KR20030077407A - 압력센서 제조방법 - Google Patents

Abstract

압력센서는 하나의 케이스가 다른 하나의 케이스에 크림핑되는 두개의 케이스에 의해 형성된 센싱챔버에 구비된 센싱소자를 포함한다. 상기 챔버의 내부압력은 크림핑력에 의해 영향을 받는다. 압력센서의 제조공정에서, 내부압력은 케이스를 크림핑하는 동안 모니터된다. 상기 내부압력을 모니터하기 위하여, 압력센서의 압력소자가 이용된다. 상기 압력소자의 출력신호는 크림핑머신에 전송된다. 상기 크림핑머신은 출력신호를 기초하여 크림핑력을 제어한다.

Description

압력센서 제조방법{Method for manufacturing sensor device}

본 발명은 하나의 케이스가 다른 하나의 케이스에 크림핑(crimping)되는 케이스에 의하여 형성된 센싱챔버 내에 센싱부를 구비하는 압력센서 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 챔버 내의 압력이 크림핑력에 의해 영향을 받는 압력센서에 관한 것이다.

도6은 일본국 특개평 7-243926호 공보에서 제안된 압력압력센서를 도시한 것이다. 커넥터 케이스(제1 케이스)(3)와 하우징(제2 케이스)(7)은 함께 고정되고, 상기 케이스(3)와 하우징(7)에 의해 소정 내부압력을 갖는 센싱챔버(10)가 형성된다. 보다 상세하게는 상기 케이스(3) 내에 형성된 요부(30)는 상기 하우징(7)에 용접된 금속 다이어프램(diaphragm)(8)에 의해 구획되고 챔버(10)로서 밀폐된 공간이 형성된다. 상기 챔버(10)는 압력전달매체인 오일(11)을 수용한다. 상기 오일(11)의 압력은 소정 수준으로 유지된다.

상기 압력압력센서의 센싱부인 센싱소자(1)는 챔버(10) 내에 구비되고, 오일압력을 감지하기 위해 요부(30)에 고정된다. 상기 센싱소자(1)는 와이어(6)를 통해 커넥터 케이스(3) 내에 배치된 커넥터핀(4)에 전기적으로 접속된다.

이러한 압력압력센서에서, 측정압력은 압력측정유도공(72)을 통해 금속 다이어프램(8)에 작용되고, 챔버 내에 오일압력은 변화한다. 오일압력의 변화에 대응하는 출력신호는 커넥터핀(4)을 통해 센싱소자(1)로부터 출력된다.

상기 케이스(3)는, 하우징(7)의 개방단, 즉 도6에 이중쇄선으로 도시한 바와 같은 곧은 형태인 림(rim)(75)으로 끼워넣어진다. 상기 하우징(7)에 케이스(3)를 끼워넣음과 동시에 상기 센싱소자(1)와 소정 량의 오일이 요부(30)에 구비된다. 그런 다음, 상기 림(75)에 소정 힘을 가하여 상기 하우징(7)은 케이스(3)에 크림핑된다. 이에 따라, 밀폐된 공간인 챔버(10)가 형성된다.

상기 하우징(7)이 케이스(3)에 크림핑된 후의 챔버(10) 내 오일압력은 챔버(10)의 체적에 따라 변화한다. 상기 챔버(10)의 체적은 요부(30)의 크기, 용접 후 금속 다이어프램(8)의 형태, 오일(11)의 체적 및 다른 요소들에 따라 변화한다. 상기 센싱소자(1)는 챔버(10) 내의 오일압력을 감지하기 때문에, 상기 센싱소자(1)의 출력은 목표수준에 미치지 못할 수 있다. 이는 압력센서들 뿐만 아니라 크림핑하기 위하여 케이스들에 가해지는 힘에 의해 감도가 영향을 받는 센서들에 대해서도 압력센서의 감도(sensitivity)를 감소시키는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 하나의 케이스가 다른 하나의 케이스에 크림핑되는 케이스에 의하여 형성된 센싱챔버 내에 센싱부를 구비하는 압력센서 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 보다 상세하게는 목표레벨에 챔버의 내부압력이 목표수준으로 유지되는 동안 압력을 측정하는 압력센서를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력센서의 단면도.

도2는 크림핑 공정에서 이용되는 장치를 도시한 블록도.

도3은 일 실시예에 따른 크림핑 공정의 제1 단계에서의 압력센서의 단면도.

도4는 일 실시예에 따른 크림핑 공정의 제2 단계에서의 압력센서의 단면도.

도5a는 크림핑력과 시간과의 관계를 도시한 그래프.

