JP6715218B2 - Pressure detector - Google Patents
Pressure detector Download PDFInfo
- Publication number
- JP6715218B2 JP6715218B2 JP2017136615A JP2017136615A JP6715218B2 JP 6715218 B2 JP6715218 B2 JP 6715218B2 JP 2017136615 A JP2017136615 A JP 2017136615A JP 2017136615 A JP2017136615 A JP 2017136615A JP 6715218 B2 JP6715218 B2 JP 6715218B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lead frame
- pressure
- terminal
- detection device
- pressure detection
- 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.)
- Active
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 91
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 91
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 52
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 27
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 27
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 27
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 23
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 18
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 3
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 22
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 14
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 14
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 7
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 6
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 6
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 235000012489 doughnuts Nutrition 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000004382 potting Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
本発明は、圧力検出装置に関する。 The present invention relates to a pressure detecting device.
自動車の環境対応や燃費向上の為に、電動モータによって油圧を発生させる油圧システムや、燃料に圧力を加えて噴射する燃料噴射システム等の採用が拡大している。これらのシステムでは、圧力を検出するために圧力センサが備えられている。一般的に油圧検出用圧力センサ(以下、圧力センサと呼ぶ)は、強度的な信頼性を確保するために金属製の筐体に収納されており、測定対象物である作動油や液体燃料等の圧力媒体が流れる金属配管にネジ締めによって取り付けられる。金属配管は、たとえば自動車のボディやエンジンなど、ボディGND電位の構造物に固定されている。そのため、圧力センサの金属筐体の電位は、金属配管と同様にボディGND電位となる。 2. Description of the Related Art In order to respond to the environment of automobiles and improve fuel efficiency, the adoption of a hydraulic system that generates hydraulic pressure by an electric motor, a fuel injection system that injects fuel with pressure, and the like are expanding. In these systems, a pressure sensor is provided to detect the pressure. Generally, a pressure sensor for detecting oil pressure (hereinafter, referred to as a pressure sensor) is housed in a metal casing in order to ensure strength reliability, such as hydraulic oil or liquid fuel to be measured. It is attached to the metal pipe through which the pressure medium flows by screwing. The metal pipe is fixed to a structure having a body GND potential, such as an automobile body or an engine. Therefore, the potential of the metal housing of the pressure sensor becomes the body GND potential as in the metal pipe.
圧力センサには、自動車に搭載された電子制御装置(ECU:Electoronic Control Unit)と接続するためのコネクタ端子が設けられている。圧力センサの製造時などにおいて、人体への静電気帯電防止策が十分に施されていない環境で人体が圧力センサのコネクタ端子に触れると、人体から圧力センサへの静電気放電(ESD:ElectroStatic Discharge)が起こり、圧力センサに高電圧が印加される場合がある。圧力センサにおいて圧力を検出する検出素子は、金属筐体との間に絶縁層を介して配置されている。これは、検出素子と金属筐体の間に容量が比較的大きい寄生容量が電気的に接続されていることに相当する。そのため、上記のように金属筐体の電位がボディGND電位の状態のときに、圧力センサのコネクタ端子にESDによる高電圧が印加されると、圧力センサから寄生容量に電荷が流れ込み、寄生容量が充電される。このとき、途中にある処理回路に許容電流を超える電流が流れると、処理回路が破壊に至るおそれがある。 The pressure sensor is provided with a connector terminal for connecting to an electronic control unit (ECU: Electronic Control Unit) mounted on a vehicle. If the human body touches the connector terminals of the pressure sensor in an environment where the antistatic measures against the human body are not adequately applied, such as when manufacturing a pressure sensor, electrostatic discharge (ESD: ElectroStatic Discharge) from the human body to the pressure sensor may occur. Occasionally, a high voltage may be applied to the pressure sensor. The detection element for detecting the pressure in the pressure sensor is arranged with an insulating layer between the pressure sensor and the metal case. This corresponds to electrically connecting a relatively large parasitic capacitance between the detection element and the metal casing. Therefore, when a high voltage due to ESD is applied to the connector terminal of the pressure sensor when the potential of the metal housing is the body GND potential as described above, electric charges flow from the pressure sensor into the parasitic capacitance, and the parasitic capacitance is reduced. Be charged. At this time, if a current exceeding the permissible current flows through a processing circuit on the way, the processing circuit may be destroyed.
