压力传感器的制作方法

1.本实用新型涉及一种压力传感器。


背景技术：

2.具备压力检测装置的压力传感器用于装备于冷冻冷藏装置、空调装置以检测制冷剂压力，或者装备于产业用设备以检测各种流体压力。在这样的压力传感器的一个样式中，在由隔膜划分并封入了油的承压室内配置作为压力检测装置的传感器芯片，由此具备将承压空间内的压力变化转换为电压力信号并向外部输出的功能。
3.下述的专利文献公开了使压力传感器的接地端子和漏极端子经由电容器等噪声去除元件而电连接的压力传感器，以消除因向压力检测元件施加高电压的脉冲噪声而引起的问题。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2015-121485号公报
7.实用新型所要解决的技术问题
8.然而，根据本技术的发明人的研究结果发现，根据压力传感器的规格不同，有上述现有技术中噪声的去除并不充分的情况。


技术实现要素：

9.本实用新型的目的在于提供一种能够极力抑制噪声对于压力检测装置的影响的压力传感器。
10.用于解决技术问题的技术手段
11.为了达成上述目的，本实用新型的压力传感器具有：
12.压力检测单元，该压力检测单元具备检测流体的压力并转换为电信号的压力检测装置、向所述压力检测装置供给电力的电力供给用的端子引脚、输出来自所述压力检测装置的电信号的信号输出用的端子引脚及接地用的端子引脚；
13.连接器，该连接器具备与外部的电路连接的电力供给用的接线引脚、信号输出用的接线引脚及接地用的接线引脚；以及
14.中继基板，
15.所述中继基板具有：
16.与电力供给用的所述端子引脚和所述接线引脚连接的电力用配线图案、与信号输出用的所述端子引脚和所述接线引脚连接的信号用配线图案及使接地用的所述端子引脚和所述接线引脚接地的接地图案，
17.所述信号用配线图案具有：
18.近侧配线部，该近侧配线部沿着所述接地图案的缘延伸；
19.远侧配线部，该远侧配线部隔着所述近侧配线部在所述接地图案的相反侧沿着所
述近侧配线部延伸；以及
20.中间配线部，该中间配线部将所述近侧配线部的一端与所述远侧配线部的一端连接，
21.所述近侧配线部的另一端与信号输出用的所述接线引脚连接，所述远侧配线部的另一端与信号输出用的所述端子引脚连接。
22.实用新型的效果
23.根据本实用新型，能够提供一种可以极力抑制噪声对于压力检测装置的影响的压力传感器。
附图说明
24.图1是本实施方式的压力传感器的纵剖视图。
25.图2是从图1的a-a侧观察中继基板的仰视图。
26.图3是从图1的b-b侧观察的中继基板的俯视图。
27.图4是中继基板的电路图。
28.符号说明
29.1 压力传感器；
30.2 压力检测单元；
31.10 罩；
32.20 流体流入管；
33.30 承受部件；
34.40 基座；
35.50 隔膜；
36.60 压力检测装置；
37.70、72、74 端子引脚；
38.80 连接器；
39.82 引线；
40.84、85、86 接线引脚；
41.90 中继基板；
42.91 基板；
43.92、93 接地图案；
44.107～109 配线图案。
具体实施方式
45.以下，参照附图对本实用新型的实施方式进行说明。
46.图1是本实施方式的压力传感器1的纵剖视图。如图所示，压力传感器1具有树脂制成的罩10，该罩10是同轴地配列有横截面例如为圆管状的大筒部10a和横截面为圆环状、长圆状、椭圆状等的小筒部10b，并将大筒部10a和小筒部10b各自的端部彼此经由台阶部10c而接合的形状。在罩10的大径部10a的内侧安装有压力检测单元2。
47.在图1中，压力检测单元2具备供流体流入管20安装的盘状的承受部件30、与承受
部件30相对配置的盘状的基座40以及外周由承受部件30和基座40夹持的金属制的隔膜50。这些承受部件30、基座40以及隔膜50例如由不锈钢合金等形成，并且它们的外周部通过焊接部w而一体化。