도5b는 센싱챔버의 내부압력과 시간과의 관계를 도시한 그래프.

도6은 종래 기술에 따른 압력챔버의 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 센싱소자3: 커넥터 케이스

7: 하우징8: 금속 다이어프램

10: 챔버11: 오일

본 발명의 상기한 바와 다른 목적들, 특징들, 이점들은 참조도면을 참조한 다음과 같은 상세한 설명에서 더 명백해 질 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조도면을 참조하여 설명한다.

(실시예)

도1에 도시한 압력센서(S1)는 에어컨 냉매의 압력 또는 연료압력을 검출하기 위해 차량에 이용된다. 압력센서(S1)의 센싱부인 센싱소자(1)는 압력감지를 위하여 제공된다. 상기 센싱소자(1)는 양극 접합(anodic bonding)을 통해 글래스 베이스(glass base)(2)에 고정된다. 상기 글래스 베이스(2)는 커넥터 케이스(제1 케이스)(3)에 형성된 요부(30)에 배치되고, 실리콘 고무 같은 접착제로 케이스(3)에 고정된다. 반도체 다이어프램형 센싱소자는 압력수준을 전기적 신호로 변환하는 센싱소자(1)로 이용된다.

상기 케이스(3)는 다이(die)에 의해 형성된 폴리에틸렌 설파이드(PPS) 같은 수지로 이루어진다. 상기 커넥터핀(4)은 인서트몰딩(insert molding)에 의해 케이스(3) 내에 일체로 형성되고, 전기적 신호 출력을 위해 이용된다. 상기 케이스(3)는 외부배선부재(external wiring member)(미도시)를 통해 차량의 외부회로(미도시)에 커넥터핀(4)의 제1 단부를 전기적으로 접속하기 위한 연결부(3a)를 구비한다. 상기 외부회로와 외부배선부재는 각각 전자제어유닛(ECU) 및 와이어 하니스(wire harness)를 포함한다. 상기 커넥터핀(4)의 제2 단부는 실리콘 고무 같은 계면밀봉접착제로 상기 요부(30) 내 케이스(3)에 밀봉된다.

상기 요부(30)에서, 상기 센싱소자(1)는 본딩와이어(6)를 통해 상기 커넥터핀(4)의 제2 단부에 전기적으로 접속된다. 상기 센싱소자(1)로부터 출력되는 전기적 신호는 본딩와이어(6)와 커넥터핀(4)을 통해 외부회로로 전달된다.

상기 하우징(제2 케이스)(7)은 탄소강으로 도금된 본체(71)를 구비한다. 상기 본체(71)는 측정압력이 유도되는 압력측정유도공(72) 및 적절한 위치에 상기 장치(1)를 고정하기 위한 나사부(73)를 구비한다. 또한, 상기 금속 다이어프램(8) 및 홀딩부재(용접링)(9)는 상기 케이스(3)에 인접한 압력측정유도공(72)의 일단 주변위에서 상기 본체(71)의 주연에 용접되어 기밀하게 연결된다. 상기 금속 다이어프램(8)은 스테인레스강(SUS)과 같은 얇은 금속으로 이루어진다.

상기 케이스(3)의 본체(31)는 실질적으로 폴형상(pole-shape)으로 형성되고, 상기 센싱소자(1)와 커넥터핀(4)을 포함한다. 상기 본체(31)는 그 주연에 전체적으로 형성되는 돌출부(32)를 구비한다. 상기 하우징(7)의 본체(71)는 상기 케이스(3)의 본체(31)에 연결되는 측에 개구부(74)를 구비한다. 상기 케이스(3)와 하우징(7)이 조립될 경우, 상기 케이스(3)의 돌출부(32)는 개구부(74) 내에 끼워넣어지고 상기 개구부(74) 주위에 제공된 림(75)과 함께 정렬된다. 따라서, 상기 림(75)을 굽혀, 상기 림의 내면은 크림핑하기 위해 돌출부(32)의 외면에 대해 가압된다.

상기 하우징(7)이 케이스(3)에 고정된 후에, 상기 요부(30)와 금속 다이어프램(8)에 의해 센싱챔버(10)가 형성된다. 상기 챔버(10) 내에 압력전달매체임과 동시에 충전액체인 오일(11)이 제공된다. 작은 열팽창계수 또는 열수축계수를 갖는 오일이 상기 오일(10)로 이용된다.

