JP4742593B2 - 圧力検出装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハウジングの一端側にセンシング部を設け、他端側に回路部を設け、これらセンシング部と回路部とをフレキシブルプリント基板によって接続してなる圧力検出装置の製造方法に関する。

従来より、この種の圧力検出装置としては、一般にハウジングと、ハウジングの一端側に設けられ、印加される検出圧力に応じた信号を出力するセンシング部と、ハウジングの他端側に設けられセンシング部からの信号を処理するための回路部とを備えるものが提案されている。

このような圧力検出装置においては、センシング部およびその近傍部の小型化などの目的で、センシング部と回路部とを離した構成としているが、このような構成においては、センシング部と回路部とをボンディングワイヤやバンプなどにより接続することはできない。

そこで、従来では、互いに遠く離れたセンシング部と回路部とを接続する方法として、リード線を用いる方法が提案されている。たとえば、特許文献１では、センシング部からリード線を延ばすことにより、センシング部の電気的な取り出し構造を実現しているが、このようなリード線を用いた方法が、従来では、一般的に行われている。
実公平６−１９０６８号公報

しかしながら、従来のセンシング部と回路部との接続をリード線を用いて行う方法では、上記特許文献１にも記載されているように、リード線とセンシング部との間に、リードピンや絶縁部材などを介在させる必要がある。

そのため、従来では、圧力検出装置の構造が複雑化したり、大型化したり、また、組み付けの手間がかかるなどの問題が生じていた。

そこで、本発明者は、このように遠く離れたセンシング部と回路部とを接続しようとする場合において、部品点数の削減、構成の簡素化、小型化、組付の容易性などを考慮したうえで、接続部材としてフレキシブルプリント基板を用いることとした。

図３は、本発明者が試作した、フレキシブルプリント基板を用いた試作品としての圧力検出装置の全体構成を示す概略断面図である。

この圧力検出装置は、その用途を限定するものではないが、ハウジング１０の一端部であるパイプ部１２を、たとえば自動車のエンジンブロックにおける取付穴にネジ結合することにより取り付け、燃焼室内の圧力（筒内圧）を検出圧力として検出する燃焼圧センサとして適用することができる。

金属製のハウジング１０は、円筒状の本体部１１とこの本体部１１よりも細い細長筒形状のパイプ部１２とからなる。ハウジング１０におけるパイプ部１２の外周面には、上記エンジンブロックにネジ結合可能なネジ部１３が形成されている。

ここで、この圧力検出装置においては、検出圧力は、図３中の白抜き矢印Ｐに示されるように、ハウジング１０の一端部としてのパイプ部１２の先端部に印加されるようになっている。

また、ハウジング１０におけるパイプ部１２の先端部すなわちハウジング１０の一端側には、印加される検出圧力に応じた信号を出力するセンシング部としての圧力検出素子３０が設けられている。

この検出素子３０は、たとえば、半導体チップなどからなり、印加された圧力によって自身が歪み、その歪みに基づいて検出圧力に応じた信号を出力する歪みゲージ機能を有するものにできる。

図３に示される例においては、この圧力検出素子３０は、一端側が開口部２１であり、他端側が閉塞された薄肉状のダイアフラム２２である中空筒状の金属ステム２０に対して、この金属ステム２０のダイアフラム２２の外表面にガラス溶着などによって取り付けられている。

金属ステム２０は、そのダイアフラム２２側をハウジング１０内に向けてハウジング１０に挿入されており、金属ステム２０とハウジング１０とは、溶接または接着などにより接合され固定されている。

さらに、図３に示されるように、ハウジング１０の先端部において、金属ステム２０の開口部２１には、金属製筒形状をなすメタルケース１６を介して、圧力を受圧する金属製円形板状の受圧用ダイアフラム１５が設けられている。この受圧用ダイアフラム１５は、たとえば上記燃焼室に面して燃焼圧（筒内圧）を受け、歪み変形するものである。

また、金属ステム２０の中空部およびメタルケース１６の中空部により形成される空間内部には、たとえば金属やセラミックなどからなる圧力伝達部材１７が設けられている。そして、受圧用ダイアフラム１５と金属ステム２０の感圧部としてのダイアフラム２２との間に、圧力伝達部材１７が介在した形となっている。

そして、検出圧力は、図３中の矢印Ｐに示されるように、受圧用ダイアフラム１５から圧力伝達部材１７を介して金属ステム２０のダイアフラム２２の裏面に印加されるようになっている。

そして、圧力によって金属ステム２０のダイアフラム２２が変形したとき、この変形に応じた電気信号を圧力検出素子３０から出力するようにしている。

また、図３に示されるように、ハウジング１０の他端側すなわちハウジング１０の本体部１１の内部には、回路基板４０が設けられている。この回路基板４０は、その一面に、圧力検出素子３０からの信号を処理するための回路を有するＩＣチップ４２を有したものである。

このＩＣチップ４２は、回路基板４０に対して接着などにより固定されている。そして、このＩＣチップ４２と回路基板４０とは、ボンディングワイヤ４４を介して電気的に接続されている。