48.基座40具有圆盘状的主体41、凸缘部42以及将主体41和凸缘部42连接的环状的连接部43。即，基座40是图2中下表面中央部凹陷的形状，以形成后述的承压空间s1。
49.在基座40与隔膜50之间形成有密闭的承压空间s1，在此填充有油等绝缘性的液状介质。另外，在连接部43的内侧中的主体41的承压空间s1侧的中央部安装有具备半导体型的压力检测元件的压力检测装置60。
50.在基座40中的压力检测装置60的周围位置形成有供三个端子引脚70、72、74(在图1中仅图示端子引脚70)插入的三个贯通孔40a和注入介质用的孔(未图示)。
51.三个端子引脚70、72、74(参照后述的图2)通过分别插通设置于基座40的贯通孔40a而贯通基座40，并且三个端子引脚70、72、74的下端与上述压力检测装置60电连接。在端子引脚70、72、74与贯通孔40a之间设置有密封件40c，对承压空间s1进行密封。此外，在经由未图示的注入孔向承压空间s1内注入了介质后，通过金属制的球(未图示)遮蔽该注入孔，并且通过与基座40焊接而被密封。
52.承受部件30是例如由不锈钢板等金属材料形成，并且冲压成形为中央部凹陷的盘状的部件。
53.在承受部件30的中央形成有安装流体流入管20的开口部34，并且隔膜50与承受部件30的外周接合。通过这样的构造，在承受部件30与隔膜50之间形成有供作为检测对象的流体流入的加压空间s2。
54.隔膜50是例如由不锈钢等金属材料构成的圆板状的薄板部件。
55.压力检测装置60通过粘接等而安装于基座40的中央部。压力检测装置60的压力检测元件在其表面具备三个焊盘(电极)，这些焊盘是电源输入用焊盘、接地用焊盘(接地焊盘)以及信号输出用焊盘。
56.另外，流体流入管20通过钎焊等的方法与形成于压力检测单元2的承受部件30的中央的开口部34密封地嵌合固定。
57.压力检测单元2的三个端子引脚70、72、74如后述那样与中继基板90的配线连接。
58.在连接器80的内部配设有分别与引线82连接的三个接线引脚(图2、3中显示剖面的电力供给用的接线引脚84、接地用的接线引脚85以及信号输出用的接线引脚86)。这些接线引脚如后述那样与中继基板90的配线连接。
59.引线82与设置于设置有该压力传感器1的冷冻冷藏装置、空调装置等的控制盘内的未图示的电路连接。从该电路经由引线82、接线引脚84、85、86、中继基板90以及端子引脚70、72、74能够对压力检测装置60的压力检测元件施加电源电压，另外能够输出压力检测用的信号。
60.《压力检测单元的组装工序》
61.以下，对组装压力检测单元2的工序进行说明。首先，使电力供给用的端子引脚70、接地用的端子引脚72以及信号输出用的端子引脚74分别插通形成于基座40的贯通孔40a，并且通过密封件40c将三个端子引脚70、72、74和基座40接合固定。
62.接着，在基座40的中央部对压力检测装置60进行管芯焊接。随后，使压力检测装置
60的电源输入焊盘、接地焊盘以及信号输出用焊盘与三个端子引脚70、72、74的一端分别经由键合线7b而彼此电连接。
63.随后，将隔膜50夹入承受部件30与基座40之间，从外周方向照射激光并使隔膜50相对地旋转，从而连续地进行外围焊接(形成焊接部w)。由此，承受部件30、隔膜50以及基座40被一体化。
64.此外，作为外围焊接的方法，不限于激光焊接，也可以应用电弧焊接等熔焊或者缝焊接等电阻焊接，但是考虑到焊接引起的应变的降低等，优选的是应用热输入小的激光焊接、电子束焊接等。
65.进一步，经由注入孔向形成于基座40与隔膜50之间的承压空间s1填充液状介质，并且通过球进行遮蔽而将球与基座40焊接并密封。
66.在注入液状介质后，使端子引脚70、72、74分别与通电用的探针接触而进行压力检测元件的温度校正作业(校准作业)。