기밀을 위하여 상기 케이스(3) 내 챔버(10) 주위에 형성된 홈(13) 내에 오링(12)이 배치된다. 상기 홈(13)은 오링(12)에 대응하는 형상으로 형성된다. 상기 오링(12)은 상기 홈(13) 내에 삽입되고, 케이스(3)와 하우징(7)의 홀딩부재(9) 사이에서 가압된다.

상기 챔버(10) 내, 오일압력은 소정 수준으로 유지된다. 상기 챔버(10) 내 오일압력은 센싱소자(1)에 의해 검출된다. 상기 압력센서(S1)는 에어컨의 냉매덕트 내의 적절한 부위에 고정되고, 나사부(73)와 오링(14)과 함께 냉매덕트에 연결된다. 상기 오링(14)은 나사부(73) 주위에 제공된다. 상기 냉매덕트 내 측정압력은 압력측정유도공(72)을 통해 압력센서(S1)로 유도된다.

상기 압력은 금속 다이어프램(8)으로 유도되고, 챔버(10) 내 오일(11)을 통해 센싱소자(1)에 전달된다. 상기 센싱소자(1)는 압력수준을 전기신호(출력전압)로 변환시킨다. 상기 출력신호는 본딩와이어(6)와 커넥터핀(4)을 통해 외부회로에 전달된다. 따라서, 에어컨 냉매압력수준을 검출한다.

상기 압력센서(S1)의 제조공정에서, 상기 커넥터핀(4)이 몰딩(molding)되는 커넥터케이스(3)는 복수 개의 다이에 의해 PPS 같은 열가소성 수지로 몰딩된다. 상기 센싱소자(1)가 고정되는 베이스(2)는 상기 요부(30) 내에 배치된다. 상기 센싱소자(1)와 커넥터핀(4)은 본딩와이어(6)를 통해 전기적으로 접속된 후, 상기 오링(12)은 홈(12)에 삽입된다.

상기 케이스(3)는 센싱소자(1)가 위로 향하도록 배치되고, 예를 들면 불소성 오일 같은 소정 양의 오일(11)이 분배기(dispenser)에 의해 요부(30)로 삽입된다.상기 본체(71)의 주연에 용접되어 기밀하게 연결된 홀딩부재(9)와 금속 다이어프램(8)을 갖는 하우징(7)이 제공된다. 이 때, 상기 림(75)은 도1에 이중쇄선으로 도시한 바와 같이 곧은 형상이다.

상기 하우징(7)은 상기 케이스(3) 내로 끼워넣어지도록 수평한 위치에서 안착한다. 상기 하우징(7) 및 케이스(3)의 유닛은 상기 챔버(10)로부터 필요치 않은 공기를 배출하기 위해 진공실로 이동된다. 따라서, 상기 케이스(3)와 하우징(7)은, 홀딩부재(9)가 오링(12)에 의해 밀봉된 챔버(10)를 형성하는 케이스(3)와 양호한 접촉을 이룰 때 서로에 대해 가압된다. 이 단계가 완료된 후, 상기 하우징(7) 및 케이스(3)의 유닛은 진공실 밖으로 꺼내어진다.

상기 하우징(7)이 케이스에 크림핑되도록 상기 림(75)에 힘(force)을 가한다. 크림핑을 위하여 상기 림(75)의 내면이 돌출부(32)의 외면에 대하여 가압되도록 상기 림(75)을 만곡시킨다. 상기 크림핑은 도2에 도시한 바와 같이 크림핑머신(110)에 의해 수행된다.

크림핑 공정에서, 도2에 도시한 바와 같이 커넥터핀(4)을 통해 전력원(100)으로부터 압력센서(S1)로 전력이 공급된다. 이런 조건하에서, 상기 센싱소자(1)는 압력검출을 준비한다. 출력전압(Vout)에 대응하는 출력신호는 센싱소자(1)로부터 출력되고, 피드백 신호로써 크림핑머신(110)으로 전송된다. 상기 크림핑머신(110)에서, 크림핑력은 서보모터(111)에 의해 크림핑 오일압력을 제어함에 따라 조절된다. 상기 서보모터(111)는 피드백신호를 기초하여 제어된다.

크림핑공정의 제1 단계에서, 제1 다이(120)의 제1 및 제2 가압부재는 도3의화살표로 나타낸 바와 같이 수직으로 이동되고, 상기 림(75)은 안쪽으로 굽혀진다. 크림핑공정의 제2단계에서, 상기 압력센서(S1)는 도4에 도시한 다이(120)와는 다른 형상의 다이(130)를 갖는 크림핑머신 내에 세팅된다. 상기 다이(130)는 크림핑의 완성된 형태로 상기 림(75)을 변경시키도록 하는 형태로 형성된다. 상기 다이(130)의 제1 및 제2 가압부재는 돌출부(32)의 표면에 대해 아래로 림(75)을 가압하기 위해 도4의 화살표로 나타낸 것처럼 아래로 이동한다.