このように、ボンディングワイヤ４４を介して電気的に接続されたＩＣチップ４２を有する回路基板４０が、圧力検出素子３０からの信号を処理するための回路部として構成されている。

さらに、この回路基板４０と圧力検出素子３０とは、フレキシブルプリント基板５０により電気的に接続されている。このフレキシブルプリント基板５０は、ハウジング１０のパイプ部１２内に収納されるとともに、パイプ部１２の長手方向に延びるように配置されている。

ここで、フレキシブルプリント基板５０においては、その一端部５１が、圧力検出素子３０に電気的に接合されており、他端部５２側の部位が、パイプ部１２内において回路基板４０の方向へ延びている。そして、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２は、はんだなどを介して回路基板４０と電気的に接続されている。

また、ハウジング１０において回路基板４０と対向する位置には、ターミナル６１を有するコネクタケース６０が設けられている。このコネクタケース６０は、この圧力検出装置において、圧力検出素子３０および回路基板４０からの信号を取り出すためのコネクタ部として構成されている。

そして、コネクタケース６０のターミナル６１と回路基板４０とはバネ部材６２を介して電気的に接続されている。これにより、圧力検出素子３０とコネクタケース６０すなわちコネクタ部６０とは、フレキシブルプリント基板５０および回路基板４０を介して電気的に接続されている。

このような、圧力検出装置は、たとえば、次のようにして製造することができる。

フレキシブルプリント基板５０の一端部５１を、金属ステム２０および受圧用ダイアフラム１５と一体化された圧力検出素子３０に接続する。

次に、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２側の部位を、ハウジング１０のパイプ部１２の先端部から挿入し、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２をハウジング１０の本体部１１の内部まで引き出す。

続いて、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２と回路基板４０とをはんだなどを介して接続する。次に、回路基板４０をハウジング１０の本体部１１に接合固定する。その後、コネクタケース６０をハウジング１０の本体部１１に組み付け、かしめなどにより、コネクタケース６０とハウジング１０とを固定する。

このようにして、圧力検出素子３０と回路基板４０とがフレキシブルプリント基板５０で電気的に接続されるとともに、圧力検出素子３０と回路部４０とがハウジング１０に固定されてなる圧力検出装置ができあがる。

しかしながら、フレキシブルプリント基板５０を用いた場合、図３に示されるように、圧力検出素子３０と回路基板４０との間で、フレキシブルプリント基板５０が引っ張られた形となっている。

そのため、フレキシブルプリント基板５０と圧力検出素子３０との接続部およびフレキシブルプリント基板５０と回路基板４０との接続部に対して、ストレスがかかり、これら接続部の断線など不具合が生じる恐れがある。

また、フレキシブルプリント基板５０を、圧力検出素子３０および回路基板４０と接続するときにおいても、取り扱いによっては、圧力検出素子３０と回路基板４０との間で、フレキシブルプリント基板５０が引っ張られ、そのストレスによって各接続部が断線する恐れがある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ハウジングの一端側にセンシング部を設け、他端側に回路部を設けてなる圧力検出装置において、これらセンシング部と回路部とをフレキシブルプリント基板によって接続する場合に、フレキシブルプリント基板における接続部の断線を極力防止し、信頼性の高い圧力検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ハウジング（１０）の一端側に、印加される検出圧力に応じた信号を出力するセンシング部（３０）を固定するとともに、ハウジング（１０）の他端側に、センシング部（３０）からの信号を処理するための回路部（４０）を固定し、ハウジング（１０）の内部にて、センシング部（３０）と回路部（４０）との間に、フレキシブル性を有するフレキシブルプリント基板（５０）を収納し、フレキシブルプリント基板（５０）の一端部、他端部をそれぞれセンシング部（３０）、回路部（４０）に電気的に接続するようにしたと圧力検出装置の製造方法において、次のような特徴点を有する製造方法が提供される。

・フレキシブルプリント基板（５０）として、その一端部と他端部とを結ぶ方向にて伸縮可能な形状のものを用いること。

・フレキシブルプリント基板（５０）をハウジング（１０）の内部に収納してセンシング部（３０）および回路部（４０）と接続するときには、フレキシブルプリント基板（５０）の両端の距離が伸びた状態となるようにすること。

・フレキシブルプリント基板（５０）とセンシング部（３０）および回路部（４０）との接続、および、センシング部（３０）および回路部（４０）とハウジング（１０）との固定が完了したときには、フレキシブルプリント基板（５０）が、センシング部（３０）および回路部（４０）との接続部に印加される応力が緩和される形状となるようにすること。・伸縮可能な形状を有するフレキシブルプリント基板（５０）として、予めジグザグ形状とされたものを用いること。本発明の製造方法は、これらの点を特徴としている。

それによれば、フレキシブルプリント基板（５０）として、その一端部と他端部とを結ぶ方向にて伸縮可能な形状のものを用いており、フレキシブルプリント基板（５０）をセンシング部（３０）および回路部（４０）と接続するときには、フレキシブルプリント基板（５０）の両端の距離が伸びるようになる。

