JPH04131726A - 半導体圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、自動車等に搭載する内燃機関の吸入空気圧、
大気圧、及び排気圧等を検出する半導体圧力センサに関
、する。

従来の技術 近年、自動車排気ガス規制の強化に伴い、自動車用エン
ジンは、その運転状態のいかんを問わず常に最良の燃焼
状態となるように制御する必要がある。

そのため、圧力変換器を用いてエンジンの吸気圧力を検
出し、これを電気信号に変換して燃料供給量を電子的に
制御したり、最適な燃焼状態を維持するように点火時期
を制御したり、あるいは、大気圧の変化を検知して高度
な補正を行ったりする方法が採用されるようになってき
た。

このような用途に使用される自動車用の圧力変換器は、
耐熱性や耐震性に優れたものが要求され、これに応する
ものとして半導体ゲージ型の圧力センサが広く採用され
るようになりできた。

以下、この種の従来の半導体圧力センサについて、第５
図乃至第８図に基づいて説明する。

第５図は、従来の半導体圧力センサの平面図、第６図は
、第５図のＩ−Ｉ線断面図、第７図は、従来の半導体圧
力センサの一部截断側面図、第８図は、従来の半導体圧
力センサを、エンジンコントローラ等の回路基板に実装
した状態を示す一部截断側面図である。

そして、第６図に示すように従来の半導体圧力センサは
、感圧ダイヤフラム１が形成されたセンサ素子２に静電
接合等の手段で接合された台座３が、メタルスペーサ４
を介してハイブリット回路基板５上に、コンデンサ等の
電子部品６と共にマウントされている。

尚、上記メタルスペーサ４とハイブリット回路基板５と
は半田付けによって、または接着剤等の手段によって接
合されている。

７は、上記感圧ダイヤフラム１上に形成された電極（図
示せず）と、ハイブリット回路基板５とを接続するボン
ディングワイヤであり、８は、上記感圧ダイヤフラム１
とボンディングワイヤ７とを覆うようにコーティングす
るゲルである。

９は、上記感圧ダイヤフラム１とボンディングワイヤ７
とを覆うようにハイブリット回路基板５上に取り付けら
れるキャップであり、その上面には、圧力取り入れ用の
孔１０が形成されている。

また、第５図において、１１は、上記ハイブリット回路
基板５に装着される、このハイブリット回路基板５から
の信号を出力するための複数のリード端子、１４は、こ
のリード端子１１に装着されるソケットである。

これらリード端子１１の、上記ハイブリット回路基板５
側基部は、このリード端子１１をハイブリット回路基板
５に装着するためのクリップ部１２が形成してあり、ま
た、その先端は、後述するエンジンコントローラ等の回
路基板２０の挿入孔２１に挿入し易いように、■カット
１３されている。　そして、上ε己複数のリード端子１
１のうち、第５図に示すｆ端子が接地用（ＧＮＤ）、ｇ
端子が電源入力端子、ｈ端子がセンサ出力端子を示し、
残りのａ乃至ｅｌ及びｉ乃至ｌの端子は、特性チエツク
用端子、及び上記エンジンコントローラ等の回路基板に
挿入されて本生導体圧カセンサを保持する役目をする端
子である。

一方、上記ソケット１４は、その側面が略凸型を呈して
おり、その上面１５には第７図及び第８図に示すように
、本ソケット１４をハイブリット回路基板５に装着した
状態で、上記リード端子１１のクリップ部１２の一部が
没入するテーパ溝１６が形成されていると共に、このテ
ーパ溝１６の最深部からソケット１４の底面１７にかけ
ては、上記リード端子１１の■カット部１３を挿入する
ための挿入孔１８が形成されている。

尚、第７図及び第８図中１９は、上記センサ素子２等が
接合されたハイブリット回路基板５の平面部を覆うよう
に塗布される、耐湿絶縁用のコーティング剤である。

また、第８図中２０は、上記ソケット１３が装着された
ハイブリット回路基板５からなる本生導体圧カセンサが
実装される、例えばエンジンコントローラ等の回路基板
であり、上記ソケット１４の底面１７から露出する、上
記リード端子１１のＶカット部１３を挿入するための、
複数の挿入孔２１が形成されている。さらに、２２は、
上記回路基板２０とリード端子１１のＶカット部１２と
を接合する半田付は部である。

次に、上述のように構成された従来の半導体圧力センサ
の作用について説明する。

第７図に示すように、上記リード端子１１のＶカット部
１３をソケット１４のテーパ溝１６から挿入孔１８に挿
入して、ソケット１４をハイブリット回路基板５に装着
すると、第７図及び第８図に示すように、リード端子１
１のクリップ部１２がソケット１４のテーパ溝１６に当
接した状態となる。

