(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の圧力を受圧するダイアフラムと、
前記ダイアフラムとの間でオイル等の絶縁性媒質が封入された受圧空間が形成されるベースと、
前記受圧空間内に設けられるとともにアースパッドを含む複数のボンディングパッドを備えた半導体型圧力検出装置と、
前記ベースに植設され前記半導体型圧力検出装置と電気的に接続される複数の端子ピン及び前記半導体型圧力検出装置のゼロ電位と接続される１つのアース端子ピンとを具備した圧力センサであって、
前記ベース上には、前記半導体型圧力検出装置の周囲位置に除電板が設けられており、
前記除電板は、前記ベースからの高さが前記半導体型圧力検出装置の前記ベースからの高さよりも高い位置となるように配置されており、
前記除電板は、前記半導体型圧力検出装置のアースパッド及び前記アース端子ピンと電気的に接続されたことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記除電板は、前記アース端子ピンとハンダ付けにより電気的に接続されたことを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
【請求項３】
流体の圧力を受圧するダイアフラムと、
前記ダイアフラムとの間でオイル等の絶縁性媒質が封入された受圧空間が形成されるベースと、
前記受圧空間内に設けられるとともにアースパッドを含む複数のボンディングパッドを備えた半導体型圧力検出装置と、
前記ベースに植設され前記半導体型圧力検出装置と電気的に接続される複数の端子ピン及び前記半導体型圧力検出装置のゼロ電位と接続される１つのアース端子ピンとを具備した圧力センサであって、
前記ベース上には、前記半導体型圧力検出装置の周囲位置の一部に除電板が設けられており、
前記除電板は、前記ベースからの高さが前記半導体型圧力検出装置の前記ベースからの高さよりも高い位置となるように配置されており、
前記除電板は、前記半導体型圧力検出装置のアースパッド及び前記アース端子ピンと電気的に接続されたことを特徴とする圧力センサ。
【請求項４】
前記除電板は、前記アース端子ピンとハンダ付けにより電気的に接続されたことを特徴とする請求項３記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサに関し、特に、半導体型圧力検出装置を収容した液封入式の圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ダイアフラムで区画されてオイルが封入された受圧室内に半導体型圧力検出装置を収容した液封入式の圧力センサは、冷凍冷蔵装置や空調装置に装備されて冷媒圧力を検知したり、産業用機器に装備されて各種の流体圧力の検知に使用されている。
半導体型圧力検出装置は、上記受圧室内に配置され、受圧空間内の圧力変化を電気信号に変換して外部に出力する機能を有している。
受圧空間内に配置されるダイアフラムは、可撓性の金属板で構成されているため、使用される環境によって、半導体からなる圧力検出素子と金属筐体との間で電位差が発生したり、封入されたオイルが静電気を帯びたりすると、圧力検出素子の表面に電荷が滞留して圧力検出素子の検出動作に不具合が生ずる場合がある。
【０００３】
そこで、上記圧力検出素子が収容されている受圧空間内に導電性部材をさらに配置し、この導電性部材を電気回路のゼロ電位に接続することにより、上記不具合の解消を図る圧力センサが下記の特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−４５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている圧力センサでは、上記圧力検出素子及び導電性部材が上記受圧空間を形成する上側部材（ベース）との間で帯電した場合、ダイアフラムに対する距離において、圧力検出素子の方が導電性部材よりも対向する表面が近い（両者の間隔が狭い）配置となる。