上記の課題を解決するためのESD対策として、特許文献1、2に記載の技術が知られている。特許文献1には、制御回路基板に接続される端子を延長し、さらに端子に突起部を形成することで、制御回路基板とボディGND電位の筐体との間に放電ギャップを形成した車載用電子装置が開示されている。また、特許文献2には、回路基板を設置する金属筐体の形状を工夫し、GND端子の一部を金属筐体の突起部に近接させることで、金属筐体とGND端子の間に放電ギャップを形成した車載用電子装置が開示されている。
The techniques described in
特許文献1、2に記載の技術では、端子構造や金属筐体の形状を工夫することで放電ギャップを形成し、ESDによる高電圧をGND電位に逃がすようにしている。そのため、部品点数や加工工数が増加し、コストアップを生じるという問題がある。
In the techniques described in
本発明による圧力検出装置は、圧力媒体から受ける圧力により変形する変形部を有する金属筐体と、前記変形部の変形を検出することで前記圧力を検出する検出素子と、前記検出素子と電気的に接続された第1のリードフレームと、前記第1のリードフレームとは別の第2のリードフレームと、前記第1のリードフレームおよび前記第2のリードフレームを保持する構造体と、を備え、前記構造体には、前記検出素子と前記第1のリードフレームを介して電気的に接続されるコネクタ端子を挿入するための挿入部が形成されており、前記挿入部には、前記第1のリードフレームと、前記コネクタ端子を押圧して前記第1のリードフレームと接触させるための押圧端子とが配置されており、前記第2のリードフレームには、前記押圧端子と、前記金属筐体から所定間隔離れた位置で前記構造体から露出された放電端子とが形成されている。 A pressure detection device according to the present invention includes a metal housing having a deformable portion that is deformed by a pressure received from a pressure medium, a detection element that detects the pressure by detecting the deformation of the deformed portion, and the detection element and an electrical element. A first lead frame connected to the first lead frame, a second lead frame different from the first lead frame, and a structure for holding the first lead frame and the second lead frame. An insertion portion for inserting a connector terminal electrically connected to the detection element via the first lead frame is formed in the structure, and the insertion portion has the first portion. And a pressing terminal for pressing the connector terminal to come into contact with the first lead frame, and the second lead frame includes the pressing terminal and the metal housing. And a discharge terminal exposed from the structure at a position spaced apart from the structure by a predetermined distance.
本発明によれば、コストアップを避けつつ、圧力センサのESD耐性を向上させることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to improve the ESD resistance of the pressure sensor while avoiding an increase in cost.
以下、本発明を実施するための実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described.
図1は、本発明の一実施形態に係る圧力検出装置1の構成を示す縦断面図である。圧力検出装置1は、自動車に搭載されて用いられるものであり、センサ素子2、圧力ポート3、コネクタサブアセンブリー5、ベース部材6、接続部材7、第1リードフレーム8、および第2リードフレーム9を備える。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of a
圧力ポート3の上部には、測定対象とする圧力媒体の受圧面として作用する矩形状のダイアフラム3aが設けられている。ダイアフラム3aの上面、すなわち受圧面と反対側の面は、センサ素子2が載置される台座面3bである。圧力ポート3は、作動油や液体燃料等の圧力媒体をダイアフラム3aの受圧面に導入する。これにより、ダイアフラム3aが圧力媒体の圧力に応じて変形し、歪が発生する。センサ素子2は、たとえばダイアフラム3aの歪に応じた抵抗値の変化を測定することで、ダイアフラム3aの変形量すなわち歪量を検出し、それによって圧力媒体の圧力を検出する。
Above the pressure port 3, a
圧力ポート3とベース部材6は、いずれもSUS等の金属製であり、溶接等によって互いに接合されている。ベース部材6の上には、接続部材7が接着剤等によって固定されている。以下では、圧力ポート3とベース部材6を合わせたものを「金属筐体」と呼ぶ。なお、圧力ポート3とベース部材6を接合して金属筐体とするのではなく、圧力ポート3とベース部材6が一体形成されているものを金属筐体として用いても問題ない。
The pressure port 3 and the
コネクタサブアセンブリー5は、コネクタ端子5aを有する。コネクタ端子5aには不図示のハーネスが接続される。圧力検出装置1は、このハーネスを介して自動車のECUと接続されることで、圧力検出結果をECUに出力する。コネクタサブアセンブリー5には、センサ素子2等を外部から遮蔽するためのカバー11が一体成形により設けられている。なお、カバー11はたとえば六角形状を有する。
The
接続部材7は、第1リードフレーム8および第2リードフレーム9を保持するための構造体である。接続部材7には、コネクタ端子5aを挿入するための挿入部が形成されている。この挿入部には、第1リードフレーム8の一端と、第2リードフレーム9の一端とが配置されている。第1リードフレーム8の他端側には、ワイヤ10を用いたワイヤボンディングによりセンサ素子2と接続されるボンディング部が設けられている。ワイヤ10には、たとえばアルミニウム(Al)や金(Au)などが使用される。コネクタ端子5aを接続部材7の挿入部に挿入することで、ワイヤ10、第1リードフレーム8、コネクタ端子5aおよびハーネスを介して、センサ素子2がECUと電気的に接続される。