この状態では、上記リード端子１１のＶカット部１３は
ソケット１４の底面１７から露出しており、このＶカッ
ト部１３を第８図に示すように、エンジンコントローラ
等の回路基板２０の挿入孔２１に挿入すると、ソケット
１４の底面１７が上記回路基板２０の基板面に当接して
、本生導体圧カセンサが回路基板２０上に安定した状態
で載置される。

そこで、上記挿入孔２１に挿入したリード端子１１のＶ
カット部１３を、第８図に示すように回路基板２０の裏
面側にて半田付け２２し、これにより、半導体圧力セン
サの回路基板２０上への実装が完了する。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の構成では、上記回路基板２０
に実装された状態で、エンジンコントローラ等の実装箇
所において環境温度に変化が生じると、ソケット１４と
ハイブリット回路基板５とに熱膨張が発生し、ソケット
１４が相対的に上記リード端子１１乃至ハイブリット回
路基板５を押圧しようとする熱応力が生じることとなる
。

このため、この熱応力がリード端子１１の上記回路基板
２０に対する半田付は部２２に集中して、半田の劣化を
招き半田付は部２２の信頼性が低下するという問題があ
った。

本発明は上記従来の問題を解決するためのものであり、
熱応力の半田付は部への影響を低減して、自動車電装品
用途としての信頼性を向上させることができる半導体圧
力センサを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明は、温度補償回路及び
増幅、ろ波回路を内蔵させたセンサ素子が実装されるハ
イブリット回路基板と、このハイブリット回路基板から
の信号を出力する、座屈状の応力緩和部が形成されたリ
ード端子と、このリード端子に装着されるソケットとを
有する構成とした。

作用 従って本発明によれば、半導体圧力センサがエンジンコ
ントローラ等の回路基板へ実装された状態で、そのエン
ジンコントローラ等の環境温度が変化し、それによって
上記ハイブリット回路基板とソケットとに熱膨張が生じ
ても、ソケットがハイブリット回路基板方向に押圧され
ようとする力が上記リード端子に形成された応力緩和部
において緩和されるので、上記リード端子とエンジンコ
ントローラ等の回路基板とを接合する半田付は部の、熱
応力による劣化を防止することができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図乃至第４図に基づいて
説明する。

第１図は、本発明の一実施例による半導体圧力センサの
一部截断平面図、第２図は、第１図のＪ−Ｊ線断面図、
第３図は、第１図のに−に線断面図、第４図は、本発明
の一実施例による半導体圧力センサを、エンジンコント
ローラ等の回路基板に実装した状態を示す一部截断側面
図である。

そして、第２図に示すように本実施例による半導体圧力
センサは、感圧ダイヤフラム３１が形成されたセンサ素
子３２に静電接合等の手段で接合された台座３３が、メ
タルスペーサ３４を介してハイブリット回路基板３５上
に、コンデンサ等の電子部品３６と共にマウントされて
いる。

尚、上記メタルスペーサ３４とハイブリット回路基板３
５とは半田付けによって、または接着剤等の手段によっ
て接合されている。

３７は、上記感圧ダイヤフラム３１上に形成された電極
（図示せず）と、ハイブリット回路基板３５とを接続す
るボンディングワイヤであり、３８は、上記感圧ダイヤ
フラム３１とボンディングワイヤ３７とを覆うようにコ
ーティングするゲルである。

３９は、上記感圧ダイヤフラム３．１とボンディングワ
イヤ３７との周囲を囲むようにハイブリット回路基板３
５上に取り付けられるケースであり、その開口した上面
には、圧力取り入れ用の孔４１が形成されたキャップ４
０が取り付けられている。

また、第１図において、４２は、上記ハイブリット回路
基板３５に装着される、このハイブリット回路基板３５
からの信号を出力するための複数のリード端子、４６は
、このリード端子４２に装着されるソケットである。

これらリード端子４２の、上記ハイブリット回路基板３
５側基部は、このリード端子４２をハイブリット回路基
板３５に装着するためのクリップ部４３が形成してあり
、また、その先端は、後述するエンジンコントローラ等
の回路基板６ｏの挿入孔６１に挿入し易いように、■カ
ット４４されている。さらに、上記リード端子４２のク
リップ部４３の近傍には、座屈状の応力緩和部４５が形
成されている。

そして、上記複数のリード端子４２のうち、第１図に示
すｆ端子が接地用（ＧＮＤ）　、ｇ端子が電源入力端子
、ｈ端子がセンサ出力端子を示し、残りのａ乃至ｅｌ及
びｉ乃至ｌの端子は、特性チエツク用端子、及び上記エ
ンジンコントローラ等の回路基板に挿入されて本半導体
圧力センサを保持する役目をする端子である。

一方、上記ソケット４６は、その側面が略凸型を呈して
おり、その上面から下面にかけては、本ソケット４６を
ハイブリット回路基板３５に装着する際に、上記リード
端子４２を挿入するための挿入孔４７が形成されている
。