このため、圧力検出素子とダイアフラムとの間に帯電する電荷量が、導電性部材とダイアフラムとの間に帯電する電荷量よりも大きくなってしまうことがあり、導電性部材を設けても十分にその役割を果たさなくなるという懸念がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、受圧空間内に導電性部材を配置した場合に、圧力検出素子よりも導電性部材に電荷を集中させて、圧力検出素子の電気回路のゼロ電位より外部アースへ電荷を逃がすことができる圧力センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の圧力センサは、流体の圧力を受圧するダイアフラムと、前記ダイアフラムとの間でオイル等の絶縁性媒質が封入された受圧空間が形成されるベースと、前記受圧空間内に設けられるとともにアースパッドを含む複数のボンディングパッドを備えた半導体型圧力検出装置と、前記ベースに植設され前記半導体型圧力検出装置と電気的に接続される複数の端子ピン及び前記半導体型圧力検出装置のゼロ電位と接続される１つのアース端子ピンとを具備した圧力センサであって、前記ベース上には、前記半導体型圧力検出装置の周囲位置に除電板が設けられており、前記除電板は、前記ベースからの高さが前記半導体型圧力検出装置の前記ベースからの高さよりも高い位置となるように配置されており、前記除電板は、前記半導体型圧力検出装置のアースパッド及び前記アース端子ピンと電気的に接続されたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の圧力センサにおいて、前記除電板は、前記アース端子ピンとハンダ付けにより電気的に接続されている。
さらに、本発明の圧力センサにおいて、前記除電板は、前記半導体型圧力検出装置の周囲位置の一部に除電板を設けるように構成してもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の圧力センサによれば、圧力検出素子よりも導電性部材（除電板）に電荷を集中させることができるため、静電気等に対する耐性及び信頼性に優れた圧力センサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による圧力センサの縦断面図である。
【図２】本発明による圧力センサの半導体型圧力検出装置を取り付けた部分の近傍を受圧空間側から見た概略図であり、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は、図１に示した縦断面図のうち半導体型圧力検出装置及び除電板の位置関係を示す要部の拡大図であり、図１のＢ部の部分を拡大した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明による圧力センサの縦断面図である。また、図２は、本発明による圧力センサの半導体型圧力検出装置を取り付けた部分の近傍を受圧空間側から見た概略図である。
図１に示すように、圧力センサ１は、段付の円筒形状のカバー１０を有し、カバー１０の大径の開口部１０ａには、後述する半導体型圧力検出装置６０が搭載されたベース４０、図示されない流体流入管が接続される接続ナット２０を支持する取付部材３０、ベース４０及び取付部材３０によりその外周部が挟持されたダイアフラム５０等より成る圧力検出ユニット２が挿入される。
【００１２】
皿状のベース４０とダイアフラム５０で区画される受圧空間５２にはオイル等の絶縁性の液状媒質が充填される。ボール９９は、ベース４０に形成された孔（図示せず）を介して受圧空間５２内に液状媒質を充填した後に該孔を封止する為のものであり、ベース４０に溶接等の手段で固着される。
ベース４０の受圧空間５２側の中央部には半導体型圧力検出装置６０が搭載される。半導体型圧力検出装置６０は、ガラス製の台座６２とそれに貼付された圧力検出素子（半導体チップ）６４とからなる。圧力検出素子６４は、この例においては８つのボンディングパッド（電極）を備え、そのうちの３つは出力信号用の電源入力パッド、アースパッド（ゼロ電位）及び信号出力パッドであり、残る５つは信号調整用パッドである。
【００１３】
ベース４０において、半導体型圧力検出装置６０の周囲には、当該ベース４０を貫通する複数本（例えば８本）の端子ピン７０，７２が、ハーメチックシール７４により絶縁封止されて設けられる。
また、複数の端子ピンのうちの１つはアース端子ピン７２として機能する。そして、当該アース端子ピン７２とそれ以外の７本の端子ピン７０とは、中継基板９０に接続される。
【００１４】
