CN111433579A - 压力传感器的屏蔽构造以及具备该屏蔽构造的压力传感器 - Google Patents

Abstract

在压力传感器中，作用于传感器芯片(16)的一方端面的电场由屏蔽板(17)遮断，并且作用于传感器芯片(16)的另一方端面的电场通过芯片安装部件(18)的一端部、输入输出端子组(40ai)以及接合引线(Wi)而被除去。

Description

压力传感器的屏蔽构造以及具备该屏蔽构造的压力传感器

技术领域

本发明涉及压力传感器的屏蔽构造、以及具备该屏蔽构造的压力传感器。

背景技术

例如，如专利文献1所示，内置于液封型的半导体压力传感器的传感器单元构成为主要包括以下各部分做成主要的要素：支撑于接头部内且将压力检测室与后述的液封室隔绝的金属膜片；形成于金属膜片的上方且储存作为压力传递介质的硅油的液封室；配置于液封室内且经由金属膜片来检测硅油的压力变动的传感器芯片；支撑传感器芯片的传感器芯片安装部件；密封壳体的贯通孔中的传感器芯片安装部件的周围的密封玻璃；以及进行来自传感器芯片的输出信号的发送以及向传感器芯片的电力供给的端子组(引线脚)。

在上述那样的结构中，膜片、基座板材、以及接头部以相同电位连接，或者这些部位与传感器芯片绝缘。在动力源即一次侧电源与对传感器的输出信号进行处理的控制电路即二次侧电源的绝缘不充分的情况下，传感器侧的阻抗较高，因此在相对地配置的金属膜片以及传感器芯片相互之间产生电位差。为了防止该金属膜片以及传感器芯片相互之间产生的电位差引起的对传感器芯片内的电子电路以及非易失性存储器的影响(压力传感器的输出变动)，例如如专利文献1所示那样，提出了以包围传感器芯片并形成圆筒状的空间的方式，在密封玻璃的端面设置金属制的下板以及金属部件的方案。该传感器芯片与引线脚及金属部件电连接，该引线脚及金属部件经由压板而与集积在传感器芯片上的电子电路的零电位连接。由此，下板以及金属部件的电位与处于由下板和金属部件包围的空间内的传感器芯片的电子电路成为相同的零电位，因此金属膜片与传感器芯片之间的电位差消失，因而不会产生对传感器芯片的电子电路带来影响的电场。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3987386号公报

发明内容

然而，在未被上述的下板及金属部件覆盖的传感器芯片的背面与传感器芯片安装部件的支撑面之间也有可能产生对传感器芯片的电子电路带来影响的电场。在这种情况下，担心产生上述的电位差引起的压力传感器的输出变动。因此，迫切需要进一步提高针对压力传感器中的传感器芯片与膜片之间产生的电场的耐性。

考虑以上的问题点，本发明的目的在于，在压力传感器的屏蔽构造、以及具备该屏蔽构造的压力传感器中，提供一种能够提高针对压力传感器中的传感器芯片与膜片之间产生的电场的耐性的压力传感器的屏蔽构造、以及具备该屏蔽构造的压力传感器。

为了实现上述的目的，本发明的压力传感器的屏蔽构造的特征在于，具备：传感器单元，其包括检测压力并发送检测输出信号的传感器芯片、支撑传感器芯片的支撑部件、将配置有传感器芯片及支撑部件的液封室与面向液封室的压力室分隔开的膜片、以及与传感器芯片及支撑部件电连接的输入输出端子组；以及电场遮断部件，其由支撑部件支撑，从而配置在液封室内的传感器芯片的一方端面与膜片之间，并遮断作用于传感器芯片的信号处理电子电路部的电场，支撑部件的支撑传感器芯片的部位的电位和电场遮断部件的电位是与传感器芯片的信号处理电子电路部的电位相同的电位。

优选支撑部件经由绝缘物支撑于传感器壳体。优选支撑部件是接合于芯片安装部件、或者传感器壳体的导电板。

本发明的压力传感器的特征在于，具备：传感器单元，其包括检测压力并发送检测输出信号的传感器芯片、支撑传感器芯片的支撑部件、将配置有传感器芯片及支撑部件的液封室与面向液封室的压力室分隔开的膜片、以及与传感器芯片及支撑部件电连接的输入输出端子组；电场遮断部件，其由支撑部件支撑，从而配置在液封室内的传感器芯片的一方端面与膜片之间，并遮断作用于传感器芯片的信号处理电子电路部的电场；以及传感器单元容纳部，其容纳传感器单元及电场遮断部件，支撑部件的支撑传感器芯片的部位的电位和电场遮断部件的电位是与传感器芯片的信号处理电子电路部的电位相同的电位。优选支撑部件经由绝缘物支撑于传感器壳体。