The
第2リードフレーム9の他端側には、ESDによる高電圧がコネクタ端子5aに印加された場合に、その高電圧を放電させてセンサ素子2を保護するための放電端子9aが設けられている。放電端子9aは、金属筐体を構成するベース部材6から所定間隔離れた位置で接続部材7から露出されている。接続部材7の挿入部にコネクタ端子5aが挿入されると、コネクタ端子5aは第2リードフレーム9と接触し、放電端子9aと電気的に接続される。この状態でコネクタ端子5aにESDによる高電圧が印加されると、放電端子9aとベース部材6の間で絶縁破壊が生じ、印加された高電圧が放電端子9aからベース部材6に放電される。
On the other end side of the
圧力検出装置1を組み立てる際には、第1リードフレーム8および第2リードフレーム9が組み込まれた接続部材7をベース部材6の上に配置し、センサ素子2と第1リードフレーム8のボンディング部をワイヤ10で接続する。その後、異物等からセンサ素子2を保護するために、センサ素子2の表面にシリコーンゲル12をポッティングする。そして、コネクタ端子5aが接続部材7の挿入部に挿入された状態で、カバー11とベース部材6を溶接等により接合することで、コネクタサブアセンブリー5と金属筐体を一体化する。これにより、圧力検出装置1が構成される。
When assembling the
センサ素子2は、歪検出素子と処理回路がシリコン基板上に一体的に形成された1チップ構成の圧力検出素子である。そのため、処理回路をレイアウトするための回路基板は不要である。ダイアフラム3aにて受圧された圧力に対してセンサ素子2が発生した出力信号は、ワイヤ10、第1リードフレーム8、コネクタ端子5aを通り、ハーネスにてECUに伝送される。
The
次に、接続部材7、第1リードフレーム8および第2リードフレーム9の詳細形状について、図2を参照して説明する。図2は、第1リードフレーム8および第2リードフレーム9が組み込まれた接続部材7の外観を示す図である。図2において、左側の図は接続部材7の投影図であり、右側の図は平面図である。
Next, detailed shapes of the connecting
図2に示すように、接続部材7には挿入部7cが形成されている。挿入部7cには、第1リードフレーム8の一端側に設けられたコネクタ接触部8bと、第2リードフレーム9の一端側に設けられた押圧端子9bとが配置されている。なお、第1リードフレーム8の他端側には、センサ素子2とワイヤボンディングで接続するためのボンディング部8aが設けられており、第2リードフレーム9の他端側には、センサ素子2をESDから保護するための放電端子9aが設けられている。
As shown in FIG. 2, the connecting
押圧端子9bはばね性を持っているため、コネクタ端子5aが挿入部7cに挿入されると、押圧端子9bが変形してコネクタ端子5aをコネクタ接触部8bの方向に押圧する。これにより、コネクタ端子5aをコネクタ接触部8bおよび押圧端子9bに確実に接触させ、コネクタ端子5aと第1リードフレーム8および第2リードフレーム9との電気的な接続を確保することができる。
Since the
また、接続部材7には、コネクタ端子5aを挿入部7cに挿入する際に位置決めを行うための差し込みガイド7bが設けられている。差し込みガイド7bの位置や形状は、コネクタサブアセンブリー5に設けられている不図示の突起部の位置や形状に対応するように形成されている。もしも差し込みガイド7bが存在しないと、コネクタ端子5aを挿入部7cに挿入する際にコネクタ端子5aの位置や向きがずれてしまい、コネクタ端子5aがコネクタ接触部8bに正確に接触されない恐れがある。そこで、本実施形態では接続部材7に差し込みガイド7bを設けることで、コネクタサブアセンブリー5を組み込む際に、差し込みガイド7bがコネクタサブアセンブリー5の突起部と嵌合してコネクタ端子5aの位置決めが行われるようにしている。こうして位置決めされた状態でコネクタ端子5aが挿入部7cに挿入されることで、コネクタ端子5aをコネクタ接触部8bに正確に接触させることができる。
Further, the
さらに、接続部材7には、チップコンデンサ等の電子部品が搭載される搭載部7aが設けられている。コネクタ端子5aは、搭載部7aへの電子部品の搭載に支障が生じないように、挿入部7cに挿入された際に搭載部7aに搭載された電子部品と干渉しないような形状にプレス成型されている。これにより、圧力検出装置1において回路基板の廃止が可能である。搭載部7aは、必要な電子部品を搭載した後、センサ素子2と同様にシリコーンゲル12でポッティングし、表面保護される(図1参照)。
Further, the connecting
押圧端子9bは、前述のように挿入部7cにおいて、コネクタ端子5aをコネクタ接触部8bに接触させるためのバネを形成している。接続部材7のモールド成型時には、複数の第2リードフレーム9がキャリアにより一体化されており、モールド完了後に切断工程を経て、各第2リードフレーム9に分かれる。このときの各第2リードフレーム9の切断箇所は、接続部材7のベース部材6との接触面から所定間隔離れた位置で接続部材7から露出しており、放電端子9aとしてそれぞれ利用される。すなわち、接続部材7に組み込まれた第2リードフレーム9は、切断工程を経ることで放電端子9aが自動的に形成される。
The
次に、本実施形態の特徴である放電端子9aについて、図3および図4を用いて以下に説明する。
Next, the
図3は、センサ素子2が載置された圧力ポート3の部分拡大図である。図3に示すように、センサ素子2は圧力ポート3の上に接合剤4を介して接合されている。なお、前述のように、センサ素子2は歪検出素子と処理回路が一体的に形成された1チップ構成を有している。接合剤4は、たとえば無機系接着剤などの絶縁体であり、センサ素子2の面積に比べて極めて薄い厚さで塗布されている。そのため、センサ素子2を含む回路上では、接合剤4を間に挟んだセンサ素子2と圧力ポート3の接合部分は、比較的容量の大きな寄生容量Cicとして作用する。
FIG. 3 is a partially enlarged view of the pressure port 3 on which the
図4は、上記の寄生容量Cicを有する回路上での放電端子9aの作用を説明する図である。図4(a)は放電端子9aが設けられていない場合の回路模式図を示し、図4(b)は放電端子9aが設けられている場合の回路模式図を示している。これらの回路模式図において示すICおよび保護回路は、センサ素子2や接続部材7の搭載部7aに搭載された電子部品によって構成される回路を示している。
FIG. 4 is a diagram for explaining the action of the