そのため、フレキシブルプリント基板（５０）における上記接続時において、フレキシブルプリント基板（５０）とセンシング部（３０）との接続部およびフレキシブルプリント基板（５０）と回路部（４０）との接続部に印加される応力が緩和され、これら接続部にストレスがかかることが極力防止される。

また、フレキシブルプリント基板（５０）における上記接続、および、センシング部（３０）および回路部（４０）とハウジング（１０）との固定の完了、すなわち、組み付け完了時には、フレキシブルプリント基板（５０）は、縮んで各接続部にかかる応力が緩和される状態となるため、各接続部にストレスがかかることが防止される。

したがって、本発明によれば、ハウジング（１０）の一端側にセンシング部（３０）を設け、他端側に回路部（４０）を設けてなる圧力検出装置において、これらセンシング部（３０）と回路部（４０）とをフレキシブルプリント基板（５０）によって接続する場合に、フレキシブルプリント基板（５０）における接続部の断線を極力防止することができ、信頼性の高い圧力検出装置を提供することができる。

また、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の圧力検出装置の製造方法においては、センシング部（３０）とハウジング（１０）との固定を行うとともに、フレキシブルプリント基板（５０）をハウジング（１０）の内部に収納してセンシング部（３０）および回路部（４０）と接続した後、回路部（４０）とハウジング（１０）との固定を行うことができる。

また、請求項３に記載の発明のように、請求項１に記載の圧力検出装置の製造方法においては、回路部（４０）とハウジング（１０）との固定を行うとともに、フレキシブルプリント基板（５０）をハウジング（１０）の内部に収納してセンシング部（３０）および回路部（４０）と接続した後、センシング部（３０）とハウジング（１０）との固定を行うことができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

図１は、本発明の実施形態に係る圧力検出装置１００の全体構成を示す概略断面図である。この圧力検出装置１００には、用途を限定するものではないが、たとえば燃焼圧センサとして適用することができる。

燃焼圧センサとは、ハウジング１０のパイプ部１２が被検出体としてのたとえば自動車のエンジンヘッドにおける取付穴に挿入されネジ結合などによって取り付けられることで、燃焼室内の圧力（いわゆる筒内圧）を検出圧力として検出するセンサである。

［構成等］
本実施形態の圧力検出装置１００のハウジング１０は、円筒状の本体部１１とこの本体部１１よりも細い細長筒形状のパイプ部１２とからなる。

これら本体部１１およびパイプ部１２は、切削や冷間鍛造等により加工された、たとえばステンレスなどの金属製のものである。本例では、パイプ部１２は円筒パイプ形状をなすものとしているが、角パイプ形状でもよい。

なお、ハウジング１０において、本体部１１とパイプ部１２とは一体形成されたものであってもよいし、これら両者１１、１２をそれぞれ別体に形成し、その後でこれら両者１１、１２を溶接や接着あるいは圧入、ネジ結合、かしめなどにより接合して一体化したものであってもよい。

また、ハウジング１０におけるパイプ部１２の外周面には、被検出体としての上記エンジンブロックにネジ結合可能なネジ部１３が形成されている。このように、本例の圧力検出装置１００においては、ハウジング１０は、その一端側から突出するように設けられた細長形状のパイプ部１２を備えたものとして構成されている。

ここで、ハウジング１０のパイプ部１２は、上記エンジンブロックに形成されたネジ穴としての取付穴に挿入され、ネジ部１３を介して取り付けられる。それにより、圧力検出装置１００はエンジンブロックに取り付けられる。

そして、この圧力検出装置１００のエンジンブロックへの取付状態においては、検出圧力としての燃焼室内の圧力（筒内圧）Ｐは、図１中の白抜き矢印に示されるように、パイプ部１２の先端部側から印加されるようになっている。

また、ハウジング１０の一端側すなわちハウジング１０におけるパイプ部１２の先端部には、印加される圧力に応じた電気信号を出力するセンシング部としての圧力検出素子３０が設けられている。

この圧力検出素子３０は、特に限定するものではないが、たとえば、印加された圧力によって自身が歪み、その歪みに基づいて検出圧力に応じた信号を出力する歪みゲージ機能を有するものにできる。

具体的には、図１に示されるように、圧力検出素子３０は、一端側が開口部２１、他端側が閉塞された薄肉状の歪み部としてのダイアフラム２２である中空筒状の金属ステム２０に対して、この金属ステム２０のダイアフラム２２の外表面にガラス溶着などによって取り付けられている。

金属ステム２０は、中空円筒形状に加工されたコバールなどからなる金属製の部材であり、その外周面には、周面と直交する方向へ張り出したフランジ２３が形成されている。なお、本例では、金属ステム２０の中空部は円筒状であるものとしているが、金属ステム２０は角筒状でもよい。

そして、金属ステム２０は、そのダイアフラム２２側をパイプ部１２内に向け開口部２１を燃焼室側に向けてパイプ部１２に挿入されている。そして、金属ステム２０のフランジ２３とパイプ部１２の先端部の開口縁部とが、溶接または接着などにより接合され固定されている。

つまり、この金属ステム２０を介して上記圧力検出素子３０は、ハウジング１０の一端側であるパイプ部１２の先端部に固定されている。ここで、金属ステム２０のフランジ２３の外周面は、図１に示されるように、開口部２１からダイアフラム２２へ向かって拡径したテーパ面となっている。