根据本发明的压力传感器的屏蔽构造、以及具备该屏蔽构造的压力传感器，由于支撑部件的支撑传感器芯片的部位的电位与电场遮断部件的电位成为与信号处理电子电路部的电位相同的电位，因此能够提高针对压力传感器中的传感器芯片与膜片之间产生的电场的耐性。

附图说明

图1是表示本发明的压力传感器的屏蔽构造的一例的主要部分的剖视图。

图2是表示应用了图1所示的压力传感器的屏蔽构造的一例的压力传感器的一例的结构的剖视图。

图3是局部放大表示图1所示的例子中的III部的局部放大图。

图4是从图3所示的箭头示出的方向观察到的向视图。

图5是表示本发明的压力传感器的屏蔽构造的另一例的主要部分的剖视图。

图6是表示图5所示的例子中的液封室内的电场遮断部件的俯视图。

具体实施方式

图2概略地表示应用了本发明的压力传感器的屏蔽构造的一例的压力传感器的结构。

在图2中，压力传感器构成为包括：接头部件30，其与导入应检测压力的流体的配管连接；以及传感器单元容纳部，其与接头部件30的基座板材28连结，容纳后述的传感器单元，将来自传感器芯片的检测输出信号供给至预定的压力测定装置。

金属制的接头部件30在内侧具有旋入到上述的配管的连接部的外螺纹部的内螺纹部30fs。内螺纹部30fs与将从箭头P所示的方向供给的流体导入后述的压力室28A的接头部件30的端口30a连通。端口30a的一方的开口端朝向形成于接头部件30的基座板材28与传感器单元的膜片32之间的压力室28A开口。

传感器单元容纳部的外部轮廓部由作为罩部件的圆筒状的防水外壳20形成。在树脂制的防水外壳20的下端部形成有开口部20b。在成为内侧的开口部20b的周缘的台阶部卡合有接头部件30的基座板材28的周缘部。

流体的压力通过接头部件30的端口30a导入到压力室28A内。传感器单元的壳体12的下端面焊接于基座板材28的周缘部。

检测压力室28A内的压力并发送检测输出信号的传感器单元构成为包括以下各部件作为主要的要素：金属制的圆筒状的壳体12；将压力室28A与壳体12的内周部隔绝的金属制的膜片32；具有多个压力检测元件以及对来自压力检测元件的信号进行处理的信号处理电子电路部的传感器芯片16；经由粘接剂层50而由一端部支撑传感器芯片16的金属制的芯片安装部件18；与传感器芯片16电连接的输入输出端子组40ai(i＝1～8)；以及将输入输出端子组40ai以及油填充用管44固定于芯片安装部件18的外周面与壳体12的内周面之间的密封玻璃14。

膜片32支撑于面向上述的压力室28A的壳体12的一方的下端面。保护配置于压力室28A的膜片32的膜片保护罩34具有多个连通孔34a。膜片保护罩34的周缘与膜片32的周缘一起通过焊接而接合于壳体12的下端面。壳体12、膜片32、基座板材28、以及接头部件30的电位由于相互导通连接因而为相同的电位。另外，芯片安装部件18保持经由密封玻璃14那样的绝缘物而与壳体12绝缘。

在形成于金属制的膜片32和所面对的传感器芯片16以及密封玻璃14的端面之间的液封室13，经由油填充用管44填充有例如预定量的硅油、或者氟系惰性液体那样的压力传递介质PM。此外，油填充用管44的一方端部在油填充后，如双点划线所示那样被压扁而被封闭。

输入输出端子组40ai(i＝1～8)由两根电源用端子、一根输出用端子、以及五根调整用端子构成。各端子的两端部分别从上述的密封玻璃14的端部朝向液封室13突出，或者朝向后述的端子台24的孔24b突出。两根电源用端子和一根输出用端子经由连接端子36而与各引线38的芯线38a连接。各引线38例如与预定的压力测定装置连接。此外，在图2中，仅示出了八根端子中的四根端子。输入输出端子组40ai与后述的传感器芯片16之间由接合引线Wi连接。

排列有输出端子组40ai的端子台24以树脂材料、例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为主要的成分而成形。端子台24具有供输入输出端子组40ai插入的多个孔24b，并且在内侧具有预定的容积的空洞部24A。端子排列部24T具有相互分离的多个孔24b且以与上述的端子台24的基端部正交的方式一体成形。作为粘接面的端子台24的基端部的下端面由硅系粘接剂粘接在壳体12的上端面。由此，具有预定的厚度的环状的粘接层10a形成于壳体12的上端面。另外，在输入输出端子组40ai突出的密封玻璃14的整个上端面，以预定的厚度形成有由硅系粘接剂构成的包覆层10b。