상기 크림핑력이 지속적으로 가해질 때, 상기 챔버(10)의 체적은 감소하고, 따라서 챔버(10) 내 오일압력은 증가한다. 상기 센싱소자(1)에 의해 검출된 출력전압(Vout)은 오일압력에 따라 변화한다. 상기 크림핑머신(110)은 출력전압(Vout)을 모니터하고, 상기 출력전압(Vout)을 기초하여 크림핑력을 제어한다. 상기 챔버(10) 내 오일압력이 목표수준에 이를 때, 상기 크림핑머신(110)은 크림핑력을 가하는 것을 멈춘다.

상기 챔버(10) 내 크림핑력 및 오일압력은 도5a 및 도5b에 도시한 바와 같이 시간에 따라 각각 변화한다. 큰 크림핑력은 챔버(10) 내 오일압력이 목표수준, 예를 들면, 0.1kg/cm²이 되는 즉시 가해진다. 상기 오일압력이 목표수준에 근접할 때, 크림핑력은 점차적으로 감소하여 챔버(10) 내 오일압력의 증가속도는 느리게 진행된다. 따라서, 상기 챔버(10) 내 오일압력은 목표수준에 정확히 세팅된다. 크림핑공정이 완료될 경우, 압력센서(S1)의 제조공정도 완료된다.

상기 챔버(10) 내 오일압력은 크림핑력을 제어하기 위해 크림핑공정 동안 모티너된다. 따라서, 상기 챔버(10) 내 오일압력은 목표수준으로 세팅된다. 이는 오일압력의 변동으로 인해 출력전압(Vout)을 감소시킨다. 따라서, 본 발명의 제조공정에 의해 높은 신뢰성을 갖는 압력센서장치가 제공된다.

본 발명은 정확하게 서술된 실시예와 도시한 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 다양한 방법으로 이용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명은 센싱챔버의 내부압력이 상기 장치(S1)와 같은 압력센싱장치처럼 크림핑력에 의해 영향을 받는 어떠한 센싱장치에 적용이 가능하다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 센서장치는 챔버 내에 센싱부를 구비하여 챔버 내부압력이 목표수준으로 유지되는 동안의 압력을 측정하므로, 센서장치의 감도를 감소시키는 것을 방지함과 동시에, 압력센서들 뿐 아니라 크림핑하기 위하여 케이스들에 가해지는 힘에 따라 센싱장치의 감도가 영향을 받는 센서들에 대해서도 센서장치의 감도를 감소시키는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 하나의 케이스가 다른 케이스에 크림핑되는 제1 케이스 및 제2 케이스에 의해 형성되고, 소정 내부압력이 다른 케이스에 크림핑된 케이스에 가해지는 크림핑력에 따라 영향을 받는 센싱챔버 및 상기 센싱챔버 내에 구비되는 센싱부를 포함하되,

   상기 제1 및 제2 케이스 중 하나의 케이스를 다른 케이스에 크림핑하는 동안 상기 센싱부의 출력신호를 모니터하는 단계; 및

   상기 모니터된 출력신호를 기초하여 상기 크림핑력을 조절하는 단계

   를 포함하는 센서장치 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 센싱챔버는 제1 및 제2 케이스 사이에 제공되는 금속 다이어프램에 의해 형성되고,

   상기 센싱부는 센싱챔버 내에 배치되는

   센서장치 제조방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 센싱챔버는 압력전달매체로써 오일을 수용하고,

   상기 센서장치는 압력센서로 이용되는

   센서장치 제조방법.
4. 제2항에 있어서,

   상기 금속 다이어프램에 측정압력을 적용하는 단계;

   상기 센싱부에 의해 측정압력을 검출하는 단계;

   상기 검출된 측정압력을 전기적 신호로 변환하는 단계;

   상기 전기적 신호를 외부회로로 전송하는 단계;

   상기 전기적 신호를 기초하여 크림핑력의 크기를 결정하는 단계; 및

   상기 크림핑력 크기를 결정하는 단계에서 이루어진 결정에 기초하여 크림핑력을 조절하는 단계

   를 더 포함하는 센서장치 제조방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 외부회로는 하나의 케이스가 다른 케이스에 크림핑하기 위하여 제공된 크림핑머신에 위치되고,

   상기 크림핑머신은 검출된 압력을 기초하여 크림핑력을 제어하는

   센서장치 제조방법.