专利名称：压力传感器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种压力传感器，其包含安置在壳体中的传感元件，所述壳体具有用于将传感元件电连接到外部的端子。特别地讲，所述的压力传感器包含用于提高耐电磁兼容(EMC)性的电容器。
为了克服这个问题，通常将限制杂波电流的电容器安装在用于构造传感元件的半导体芯片的电路中。然而，在这种情况下，为了改善对杂波电流的限制效果，带有电容器的传感元件的尺寸就需要增加。
另一方面，用于释放杂波电流的电容器可被安装在除了该电容器之外的位置上。例如，如

图10所示，当壳体100通过使用树脂而被整体模塑成型时，端子200就会被镶嵌模塑在其中，以便能够嵌入和固定在壳体100中。端子200在壳体100中向壳体的一个末端侧突出，并位于壳体100的连接器部分110之中的某一位置处。连接器部分110中设有中空部分，端子200的突出顶端能穿过连接器部分110而电连接到外部。传感元件(未示出)被安装在壳体100的另一末端侧上，并能通过焊线方法而电连接到端子200上。
此外，从端子200上分支出来的分支部分210设在壳体100中。电容器300设在分支部分210从壳体100的一个末端侧所暴露出来的一部分上，因此端子200被电连接起来。电容器300被封装树脂封闭，以便能密封在其中。然而，在本压力传感器中，壳体1 00的一个用于安装电容器300的末端表面的直径D1’比连接器部分110的内径D2’小。因此，当为了改善耐EMC性而增加电容器300的容量时，电容器300就会很难安装。通常，为了与外部连接器连接，连接器部分110的尺寸和形状就会受到限制。这样，在整体模塑而成的壳体100中，很难在不受连接器部分110限制的情况下增加电容器的安装面积。
本发明的另一目的是提供一种压力传感器制造方法。
根据本发明，压力传感器包含具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面的第一壳体，布置在所述第一壳体之中并设在所述第一表面一侧上的用于探测压力的传感元件，嵌入在所述第一壳体之中以便能固定在所述第一壳体之中的端子，带有限定了近似圆柱形中空部分的内壁表面的第二壳体，及用于限制施加到所述传感元件上的杂波电流的电容器。所述第二壳体被粘合在所述第一壳体上，从而具有覆盖所述第一壳体的第二表面的至少一部分的覆盖表面，所述端子被电连接到所述传感元件和外部。还有，所述端子包含在所述第一壳体与所述第二壳体连接的轴线方向上延伸的延伸部分，所述端子的所述延伸部分在轴线方向上从所述第一壳体的所述第二表面突出到所述第二壳体的所述中空部分中，从而形成一个电连接到外部的突出端。此外，所述端子还包含从所述延伸部分分支出来并嵌入在所述第一壳体之中的分支部分，所述分支部分的一部分被暴露在第二表面上，以形成暴露部分，电容器安置在所述暴露部分上，以便能够电连接到所述暴露部分上。在所述压力传感器中，所述第一壳体中的所述第二表面的径向尺寸比所述端子的所述延伸部分的顶端所在预定位置处的所述中空部分的径向尺寸大。因为所述第一壳体的所述第二表面被用作安装所述电容器的实际安装表面，所以大容量(尺寸)的电容器能够容易并合适地安置在所述压力传感器中。
作为一种替代性方法，所述暴露部分中至少一部分可以被安置在所述中空部分的预定位置径向尺寸的径向外侧。因此，用于安装所述电容器的实际安装表面能够容易获得，而又不需要考虑所述第二壳体的所述中空部分的形状或尺寸。
根据本发明，通过将所述第一和第二壳体组装起来，被用作安装所述电容器的实际安装表面的所述第一壳体的所述第二表面就能够形成并与用作连接器部分的所述第二壳体的中空部分相分离。因此，所述第一壳体的所述第二表面就能够容易地形成得较大，而又不需要考虑带有连接器部分的所述第二壳体的尺寸或形状。这样，所述第一壳体的所述第二表面的径向尺寸就可能构造得比所述第二壳体在预定位置处的中空部分的径向尺寸大，并且暴露部分的至少一部分也可能位于中空部分的预定位置径向尺寸的径向外侧。结果，在所述压力传感器中，所述第一壳体的所述第二表面就能够被单独并合适地设置，而不需要考虑带有连接器部分的所述第二壳体的尺寸和形状。从而，电容器的容量也就能够根据需要被容易并合适地改变。