67.在此，在作为基准的温度(例如，室温)下使压力检测元件负载了负荷(压力)的状态下，读取从信号输出用焊盘或者信号调节用焊盘输出的输出值，获取规定的压力与输出值的相关性来设定校正系数(校正函数)。
68.(中继基板的结构)
69.图2是从图1的a-a侧观察中继基板90的仰视图。图3是从图1的b-b侧观察中继基板90的俯视图，并且表示拆卸了连接器的状态。
70.中继基板90具有玻璃环氧树脂制的基板91。基板91具有纵(短边)10mm、横(长边)14mm的大致矩形形状，其厚度为1.6mm，并且具有即使被填充于罩10的内部的树脂r1(后述)产生热膨胀等，也能克服该热膨胀的强度。
71.在图2所示的侧(背面侧)，如剖面线所示，在基板91的表面形成有由镀铜构成的接地图案92，另外在图3所示的侧(表面侧)，如剖面线所示，在基板91的表面形成有由镀铜构成的接地图案93。优选的是，接地图案92、93的面积分别为基板91的面积的1/4以上且3/4以下。
72.在基板91的中央形成有三个纵向排列的引脚贯通孔94、95、96，在图2所示的侧，在引脚贯通孔94、95、96的周围形成有具有导电性的焊盘部94a、95a、96a。另外，在图3所示的侧，在引脚贯通孔94、95、96的周围形成有具有导电性的焊盘部94b、95b、96b。在引脚贯通孔94、95、96的内周部镀有作为导电部件的铜，由此背侧的焊盘部94a、95a、96a与表侧的焊盘部94b、95b、96b导通。焊盘部95a、95b与接地图案92、93连接，而焊盘部94a、94b、96a、96b未与接地图案92、93连接。
73.另外，在基板91的外周附近形成有引脚贯通孔97、98、99，在图2所示的侧，在引脚贯通孔97、98、99的周围形成有具有导电性的焊盘部97a、98a、99a。另外，在图3所示的侧，在引脚贯通孔97、98、99的周围形成有具有导电性的焊盘部97b、98b、99b。在引脚贯通孔97、98、99的内周部镀有作为导电部件的铜，由此背侧的焊盘部97a、98a、99a与表侧的焊盘部97b、98b、99b导通。焊盘部98a、98b与接地图案92、93连接，而焊盘部97a、97b、99a、99b未与接地图案92、93连接。
74.进一步，在接地图案92、93内，形成有贯通基板91的表面和背面的多个(在此，为六个)的通孔(贯通孔)101～106。通孔101～106比引脚贯通孔小径且在其内周壁镀铜，由此与
接地图案92、93导通。
75.在接地图案92、93具有较宽的面积的情况下，存在根据场所不同而电位略有不同的情况，由此容易受到噪声的影响。相对于此，通过设置多个通孔101～106，能够遍及接地图案92、93的整体抑制电位差并确保稳定的电位和低阻抗。
76.另外，当接地图案92、93的电位稳定化，即使在噪声从外部流入的情况下，屏蔽后述的配线图案107、108的效果提高，从而能够抑制噪声向压力检测装置60传递。
77.(中继基板的背侧图案)
78.在图2中，引脚贯通孔95的周围的焊盘部95a在与接地图案92连接的状态下被接地图案92包围。引脚贯通孔94的周围的焊盘部94a与引脚贯通孔97的周围的焊盘部97a经由遍及全长地大致等宽的配线图案(电力用配线图案)107而连接。配线图案107的两缘沿着凹陷形成为凹坑状的接地图案92的缘配置，此时配线图案107的两缘与接地图案92维持第一规定间隔。例如将配线图案107的宽度设为wa时，“第一规定间隔”是0.5wa～2.2wa的值。配线图案107的宽度wa优选为0.4mm～0.6mm。由此，能够将经由接线引脚84向配线图案107传递的噪声释放至接地图案92。
79.配线图案107和接地图案92经由第一片状电容c1连接。此外，也可以使其他片状电容以与第一片状电容c1并联的方式安装，以桥接配线图案107和接地图案92。
