JPH0648370Y2 - 半導体圧力センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、半導体圧力センサに係り、特に、入出力信
号の端末処理としてフレキシブルプリント配線板を用い
た半導体圧力センサに関するものである。

〔従来の技術〕

圧力センサは各種工業における計測，プロセス制御，医
療機器，油圧機器などの自動制御装置等、広い範囲で使
用されている。

第４図は従来より使用されている圧力センサのうち、特
に広く使用されている半導体圧力センサの一例を示す断
面図である。

この図で、１は円筒状のフロントケース1Aと端末ケース
1Bからなるケース本体であり、鉄あるいはステンレス等
で形成されている。

２はケース本体１に外周が溶着されている薄膜のダイヤ
フラム、３はＮ形のシリコン基板上に拡散技術によって
４辺のＰ形歪ゲージ層を形成した半導体チップ、４はこ
の半導体チップ３を搭載しているガラス基台であり、こ
のガラス基台４は支持板５によってフロントケース1A内
に固定されている。

６は半導体チップ３のパターン電極をボンディングワイ
ヤ７によって引き出しているリード片を示し、このリー
ド片６の他端は後述するようにケース本体１に絶縁固着
されている基板９に接続されている。

９は端末ケース1B内に固定されている基板であり、基板
９上には定電流源回路，温度補償回路等を構成するIC回
路，その他電子部品素子10,10‥‥‥が搭載されてい
る。

11はこの半導体圧力センサの入出力線となる多芯ケーブ
ルまたはフレキシブルプリント配線板であり、一端が基
板９にハダン付けされ、電子部品素子10,10‥‥‥と接
続されて電源を供給し、またはセンサの出力を外部に導
出するものである。

なお、ダイヤフラム２の内部空間８には通常シリコンオ
イルが充填されている。

このような半導体圧力センサは、例えばケース本体１を
液体タンクの壁面に取り付け、ダイヤフラム２を液体に
対接させると、液体の圧力によってダイヤフラム２が押
圧され、内部に充填されているシリコンオイルの液圧が
上昇する。そのため、このシリコンオイルに表面が接触
している半導体チップ３が圧力によって歪み、この歪み
によって４辺のＰ形拡散層がピエゾ抵抗効果により抵抗
変化を起こす。

従って、この抵抗変化を電圧，または電流の変化として
検出することにより、ダイヤフラム２の外側から印加さ
れた圧力を計測することができる。

なお、基板９に搭載されている各種電子部品素子10,10
は、ケース11と接続される信号の温度特性を向上し、ま
た、S/N比を高くするためにセンサに近接して設けられ
ているものである。

〔考案が解決しようとする問題点〕

このような半導体圧力センサは実用上、高性能で信頼性
も高いものであるが、製造工程上に問題点を有するもの
であった。

すなわち、電子回路を搭載した基板９をケース本体１内
部で固定し、かつ、ケーブル11と接続するという作業は
非常に困難で作業性の悪いものであるため、生産能率を
著しく低下させるという問題があった。

さらに、素子搭載可能スペース、すなわち、基板９の平
面積は、当然ながら、ケース本体１内の収容可能な面積
以下でならなければならず、回路設計上スペース的に非
常に制限をうけるという欠点もあった。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、このような問題点にかんがみてなされたもの
であり、半導体圧力センサの入出力線を素子搭載部を設
けたフレキシブルプリント配線基板によって構成するよ
うにしたものである。

〔作用〕 フレキシブルプリント配線基板上に素子搭載部を形成
し、この部分に電子部品を設置することにより、この素
子搭載部を巻回してケース後部に挿入すれば、基板等を
用いることなく、電子部品をケース内に収容固定するこ
とができる。

〔実施例〕

第１図（ａ），（ｂ）は本考案の一実施例を示す半導体
圧力センサの端末部分を斜視図としたものであり、第１
図（ａ）は完成後の斜視図、第１図（ｂ）は完成前の展
開図である。

図中、20は半導体圧力センサ本体、21は薄膜のダイヤフ
ラムを示す。

22は鉄，ステンレス等からなるはめ込みケースであり、
半導体チップ（図示せず）等を内部に固定したケース前
部22Aと後述するように素子搭載部を収納するケース後
部22Bが完成時において一体化されたものである。