この挿入孔４７は、第１図、第３図、及び第４図に示す
ように、その上面側を上記応力緩和部４５０座屈形状に
合わせて大径部４８とし、その中段を上記■カット部４
４が挿入可能な程度の小径部４９として形成しである。

尚、５０は、上記センサ素子３２等が実装されたハイブ
リット回路基板３５の平面部を覆うように塗布される、
耐湿絶縁用のコーティング剤、また、第４図中６０は、
本実施例の半導体圧力センサを実装するエンジンコント
ローラ等の回路基板であり、上記ソケット４６から露出
するリード端子４２の■カット部４４が挿入される、複
数の挿入孔６１が形成されている。さらに、６２は、上
記回路基板６０とリード端子４２のＶカット部４４とを
接合する半田付は部である。

次に、上記構成による本実施例の半導体圧力センサの作
用について説明する。

まず、第１図に示すように、上記リード端子４２をソケ
ット４６の挿入孔４７に挿入して、ソケット４６をハイ
ブリット回路基板３５に装着する。すると、リード端子
４２の応力緩和部４５が挿入孔４７の大径部４８に、リ
ード端子４２のＶカット部４４が挿入孔４７の小径部４
９に各々位置するようになり、さらに上記■カット部４
４がソケット４６の底部側から露出するようになる。

ここで、上記ソケット４６の底部から露出したリード端
子４２のＶカット部４４を第４図に示すように、エンジ
ンコントローラ等の回路基板６０の挿入孔６１に挿入す
ると、ソケット４６の底部が上記回路基板６０の基板面
に当接して、本半導体圧力センサが回路基板６０上に安
定した状態で載置される。

そこで、上記挿入孔６１に挿入したリード端子４２のＶ
カット部４４を、第４図に示すように回路基板６０の裏
面側にて半田付け６２し、これにより、半導体圧力セン
サの回路基板６０上への実装が完了する。

ところで、本半導体圧力センサが上記回路基板６０に実
装された状態で、エンジンコントローラ等の実装箇所に
おいて環境温度に変化が生じると、上記ハイブリット回
路基板３５やソケット４６に熱膨脹が発生し、ソケット
４６が相対的に上記リード端子４２乃至ハイブリット回
路基板３５を押圧しようとする熱応力が生じることとな
る。

すると、上記リード端子４２の応力緩和部４５に、ソケ
ット４６の挿入孔４７における大径部４８と小径部４９
との境面が相対的に押圧され、これに伴って、リード端
子４２の応力緩和部４５が伸長することとなり、この応
力緩和部４５の伸長によって、上記熱応力が緩和される
−こととなる。

このため、上記熱膨脹による応力が、リード端子４２と
エンジンコントローラ等の回路基板６０との接合部であ
る上記半田付は部６２に、集中して作用することが防止
され、よって、その半田付は部６２の信頼性が向上する
構成となる。

発明の効果 上述の如く本発明によれば、温度補償回路及び増幅、ろ
波回路を内蔵させたセンサ素子が実装されるハイブリッ
ト回路基板と、このハイブリット回路基板からの信号を
出力する、座屈状の応力緩和部が形成されたリード端子
と、このリード端子に装着されるソケットとを有する構
成とした。

このため、半導体圧力センサがエンジンコントローラ等
の回路基板へ実装された状態で、そのエンジンコントロ
ーラ等の環境温度が変化し、それによって上記ハイブリ
ット回路基板とソケットとに熱膨脹が生じても、ソケッ
トがハイブリット回路基板方向に押圧されようとする力
が上記リード端子に形成された応力緩和部において緩和
されるので、上記リード端子とエンジンコントローラ等
の回路基板とを接合する半田付は部の、熱応力による劣
化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例による半導体圧力センサの
一部截断平面図、第２図は、第１図のＪ−Ｊ線断面図、
第３図は、第１図のに−に線断面図、第４図は、本発明
の一実施例による半導体圧力センサを、エンジンコント
ローラ等の回路基板に実装した状態を示す一部截断側面
図、第５図は、従来の半導体圧力センサの平面図、第６
図は、第５図のＩ−Ｉ線断面図、第７図は、従来の半導
体圧力センサの一部截断側面図、第８図は、従来の半導
体圧力センサを、エンジンコントローラ等の回路基板に
実装した状態を示す一部截断側面図である。 ３２・・・センサ素子、３５・・・ハイブリット回路基
板、４２・・・リード端子、４５・・・応力緩和部、４
６・・・ソケット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　温度補償回路及び増幅、ろ波回路を内蔵させたセンサ
   素子が実装されるハイブリット回路基板と、このハイブ
   リット回路基板からの信号を出力する、座屈状の応力緩
   和部が形成されたリード端子と、このリード端子に装着
   されるソケットとを有する半導体圧力センサ。