图9是在根据本发明的改型压力传感器中的片式电容器的连接结构的示意图；图10是相关技术中的压力传感器的示意剖视图；
压力传感器S1包含图2所示的壳体件10。图2表示的是壳体件10在分开时的情形，此时所述的壳体件被分为第一壳体11和第二壳体12。如图1和2所示，壳体件10是通过将第一壳体11和第二壳体12组装在一起而构造成的。第一壳体11和第二壳体12都是使用树脂例如聚苯硫醚(PPS)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)经过一步模塑整体模制而成。
第一壳体11被成型为带有阶梯部分的近似圆柱形。凹槽部分13形成在第一壳体11的一端中，以从第一壳体11的该端处凹进。用于探测压力的传感元件40安置在凹槽部分13中。凹槽部分13具有用来作为第一表面11a的底部表面。第一壳体11具有位于第一表面11a相对侧的第二表面11b。
由导电材料例如金属制成的端子20嵌入在第一壳体11中。例如，在该实施例中设有了三个端子20。端子20在第一壳体11的轴线方向上穿透第一壳体11布置。每个端子20的一端从第一表面11a突出，每个端子20的另一端从第二表面11b突出。在本实施例中，三个端子20中的一个用于连接传感元件40的输入信号Vcc，一个用于连接传感元件40的输出信号Vout，一个用于连接地线GND(大地)。如图3A和4B所示，三个端子20彼此分开设置，分别用于输入信号Vcc、输出信号Vout和连接地线GND。
如图1所示，端子20的一侧端部通过第一壳体11的凹槽部分13之中的电线50电连接在传感元件40上。电线50通过例如金或铝材料的焊线方法形成。突出在凹槽部分13中的端子20的基部被由硅橡胶制成的密封材料密封。
传感元件40将施加的压力转换为电信号，并作为传感器信号来输出该电信号。传感元件40可以被构造成带有用于接收压力的膜片的半导体膜片式的。在这种情况下，设在硅半导体板中的膜片通过阳极焊接整体形成在基板41上。之后，与传感元件40已形成整体的基板41被粘结在凹槽13的底面(也即第一表面11a)上。
端子20的另一端从第一壳体11的第二表面11b突出，端子20的该突出端被设置得用于与外部连接器连接。如图1、3A和3B所示，分支部分21形成在端子20上，从而从端子20嵌在第一壳体11中的嵌入部分分支出来。分支部分21从分支基部部分处的端子20上被分支出来，所述的分支基部部分被嵌在第一壳体11之中，以便能够固定在其中。分支部分21的一部分被暴露在第一壳体11的第二表面11b处，以形成暴露部分22。例如，在该实施例中，暴露部分22是分支部分21的端部。在图3A和4B中，除了暴露部分22，分支部分21的其他部分被用虚线示出。
如图1、4A和4B所示，片式电容器60被安装在分支部分21的暴露部分22上，也即在第一壳体11的第二表面11b上，其用于释放施加在传感元件40上杂波电流。片式电容器60通过使用电连接件例如银焊膏或钎料而电连接到暴露部分22。在该实施例中，设有两个片式电容器60。每个片式电容器60用于将两个暴露部分2 2连接起来。如图4B所示，这两个片式电容器60被这样安装，即共同使用用于连接输出信号Vout的端子20。
如上所述，传感元件40安置在第一壳体11中，端子20设置在第一壳体11中以便能够被固定在第一壳体11中。第一壳体11由整体模塑而成。此外，从端子20分支出来的分支部分21嵌入在第一壳体11中，以便能够固定在第一壳体11中。
第一壳体11的另一端被粘结到第二壳体12上。第二壳体12被成型为近似圆柱形，并且实际上用作与外部连接的连接器。第二壳体12中有一中空部分，端子20的另一端突出并延伸到第二壳体12的该中空部分中。
第二壳体12的布置使之能够覆盖第一壳体11的至少一部分第二表面11b。因此，片式电容器60向外部的暴露表面能够得到减小，从而由于碎屑的引入而对片式电容器60的影响也能得到限制。
如图1所示，第一壳体11中的第二表面11b的直径D1就是用于将片式电容器60安装在其上的安装表面的直径。如图1所示，第一壳体11的第二表面11b的直径D1设置得比连接到外部的第二壳体12的连接器部分的内径D2大。