そして、圧力検出装置１００を上記エンジンヘッドへネジ部１３を介してネジ結合されたとき、このフランジ２３のテーパ面と上記エンジンヘッドの取付穴の内面とが密着してシールされるようになっている。

さらに、図１に示されるように、ハウジング１０におけるパイプ部１２の先端部において、金属ステム２０の開口部２１には、ステンレスなどの金属製筒形状をなすメタルケース１６が溶接などにより接合固定されている。

さらに、メタルケース１６の先端部には、圧力を受圧する受圧用ダイアフラム１５が設けられている。そして、金属ステム２０の開口部２１は、メタルケース１６を介して受圧用ダイアフラム１５によって閉塞されている。

この受圧用ダイアフラム１５は、たとえばステンレスなどの金属製円形板状のものであり、その周辺部がメタルケース１６の先端部に対して、ロウ付けや溶接などによって接合固定されている。

それによって、受圧用ダイアフラム１５と金属ステム２０とはメタルケース１６を介して、一体化されている。そして、この受圧用ダイアフラム１５は、図１中の白抜き矢印に示されるように、上記燃焼室に面して燃焼圧（筒内圧）Ｐを受け、歪み変形するものである。

また、金属ステム２０の中空部およびメタルケース１６の中空部により形成される空間内部には、圧力伝達部材１７が設けられている。本例では圧力伝達部材１７は棒状のものとなっている。

こうして、受圧用ダイアフラム１５と金属ステム２０の感圧部としてのダイアフラム２２との間に圧力伝達部材１７が介在した形となっている。この圧力伝達部材１７は、たとえばステンレスなどの金属やセラミックなどからなるものである。

ここにおいて、圧力伝達部材１７の一端部（図１中の上端部）は、金属ステム２０のダイアフラム２２に対して荷重を与えた状態で接触しており、一方、圧力伝達部材１７の他端部（図１中の下端部）は、受圧用ダイアフラム１５に対して荷重を与えた状態で接触している。

ここでは、圧力伝達部材１７は棒状の部材であるが、圧力伝達部材１７の形状はこれに限定されるものではなく、たとえば球状、偏球状、鼓状などであってもよい。そして、検出圧力Ｐは、受圧用ダイアフラム１５から圧力伝達部材１７を介して金属ステム２０のダイアフラム２２および圧力検出素子３０に印加されるようになっている。

また、歪みゲージ機能を有する圧力検出素子３０としては、限定するものではないが、たとえば、半導体プロセスによって、シリコン半導体チップに対して、拡散抵抗素子などにより構成されるブリッジ回路などを形成したものなどを採用することができる。

このような歪みゲージ機能を有する半導体チップは、圧力によって金属ステム２０の感圧部としてのダイアフラム２２が変形したとき、この変形に応じて当該半導体チップ自身も歪むことにより、その歪みによって生じる抵抗値変化を電気信号に変換して出力する機能を有するものである。

なお、本実施形態では、この圧力検出素子３０が、印加された圧力に応じた電気信号を出力するセンシング部３０として構成されており、これら圧力検出素子３０および金属ステム２０のダイアフラム２２が、検出圧力Ｐによる荷重を受けて歪む部位として構成されている。そして、これらダイアフラム２２および圧力検出素子３０は、圧力検出装置１００の基本性能を左右するものである。

ここで、金属ステム２０を構成する金属材料について、さらに述べるならば、当該金属材料に対しては、高圧を受けることから高強度であること、及び、Ｓｉ半導体などからなる圧力検出素子３０を低融点ガラスなどにより接合することなどのため、低熱膨張係数であることが求められる。

具体的には、金属ステム２０の金属材料としては、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｏまたはＦｅ、Ｎｉを主体とし、析出強化材料としてＴｉ、Ｎｂ、Ａｌまたは、Ｔｉ、Ｎｂが加えられた材料、たとえば析出硬化型のステンレスなどを選定することができ、この金属ステム２０は、プレス、切削や冷間鍛造などにより形成することができる。

また、図１に示されるように、本圧力検出装置１００においては、ハウジング１０の他端側すなわちハウジング１０の本体部１１の内部には、セラミック基板などからなる回路基板４０が設けられている。

この回路基板４０は、本体部１１との境界におけるパイプ部１２の開口部を覆うように設けられており、回路基板４０の周辺部は、たとえば接着などによりハウジング１０に固定されている。

この回路基板４０におけるパイプ部１２の開口部に面した側の面には、ＩＣチップ４２が接着などにより搭載されている。このＩＣチップ４２は、圧力検出素子３０からの出力を増幅したり調整したりするための回路が形成されたものである。

そして、このＩＣチップ４２と回路基板４０とは、アルミニウム（Ａｌ）または金などからなるボンディングワイヤ４４により結線されており、それによって、これら両者４０、４２は電気的に接続されている。

このように、ボンディングワイヤ４４を介して電気的に接続されたＩＣチップ４２を有する回路基板４０が、圧力検出素子３０からの信号を処理するための回路部として構成されている。