圧力検出装置1の製造時などにおいて、接続部材7の挿入部7cにコネクタ端子5aが挿入された状態で人体がコネクタ端子5aに触れると、人体に蓄積された電荷がESDにより放電され、コネクタ端子5aに高電圧が印加されることがある。このとき、放電端子9aが設けられていない図4(a)の場合には、人体からコネクタ端子5a、保護回路、IC、寄生容量CiCを経由して、ボディGND電位の金属筐体に至る充電経路が形成される。そのため、人体からコネクタ端子5aに向けて放出された電荷の大半は、容量の比較的大きな寄生容量CiCに流れ込む。その際、高電圧の電流がICすなわちセンサ素子2の処理回路を流れることで、処理回路内の抵抗素子等がジュール熱により焼損し、センサ素子2が破壊に至る恐れがある。なお、ノイズによる処理回路の誤動作を回避するために、コネクタ端子5aから保護回路までの配線と金属筐体との間にノイズパスとして作用する容量が設けられる場合もあるが、この場合にもESDによる電荷の少なくとも一部が寄生容量CiCに流れ込むため、同様にセンサ素子2が破壊に至る恐れがある。ただし、コネクタ端子5aに印加される高電圧がマイナス電圧の場合は、図4(a)とは電荷の流れが逆になる。
When the human body touches the
一方、放電端子9aを設けた図4(b)の場合、放電端子9aと金属筐体との間に放電ギャップが形成される。ESDによる電荷がコネクタ端子5aから流れ込むと、金属筐体のGND電位に対して保護回路およびICの電位が上昇する。放電ギャップの電位傾度が空気の絶縁破壊レベルに達したところで放電ギャップが絶縁破壊され、放電端子9aから金属筐体に向けて放電が発生する。その結果、人体からコネクタ端子5aに向けて放出された電荷は、ICを通らずに放電端子9aから金属筐体に流れ込む。これにより、高電圧の電流がICに流れることを回避し、センサ素子2の破壊を防ぐことができる。なお、放電端子9aによる放電ギャップは、図4(b)に示すように、搭載部7aに搭載された電子部品によって構成される保護回路よりもコネクタ端子5a側に設けることが好ましい。
On the other hand, in the case of FIG. 4B in which the
図4(b)の場合には、放電端子9aと金属筐体との間隔を調整することで、放電ギャップにおける絶縁破壊レベルを調節することが可能である。ESDによるセンサ素子2の破壊を防ぐためには、センサ素子2の耐電圧よりも低い電圧レベルで放電ギャップの絶縁破壊を引き起こすようにする必要がある。ここで、空気の絶縁破壊は、一般的に電位傾度E[V/m]が3[MV/m]以上で発生することが知られている。
In the case of FIG. 4B, the dielectric breakdown level in the discharge gap can be adjusted by adjusting the distance between the
また、放電ギャップの絶縁破壊が起こる電圧レベルには、放電端子9aの先端形状も大きく関与する。具体的には、放電端子9aの先端が鋭いほど、放電ギャップの電位傾度が大きくなり、絶縁破壊を生じて放電し易くなる。ここで、放電端子9aは、前述のように接続部材7のモールド成型後の切断工程によって第2リードフレーム9に形成される。そのため、放電端子9aの先端形状は一般に、切断によって鋭く尖っている。したがって、比較的低い電圧レベルでも放電端子9aと金属筐体間の放電ギャップにて絶縁破壊を生じさせ、センサ素子2の破壊をより一層確実に防ぐことができる。
Further, the tip shape of the
図5は、第1リードフレーム8および第2リードフレーム9と金属筐体の位置関係を示す図である。図5では、第1リードフレーム8および第2リードフレーム9と金属筐体の位置関係を分かりやすくするため、コネクタサブアセンブリー5のうちコネクタ端子5aの先端部を除いた部分と、接続部材7とを除去して、圧力検出装置1の外観を正面図により示している。
FIG. 5 is a diagram showing a positional relationship between the
本実施形態の圧力検出装置1では、第1リードフレーム8の下側の面、すなわちベース部材6側の面と、金属筐体におけるベース部材6の上側の面とは、絶縁体である接続部材7の樹脂や接着剤を間に挟んで、所定間隔で対向して配置されている。これにより、図5において破線で示した区間において、第1リードフレーム8と金属筐体の間に、寄生容量Ctを有する平行平板コンデンサを形成している。この平行平板コンデンサ領域は、図5に示すように、センサ素子2と接続されるボンディング部8aおよび接続部材7において電子部品が搭載される搭載部7aよりも、電気経路上でコネクタ端子5aが接触されるコネクタ接触部8bに近い位置に形成することが好ましい。Ctを寄生容量Cicと並列に設けることでESDの電荷を分流させることが可能となり、Cicの影響を軽減する効果が見込まれる。
In the
また、第2リードフレーム9には、放電端子9aと押圧端子9bが形成されている。放電端子9aは、図5に示すように、第1リードフレーム8による平行平板コンデンサ領域とは異なる位置において、金属筐体との間に所定間隔を空けて配置されている。放電が起きやすくするために、放電端子9aの先端形状は前述のように鋭く尖っている。このようにすることで、放電端子9a以外からの不要な放電が無くなり、より確実にESDの高電圧からセンサ素子2を保護することができる。なお、第1リードフレーム8の平行平板コンデンサ領域とは異なり、放電による炭化を避けるため、放電端子9aの先端部と金属筐体の間には、接続部材7の樹脂や接着剤が配置されていないことが好ましい。
Further, the
放電端子9aと金属筐体間の距離は、0.1[mm]〜0.6[mm]の範囲で設定することが望ましい。この理由を以下に説明する。
It is desirable to set the distance between the
圧力検出装置1のような自動車用部品の場合、インダクタンスが大きい他の自動車用部品を発生源とする高電圧ノイズ(サージ)が入力されることがある。数百[V]程度の大きさのサージ電圧が入力された場合でも、放電端子9aと金属筐体との間の絶縁を確保して導通状態にならないように、ある程度の距離を保つ必要がある。
In the case of an automobile component such as the
空気の絶縁破壊は、先に説明した通り、一般的に電位傾度E[V/m]が3[MV/m]以上で発生することが知られている。ここで、一般的にサージ試験で想定されているサージ電圧の値は、300[V]程度である。これらの値を電位傾度E[V/m]の式、すなわち、E=V/d(ただし、V:電圧[V]、d:極板間距離[m])に当てはめると、放電端子9aと金属筐体の間の最小距離は0.1[mm]と計算される。
As described above, it is known that the dielectric breakdown of air generally occurs when the potential gradient E [V/m] is 3 [MV/m] or more. Here, the value of the surge voltage generally assumed in the surge test is about 300 [V]. Applying these values to the expression of the potential gradient E [V/m], that is, E=V/d (where V: voltage [V], d: distance between electrode plates [m]), the