半導体型圧力検出装置６０（圧力検出素子６４）に形成されている電源入力パッド及び信号出力パッドは上記複数本の端子ピン７０のうちの２本と接続され、アースパッドはアース端子ピン７２と接続される。そして、これら３つの端子ピン７０，７２は、中継基板９０に設けられた金属配線パターン及び該中継基板９０に取り付けられたコネクタ９２を介してリード線９４のそれぞれに連結される。
また、リード線９４は、当該圧力センサ１が設置された冷凍冷蔵装置や空調装置等の制御盤内に設けられた図示されない電気回路に接続される。これにより、アース端子ピン７２は、リード線９４を介して外部アースに接続される。
【００１５】
なお、中継基板９０に接続される複数本の端子ピン７０，７２は、出力信号を出力する上記３つのパッドに接続された出力用端子ピンのみでも良く、またそれらに加えて圧力検出素子６４に形成されている信号調整用パッドに接続された５つの端子ピン７０のうちの少なくとも１つをさらに接続しても良い。
このような構成により、中継基板９０は、コネクタ９２を挟んで両側の位置に端子ピン７０，７２との接続点を備える構造となっているため、リード線９４に引張力等が加えられた場合であっても、端子ピン７０，７２に横方向の応力が加わることがなく、結果として端子ピン７０，７２とベース４０とを固定するハーメチックシール７４が破損するのを防止できる。
【００１６】
図２に示すように、半導体型圧力検出装置６０の圧力検出素子６４に設けられた各ボンディングパッドのうち、アースパッドを除く７つのボンディングパッドは、７本の端子ピン７０とボンディングワイヤ８０でそれぞれ電気的に接続（結線）される。また、アースパッドは、後述する除電板１００とボンディングワイヤ８１で電気的に接続（結線）される。
そして、上述の圧力検出ユニット２がカバー１０内に配置された後、カバー１０の大径の開口部１０ａ側及び小径の開口部１０ｂ側（リード線９４が導出される側）からカバー１０の内部に樹脂Ｐが充填、固化され、これによりカバー１０内に圧力検出ユニット２が固定される。
【００１７】
接続ナット２０に導入される流体は流体導入室３２内に入り、その圧力でダイアフラム５０が変形し、受圧空間５２内の媒質を加圧する。
半導体型圧力検出素子６４はこの圧力変動を検知して電気信号に変換し、端子ピン７０を介して電気信号を外部に出力する。
【００１８】
本発明の一実施例による圧力センサ１において、半導体型圧力検出装置６０を囲むように（半導体型圧力検出装置６０の周囲に）、除電板１００がベース４０上に接着剤等により貼り付けてある。
除電板１００は、外部形状が多角形状の平面形状を有し、内側に半導体型圧力検出装置６０の外周を囲むための窓孔１００ａと、アース端子ピン７２を挿通する為の孔部１００ｂを設けてある。
また、除電板１００がベース４０上に貼り付けられた状態で、当該除電板１００に設けられた孔部１００ｂに挿通されたアース端子ピン７２の先端部７２ａは、除電板１００の上面１００ｃからやや突出しており、除電板１００とアース端子ピンとの間はハンダ付け１１０等により電気的に接続される（図３参照）。
【００１９】
アース端子ピンは、リード線９４を介して当該圧力センサ１が設置された冷凍冷蔵装置や空調装置等の制御盤内に設けられた電気回路のゼロ電位（外部アース）に接続されるものであり、半導体型圧力検出装置６０の周囲に帯電する電位、あるいは受圧空間５２内に充填された液状媒質に帯電する電位は除電板１００を介して除電され、これにより半導体型圧力検出装置６０の帯電に起因する作動不良が防止される。
【００２０】
図３は、図１に示した縦断面図のうち半導体型圧力検出装置及び除電板の位置関係を示す要部の拡大図である。
図３に示すように、ベース４０の受圧空間５２側には、台座６２を介して圧力検出素子６４が取り付けられている。
また、ベース４０の上記圧力検出素子６４に隣接する位置には、除電板１００が取り付けられており、その一部はベース４０を貫通するアース端子ピン７２とハンダ付け１１０によって電気的に接続されている。
【００２１】
本発明による圧力センサにおいて、ベース４０の表面から除電板１００の表面までの高さｈ２は、上記ベース４０の表面から圧力検出素子６４の表面までの高さｈ１よりも高くなるように構成さされている。
このような構成を備えた本発明による圧力センサが、例えば静電気等により帯電した場合、圧力検出素子６４及び除電板１００は、ダイアフラム５０との間で見かけ上のキャパシタ（蓄電器）をそれぞれ形成する。