23は素子搭載部23Aとなる副フレキシブルプリント配線
基板を設けた主フレキシブルプリント配線基板であり、
その一端部23Bはケース前部22A内の半導体チップの入出
力端子24,24‥‥‥にハンダ付け等で接続され固定され
ており、他端は外部回路に対する入出力端子部23Cとな
っている。素子搭載部23Aとなる副フレキシブルプリン
ト配線基板上には、定電流源回路，温度補償回路，増幅
回路，チップ抵抗等を構成する各種電子素子25,25‥‥
‥が搭載固定されている。

このように、一部分に素子25,25‥‥‥を搭載固定した
主フレキシブルプリント配線基板23を用いた半導体圧力
センサ20は、後述するように、第１図（ｂ）の状態から
第１図（ａ）の状態で収納され、半導体圧力センサが完
成する。

以下、この点を第２図（ａ），（ｂ），（ｃ）を参照し
て説明する。

まず、あらかじめ素子25,25が搭載固定されている素子
搭載部を小径に巻回していき（第２図（ａ））次に、ケ
ース後部22Bを主フレキシブルプリント配線基板23を挿
通させながらケース前部22Aの方向へ移動させ、十分に
小さく巻回された素子搭載部23Aをケース後部22B内に挿
入させる（第２図（ｂ））。そして、ケース後部22Bを
ケース前部22Aに挿入固定したのちに、ケース後部2B内
部にエポキシ樹脂等の固着材を注入し、硬化させること
により内部に位置する素子25,25‥‥‥及び主フレキシ
ブルプリント配線基板23を固定する（第２図（ｃ））。
この段階で第１図（ａ）に示した状態の半導体圧力セン
サ20の端末処理を行うことができる。

本考案では、上述したように、あらかじめフレキシブル
プリント基板にその長手方向に対して直交する方向に素
子搭載部23Aを設け、この素子搭載部23Aに素子25,25‥
‥‥がハンダ付け等によって固定されているから、素子
25,25‥‥‥をケース後部22Bの内部に配置する作業は、
従来の作業に比べて非常に簡単なものとなり、作業能率
を大きく向上させることになる。また、素子25,25‥‥
‥を搭載することのできるスペースも、主フレキシブル
プリント配線基板23上で広くとることができるため、設
計スペース上の余裕も生ずるという利点もある。

なお、フレキシブルプリント配線基板の形状は、特に第
１図または第３図に示されているように半導体チップに
接続される端子と、外部の機器に接続される端子の中間
部分をクランク形状に形成し、この部分に電子部品を搭
載することにより、フレキシブル基板から本考案の基板
を多数個打ち抜くときに、無駄な部分が少なくなるよう
にパターニングすることができるという効果がある。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案の圧力センサは、外部回路
との入出力端子となるフレキシブル配線板に素子搭載部
が設けられ、この素子搭載部上に電子素子を設置できる
ようにすることにより、素子搭載部を巻回してケース内
に挿入し固着材を注入するだけで、電子素子をケース内
に収容固定することができ、製造工程がきわめて簡単に
なるという効果がある。

また、通常の基板を使用する場合に比べて、素子搭載可
能スペースははるかに広くなり、設計上のスペース的な
余裕も発生するという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ），（ｂ）は本考案の一実施例の斜視図、第
２図（ａ）〜（ｃ）は本考案の一実施例の製造工程の説
明図、第３図は本考案の半導体圧力センサにおけるフレ
キシブルプリント基板の各種形状を示す平面図、第４図
は従来例を示す断面図である。 図中、20は半導体圧力センサ、22Aはケース前部、22Bは
ケース後部、23は主フレキシブルプリント配線基板、23
Aは素子搭載部、25は電子素子を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体チップに接続される第１の端子部
   と、外部機器に接続される第２の端子部を縦方向に配置
   し、前記第１の端子部と第２の端子部の間を横方向に接
   続する配線パターンによってクランク形状に構成されて
   いる１枚のフレキシブル基板と、 前記配線パターンに実装されている電子部品とを備え、 前記クランク状に形成されているフレキシブル基板の横
   方向の部分を小径の筒状に巻き込み、半導体圧力センサ
   のケース内に収納したことを特徴とす半導体圧力セン
   サ。