还有，如图1所示，外套70被装配在第一壳体11的一端侧上。外套70被成型为带有阶梯部分的圆柱形。例如，外套70是由钢铁材料例如带镀层的碳钢制成。外套70中有一个压力导入通道71，来自车辆空调器的制冷剂管道的制冷剂通过该通道导入。螺纹部分72设置在外套70上，因此压力传感器S1能够被固定在空调器的制冷剂管道上。
金属膜片80是由薄片金属例如不锈钢制成，其设在位于第一壳体11一侧的外套70中，以便能够气密地封盖住压力导入通道71的开口。金属膜片80通过挤压件(环形焊接)81被焊接在外套70的内部外围表面上，以便能气密地结合在外套70上。
外套70的位于第一壳体11一侧上的末端部分73被弯曲以便在第一壳体11的一末端侧锁紧第一壳体11，从而将外套70固定在第一壳体11上。在已装配的第一壳体11和外套70中，压力探测室90形成在第一壳体11和金属膜片80之间。
油(例如含氟油)密封在压力探测室90中，用来充当压力传递媒介。油被充满并密封在压力探测室90中，用来盖住传感元件40和电连接件例如电线50。此外，所述油又被金属膜片80盖住和密封。
圆形凹槽91形成在压力探测室90的周围，用于气体密封压力探测室90的0型环92安置在该圆形凹槽91中。O型环92能够通过挤压嵌入方式插入在第一壳体11和挤压件81之间。因此，压力探测室90能够被金属膜片80和O型环92气密性密封和关闭。
接着来描述用于探测压力的压力传感器S1的工作。通过外套70的螺纹部分72，压力传感器S1被连接在用在车辆上的空调器的管道件上，以便能够与管道件的内部空间连通。空调器的管道件中的制冷剂通过压力导入通道71被导入压力传感器S1中。从而，空调器中的制冷剂的压力就会通过压力探测室90中的油而由金属膜片80向传感元件40的表面施加。之后，对应于施加压力的电信号就会作为传感器信号从传感元件40输出。传感器信号从传感元件40传送到电线50，并通过端子20进一步传送到外部电路中，从而空调器中的制冷剂的压力就能被探测到。
在压力传感器S1中，杂波电流可能通过端子20和电线50从壳体件10的外部引入到传感元件40中。在本实施例中，片式电容器60通过分支部分21安装到与端子20上，端子20又电与传感元件40相连。因此，影响传感元件40的杂波电流就会得到限制。具体地讲，通过用于输出信号Vout的端子20和用于输入信号Vcc的端子20，来自外部的杂波电流被引入到传感元件40中。然而，在本实施例中，片式电容器60被放置在传感元件40和外部之间，目的是通过该片式电容器60来吸收杂波电流。因此，在该实施例中，耐EMC性能够得到改善。
下面参照图5-8来描述压力传感器制造方法，其可以用于制造压力传感器S1。
首先，要准备好图2和图3A中所示的第一壳体11。在图2和图3A所示的第一壳体11中，端子20是通过镶块模塑的方法整体模塑而成的。之后，片式电容器60被安装在第一壳体11的第二表面11b上，片式电容器60和暴露部分22通过银焊膏或钎料电连接在一起。该状态如图4A和4B所示。
其次，如图5和6所示，将设有片式电容器60的第一壳体11与第二壳体12装配在一起，并将第一壳体11和第二壳体12之间的接触部分用超声波方法熔接在一起。从而，包括第一和第二壳体11和12的壳体件10被如图6形成。
然后，如图7所示，将传感元件40粘结并固定在第一表面11a上，也即第一壳体11的凹槽部分13的底部表面。然后，密封材料(粘合剂)55被引入，端子20和传感元件40通过金属焊接借助电线50而被线连接在一起。此外，O型环92也被安装。然后，第一壳体11被如此放置，即传感元件40位于上侧，预定数量的油通过分配器或类似物从第一壳体11的上侧被输送到第一壳体11的凹槽空间中。
另一方面，如图8所示，挤压件81和金属膜片80的所有外围都被熔接在外套70上，因此挤压件81和金属膜片80成为一体。在外套70被从上侧保持水平状态下，第一壳体11被装配到外套70中。在这种状态下，第一壳体11和外套70被移入真空室，在压力探测室90中的空气被抽送以便能够排出。