さらに、図１に示されるように、ハウジング１０の内部にて、圧力検出素子３０と回路基板４０との間にはフレキシブル性を有するフレキシブルプリント基板５０が収納されている。

フレキシブルプリント基板５０としては、ポリイミド樹脂などのベースに銅などの導体をパターニング形成した一般的なものを採用できる。このフレキシブルプリント基板５０は、図１に示されるように、ハウジング１０のパイプ部１２内にてパイプ部１２の長手方向に延びるように配置されている。

ここで、フレキシブルプリント基板５０の一端部５１は、検出素子３０に対して、はんだなどを用いて電気的および機械的に接合されている。具体的には、図示しないが、圧力検出素子３０の表面に形成されたパッドに対して、フレキシブルプリント基板５０の導体部が接続される。

一方、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２側の部位は、ハウジング１０の本体部１１に位置している。そして、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２は、回路基板４０に設けられた貫通穴４６を介して、回路基板４０におけるＩＣチップ４２の搭載面から当該搭載面とは反対側の面に位置している。

そして、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２は、回路基板４０におけるＩＣチップ４２の搭載面とは反対側の面にて、はんだなどを介して回路基板４０と電気的に接続されている。これによって、回路基板４０と圧力検出素子３０とは、フレキシブルプリント基板５０により電気的に接続されている。

そして、本実施形態の圧力検出装置１００においては、独自の構成として、フレキシブルプリント基板５０は、圧力検出素子３０および回路基板４０との接続部に印加される応力が緩和される形状となっている。

具体的には、図１に示されるように、フレキシブルプリント基板５０は、平面形状がジグザク形状となっており、一端部５１と他端部５２とを結ぶ方向にて伸縮可能な形状のものが縮んだ状態となっている。

この図１に示されるフレキシブルプリント基板５０は、圧力検出素子３０との接続部である一端部５１と回路基板４０との接続部である他端部５２とを結ぶ方向に沿って、伸びたり縮んだりする。

このようなジグザク形状のフレキシブルプリント基板５０は、配線が形成された基板の基材を当該ジグザク形状にカットすることなどにより容易に作製できる。そして、図１に示されるフレキシブルプリント基板５０の縮んだ状態は、初期形状である基材カット後の形状、つまり応力が加わっていない状態における形状に相当する。

また、図１に示されるように、ハウジング１０において回路基板４０におけるフレキシブルプリント基板５０との接続面と対向する位置には、ターミナル６１を有するコネクタケース６０が設けられている。

このコネクタケース６０はＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂などからなるもので、ターミナル６１はコネクタケース６０にインサート成形などにより一体化されている。このコネクタケース６０は、圧力検出素子３０および回路基板４０からの信号を取り出すためのコネクタ部として構成されている。

そして、コネクタケース６０のターミナル６１と回路基板４０とはバネ部材６２を介したバネ接触により電気的に接続されている。これにより、圧力検出素子３０とコネクタケース６０とは、フレキシブルプリント基板５０および回路基板４０を介して電気的に接続されている。

また、図１に示されるように、ハウジング１０の本体部１１の端部１４がコネクタケース６０にかしめられることにより、コネクタケース６０とハウジング１０とは一体に固定されている。

そして、ターミナル６１は自動車のＥＣＵなどへ図示しない配線部材などを介して電気的に接続可能となっている。それにより、本圧力検出装置１００は外部との信号のやりとりなどが可能になっている。

かかる圧力検出装置１００は、ハウジング１０のネジ部１３を介して、被検出体としての上記エンジンヘッドに形成されたネジ穴（取付穴）に取り付けられることによって、上記エンジンヘッドに接続固定される。

そして、燃焼室内の圧力（筒内圧）Ｐが、図１中の矢印に示されるように、受圧用ダイアフラム１５から圧力伝達部材１７を介して、金属ステム２０のダイアフラム２２に印加される。すると、その圧力によって金属ステム２０のダイアフラム２２が変形し、この変形を圧力検出素子３０により電気信号に変換し、圧力検出を行う。

そして、圧力検出素子３０からの信号は、フレキシブルプリント基板５０を介して回路基板４０へ伝達され、ＩＣチップ４２などにより処理され、処理された信号がターミナル６１から外部へ出力される。

［製造方法等］
かかる構成を有する圧力検出装置１００の製造方法について、図２も参照して述べる。図２は、本圧力検出装置１００の製造途中の状態を示す概略断面図である。

まず、金属ステム２０のダイアフラム２２の表面にガラス接合などにより圧力検出素子３０を固定するとともに、金属ステム２０の中空部に圧力伝達部材１７を挿入した状態で、金属ステム２０の開口部２１に、メタルケース１６および受圧用ダイアフラム１５を溶接などにより固定する。

次に、金属ステム２０に一体化された圧力検出素子３０に対して、フレキシブルプリント基板５０の一端部５１をはんだなどを介して接続する。

次に、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２側の部位を、ハウジング１０のパイプ部１２の先端部から挿入し、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２をハウジング１０の本体部１１の内部まで引き出す。また、金属ステム２０とハウジング１０のパイプ部１２とを接合し固定する。