80.在隔着引脚贯通孔94的两侧形成有与接地图案92导通的两个通孔104、105。另外，在隔着引脚贯通孔97的两侧形成有与接地图案92导通的两个通孔101、105。而且，在隔着引脚贯通孔95的两侧形成有与接地图案92导通的两个通孔103、104。另外，在隔着引脚贯通孔96的两侧形成有与接地图案92导通的两个通孔103、106。
81.引脚贯通孔96的周围的焊盘部96a与引脚贯通孔99的周围的焊盘部99a经由遍及全长大致相等宽度的配线图案(信号用配线图案)108而连接。配线图案108具有沿着接地图案92的缘在基板91的短边方向上延伸的第一配线部(近侧配线部)108a沿着第一配线部108a延伸的第二配线部(远侧配线部)108b以及将第一配线部108a和第二配线部108b的接近的一端彼此连接的v字形的中间配线部108c，该配线图案108具备所谓的发簪状或者u字形状。引脚贯通孔96的周围的焊盘部96a与第一配线部108a的另一端连接，引脚贯通孔99的周围的焊盘部99a与第二配线部108b的另一端连接。配线图案108的全长为配线图案107的全长的两倍以上，另外比基板91的短边的长度长，优选为例如1.5倍以上。通过这样将配线图案108确保为较长，能够进行阻抗及电阻的调节。
82.在第一配线部108a的一部分(第一配线部108a的全长的1/3以上)与接地图案92之间维持几乎相等的第二规定间隔。例如将配线图案108的宽度设为wb时，“第二规定间隔”是1.0wb～1.2wb的值。配线图案108的宽度wb优选为0.4mm～0.6mm。
83.第一配线部108a的长度为配线图案108的全长的1/4以上，优选为1/3以上。隔着第一配线部108a在接地图案92的相反侧配置有第二配线部108b。第一配线部108a与第二配线部108b的间隔优选为2.0wb以上且3.0wb以下。
84.接地图案92具备从引脚贯通孔98的周围的焊盘部98a朝向引脚贯通孔99侧延伸的细长延长部92a。在细长延长部92a的末端形成有通孔106。
85.配线图案108与细长延长部92a经由第二片状电容c2连接。在配线图案108中，当将从引脚贯通孔96到第二片状电容c2的安装位置的距离设为l时，从第二片状电容c2的安装
位置到引脚贯通孔99的距离优选为6l以上且15l以下。
86.进一步，配线图案(噪声去除用配线图案)109与引脚贯通孔96的周围的焊盘部96a连接。配线图案109与配线图案108相对地朝向引脚贯通孔98侧较短地延伸。
87.配线图案109的端部与细长延长部92a经由第三片状电容c3连接。从引脚贯通孔96到第三片状电容c3的安装位置的距离优选为与从引脚贯通孔96到第二片状电容c2的安装位置的距离大致相等。此外，也可以使其他片状电容以与第三片状电容c3并联的方式安装，以桥接配线图案109和细长延长部92a。
88.在配线图案107与配线图案108之间形成有接地图案92。更具体而言，在将配线图案107的任意的点和配线图案108的任意的点直线地连接时，该直线必然通过接地图案92。由此，能够抑制噪声从配线图案107流入配线图案108。
89.(中继基板的表侧图案)
90.在图3中，引脚贯通孔95的周围的焊盘部95b在与接地图案93连接的状态下被接地图案93包围，另外引脚贯通孔94的周围的焊盘部94b在与接地图案93连接的状态下被接地图案93包围。
91.接地图案93具备从引脚贯通孔98的焊盘部98b朝向引脚贯通孔99侧延伸的细长延长部93a。在细长延长部93a的末端形成有通孔106。
92.引脚贯通孔96的周围的焊盘部96b、引脚贯通孔97的周围的焊盘部97b以及引脚贯通孔99的周围的焊盘部99b在不与接地图案93连接的状态下配置于接地图案93的外侧。
93.《压力传感器的组装工序》
