the pressure introduction member, including a semiconductor, and providing a base plate directly or indirectly including the semiconductor. A semiconductor pressure sensor for detecting the pressure of the medium to be measured by the semiconductor, wherein a conductor electrically connected to the semiconductor is directly or indirectly provided on the base plate, A conductive member for transmitting an output from the semiconductor is provided on a plate, a conductive wire for electrically connecting the conductive material and the conductive member is provided, and at least the semiconductor, the conductive material, and a soft member that covers the conductive wire, the base plate, and the base plate provided with a housing portion for housing said soft member by the type of separate, at least a protector unit which protects the semiconductor and the pressure introducing hole semiconductors It provided integrally with the mold body so as to be positioned between the, through the soft member, with the semiconductor, with receiving the pressure of the medium to be measured, so that the semiconductor is facing the pressure introducing hole, wherein A semiconductor pressure sensor, wherein a base plate is hermetically connected to the pressure introducing member.

2. The semiconductor pressure sensor according to claim 1, wherein the base plate and the pressure introducing member are made of metal, and the mold is made of synthetic resin.

The semiconductor pressure sensor according to claim 1, wherein the protector portion and the mold body are connected by a leg portion.

The semiconductor pressure sensor according to claim 1, wherein a communication portion for transmitting pressure is provided in the protector portion.