在作为端子排列部件的端子台24的外周面、以及连结于端子台24且覆盖上述的端子排列部24T的孔24b以及端子台24的上部的开口端的端盖22的外周面与防水外壳20的内周面之间、还有防水外壳20的内周面与壳体12的外周面之间，以预定量填充有封固材26。端子台24以及端盖22隔着上述的传感器单元而与接头部件30的基座板材28相面对地配置在防水外壳20内。

端盖22的上端面从防水外壳20的开口端朝向上方突出。即，端盖22的上端面的位置成为比防水外壳20的开口端面的位置高的位置。

传感器芯片16例如经由粘接剂层50而粘接在成为液封室13的内侧的芯片安装部件18的一端部。如图4所示，大致矩形的传感器芯片16的外部尺寸设定为比芯片安装部件18的直径小。芯片安装部件18例如经由零(V)的端子和接合引线Wi而与输入输出端子组40ai中的任一根以上导通连接。因此，芯片安装部件18的电位成为与搭载在传感器芯片16内的电子电路的电位相同的电位。

在液封室13内的传感器芯片16的一方端面与膜片32之间，设有作为电场遮断部件的屏蔽板17。屏蔽板17用于遮断相对于传感器芯片16的信号处理电子电路部的不希望的电场。屏蔽板17例如既可以由不锈钢、铜、铝等那样的导电性的金属材料制成，也可以由树脂、玻璃、陶瓷等中的任意的绝缘材料制成，并通过粘接、蒸镀、溅射、电镀等在其表面形成由导电性的金属构成的导电层。如图4所示，帯状的屏蔽板17的固定端部与芯片安装部件18的一端部的传感器芯片16的外周部靠近并接合为与芯片安装部件18的一端部的电位成为相同电位。

如图3所示，屏蔽板17的面向传感器芯片16的一方端面的部分在与传感器芯片16的一方端面之间具有预定的间隔地覆盖传感器芯片16的一部分。

此外，屏蔽板17的外部尺寸以及宽度的尺寸也可以按照覆盖传感器芯片16的信号处理电子电路部整体的大小而适当地设定为遮断相对于传感器芯片16的信号处理电子电路部的不希望的电场。

因此，在膜片32与传感器芯片16之间，通过配置与传感器芯片16的信号处理电子电路部成为相同电位的屏蔽板17，来利用屏蔽板17遮断因与所安装的单元的一次侧电源(未图示)为相同电位的膜片32与控制电路(未图示)侧的电位差而产生的作用于传感器芯片16的一方端面的电场，并且屏蔽板17以及芯片安装部件18的电位为相同电位，因此它们相互之间不会产生电场。因此，传感器芯片16以及膜片32相互之间产生的电位差不会作用于传感器芯片16，因此能够防止对传感器芯片16的影响。

图5是局部地表示应用了本发明的压力传感器的屏蔽构造的一例的压力传感器的结构。

图5所示的压力传感器构成为包括：接头部件60，其与导入应检测压力的流体的配管连接；以及金属制的传感器壳体56，其通过焊接连结于接头部件60的基座板材58且容纳后述的传感器单元。

接头部件60的端口60a的一方开口端朝向形成于接头部件60的基座板材58与传感器单元的膜片70之间的压力室58A开口。

检测压力室58A内的压力并发送检测输出信号的传感器单元构成为包括以下各部件作为主要的要素：将压力室58A与传感器壳体56的内周部隔绝的金属制的膜片70；具有多个压力检测元件以及对来自压力检测元件的信号进行处理的信号处理电子电路部的传感器芯片66；经由粘接剂层而由一方端面支撑传感器芯片66的导电板62；以及与传感器芯片66电连接的输入输出端子组54ai(i＝1～8)。

导电板62例如由树脂、玻璃、陶瓷等绝缘材料形成，导电板62的支撑传感器芯片66的一方端面由通过粘贴、蒸镀、电镀等形成的作为导电层的金、银、铜、铝等中的任意金属以及合金膜形成。传感器芯片66的另一端面接合于上述导电板62的一方端面，导电板62的另一方端面接合于传感器壳体56的液封室68侧的内周面。金属制的膜片70被焊接在面向上述的压力室58A的传感器壳体56的接合端与基座板材58的接合端之间。因此，传感器壳体56与膜片70、基座板材58、接头部件60连接且导通，其电位为相同电位。另外，传感器芯片66与传感器壳体56由导电板62绝缘。在由膜片70和传感器壳体56的内周面形成的作为密封空间的液封室68，例如填充有预定量的硅油或者氟系惰性液体等的压力传递介质PM。压力传递介质PM通过传感器壳体56的孔56a填充后，由栓部件52封闭孔56a。如图6所示，输入输出端子组54ai经由密封玻璃65而与传感器壳体56绝缘地被支撑。经由密封玻璃支撑于传感器壳体56的输入输出端子组54ai与传感器芯片66之间由接合引线Wi连接。