一方、ESDによるセンサ素子2の破壊を防ぐためには、前述のように、センサ素子2の耐電圧よりも低い電圧レベルで放電ギャップの絶縁破壊が起きる必要がある。ここで、センサ素子2に対して要求される耐電圧は、例えば、人体モデルでのESD耐圧試験の規格値の一つである2[kV]である。そのため、この規格値未満の電圧で確実に放電ギャップの絶縁破壊が生じて放電端子9aから放電が行われるように、放電端子9aと金属筐体の間の距離を設定しなければならない。
On the other hand, in order to prevent the
上記の規格値2[kV]に対して余裕を見込んだ値として、例えば1.8[kV]以上の電圧レベルになると、放電端子9aと金属筐体の間で絶縁破壊が生じるようにする。この場合、前述の電位傾度E[V/m]の式においてd=0.6[mm]としたときに、V=1.8[kV]で電位傾度E[V/m]が3[MV/m]となる。したがって、放電端子9aと金属筐体の間の最大距離は0.6[mm]と計算される。
When the voltage level is 1.8 [kV] or more as a value that allows for a margin with respect to the standard value 2 [kV], dielectric breakdown occurs between the
以上説明したように、放電端子9aと金属筐体間の距離は、下限値0.1[mm]以上、かつ上限値0.6[mm]以下の範囲で設定することが望ましい。ただし、これらの下限値と上限値の一方のみを採用することも可能である。すなわち、サージ電圧を考慮しなくてもよい場合は、放電端子9aと金属筐体間の距離を0.1[mm]未満としてもよい。また、センサ素子2の耐電圧が高い場合は、放電端子9aと金属筐体間の距離を0.6[mm]より大きくしてもよい。
As described above, it is desirable that the distance between the
なお、接続部材7をモールド樹脂で構成する場合、モールド成型時の制約により、第1リードフレーム8や第2リードフレーム9と金属筐体の間に配置できる最小の薄さが存在する。そこで、接続部材7とは異なる形状の接続部材を用いて、第1リードフレーム8および第2リードフレーム9と金属筐体(ベース部材6)の間に接続部材の樹脂が配置されないようにして、接続部材とベース部材6を接合している接着剤を平行平板コンデンサの誘電体として利用してもよい。
When the connecting
図6は、接着剤を利用して平行平板コンデンサを構成する場合の接続部材の形状例を示す図である。図6(a)に示す接続部材13では、第1リードフレーム8の平行平板領域における下側の面、すなわちベース部材6側の面が接続部材13から露出された状態で、第1リードフレーム8が接続部材13に取り付けられる。第1リードフレーム8が取り付けられた接続部材13をベース部材6の上に載せると、接続部材13の底面、すなわち金属筐体(ベース部材6)に対向する接続部材13の面から、第1リードフレーム8の一部、すなわち第1リードフレーム8のベース部材6に対向する面が露出している状態となる。この状態で接続部材13を絶縁体の接着剤でベース部材6に張り付ける。ただし前述のように、放電による接着剤の炭化を避けるため、放電端子9aと金属筐体(ベース部材6)の間には接着剤が配置されないようにする。すると、接着剤が平行平板コンデンサの誘電体として作用し、第1リードフレーム8と金属筐体の間に寄生容量Ctが形成される。このとき、接着剤の量を制御して接着層の厚さを調節することで、寄生容量Ctにおいて所望の静電容量値を得ることができる。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the shape of a connecting member when a parallel plate capacitor is formed by using an adhesive. In the connecting
また、図6(b)に示す接続部材14を用いてもよい。接続部材14の底面には、外縁に沿って形成された壁部14aと、壁部14aに囲われた充填部14bとが設けられている。充填部14bは、底面に対して壁部14aよりも窪んでいる。この接続部材14でも図6(a)の接続部材13と同様に、第1リードフレーム8の平行平板領域における下側の面、すなわちベース部材6側の面が接続部材14から露出された状態で、第1リードフレーム8が接続部材14に取り付けられる。第1リードフレーム8が取り付けられた接続部材14をベース部材6の上に載せると、壁部14aの底面が金属筐体(ベース部材6)と接触した状態となる。このとき、金属筐体に接続部材14を取り付ける際の位置決めを壁部14aによって行うようにしてもよい。さらに、壁部14aの突出形状に対応する溝や段差等を金属筐体側に形成しておき、この溝や段差等に壁部14aを合わせることで、接続部材14の位置決めが行われるようにしてもよい。また、金属筐体(ベース部材6)に対向する充填部14bの面から、第1リードフレーム8の一部、すなわち第1リードフレーム8のベース部材6に対向する面が露出している状態となる。この状態で充填部14bに絶縁体の接着剤を充填し、接続部材14をベース部材6に張り付ける。ただしこの場合も前述のように、放電による接着剤の炭化を避けるため、放電端子9aと金属筐体(ベース部材6)の間には接着剤が配置されないようにする。すると、接続部材13の場合と同様に、接着剤が平行平板コンデンサの誘電体として作用し、第1リードフレーム8と金属筐体の間に寄生容量Ctが形成される。このときの接着層の厚さは、壁部14aの高さとなるため、第1リードフレーム8および放電端子9aと金属筐体の間の距離のバラツキを抑えることができる。したがって、壁部14aの高さを調節することで、寄生容量Ctにおいて所望の静電容量値を正確に得ることができると共に、放電電圧のバラツキを抑えることができる。なお、充填部14bにおいて第1リードフレーム8の一部を露出させなくてもよい。
Moreover, you may use the
さらに、金属筐体に接続部材14を取り付けた際に、壁部14aの底面に対して金属筐体が充填部14b内で第1リードフレーム8側に突き出るような配置としてもよい。たとえば、頂上部が平坦なテーブル状の凸形状部分を金属筐体に形成しておき、接続部材14を取り付けるときには、この凸形状部分を充填部14bの凹み部分に挿入することで、上記のような配置を実現できる。または、前述のように壁部14aの突出形状に対応する溝を金属筐体に設けておき、この溝に壁部14aを嵌め込むことでも、上記のような配置を実現できる。これにより、前述したようなモールド成型時の制約による最小樹脂厚みよりも小さい距離で、金属筐体と第1リードフレーム8とを配置できるため、寄生容量Ctを増大させることが可能となる。
Furthermore, when the connecting