続いて、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２を、ＩＣチップ４２がワイヤボンド実装された回路基板４０の貫通穴４６に通し、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２と回路基板４０とをはんだなどを介して接続する。ここまでの状態が、図２に示されている。

ここで、本実施形態では、フレキシブルプリント基板５０として、その一端部５１と他端部５２とを結ぶ方向にて伸縮可能な形状のものを用いているため、フレキシブルプリント基板５０をハウジング１０の内部に収納して圧力検出素子３０および回路基板４０と接続するときには、図２に示されるように、フレキシブルプリント基板５０の両端５１、５２の距離が、回路基板４０のハウジング１０への固定が完了したときよりも伸びた状態となる。

具体的には、伸縮可能な形状のフレキシブルプリント基板５０としてジグザグ形状のものを用いているため、図２に示されるように、その折り返し部が伸びることで、フレキシブルプリント基板５０の両端部５１、５２間の距離が伸びている。つまり、フレキシブルプリント基板５０は、応力フリーの初期状態よりも両端部５１、５２間の距離が伸び、長くなっている。

次に、回路基板４０をハウジング１０の本体部１１に接合し固定する。その後、コネクタケース６０をハウジング１０の本体部１１に組み付け、ハウジング１０の端部１４をかしめることにより、コネクタケース６０とハウジング１０とを固定する。

ここで、このコネクタケース６０をハウジング１０へ組み付けるとき、ターミナル６１と回路基板４０とをバネ部材６２を介してバネ接触させ、電気的に接続する。こうして、上記図１に示される圧力検出装置１００ができあがる。

ここで、フレキシブルプリント基板５０と圧力検出素子３０および回路基板４０との接続、および、回路基板４０とハウジング１０との固定が完了したときには、フレキシブルプリント基板５０は、上記図１に示される状態と同様に、圧力検出素子３０および回路基板４０との接続部に印加される応力が緩和される形状となる。

なお、上記製造方法では、本実施形態において、圧力検出素子３０とハウジング１０との固定を行い、フレキシブルプリント基板５０をハウジング１０の内部に収納して圧力検出素子３０および回路基板４０と接続した後、続いて、回路基板４０とハウジング１０との固定を行っている。

それに対して、順序を逆にして、回路基板４０とハウジング１０との固定を行い、フレキシブルプリント基板５０をハウジング１０の内部に収納して圧力検出素子３０および回路基板４０と接続した後、続いて、圧力検出素子３０とハウジング１０との固定を行うようにしてもよい。

この場合、回路基板４０とフレキシブルプリント基板５０の他端部５２とを接続し、フレキシブルプリント基板５０の一端部５１側の部位を、ハウジング１０のパイプ部１２に挿入する。

そして、パイプ部１２の先端部から引き出されたフレキシブルプリント基板５０の一端部５１と、金属ステム２０に一体化された圧力検出素子３０とを接続し、続いて、金属ステム２０とハウジング１０とを接合し、圧力検出素子３０をハウジング１０に固定すればよい。

このとき、フレキシブルプリント基板５０と圧力検出素子３０および回路基板４０との接続、および、圧力検出素子３０とハウジング１０との固定が完了したときには、フレキシブルプリント基板５０は、上記図１に示される状態と同様に、圧力検出素子３０および回路基板４０との接続部に印加される応力が緩和される形状となる。

また、上記製造方法では、金属ステム２０、圧力検出素子３０、圧力伝達部材１７、メタルケース１６および受圧用ダイアフラム１５を一体に接合したものを、フレキシブルプリント基板５０と接合して、組付を行っている。

それに対して、金属ステム２０と圧力検出素子３０のみを一体化し、これを用いて、上記製造方法と同様にして、フレキシブルプリント基板５０のハウジング１０への収納、フレキシブルプリント基板５０と圧力検出素子３０および回路基板４０との接続、圧力検出素子３０および回路基板４０とハウジング１０との固定、さらには、コネクタケース６０の固定までを行い、その後、圧力伝達部材１７を介したメタルケース１６および受圧用ダイアフラム１５の接合を行ってもよい。

本実施形態の圧力検出装置１００は、上記したような製造方法により適切に製造されるものである。

［効果等］
ところで、本実施形態によれば、ハウジング１０と、ハウジング１０の一端側に設けられ印加される検出圧力に応じた信号を出力する圧力検出素子３０と、ハウジング１０の他端側に設けられ圧力検出素子３０からの信号を処理するための回路基板４０とを備える圧力検出装置において、ハウジング１０の内部にて、圧力検出素子３０と回路基板４０との間にはフレキシブル性を有するフレキシブルプリント基板５０が収納されており、フレキシブルプリント基板５０の一端部５１、他端部５２はそれぞれ圧力検出素子３０、回路基板４０に電気的に接続されており、フレキシブルプリント基板５０は、圧力検出素子３０および回路基板４０との接続部に印加される応力が緩和される形状となっていることを特徴とする圧力検出装置１００が提供される。

それによれば、フレキシブルプリント基板５０と圧力検出素子３０との接続部およびフレキシブルプリント基板５０と回路基板４０との接続部に印加される応力が緩和されるため、これら接続部にストレスがかかることが極力防止される。