94.如上所述，预先组装压力检测单元2，并且将流体流入管20安装于该承受部件30的开口部34并通过钎焊等进行固定。
95.接着，首先使设置于连接器80的三个接线引脚与中继基板90的基板91连接。具体而言，使连接器80的电力供给用的接线引脚84插通引脚贯通孔94，使接地用的接线引脚85插通引脚贯通孔95，使信号输出用的接线引脚86插通引脚贯通孔96，并且经由赋予焊盘部94a、95a、96a的焊料而分别固定。由此，使中继基板90与连接器80一体化。此外，由于在接地图案92的表面涂敷了抗蚀剂，因此即使赋予焊盘部94a、95a、96a的焊料流动，也不必担忧产生短路。
96.接着，使从压力检测单元2的基座40突出的三个端子引脚与中继基板90的基板91连接。具体而言，使电力供给用的端子引脚70插通引脚贯通孔97，使接地用的端子引脚72插通引脚贯通孔98，使信号输出用的端子引脚74插通引脚贯通孔99，并且经由赋予焊盘部97b、98b、99b的焊料而分别固定。此外，由于在接地图案93的表面涂敷了抗蚀剂，因此即使赋予焊盘部97b的焊料流动，也不必担忧产生短路。
97.通过上述，电力供给用的接线引脚84经由配线图案107与端子引脚70连接，接地用的接线引脚85经由接地图案92、93与端子引脚72连接，并且信号输出用的接线引脚86经由配线图案108与端子引脚74连接。
98.接着，以使引线82从大径部10a插入并通过小径部10b向外部露出的方式将压力检测单元2插入罩10的大径部10a。
99.随后，从大径部10a侧的开口端填充聚氨酯等树脂r2并使其固化而将压力检测单元2固定于罩10内。同样，从罩10的小径部10b侧的开口部填充聚氨酯等树脂r1并使其固化。
此外，填充树脂r1、r2的顺序不论哪个在前都可以。
100.(压力传感器的动作)
101.在图1所示的压力传感器1中，从外部的电路经由引线82和接线引脚84对中继基板90施加dc5v的电压。该电压进一步经由中继基板90的配线图案107及端子引脚70向压力检测装置60施加，由此压力检测元件能够进行动作。
102.当压力检测对象的流体被导入流体流入管20时，该流体进入压力检测单元2的加压空间s2，通过该压力使隔膜50变形。
103.当隔膜50变形时，承压空间s1内的液状介质被加压，使隔膜50变形的压力向压力检测装置60的压力检测元件传递。
104.压力检测元件检测上述被传递的压力的变动并转换成电信号。该电信号例如是模拟的低电压，经由信号输出用的端子引脚74和中继基板90的配线图案108向接线引脚86和引线82传递，并且向外部的电路输出。
105.图4是中继基板90的电路图。第一片状电容c1发挥使从连接器80的电源供给用的接线引脚84流入的噪声释放至接地图案92的功能。因此，第一片状电容c1配置于靠近接线引脚84的位置，例如相比配线图案107的全长的中间位置配置于引脚贯通孔94侧(参照图2)。
106.另外，第二片状电容c2和第三片状电容c3发挥使从信号输出用的接线引脚86流入的噪声释放至接地图案92的功能。因此，第二片状电容c2和第三片状电容c3的一端在靠近接线引脚86的位置以几乎相等的距离与配线图案108、109连接，第二片状电容c2和第三片状电容c3的另一端与细长延长部92a连接，该细长延长部92a与配线图案108、109大致平行地延伸。
107.根据本实施方式，由于配线图案108具有沿着接地图案92的缘延伸的第一配线部108a、隔着第一配线部108a在接地图案92的相反侧而沿着第一配线部108a延伸的第二配线部108b、以及将第一配线部108a的一端与第二配线部108b的一端连接的中间配线部108c，因此能够使从接线引脚86向配线图案108传递的噪声释放至接地图案92，从而能够抑制噪声的影响波及压力检测装置60。
108.此外，本实用新型并不限定于上述的各实施例，能够实施各种变形。