同様に、金属筐体に接続部材14を取り付けた際に、壁部14aの底面に対して金属筐体が放電端子9a側に突き出るような配置としてもよい。これにより、前述したようなモールド成型時の制約による最小樹脂厚みよりも小さい距離で、金属筐体と放電端子9aとを配置できるため、放電電圧を小さくすることが可能となる。
Similarly, when the
また、圧力検出装置1のESD耐性を向上させるには、寄生容量Cicの静電容量値を小さくすることも効果的である。具体的には、たとえばセンサ素子2を圧力ポート3に接合する接合剤4を厚くすることで、寄生容量Cicの静電容量値を小さくすることができる。ここで、平行平板コンデンサ容量C[F]は、極板の面積をS[m2]、極板間距離をd[m]、誘電率をε[F/m]とすると、C=ε・S/dの式で表される。この式から、極板間距離dを大きくすると平行平板コンデンサ容量Cが小さくなることが分かる。そのため、センサ素子2の歪検出性能に影響のない範囲で接合剤4を厚くし、センサ素子2と圧力ポート3の間の距離を離すことで、寄生容量CiCの静電容量値を小さくして圧力検出装置1のESD耐性を向上させることが可能である。
Further, in order to improve the ESD resistance of the
以上説明した本発明の一実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。 According to the embodiment of the present invention described above, the following operational effects are achieved.
(1)圧力検出装置1は、圧力媒体から受ける圧力により変形する変形部、すなわちダイアフラム3aを有する金属筐体と、変形部の変形を検出することで圧力を検出するセンサ素子2と、センサ素子2と電気的に接続された第1リードフレーム8と、第1リードフレーム8とは別の第2リードフレーム9と、第1リードフレーム8および第2リードフレーム9を保持する構造体、すなわち接続部材7とを備える。接続部材7には、センサ素子2と第1リードフレーム8を介して電気的に接続されるコネクタ端子5aを挿入するための挿入部7cが形成されている。挿入部7cには、第1リードフレーム8と、コネクタ端子5aを押圧して第1リードフレーム8と接触させるための押圧端子9bとが配置されている。第2リードフレーム9には、押圧端子9bと、金属筐体から所定間隔離れた位置で接続部材7から露出された放電端子9aとが形成されている。このようにしたので、コストアップを避けつつ、圧力センサである圧力検出装置1のESD耐性を向上させることができる。
(1) The
(2)第1リードフレーム8は、センサ素子2とワイヤボンディングにより接続された接続部、すなわちボンディング部8aと、押圧端子9bにより押圧されたコネクタ端子5aが接触するコネクタ接触部8bとを有し、ボンディング部8aとコネクタ接触部8bとの間の電気経路上に、電子部品が接続されている。このようにしたので、圧力検出装置1のノイズ耐性の向上が図れる。
(2) The
(3)接続部材7、13または14は、接着剤により金属筐体と接合されている。この接着剤は、放電端子9aと金属筐体の間には配置されていない。このようにしたので、放電による接着剤の炭化を避け、放電端子9aと金属筐体とが導通してしまうことを防止できる。
(3) The connecting
(4)接着剤は絶縁体であり、第1リードフレーム8が有する第1の面、すなわち平行平板領域における金属筐体側の面と、金属筐体が有する第2の面、すなわちベース部材6の上面とは、接着剤を間に挟んで対向して配置されている。このようにしたので、第1リードフレーム8と金属筐体の間に寄生容量を生じさせ、圧力センサである圧力検出装置1の耐ノイズ性を向上させることができる。
(4) The adhesive is an insulator, and the first surface of the
(5)接続部材14は、金属筐体と接する接触面、すなわち壁部14aの底面と、接触面に対して窪んでおり接着剤が充填される充填部14bとを有する。このような接続部材14を用いれば、壁部14aの高さを調節することで、放電端子9aからの放電が行われる放電電圧を所望の電圧値とすることができる。
(5) The
(6)放電端子9aと金属筐体との間の所定間隔は、0.1mm以上であることが好ましい。このようにすれば、サージ電圧の入力による放電端子9aと金属筐体の導通を避けることができる。
(6) The predetermined distance between the
(7)また、放電端子9aと金属筐体との間の所定間隔は、0.6mm以下であることが好ましい。このようにすれば、センサ素子2の耐電圧以下で放電端子9aと金属筐体との間で絶縁破壊を生じさせ、センサ素子2の破損を避けることができる。
(7) Further, the predetermined distance between the
(8)金属筐体は、圧力媒体を変形部に導入する圧力ポート3と、接続部材7と接合されるベース部材6とを含む。このようにしたので、耐ノイズ性が高い圧力検出装置1を構成することができる。
(8) The metal casing includes the pressure port 3 for introducing the pressure medium into the deformable portion, and the
なお、以上説明した実施形態では、歪検出素子と処理回路が一体となった1チップタイプのセンサ素子2を例に取り説明したが、1チップタイプ以外のセンサ素子、すなわち歪ゲージと処理回路が別々の基板上に形成されているセンサ素子においても、同様に本発明を適用可能である。この場合、一般的に歪ゲージは金属筐体に最も近い場所に絶縁された状態で配置されるため、歪ゲージと金属筐体の間に大きな静電容量値を有する寄生容量が形成される。そのため、ESDによる電荷がその寄生容量に流れ込む際に処理回路を通ることで、センサ素子の破壊を引き起こす恐れがある。したがって、この場合でも実施形態と同様の対策が効果的である。
In the embodiment described above, the one-chip
また、実施形態で説明した圧力検出装置1は、自動車に搭載され、作動油や液体燃料等の圧力媒体の圧力を検出するものとして説明したが、他の用途で用いられる圧力検出装置についても、同様に本発明を適用可能である。金属筐体にセンサ素子が絶縁された状態で近接して配置され、金属筐体がGND電位になっているものであれば、様々な圧力検出装置について、本発明によるESD耐性の向上を有効に作用させることができる。たとえば荷重を歪みとして検出するセンサでは、大きな力がセンサに印加されるため、受圧部分に樹脂等を使用できない。また、センサ素子の台座も強固に構成する必要がある。したがって、こうしたセンサの筐体は必然的に金属により構成されることとなり、実施形態で説明した圧力検出装置1と類似の構成となるため、本発明を同様に適用することでESD耐性の向上を図ることができる。
Further, although the