再后，挤压第一壳体11和外套70，这样第一壳体11和外套70的挤压部分就会充分地接触。从而，形成了由金属膜片80和O型环92密封的压力探测室90。接着，再将外套70的末端部分73弯曲到径向内侧，以紧固在第一壳体11上，从而壳体10和外套70形成为一体。通过上述制造方法，压力传感器S1就由此形成了。
根据本实施例，因为壳体件10是通过组合第一壳体11和第二壳体12而形成的，所以第一壳体11中的片式电容器60的安装部分和第二壳体12的连接器部分可以单独模塑成型。因此，作为电容器实际安装表面的第二表面11b的面积能够很容易增加，而不用考虑带有连接器部分的第二壳体12的尺寸或形状。从而，第二表面11b的直径D1能够很容易地设定得比第二壳体12的连接器部分的直径D2大。
此外，分支部分21暴露在第二表面11b上的暴露部分22中的至少一部分能够从第二壳体12的连接器部分的直径D2向径向外侧布置。也就是说，第二壳体12具有覆盖第一壳体11的第二表面11b一部分的覆盖表面12a，从而在覆盖表面12a和第一壳体11的第二表面11b之间存在某一预先确定的距离。因此，暴露部分22至少有一部分会被第二壳体12的覆盖表面12a盖住。从而，在带有传感元件40和用于将传感元件40连接到外部的端子20的压力传感器S1中，大容量(大尺寸)的片式电容器60能被合适地装配到壳体10上，而不需要改变连接器部分的尺寸或形状。
还有，当分支部分21嵌入第一壳体11中从而被固定在第一壳体11中时，片式电容器60能够装配到分支部分21的暴露部分上。因此，片式电容器60能很容易地装配在第一壳体11上，同时能够在装配过程中防止分支部分21发生变形。因为端子20和分支部分21被紧紧地固定在第一壳体11中，所以即使第二壳体12在通过超声波方式焊接时，也能够防止分支部分21由于振动而发生的变形。
因为片式电容器60被设在壳体10上，所以此时片式电容器60的容量与设在传感元件40上的片式电容器60的容量相比，能够设定得更大。此外，在该实施例中，从轴线方向上看片式电容器60设在壳体10的大致中间部分，并与传感元件40分离。所以，片式电容器60的形状和尺寸能够随意设定，而不需要依赖于传感元件40的形状和第二壳体12的内部形状。因此，片式电容器60的尺寸能够更加容易地增加。
如图1所示，分支部分21是从端子20的径向部分径向向外分支而来。因此，即使端子20一起设置，为安装片式电容器60的安装空间也能容易地获得。
还有，根据该实施例，因为第一壳体11的第二表面11b被第二壳体12的覆盖表面12a覆盖着，所以安装在第二表面11b上的片式电容器60也能被第二壳体12的覆盖表面12a覆盖着。因此，这就能有效地限制片式电容器60由于碎屑(异物)的引入而遭受的影响。因为使用了超声波焊接，所以不必为保护片式电容器60而进行树脂密封。然而，在本实施例中，为了精确地保护片式电容器60，可用树脂或类似物来覆盖片式电容器60。
虽然这里通过相关的优选实施例并根据相应附图而充分描述了本发明，但应当指出，对于本技术领域中的普通技术人员来说，各种变化和更改也是显而易见的。
例如，在上述实施例中，两个片式电容器60被这样安装，即用于输出信号Vout的端子20被公用。然而，如图9所示，这两个片式电容器60也可以这样安装，即用于地线的端子20被公用。
显然，这种变化和更改也属于权利要求书中所定义的本发明的范围。
权利要求
1.一种压力传感器，包括第一壳体(11)，其具有第一表面(11a)及与所述第一表面相对的第二表面(11b)；传感元件(40)，其用于探测压力，所述传感元件在所述第一表面所在一侧安置在所述第一壳体中；端子(20)，其嵌入在所述第一壳体中，从而固定在所述第一壳体中，所述端子电连接着所述传感元件和外部；第二壳体(12)，其具有限定了近似圆柱形中空部分的内壁表面，所述第二壳体被粘合在所述第一壳体上，从而形成覆盖所述第一壳体的至少一部分所述第二表面的覆盖表面(12a)；电容器(60)，其用于限制施加到所述传感元件的杂波电流，其特征在于所述端子包含在所述第一壳体与所述第二壳体连接的轴线方向上延伸的延伸部分；所述端子的所述延伸部分在轴线方向上从所述第一壳体的所述第二表面突出到所述第二壳体的所述中空部分中，从而形成电连接到外部的突出端；所述端子包含从所述延伸部分分支出来并嵌入在所述第一壳体之中的分支部分(21)；所述分支部分的一部分被暴露在所述第二表面上，以形成暴露部分(22)；所述电容器被安置在所述暴露部分上，从而电连接在所述暴露部分上；所述第一壳体中的所述第二表面(11b)的径向尺寸(D1)比所述端子的所述延伸部分的顶端所在预定位置处的所述中空部分的径向尺寸(D2)大。