したがって、本実施形態によれば、ハウジング１０の一端側に圧力検出素子３０を設け、他端側に回路基板４０を設けてなる圧力検出装置１００において、これら圧力検出素子３０と回路基板４０とをフレキシブルプリント基板５０によって接続する場合に、フレキシブルプリント基板５０における接続部の断線を極力防止することができ、信頼性の高い圧力検出装置を提供することができる。

ここで、本実施形態の圧力検出装置１００においては、フレキシブルプリント基板５０として、その一端部５１と他端部５２とを結ぶ方向にて伸縮可能な形状のものを用い、このようなフレキシブルプリント基板５０が縮んだ状態で、圧力検出素子３０と回路基板４０に接続されていることにより、上記した応力が緩和される形状を適切に実現することができている。

また、図１に示される例では、フレキシブルプリント基板５０の伸縮可能な形状は、ジグザク形状であるが、フレキシブルプリント基板５０の伸縮可能な形状としては、コイル形状であってもよい。

また、本実施形態によれば、ハウジング１０の一端側に印加される検出圧力に応じた信号を出力する圧力検出素子３０を固定するとともに、ハウジング１０の他端側に圧力検出素子３０からの信号を処理するための回路基板４０を固定し、ハウジング１０の内部にて圧力検出素子３０と回路基板４０との間にフレキシブルプリント基板５０を収納し、フレキシブルプリント基板５０の一端部５１、他端部５２をそれぞれ圧力検出素子３０、回路基板４０に電気的に接続するようにした圧力検出装置の製造方法において、次のような特徴点を有する製造方法が提供される。

・フレキシブルプリント基板５０として、その一端部５１と他端部５２とを結ぶ方向にて伸縮可能な形状のものを用いること。

・フレキシブルプリント基板５０をハウジング１０の内部に収納して圧力検出素子３０および回路基板４０と接続するときには、フレキシブルプリント基板５０の両端の距離が伸びた状態となるようにすること。

・フレキシブルプリント基板５０と圧力検出素子３０および回路基板４０との接続、および、圧力検出素子３０および回路基板４０とハウジング１０との固定が完了したときには、フレキシブルプリント基板５０が、圧力検出素子３０および回路基板４０との接続部に印加される応力が緩和される形状となるようにすること。

これらの点を特徴とする本実施形態の圧力検出装置１００の製造方法によれば、フレキシブルプリント基板５０として、その一端部５１と他端部５２とを結ぶ方向にて伸縮可能な形状のものを用いており、フレキシブルプリント基板５０を圧力検出素子３０および回路基板４０と接続するときには、フレキシブルプリント基板５０の両端の距離が伸びるようになる。

そのため、フレキシブルプリント基板５０における上記接続時において、フレキシブルプリント基板５０と圧力検出素子３０との接続部およびフレキシブルプリント基板５０と回路基板４０との接続部に印加される応力が緩和され、これら接続部にストレスがかかることが極力防止される。

また、フレキシブルプリント基板５０における上記接続、および、圧力検出素子３０および回路基板４０とハウジング１０との固定の完了、すなわち、組み付け完了時には、フレキシブルプリント基板５０は縮んで、各接続部にかかる応力が緩和される状態となるため、各接続部にストレスがかかることが防止される。

つまり、通常状態では、ジグザグ形状であるフレキシブルプリント基板５０の両端部５１、５２の距離は短い状態でありながら、当該両端部５１、５２を引っ張った時に、フレキシブルプリント基板５０の折り返し部が伸び、当該両端部５１、５２の距離が伸びることにより、組みたて時に先に接続した接続部にストレスがかかる危険が減少する。また、組みたて後は、フレキシブルプリント基板５０は元来の長さに戻るため、上記折り返し部にストレスがかかることも無くなる。

したがって、本実施形態の製造方法によっても、ハウジング１０の一端側に圧力検出素子３０を設け、他端側に回路基板４０を設けてなる圧力検出装置１００において、これら圧力検出素子３０と回路基板４０とをフレキシブルプリント基板５０によって接続する場合に、フレキシブルプリント基板５０における接続部の断線を極力防止することができ、信頼性の高い圧力検出装置を提供することができる。

また、本実施形態の圧力検出装置１００の製造方法においては、伸縮可能な形状を有するフレキシブルプリント基板５０として、ジグザグ形状あるいはコイル形状のものを用いることも特徴のひとつである。

また、ジグザグ形状のフレキシブルプリント基板５０において、ジグザグのパターンも均一形状の繰り返しでなくてもよく、一部がジグザグで残りはストレートな形状であってもよい。

この場合、特に、フレキシブルプリント基板５０と圧力検出素子３０および回路基板４０との接続において、フレキシブルプリント基板５０の両端部５１、５２のうち、後に接続する端部側の部分はストレートにすることが好ましい。

たとえば、上記図２に示される例では、回路基板４０と接続されるフレキシブルプリント基板５０の他端部側をストレート形状とし、一端部５１側をジグザグ形状とする。それによれば、フレキシブルプリント基板５０が接続された回路基板４０をハウジング１０に接合し、パイプ部１２内にフレキシブルプリント基板５０の他端部５２側を収納するとき、フレキシブルプリント基板５０がパイプ部１２に引っかかりにくくなる。