なお、上記センサにおいて使用されるセンサ素子についても前述のように、歪検出素子と処理回路が一体となった1チップタイプのセンサ素子であってもよいし、これらが別々の基板上に形成されていてもよい。いずれの場合でも、実施形態で説明したのと同様の作用効果が得られる。 As described above, the sensor element used in the sensor may be a one-chip type sensor element in which the strain detection element and the processing circuit are integrated, or they may be formed on different substrates. May be In any case, the same effects as those described in the embodiment can be obtained.
本発明が適用される圧力検出装置は、実施形態で説明したようなドーナツ型の形状に限らず、他の形状であってもよい。これまでに説明したような技術要素が組み込まれていれば、どのような形状としても問題無い。 The pressure detection device to which the present invention is applied is not limited to the donut shape as described in the embodiments, and may have another shape. As long as the technical elements described above are incorporated, there is no problem with any shape.
以上説明したように、圧力検出装置において本発明を適用することで、異種金属結合を発生させず、かつ特別な加工をせずに、ESD耐性を向上させることができる。また、これはチップコンデンサを用いない構成であるため、接続信頼性の向上、コストダウン、そして省スペース化が期待できる。 As described above, by applying the present invention to the pressure detection device, it is possible to improve the ESD resistance without causing dissimilar metal bonding and without special processing. Further, since this structure does not use a chip capacitor, improvement in connection reliability, cost reduction, and space saving can be expected.
以上説明した実施形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 The embodiments and various modifications described above are merely examples, and the present invention is not limited to these contents unless the characteristics of the invention are impaired. Although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. Other aspects that are conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included within the scope of the present invention.
1 圧力検出装置
2 センサ素子
3 圧力ポート
3a ダイアフラム
3b 台座面
4 接合剤
5 コネクタサブアセンブリー
5a コネクタ端子
6 ベース部材
7 接続部材
7a 搭載部
7b 差し込みガイド
7c 挿入部
8 第1リードフレーム
8a ボンディング部
8b コネクタ接触部
9 第2リードフレーム
9a 放電端子
9b 押圧端子
10 ワイヤ
11 カバー
12 シリコーンゲル
1
Claims (8)
前記変形部の変形を検出することで前記圧力を検出する検出素子と、
前記検出素子と電気的に接続された第1のリードフレームと、
前記第1のリードフレームとは別の第2のリードフレームと、
前記第1のリードフレームおよび前記第2のリードフレームを保持する構造体と、を備え、
前記構造体には、前記検出素子と前記第1のリードフレームを介して電気的に接続されるコネクタ端子を挿入するための挿入部が形成されており、
前記挿入部には、前記第1のリードフレームと、前記コネクタ端子を押圧して前記第1のリードフレームと接触させるための押圧端子とが配置されており、
前記第2のリードフレームには、前記押圧端子と、前記金属筐体から所定間隔離れた位置で前記構造体から露出された放電端子とが形成されている圧力検出装置。 A metal casing having a deformable portion that is deformed by the pressure received from the pressure medium,
A detection element for detecting the pressure by detecting the deformation of the deformable portion,
A first lead frame electrically connected to the detection element;
A second lead frame different from the first lead frame;
A structure for holding the first lead frame and the second lead frame,
In the structure, an insertion portion for inserting a connector terminal electrically connected to the detection element via the first lead frame is formed,
The first lead frame and a pressing terminal for pressing the connector terminal to make contact with the first lead frame are arranged in the insertion portion,
The pressure detection device in which the pressing terminal and the discharge terminal exposed from the structure at a position separated from the metal housing by a predetermined distance are formed on the second lead frame.