在液封室68内的传感器芯片66的一方端面与膜片70之间，设有作为电场遮断部件的屏蔽部件64。屏蔽部件64例如也可以由不锈钢、铜、铝中的任意的导电性的金属材料制成，或者屏蔽部件64例如也可以由树脂、玻璃、陶瓷中的任意的绝缘材料制成，通过粘接、蒸镀、溅射、电镀等形成于表面的导电层由导电性的金属形成。

屏蔽部件64具有预定的间隔地覆盖传感器芯片66的一方端面整体，遮断相对于传感器芯片66的信号处理电子电路部的不希望的电场。屏蔽部件64的固定端部与导电板62的一方端面彼此由导体面导通并且接合。因此，屏蔽部件64的电位与导电板62的一方端面的电位成为相同电位。导电板62的一方端面经由接合引线Wi而与输入输出端子组54ai中的任一根以上、例如零(V)端子连接且导通。因此，导电板62的一方端面的电位成为与传感器芯片66的信号处理电子电路部相同的电位。

导电板62的另一端面接合于金属制的传感器壳体56的内周面。此外，导电板62不限于该例，例如也可以由导电性树脂成形，经由绝缘物而与传感器壳体56接合。

因此，在膜片70与传感器芯片66之间，通过配置与传感器芯片66的信号处理电子电路部的电位成为相同电位的屏蔽部件64，来利用屏蔽部件64遮断因与所安装的单元的一次侧电源(未图示)为相同电位的膜片70与控制电路(未图示)侧之间的电位差而产生的作用于传感器芯片66的一方端面的电场，并且屏蔽部件64的电位与导电板62的电位为相同电位，因此不会在它们相互之间产生电场。因此，传感器芯片66以及膜片70相互之间产生的电位差不会作用于传感器芯片66，因此能够防止对传感器芯片66的影响。

从以上的说明可知，根据本发明的压力传感器的屏蔽构造的一例，在压力传感器中，由于利用屏蔽板17或者屏蔽部件64来避免传感器芯片16及66与膜片32及70的相互之间产生的电位差引起的对传感器芯片内的电子电路的影响(压力传感器的输出变动)，因此提高针对膜片与传感器芯片之间产生的电场的耐性。

Claims (6)

1.一种压力传感器的屏蔽构造，其特征在于，具备：

传感器单元，其包括检测压力并发送检测输出信号的传感器芯片、支撑该传感器芯片的支撑部件、将配置有该传感器芯片及支撑部件的液封室与面向该液封室的压力室分隔开的膜片、以及与该传感器芯片及支撑部件电连接的输入输出端子组；以及

电场遮断部件，其由上述支撑部件支撑，从而配置在上述液封室内的上述传感器芯片的一方端面与上述膜片之间，并遮断作用于该传感器芯片的信号处理电子电路部的电场，

上述支撑部件的支撑传感器芯片的部位的电位和上述电场遮断部件的电位是与上述传感器芯片的上述信号处理电子电路部的电位相同的电位。

2.根据权利要求1所述的压力传感器的屏蔽构造，其特征在于，

上述支撑部件经由绝缘物支撑于传感器壳体。

3.根据权利要求1所述的压力传感器的屏蔽构造，其特征在于，

上述支撑部件是芯片安装部件。

4.根据权利要求1所述的压力传感器的屏蔽构造，其特征在于，

上述支撑部件是接合于传感器壳体的导电板。

5.一种压力传感器，其特征在于，具备：

传感器单元，其包括检测压力并发送检测输出信号的传感器芯片、支撑该传感器芯片的支撑部件、将配置有该传感器芯片及支撑部件的液封室与面向该液封室的压力室分隔开的膜片、以及与该传感器芯片及支撑部件电连接的输入输出端子组；

电场遮断部件，其由上述支撑部件支撑，从而配置在上述液封室内的上述传感器芯片的一方端面与上述膜片之间，并遮断作用于该传感器芯片的信号处理电子电路部的电场；以及

传感器单元容纳部，其容纳上述传感器单元及上述电场遮断部件，

上述支撑部件的支撑传感器芯片的部位的电位和上述电场遮断部件的电位是与上述传感器芯片的上述信号处理电子电路部的电位相同的电位。

6.根据权利要求5所述的压力传感器，其特征在于，

上述支撑部件经由绝缘物支撑于传感器壳体。

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