また、上述したが、本実施形態の圧力検出装置の製造方法においては、圧力検出素子３０とハウジング１０との固定を行うとともに、フレキシブルプリント基板５０をハウジング１０の内部に収納して圧力検出素子３０および回路基板４０と接続した後、回路基板４０とハウジング１０との固定を行うことも特徴のひとつである。

また、本実施形態の圧力検出装置の製造方法においては、回路基板４０とハウジング１０との固定を行うとともに、フレキシブルプリント基板５０をハウジング１０の内部に収納して圧力検出素子３０および回路基板４０と接続した後、圧力検出素子３０とハウジング１０との固定を行うことも特徴のひとつである。

（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、金属ステム２０の開口部１１にメタルケース１６を介して受圧用ダイアフラム１５を溶接していたが、金属ステム２０と受圧用ダイアフラム１５とを直接溶接したものでもよい。

また、上記実施形態では、センシング部は、金属ステム２０に取り付けられ、受圧用ダイアフラム１５、圧力伝達部材１７、金属ステム２０のダイアフラム２２を介して検出圧力を受け、その検出圧力に基づいて信号出力を行う圧力検出素子３０であったが、センシング部としては、ハウジングの一端側に取付可能であって印加される検出圧力に応じた信号を出力するものであれば、これに限定されるものではない。

また、ハウジング１０は、上記した円筒状の本体部１１とパイプ部１２とからなる形状に限定されるものではない。このハウジング形状は、燃焼圧センサに適したものとしたものであり、それ以外のハウジング形状であってもかまわない。

また、回路部としては、上記ＩＣチップ４２を有する回路基板４０に限定されるものではなく、ハウジングの他端側に取付可能であってセンシング部からの信号を処理できるものであれば、これに限定されるものではない。

また、センシング部とフレキシブルプリント基板との接続、および、回路部とフレキシブルプリント基板との接続方法は、上記実施形態に限定されるものではない。

また、上記図１に示される例では、ハウジング１０内において回路基板４０、ＩＣチップ４２、ターミナル６１などの各部品が配置され、電気的に接続されているが、これらの配置や接続の構成は、あくまでも一具体例を示すものであり、これに限定されるものではない。

また、本発明の圧力検出装置は、上記したような燃焼圧センサに用途限定されるものではないことはもちろんである。

本発明の実施形態に係る圧力検出装置の全体構成を示す概略断面図である。 図１に示される圧力検出装置の製造途中の状態を示す概略断面図である。 本発明者の試作品としての圧力検出装置の全体構成を示す概略断面図である。

符号の説明

１０…ハウジング、
３０…センシング部としての圧力検出素子、
４０…回路部としての回路基板、
５０…フレキシブルプリント基板。

Claims (3)

1. ハウジング（１０）の一端側に、印加される検出圧力に応じた信号を出力するセンシング部（３０）を固定するとともに、ハウジング（１０）の他端側に、前記センシング部（３０）からの信号を処理するための回路部（４０）を固定し、
   前記ハウジング（１０）の内部にて、前記センシング部（３０）と前記回路部（４０）との間に、フレキシブル性を有するフレキシブルプリント基板（５０）を収納し、前記フレキシブルプリント基板（５０）の一端部、他端部を、それぞれ前記センシング部（３０）、前記回路部（４０）に電気的に接続するようにしたと圧力検出装置の製造方法において、
   前記フレキシブルプリント基板（５０）として、その一端部と他端部とを結ぶ方向にて伸縮可能な形状のものを用い、
   前記フレキシブルプリント基板（５０）を前記ハウジング（１０）の内部に収納して前記センシング部（３０）および前記回路部（４０）と接続するときには、前記フレキシブルプリント基板（５０）の両端の距離が伸びた状態となるようにし、
   前記フレキシブルプリント基板（５０）と前記センシング部（３０）および前記回路部（４０）との接続、および、前記センシング部（３０）および前記回路部（４０）と前記ハウジング（１０）との固定が完了したときには、前記フレキシブルプリント基板（５０）が、前記センシング部（３０）および前記回路部（４０）との接続部に印加される応力が緩和される形状となるようにするようにし、
   前記伸縮可能な形状を有するフレキシブルプリント基板（５０）として、予めジグザグ形状とされたものを用いることを特徴とする圧力検出装置の製造方法。
2. 前記センシング部（３０）と前記ハウジング（１０）との固定を行うとともに、前記フレキシブルプリント基板（５０）を前記ハウジング（１０）の内部に収納して前記センシング部（３０）および前記回路部（４０）と接続した後、
   前記回路部（４０）と前記ハウジング（１０）との固定を行うことを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置の製造方法。
3. 前記回路部（４０）と前記ハウジング（１０）との固定を行うとともに、前記フレキシブルプリント基板（５０）を前記ハウジング（１０）の内部に収納して前記センシング部（３０）および前記回路部（４０）と接続した後、
   前記センシング部（３０）と前記ハウジング（１０）との固定を行うことを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置の製造方法。

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