【００２２】
このとき、上記のとおり、ベース４０から除電板１００の表面までの高さｈ２は、ベース４０から圧力検出素子６４の表面までの高さｈ１よりも高くなるように構成されているため、除電板１００の表面の方が圧力検出素子６４の表面よりもダイアフラム５０に近い位置に配置される。
また、面間距離が近くなるため、除電板１００とダイアフラム５０との間の容量は、圧力検出素子６４とダイアフラム５０との間の容量よりも大きくなる。
したがって、帯電した電荷は、圧力検出素子６４の表面よりも優先的に除電板１００の表面に蓄積されることとなり、結果として圧力検出素子６４に帯電による誤動作等の不具合が生じるのを防止することができる。
【００２３】
除電板１００は、例えば、セラミックス、ガラス等の無機材料、又はポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ＰＰＳ等の耐熱性に富んだ絶縁板を設け、その片側の面に導電層を形成した構造を有し、接着剤層を介してベース４０上に固着される。このとき、導電層は金属の板状で構成したり、あるいは印刷や焼成で形成してもよい。
また、導電層の材料としては、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル等が代表的であるが、高電圧耐久性を得るためにタングステンやモリブデン等が高融点材料を用いることもできる。
【００２４】
上記実施例において、除電板１００を半導体型圧力検出装置６０の周囲を囲繞する態様で配置する場合を例示したが、除電板１００は、半導体型圧力検出装置６０の周囲の一部（側面）のみに取り付けるように構成してもよい。
この場合、除電板１００は、半導体型圧力検出装置６０の周囲を囲繞するものと比べて小型化できるため、圧力センサ全体を軽量化することができる。
【００２５】
上記説明したとおり、本発明による圧力センサにおいて、除電板１００は、ベース４０からの高さが半導体型圧力検出装置６０のベース４０からの高さより高い位置に設定されている。換言すれば、除電板１００の表面高さ位置が半導体型圧力検出装置６０の表面高さ位置よりもダイアフラム５０に近くなるように構成されている。
これにより、圧力センサが何らかの理由で帯電した場合であっても、除電板１００とダイアフラム５０との間に優先的に電荷を集中させるとともにアース端子ピンを介して外部に逃がすことができるため、圧力センサの除電を効果的に実施することができる。
したがって、本発明による圧力センサは、受圧空間５２内の帯電を効果的に除去して半導体型圧力検出装置６０の作動不良をより確実に防止することができる。
【００２６】
本発明による圧力センサは、半導体型圧力検出装置の周囲に又はその側方位置に除電板を設けてあるので、受圧空間内の静電気等による影響を防止して、センサとしての信頼性を向上することができる。
また、除電板１００とアース端子ピン７２との間はハンダ付け１１０により電気的に接続されるものとしたが、本発明は特にこれのみに限定されることはなく、カシメ、圧着、圧入、溶接、あるいは導電性接着剤を用いた接着やボンディングワイヤを用いた接続等の手法により、電気的に接続されても良い。
【符号の説明】
【００２７】
１  圧力センサ                        １０  カバー
２０  接続ナット                      ３０  取付部材
３２  流体導入室                      ４０  ベース
５０  ダイアフラム                    ５２  受圧空間
６０  半導体型圧力検出装置            ６２  台座
６４  圧力検出素子                    ７０  端子ピン
７２  アース端子ピン
７４  ハーメチックシール              ８０  ボンディングワイヤ
８１  アース用ボンディングワイヤ      ９０  中継基板
９２  コネクタ                        ９４  リード線
１００  除電板
【図１】
0006422383.tif 000002
【図２】
0006422383.tif 000003
【図３】
0006422383.tif 000004