2.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于所述暴露部分(22)的至少一部分安置在所述中空部分在预定位置处的径向尺寸的径向外侧。
3.如权利要求1和2中任一所述的压力传感器，其特征在于所述第二壳体的所述覆盖表面在垂直于轴线方向的径向方向上延伸，从而面向所述第一壳体的所述第二表面，并在所述覆盖表面和所述第二表面之间形成预定间隙。
4.如权利要求1和2中任一所述的压力传感器，其特征在于所述端子包含多个在轴线方向延伸的端子部分。
5.一种压力传感器，包括第一壳体(11)，其具有第一表面(11a)及与所述第一表面相对的第二表面(11b)；传感元件(40)，其用于探测压力，所述传感元件在所述第一表面所在一侧安置在所述第一壳体中；端子(20)，其嵌入在所述第一壳体中，从而固定在所述第一壳体中，所述端子电连接着所述传感元件和外部；第二壳体(12)，其具有限定了近似圆柱形中空部分的内壁表面，所述第二壳体被粘合在所述第一壳体上，从而形成覆盖所述第一壳体的至少一部分所述第二表面的覆盖表面(12a)；电容器(60)，其用于限制施加到所述传感元件的杂波电流，其特征在于所述端子包含在所述第一壳体与所述第二壳体连接的轴线方向上延伸的延伸部分；所述端子的所述延伸部分在轴线方向上从所述第一壳体的所述第二表面突出到所述中空部分中，从而形成电连接到外部的突出端；所述端子还包含从所述延伸部分分支出来并嵌入在所述第一壳体之中的分支部分(21)；所述分支部分(21)的一部分被暴露在所述第二表面上，以形成暴露部分(22)；所述电容器被安置在所述暴露部分上，从而电连接在所述暴露部分上；所述暴露部分(22)的至少一部分被安置在所述中空部分在预定位置处的径向尺寸(D2)的径向外侧，所述端子的所述延伸部分的顶端位于所述预定位置处。
6.一种压力传感器制造方法，包括整体模塑成型第一壳体(11)，所述第一壳体中嵌有端子(20)，所述第一壳体具有第一表面(11a)及与所述第一表面相对的第二表面(11b)，所述端子从所述第二表面突出；将电容器(60)安装在所述端子的分支部分(21)的暴露部分(22)上，所述暴露部分被暴露在所述第一壳体的所述第二表面上，分支部分在所述第一壳体中从所述端子的径向外部分支出来；整体模塑成型第二壳体(12)，其具有限定了近似圆柱形中空部分的内壁表面；将所述第一壳体和所述第二壳体在轴线方向上相互粘合起来，以使所述端子从所述第二表面突出到所述第二壳体的所述中空部分中，并且所述第一壳体的所述第二表面中的一部分也被所述第二壳体的径向延伸的覆盖表面覆盖着；以及将传感元件(40)在所述第一表面所在一侧固定在所述第一壳体中，从而电连接到所述端子上。
全文摘要
在压力传感器中，传感元件(40)被安装在第一壳体(11)的第一表面(11a)的一侧上，带有圆柱形中空部分的第二壳体(12)被粘合在所述第一壳体上，以覆盖所述第一壳体上相对所述第一表面的第二表面(11b)的一部分表面。端子(20)嵌入在所述第一壳体中，以便从所述第二表面突出，分支部分(21)从所述端子在所述第一壳体中的嵌入部分被分支出来，以便能有暴露在所述第二表面上的暴露部分(22)。片式电容器(60)被安装在所述第二表面上的所述暴露部分上，以便能电连接到所述暴露部分上。在所述压力传感器中，所述第一壳体的所述第二表面的直径(D1)，比所述端子的突出顶端处的所述中空部分的内径(D2)大。
文档编号G01L9/00GK1448705SQ0312047
公开日2003年10月15日 申请日期2003年3月19日 优先权日2002年3月29日
发明者竹菴宪治, 黑田道毅, 宫川治彦 申请人:株式会社电装