前記第1のリードフレームは、前記検出素子とワイヤボンディングにより接続された接続部と、前記押圧端子により押圧された前記コネクタ端子が接触する接触部とを有し、
前記接続部と前記接触部との間の電気経路上に、電子部品が接続されている圧力検出装置。 The pressure detection device according to claim 1,
The first lead frame has a connection portion connected to the detection element by wire bonding, and a contact portion with which the connector terminal pressed by the pressing terminal contacts.
A pressure detection device in which an electronic component is connected on an electric path between the connection portion and the contact portion.
前記構造体は、接着剤により前記金属筐体と接合されており、
前記接着剤は、前記放電端子と前記金属筐体の間には配置されていない圧力検出装置。 The pressure detection device according to claim 1 or 2,
The structure is bonded to the metal housing with an adhesive,
The pressure detecting device in which the adhesive is not arranged between the discharge terminal and the metal casing.
前記接着剤は絶縁体であり、
前記第1のリードフレームが有する第1の面と、前記金属筐体が有する第2の面とは、前記接着剤を間に挟んで対向して配置されている圧力検出装置。 The pressure detection device according to claim 3,
The adhesive is an insulator,
The pressure detection device in which the first surface of the first lead frame and the second surface of the metal housing are arranged to face each other with the adhesive in between.
前記構造体は、前記金属筐体と接する接触面と、前記接触面に対して窪んでおり前記接着剤が充填される充填部とを有する圧力検出装置。 The pressure detection device according to claim 4,
The pressure detecting device, wherein the structure has a contact surface that is in contact with the metal housing, and a filling portion that is recessed with respect to the contact surface and that is filled with the adhesive.
前記所定間隔は、0.1mm以上である圧力検出装置。 The pressure detection device according to any one of claims 1 to 5,
The pressure detecting device, wherein the predetermined interval is 0.1 mm or more.
前記所定間隔は、0.6mm以下である圧力検出装置。 The pressure detection device according to any one of claims 1 to 6,
The said predetermined space|interval is a pressure detection apparatus which is 0.6 mm or less.
前記金属筐体は、前記圧力媒体を前記変形部に導入する圧力ポートと、前記構造体と接合されるベース部材とを含む圧力検出装置。 The pressure detection device according to any one of claims 1 to 7,
The pressure detection device, wherein the metal casing includes a pressure port for introducing the pressure medium into the deformable portion, and a base member joined to the structure.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017136615A JP6715218B2 (en) | 2017-07-12 | 2017-07-12 | Pressure detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017136615A JP6715218B2 (en) | 2017-07-12 | 2017-07-12 | Pressure detector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019020175A JP2019020175A (en) | 2019-02-07 |
JP6715218B2 true JP6715218B2 (en) | 2020-07-01 |
Family
ID=65352973
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017136615A Active JP6715218B2 (en) | 2017-07-12 | 2017-07-12 | Pressure detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6715218B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7431094B2 (en) * | 2020-04-10 | 2024-02-14 | 株式会社鷺宮製作所 | pressure sensor |
-
2017
- 2017-07-12 JP JP2017136615A patent/JP6715218B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019020175A (en) | 2019-02-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0646798B1 (en) | Acceleration sensor | |
JP3278363B2 (en) | Semiconductor acceleration sensor | |
US9709517B2 (en) | Gas detector | |
US6763716B2 (en) | Semiconductor acceleration sensor | |
US9733142B2 (en) | Pressure sensor, and sensor unit provided with same | |
KR20020086683A (en) | Sensor assembly | |
JP6111151B2 (en) | Pressure sensor | |
US7004033B2 (en) | Pressure sensor contained in casing | |
CN109686565B (en) | Multilayer electronic component and board having the same | |
US20050007744A1 (en) | IC module and IC card | |
US10644423B2 (en) | Semiconductor module | |
JP6715218B2 (en) | Pressure detector | |
US5388459A (en) | Acceleration sensor with direct mounting | |
GB2060255A (en) | Four terminal pulse suppressor | |
CN109324211B (en) | Piezoelectric acceleration sensor | |
JP6793809B2 (en) | Pressure detector | |
WO2019187303A1 (en) | Pressure sensor | |
US20200064218A1 (en) | Pressure detecting device | |
JP3168119B2 (en) | Capacitive acceleration sensor | |
JP7431094B2 (en) | pressure sensor | |
CN113841469B (en) | Electronic control device | |
JP2020187029A (en) | Pressure detection device | |
JP4483080B2 (en) | Integrated circuit device | |
JP5720450B2 (en) | Pressure sensor and pressure sensor mounting structure | |
CN115356020A (en) | Pressure sensor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190624 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200421 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200526 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200608 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6715218 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |