JP4756744B2 - 気密式の圧力変換器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に圧力変換器に係わり、特に、圧力変化を検出して、その変化に関係する電気信号を発生するために抵抗線歪みゲージ（ストレイン・ゲージ）の技術を使用した、またその信号を処理および増幅するために電子装置を使用した変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体圧力の変化を関係する電気信号に変化するために抵抗線歪みゲージの技術を使用することは周知であるが、さらに簡単に製造でき、信頼性の向上された変圧器を提供するという必要性は残っている。与えられた応用例にそれらをさらに経済的に使用できるようにして製造量を増大し、大量生産技術での節約を達成するように、変換器の製造費を最小限に抑えることも必要である。例えば、抵抗線歪みゲージの技術は、監視すべき圧力に対して露出されるダイヤフラム部材に１７−４ステンレス鋼を使用している。しかしながら、この材料は比較的高価で機械加工が困難であり、従ってそのような材料で形成されることが必要な部材は、必要とされる材料の量、機械加工時間および廃材量が最小限となるように設計することが望ましい。他の問題はＯ−リングの使用に関するものであり、それは緊縮（ｃｒｉｍｐｉｎｇ）過程でシール面を均等に保持することが困難だからである。
【０００３】
変換器のターミナル、電子素子およびセンサー部材の間の電気的連結に関しては、典型的に１つ以上の中間連結部材が使用され、その連結には個々の部材ならびに中間連結部材のはんだ付けが必要であり、各々のはんだ付け作業は不具合発生の可能性を増大し、信頼性を低下させる。抵抗線歪みゲージの技術も抵抗線歪みゲージのセンサー部材と変換器回路との間にワイヤー結合の使用を必要としており、可撓性の回路が使用される場合には、振動を伴うために超音波結合で生じる問題は可撓性回路に対する信頼性の高い連結を達成することの妨げとなり、そのために中間連結装置を使用する方向に促進されることになるが、これは再び述べるが工程段階を増加し、不具合の発生し得る箇所を増大する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、信頼性を向上され、さらに価格が比較的安価な圧力変換器を提供することである。他の目的は、従来技術での上述した制限を受けない圧力変換器を提供することである。本発明のさらに他の目的は、可撓性の回路組立体を組み込んだ電子パッケージを組み立てる改良された方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
要約すれと、本発明によれば、一端に流体受け入れ開口を、また反対側の受け止め（ペデスタル）端に閉じた一体形成されたダイヤフラムを有する管状のポート取り付け部は、角度配向構成部と、受け止め端における選ばれた角度配向で支持部材を受け入れて固定するための固定構成部とを有する。支持部材はダイヤフラム部分に受け止められた開口の形成された平坦な端壁面を有し、その開口はダイヤフラム部分に結合された抵抗線歪みゲージのセンサー部材のガラスと整合される。可撓性の回路組立体は集積回路を含む電子素子を取り付けるローブ部分を有する。ローブ部分は開口を有する支持部材の堅い平坦な端面に結合され、その開口は先に述べた平坦面の開口と整合される。可撓性の回路組立体の第２のローブ部分は、平坦な端壁面に対して最適なレベル位置に保持された隣接の反転された連結部の座面の上に配置され、座面が配置されている電子装置のチャンバ内に延在する自由先端を備えたターミナルを連結部は有する。自由先端は第２のローブ部分の開口を通って受け入れられ、可撓性の回路組立体の選ばれた部分における電子装置のはんだ付けとともに、第２のローブ部分のそれぞれの回路パッドに対してはんだ付けされる。その後抵抗線歪みゲージのセンサー部材と、可撓性の回路組立体の結合されたローブ部分の回路パッドとの両方に対してワイヤーが超音波結合され、その後シリコーン・ゲルによって包み込まれる。
【０００６】
第１の実施例の特徴によれば、カップ形状のＥＭＣシールドは連結部の電子装置チャンバの中に受け入れられる。このシールドはタブを備えており、タブは連結部の側壁の開口を通り、連結部の壁の外側周縁を超えて外方へ延在している。その後連結部は反転され、ローブ部分の間を延在する可撓性の回路組立体の中間部分は絶対的にＵ形状となるように折り曲げられ、連結部の壁部は支持部材上に固定される。第１の実施例の特徴によれば、半径方向に延在する取り付けフランジはポート取り付け部に対して気密状態に溶接され、六角形の金属ハウジング部材が連結部の本体に受け止められ、ＥＭＣシールド・タブはハウジング部材と電気的連結状態を確立するようにばね押圧され、ハウジング部材は連結部本体の側壁に形成されている円周方向に延在する溝内に配置されたＯ−リングに対して選ばれた荷重を加え、ハウジングは下部周縁に沿って支持フランジに溶接されて流体シールを形成し、Ｏ−リングに作用する荷重を保持する。
【０００７】
第２の実施例の特徴によれば、下面にはんだ瘤を有するフリップ−チップＩＣが使用され、このＩＣは、好ましくは選ばれた電子素子およびターミナルがリフロー処理などにより連結部に配置された第２のローブ部分の回路パッドに対してはんだ付けされるときに同時に、可撓性の回路組立体の第１のローブ部分のパッドに対してはんだ付けされる。その後、エポキシが集積回路の近くに供給されてＩＣの下側を流動され、硬化することで可撓性の回路組立体とフリップ−チップＩＣダイとの間に改良された結合を形成する。
【０００８】
本発明の付随的な目的、特徴および方法は以下の説明で一部記載され、一部はその記載から明白となるであろう。本発明の目的および利点は、特許請求の範囲で特に指摘される装置、組み合わせおよび方法によって実現され、達成される。
【０００９】
この明細書に組み込まれてその一部を成す添付図面は、本発明の好ましい実施例を示しており、説明とともに本発明の目的、利点および原理を説明する働きを有する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１〜図２５を参照して、本発明の第１の実施例に従って作られた圧力変換器を説明する。図１および図２は組み立てられた変換器１０を示しており、この変換器１０は、一体形成されたダイヤフラム部分１２ａを有する第１の閉じた受け止め端と、細長い開いた連結端１２ｂとを有する金属製の管状のポート取り付け部１２を含む。支持フランジ１４は、受け止め端と連結端との中間で気密溶接などによってポートフィッティングに固定的に取り付けられている。支持部材１６は受け止め端の上に配置され、支持フランジ上に受け止められている。支持部材１６は、ダイヤフラム部分の中央部と整合される開口１６ｃの形成された平坦面１６ｂを有する端壁１６ａを備えている。電気的絶縁材で形成された連結部１８が支持部材上に配置されており、その連結部と支持部材との間に回路または電子装置を受け入れるチャンバ１８ａが形成され、またその空所内にＥＭＣシールド２６が受け入れられている。連結部に形成されたシール溝の中にＯ−リング２８が受け入れられており、金属製のハウジング部材３０が支持フランジに溶接され、Ｏ−リングには選ばれたシール荷重が与えられている。
【００１１】
さらに詳細に説明すれば、図３，図４および図４ａに最もよく見られるように、ポート取り付け部１２は開いた連結端１２ｂが流体圧を受け止めるチャンバ１２ｃを形成し、このチャンバ１２ｃは受け止め端に一体形成されているダイヤフラム部分１２ａまで延在している。ねじ１２’のような適当な取り付け手段が細長い連結端に形成されている。ダイヤフラム部分１２ａの外側の平坦面に取り付けられたセンサー組立体２２は、図４ａに示されるようにガラス材料２２ｂによってダイヤフラム部分に取り付けられており、従来の抵抗線歪みゲージの技術に従ってガラス材料は抵抗線歪みゲージ部材とダイヤフラム面との両方に対して結合されている。この技術は、所望の材料特性、およびガラス材料とダイヤフラムとの結合を得るために、ダイヤフラムに１７−７ステンレス鋼を使用することを好ましいとする。
【００１２】
１７−４ステンレス鋼の機械加工は困難で、またその材料は高価であるので、本発明によれば、フィッティングの環状の棚部１２ｄ上に受け止められて気密シールを形成するようにその周縁の全周に沿って１２ｅの位置で溶接される別体の半径方向外方へ延在する支持フランジ１４を使用することが好ましい。ＡＩＳＩ３０４ステンレス鋼のようないずれの適当な材料も支持フランジ１４に使用できる。溶接するフランジを使用した結果、一体部品設計の場合には加工の難しさおよび除去しなければならない材料の量に係わる大費用に対して、支持フランジを有する安価なポート取り付け具が達成される。
【００１３】
ポート取り付け部１２の受け止め端は支持部材１６を配置するために、長手方向に延在する平坦面１２ｆを含んで成る角度配向構成部を備えており、この平坦面は本来ならば円筒形である形状を、説明すべき支持フランジ１４の補完形座面を受け入れるための非円形形状に変化させている。支持フランジ１４のための半径方向外方へ延在する環状リップ１２ｈとされた固定手段も受け止め端に形成されており、また環状リップ１２ｈもポート取り付け部１２の平坦面１２ｆと同じ角度位置に平坦部１２ｋを形成されることが好ましい。
【００１４】
図５〜図８に最もよく見られるように、支持部材１６は、例えばガラスを３０％充填されたＵＴＥＭ２３１０のような適当な金属またはプラスチック材料で形成され、実質的に平坦で堅い支持面１６ｂを有する端壁１６ａを有し、支持面１６ｂは端壁１６ａを貫通する一般に長円形の開口１６ｃを備えている。受け止め座は不連続の内壁部材１６ｄ，１６ｅ，１６ｆで形成されている。２つの対向する部材１６ｄ、および部材１６ｅが円筒形の一部を形成する一方、部材１６ｆは受け止め座の平坦面１２ｆに対して補完形である平坦面を含む。対向する部材１６ｄは、リップ１２ｈ上に受け止められる自由先端に半径方向内方へ向かって突出するキャッチ１６ｉを備えて形成された脚として作用する。傾斜したカム面１６ｇ（図６）は、支持部材が受け止め端上に配置されてカム面１６ｇがリップ１２ｈに押圧されたとき、脚部材１６ｄを外方へ移動させるカム作用が生じるように、それぞれのキャッチ１６ｉに連続する面を有して自由先端に形成されるのが好ましい。支持部材１６は荷重を支持する外側壁１６ｈも備えており、この外側壁１６ｈは端壁１６ａの外周縁から延在している。外側壁１６ｈは壁部材１６ｄ，１６ｅ，１６ｆよりも僅かに長い。反対両側の長手方向に延在する溝１６ｋが外側壁１６ｈに形成されて反対両側に棚部１６ｍが残されており、この棚部１６ｍは説明すべき連結部１８の固定機構として作用する。支持部材１６の外周縁は複数の長手方向に延在するリブとされた連結部の配置に関する角度配向機構も備えており、２つのリブ１６ｎは第１の幅を、３番目のリブ１６ｏは第２の幅を有し、それらの幅は相違されている。
【００１５】
支持部材１６はポート取り付け部１２の受け止め端上に配置され、荷重を支持する外側壁１６ｈは支持フランジ１４で受け止められ、受け止め端は壁部材１６ｄ，１６ｅ，１６ｆで形成された座に受け止められて、開口１６ｃをダイヤフラム部分１２ａの中央部に整合させて開口１６ｃに対して選ばれた角度配向で固定される。
【００１６】
図９〜図１２を特に参照すれば、ガラスを３０％充填したＧＥノリル８３０ＧＴＸのような適当な電気的絶縁材で形成された連結部１８は本体部分１８ｂを含んで成り、本体部分１８ｂは複数の細長い導電ターミナル２０を互いに引き離した状態に取り付けている。ターミナルは図２で見て符号１，２，３のように本体部分１８ｂ上で区別されている。ターミナルは本体部分１８ｂを通って延在し、説明すべき可撓性の回路組立体２４に対して連結するための先端部分２０ａを備えている。側壁１８ｃは本体部分１８ｂから長手方向の一方向へ延在し、露出されているターミナル部材を取り囲むシュラウドを形成している。連結部の外周縁には本体部分の近くで円形Ｏ−リングが装着される溝１８ｄも形成されており、溝を形成している連結部の外側すなわちシュラウド側の面１８ｅは反対側の面１８ｆより小さな直径を有して、以下にさらに詳細に説明するように、溝内に配置されたＯ−リングの選ばれた表面積を露出するようになっている。
【００１７】
連結部は、変換器の取り付けを用意するために、本体部分１８ｂのシュラウドとは反対側に六角形のような選ばれた非円形の外周形状の少なくとも一部分を備え、またそこから延在する複数の脚部分を備えて形成されることが好ましい。対向する脚部分１８ｈは、ＥＭＣシールドの着座する棚１８ｋおよび半径方向内方へ突出するキャッチ１８ｍを有して形成される。脚１８ｎは、連結部が組み付けられるとき、可撓性の回路組立体２４を受け入れる、およびそれらの脚の間に支持部材１６のリブ１６ｎ，１６ｏを受け入れる通路を形成するために、ならびに以下に詳細に説明するように、連結部を超えてばねタブ２６ｄが伸長できるようにするために、互いに十分に引き離されている。組み立てられるとき、端壁１６ａの外周部分は棚１８ｋに受け止められ、またキャッチ１８ｍは棚部１６ｍを超えて受け入れられて、連結部を支持部材およびポート取り付け部に対して選ばれた角度配向位置に固定する。
【００１８】
図１３および図１４において、ＡＩＳＩ３０４ステンレス鋼のような適当な金属材料で形成されたＥＭＣシールド２６は端壁２６ａおよび端壁から垂下する側壁２６ｂを有して全体的にカップ形状をしており、側壁は半径方向外方へ延在するフランジ２６ｃを有して形成されており、フランジから複数のばねタブ２６ｄが突出している。切欠き部分２６ｅは可撓性の回路組立体２４がそれを通って電子回路キャビティすなわちチャンバ１８ａへ挿入できるようにするために備えられている。１つの切欠き部分２６ｅしか必要とされないが、そのような部分を１２０゜間隔で備えることで連結部内にシールドを適当に配向させることが容易になる。可撓性の回路組立体が以下に説明するように取り付けられるまでは、シールド２６は変換器組立体内に配置されない。
【００１９】
図１５で可撓性の回路組立体２４は、中間ストリップ部分２４ｃで相互に連結された第１および第２のローブ部分２４ａ，２４ｂを含む可撓性の基板を含んで成り、この基板はポリイミドのような適当な電気的絶縁材で形成されている。ローブ部分２４ａ，２４ｂは追加されたポリイミド層のような補強材料を含むことが好ましく、ローブ部分２４ａがピラルックスＬＦ０２００のような接着剤を含む場合にはこの層材料に対して基板材料が結合される。銅製の、好ましくはニッケルおよび金でメッキした適当な回路トレース２４ｄが基板に付与される。
【００２０】
一般に長円形の開口２４ｅを支持部材の開口１６ｃに整合させてローブ部分２４ａは支持部材１６の平坦面１６ｂに結合される。
【００２１】
図１６、図１６ａおよび図１７を参照すれば、可撓性の回路組立体２４のローブ部分２４ａが支持部材１６に結合されて成る支持部材１６を含む部分組立体が、図１６に示されるように取り上げ／配置機構（図示せず）による等の方法で適当な支持部材４上に配置される。図１に示されるように、支持部材に対して一旦組み立てられて最終的な配向に対し逆にされた連結部１８が支持部材４上の部分組立体に隣接されて配置され、ローブ部分２４ｂは連結部の座面１８ｒ上に受け止められ、導電ターミナル２０の先端部分２０ａはローブ部分２４ｂのそれぞれの開口２４ｅを通って延在され、中間部分２４ｃは連結部の脚１８ｎの間に収められる。連結部の座面１８ｒおよび支持部材の座面１６ｂが実質的に同一平面内に位置され、可撓性の回路組立体が実質的に平坦な状態で延在して、リフローはんだ付けなどによってローブ部分２４ｂ上のそれぞれの導電パッドならびに一体化された回路Ｕ１に対する先端部分２０ａのはんだ付け、およびそれぞれの回路トレード２４ｄに対するキャパシタＣのような各種の電子素子のはんだ付けを容易にできるように、支持部材１６および連結部１８は配置される。従って、上述の手順を使用することで、変換器１０の全てのはんだ付けは１度に行われ、可撓性の回路とセンサー部材との間の中間的な連結は以下に説明するワイヤー・ボンディング作業を除いて行われない。
【００２２】
これに代えて、望まれるならば上述したはんだ付け作業は図１６ａに示されるように、支持部材１６が既にポート取り付け部１２にスナップ式に取り付けられて固定され、連結部１８、および支持部材１６が固定されたポート取り付け部１２の副組立体を部材４’が支持した状態で、遂行できる。
【００２３】
はんだ付け作業に続いて図１６の手順が続くならば、副組立体の支持部材１６はポート取り付け部１２の検出端部に配置されてそれに固定される。
【００２４】
図１８および図１９を参照すれば、その後支持部材１６の開口１６ｃおよび可撓性の回路組立体の切欠き２４ｅを通してセンサー部材２２ａが、超音波結合が好ましいが適当な取り付け方法により、アルミニウムのような適当な材料で形成された導電ワイヤー２２ｂによってローブ部分２４ａのそれぞれの回路パッドに対して連結される。可撓性の回路組立体２４に対する超音波結合は、結合過程で与えられる振動が結合に悪影響を及ぼさないように、支持部材１６の平坦で堅い表面１６ｂにローブ部分２４ａを結合することで実行される。さらに、ダイヤフラム部分に対する所定の角度配向で可撓性の回路ローブがワイヤー連結によって結合された支持部材１６は、ワイヤー結合にいかなる捩り力も伝わることを防止する。可撓性の回路組立体２４にセンサー部材２２ａを結合するワイヤー・ボンディング作業の後、ワイヤー２２ｂ、ワイヤーの結合部、センサー部材２２ａ、ならびに開口１６ｃおよび開口２４ｃは図２０〜図２３に見られるようにできて絶縁材のシリコーン・ゲル２２ｄのような適当なゲルによって包み込まれる。
【００２５】
電子装置の取り付けが完了した後、ＥＭＣシールド２６は図２３および図回路組立体２４に示すように連結部１８内に配置され、環状リップ２６ｃは棚１８ｋに受け止められ、ばねタブ２６ｄは壁部分１８ｎ，１８ｎの間を壁部外周を超えて外方へ延在される。可撓性の回路組立体の中間ストリップ部分２４ｃは切欠き部分２６ｅの１つと整合される。その後、図２６に見られるように連結部１８は反転され、脚部分１８ｈのキャッチ１８ｍは棚部１６ｍに対してスナップ式に取り付けられる。その後、Ｏ−リング２８がＯ−リング座すなわち溝１８ｄに挿入され、図２５の金属製のハウジング３０が図１に見られるように連結部１８の上に配置される。ハウジング３０はＡＩＳＩ３０４のような適当な金属材料で形成された端部が開口した管状部材で、第１の端部に円形の外径を有する外方へ向かって延在する環状フランジ３０ａを有して形成されており、反対側の円形の第２の端部３０ｂは連結部の本体の部分１８ｅよりも僅かに大きい内径を有する。円形端部３０ｂで形成された小さな直径を有する截頭円錐形の傾斜面３０ｃは、以下に説明するようにシール／力伝達面として作用する。組み合わされる連結部の非円形部分１８ｇと同じ形状であるのが好ましい側壁３０ｄは、フランジ３０ａから連結部の部分１８ｆよりも僅かに大きい内径を有する中間の円形の壁部３０ｅまで延在しており、壁部３０ｅは截頭円錐壁３０ｃの大きな直径の端部と相互に連結される。ハウジング部材のフランジ３０ａはその全周に沿って支持フランジ１４に溶接されて気密シールを形成する（図１参照）。截頭円錐壁３０ｃとハウジング部材３０の第１の端部との間隔距離は、選ばれた荷重がＯ−リングに作用して、効果的な流体密シールを形成するとともに、部材のスタック全体の軸線方向の荷重を保持するように選ばれる。Ｏ−リングを経てハウジング部材３０に作用する荷重は、棚１８ｋを経て伝えられた力によって可撓性の回路組立体２４のアース・トレースとＥＭＣシールド２６のフランジ２６ｃとの完全な電気的連結の保持を助成する。図２３および図２４に示されるように、連結部１８の側壁部材を超えて外方へ延在するＥＭＣシールドのタブ２６ｄは、ハウジング部材３０の内側壁と効果的な電気的係合を確立するようにばね押圧される。
【００２６】
図２７〜図４０に示される第２の実施例は、例えば車輌のブレーキ圧力変換器の応用例に使用される場合のように、使用空間を特に制限される或る種の応用例に有用な最小化が図られた変換器の製造を特に可能にする構造を含んで成る。第２の実施例により作られた変換器４０は、図２７〜図２９に見られるように、一端から受け止め端４２ｃのダイヤフラム部分４２ｂへ延在する穴４２ａを有する管状のポート取り付け部４２を含んで成る。抵抗線歪みゲージのセンサー部材は第１の実施例と同様にダイヤフラム部分４２ｂに取り付けられる。支持部材４４は受け止め端４２ｃに受け止められ、電気的絶縁材で作られた連結部４６は支持部材４４に受け止められる。金属製の管状のハウジング部材５０は連結部の本体部分の上に配置され、ポート取り付け部４２の環状の取り付け棚へ延在する。ばねリング５２およびガスケット５４は、ポート取り付け部４２の外周面に形成されているそれぞれの環状溝に受け入れられる。適当なプラグ５６がポート取り付け部４２の穴４２ａに受け入れられる。回路チャンバ４６ｂは連結部４６に形成され、可撓性の回路組立体５８と複数のターミナルとを受け入れる。ターミナルは間隔を隔てた状態で連結部を通して延在し、それぞれ円形の接触部分４８ｈ，４８ｆ，４８ｄを有しており、これらの接触部分は順次に小さくなる直径を有しており、全体的にテーパーを付された細長い連結部の露出した表面上の長手方向に間隔を隔てた箇所に配置されている。
【００２７】
図３３〜図３６に最もよく見られるように、支持部材４４は第１の実施例の支持部材１６と似ており、支持部材１６に使用されるようないずれかの適当な金属で作られる。支持部材４４は端壁４４ａを有し、この端壁はダイヤフラム部分４２ｂに取り付けられた抵抗線歪みゲージのセンサー部材と整合される長円形の開口４４ｃを形成された堅い平坦な端面４４ｂを有する。管状の側壁４４ｄは端壁４４ａから延在し、ある程度の可撓性を与えるために壁の自由端から長手方向へ延在するスロット４４ｅを形成されている。外側の長手方向へ延在するクラッシュ・リブ４４ｍは、製造時の補助を目的としてハウジング部材５０と締り嵌めを形成する。クラッシュ・リブ４４ｍはハウジングを支持部材に保持し、以下に説明するようにハウジング部材をポート取り付け部４２に溶接する前に連結部を所定位置に保持することを助成する。半径方向内方へ延在する固定用キャッチ４４ｆは側壁の先端部の対向する位置に配置される。長手方向に延在する平坦面４４ｇも側壁内側に形成されて、非円形の角度配向構成部を形成する。この平坦面４４ｇは第１の実施例と同じようにポート取り付け部の受け止め端の平坦面と協働する。この受け止め端の平坦面は、選ばれた配向でダイヤフラム部分４２ｂに抵抗線歪みゲージのセンサー部材を配置するための基準面としても使用される。支持部材４４は、図２９に示されるように、環状の半径方向外方へ延在するフランジ４２ｄに受け止められる。
【００２８】
適当な電気的絶縁材で形成された連結部４６は細長いターミナル取り付け部４６ａを有し、このターミナル取り付け部には３つの導電ターミナル４８が間隔を隔てた状態で取り付けられている。接触面を間隔を隔てて引き離すために、各接触面は次第に直径が減少する円筒部分を有する。図２９および図３２を参照すれば、ターミナル４８ａはターミナル取り付け部４６ａの外径の小さい端部に配置された円筒形の接触部分４８ｄを含み、その接触部分から細長い部分４８ｅが取り付け部４６ａを通って回路チャンバ４６ｂ内へ延在している。隣の円筒形の接触部分４８ｆ僅かに大きい外径を有し、接触部分４８ｄから長手方向へ間隔を隔てられている。接触部分４８ｆは取り付け部４６ａを通って回路チャンバ４６ｂ内へ延在する細長い部分４８ｇ（図２９）を有する。隣の円筒形の接触部分４８ｈはさらに小さい外径を有し、接触部分４８ｆから長手方向へ間隔を隔てられ、また取り付け部４６ａを通って回路チャンバ４６ｂ内へ延在する細長い部分（図示せず）を有する。アース・リング４８ｍは半径方向外方へ延在する環状の棚４６ｃ上に配置される。側壁４６ｄは突起４６ｅを含み、この突起は支持部材４４の凹部４４ｋに受け入れられる（図３３）。開口４６ｆは側壁すなわち連結部４６に形成され、可撓性の回路組立体５８のための壁を通してのアクセスを可能にする。
【００２９】
図３８で、ＡＩＳＩ３０４Ｌステンレス鋼のような電気的絶縁材で形成された開いた管状部材であるハウジング５０は、一端に取り付けフランジ５０ａを有し、反対端５０ｃに複数の内方且つ下方へ突出したタブ５０ｂを有する。図２９に見られるように、ハウジング部材は連結部４６および支持部材４４の上に受け止められ、取り付けフランジ５０ａはポート取り付け部４２のショルダ４２ｅ上に受け止められ、タブ５０ｂは導電性の接触リングすなわちアース・リング４８ｍに対して押圧される。ハウジングは溶接などによってポート取り付け部４２に適当に取り付けられる。端部５０ｃは一般に平坦面に形成されて変換器を設置するための工具の受け入れを容易にし、またブレーキ装置等の取り付け部に挿入するために必要とされる力に耐えるように作られる。
【００３０】
ポート取り付け部４２は、変換器を流体圧力源に取り付けるのに使用されるばねリング５２を受け入れるための円周方向に延在する環状溝、および流体シールを形成するためにＯ−リング５４を受け入れるためのＯ−リング溝４２ｇを形成されている。プラグ５６はポート取り付け部の穴４２ａ内に配置されて盲穴の体積のほとんどを占め、また監視する流体がセンサーのダイヤフラム部分を加圧すできるようにする通路を備えている。プラグ５６は弾性材料のような適当な材料で形成され、また半径方向に延在するグリップ・ノブ５６ａ（図３７）を備えてポート取り付け部と効果的に相互固定するために半径方向の締り嵌めを形成する一方、穴の内部に通路を形成する。望まれるならば、適当な係合手段および長手方向に延在する通路を有するプラスチックまたは金属のような他の材料も使用できる。留意されることは、ダイヤフラムの直径を定める内側の穴部分と、内径の軸線方向長さと軸線方向の長さが等しいか長い外側の直径部分とを有して穴４２ａが形成され、切断流体の流れおよび機械加工チップの除去を可能にすることで機械加工を容易にすることである。
【００３１】
第１の実施例の変換器１０と同じように、支持部材４４をポート取り付け部４２の受け止め端にスナップ式に取り付けることで、変換器４０は組み立られる。可撓性の回路組立体５８のローブ部分５８ａは支持部材の堅い平坦面４４ｂに固定的に結合され、部分組立体は第１の実施例の場合と同じように逆の状態の連結部４８に隣接して配置される。また図３９および図４０に示されるように、ローブ部分５８ａ，５８ｂの座面は基本的に同一平面に位置される。可撓性の回路組立体５８は可撓性の回路組立体２４と同様に形成され、ポリイミドのような補強材料で形成されたローブ部分５８ａ，５８ｂは支持部材４４に取り付けるための接着剤の下層をさらに有す。上述した第１の実施例の場合と同様に支持部材の開口４４ｃおよびダイヤフラム部分４２ｂに結合された抵抗線歪みゲージのセンサー部材（図示せず）と整合されるように長円形の開口５８ｄがローブ部分５８ａに形成されている。可撓性の回路組立体は選ばれた回路トレースおよび結合パッド６０を備えている。選ばれた電子装置、例えばキャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６はローブ部分５８ｂに配置され、下面にはんだ瘤を有するフリップ−チップ集積回路Ｕ１はローブ部分５８ａのそれぞれの結合面に配置されてリフロー手順による等の方法ではんだ付けされる。エポキシ材料が例えばフリップ−チップＵ１’の２つの反対両縁に沿って集積回路に隣接して付与されて、その材料がダイの下側をはんだ瘤の間で流動し、可撓性の回路組立体に対する連結を向上させることが好ましい。第１の実施例のように適当なワイヤー、例えばアルミニウム、が抵抗線歪みゲージのセンサー部材の間に結合され、シリコーンのような適当なゲルによって包み込まれる。
【００３２】
連結部４６はその後反転され、可撓性の回路組立体の中間部分５８ｃはＵ形状となるように折り曲げられ、連結部の脚４６ｅは支持部材の凹部４４ｋに受け入れられる。その後、ハウジング部材５０は連結部および支持部材の上に配置されてポート取り付け部４２に溶接され、プラグ５６が挿入されて組立体が完成される。
【００３３】
従って上述から本発明により作られた変換器は、センサー部材を支持し、意図される応用例に関して周囲からの適当な保護を行い、また与えられる費用で製造できるパッケージを有することが分かるであろう。第１の実施例に関して保護とは、外気の侵入を防止するシール、ＥＭＩに対するシールド、および、例えば自動車のボンネット内の環境に係わるその他の共通の条件に耐えることを含む。このパッケージは簡単な取り付け、さらには大きな組み立てトルクに対する抵抗を可能にする。第２の実施例では、パッケージを所定位置に押圧することだけで取り付けられる。第１の実施例に関しては、フランジはねじの形成されたポートに溶接され、このことは、１体部品の設計の場合には除去される材料の体積が生じるので、１体部品に比較して安価な部品を提供する。１７−４ステンレス鋼の機械加工は困難で、材料は比較的高価である。両実施例で、本発明ははんだ付けおよびワイヤー結合のために適当な高さおよび配向で可撓性の回路を所定位置に保持する相互固定機構を使用した支持部材の特徴を提供する。支持部材における相互固定機構はまた、取り付けられた可撓性回路の動きを最小限に抑え、それ故にワイヤー結合が損傷する可能性を減少させる。
【００３４】
スナップ式に連結部／支持部材を固定する特徴は、連結部を支持部材の上にスナップ式に取り付けられるようにして、その両者の重ね合わせ体すなわちスタックが互いに保持されてその後の処理を容易に行えるようにする。これは、可撓性の回路が連結部をスプリング・バックさせてＯ−リングの自動的な取り付けを阻害し、六角形のハウジング部材の追加をさらに困難にさせるような状況が発生するのを回避する。
【００３５】
第１の実施例では、回路と六角形のハウジング部材（ケースＧＮＤ）との間の電気的連結が、ハウジング部材に対して押圧されるばね荷重式ＥＭＣシールドを使用して津強欲行われる。六角形のハウジング部材は納得の行く価格のステンレス鋼材料で作ることができ、従来のメッキした鋼に比較して環境に対するかなり良好な抵抗を与える一方、比較的高価なメッキ段階を回避する。スタンプ加工によってハウジング部材を六角形の形状に形成することは、対応する形状の連結部とともに使用できる六角形の内部形状を与え、これにより配向ならびに回転防止と、取り付けのためのトルク付与手段を与える。最終的な組み立て部材として六角形のハウジングを使用することは組立体を反転して、抵抗線歪みゲージ部材に対するアクセスを阻害する部材壁のない状態を得ることを可能にする。この方法は、可撓性の回路および連結部がはんだ付けおよびワイヤー取り付けの間に完全に折り曲げのない状態となることを可能にし、この状態はワイヤー結合を助成する。別の六角形部材の設計は、Ｏ−リングがＲＴＶまたは他のシーラントよりも環境シールを形成するのに使用できるようにする。１体部品の六角形本体は典型的に緊縮して、Ｏ−リング・シールの使用を困難にする。ポート取り付け部または本体と別個の六角形部材を備えることは、受け止め端が六角形の高さを増すことなくポート取り付け部の１体部分として機械加工できるようにする。六角形の本体を使用することは、受け止め部が溶接されるか、受け止め部が六角形本体の頂部に機械加工されねばならないことを要求し、従って背の高いパッケージほど多量の鋼を要求することになる。壁および受け止め部を備えた１体部品の六角形の本体を作ることは実際的でなく、ならびに費用が掛かりすぎることになる。
【００３６】
本発明は特定の好ましい実施例に関して説明されたが、変形例および変更例が当業者に明白となるであろう。例えば、フリップ−チップＩＣを堅い支持部材に結合された可撓性の回路の一部にリフロー式にはんだ付けすることは、圧力変換器以外で電子パッケージに使用できる。同様に、超音波結合方法では振動が与えられるので、結合した連結部に対する悪影響を防止するために堅い表面に結合された可撓性の回路の一部に対してワイヤー結合する特徴は、さまざまな電子パッケージで使用できる。それ故に、特許請求の範囲はそのような変形例および変更例の全てを含むように従来技術の観点から可能な限り広く解釈されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例により作られた変換器の、図２の線１−１における横断面図である。
【図２】図１の変換器の頂平面図である。
【図３】図１に示されたポート取り付け部および支持フランジの横断面図である。
【図４】図３のポート取り付け部および支持フランジの頂平面図である。
【図４ａ】図４の線４ａ−４ａに沿う細長い横断面図である。
【図５】図１の変換器の支持部材の頂平面図である。
【図６】図５の線６−６に沿う横断面図である。
【図７】図５の線７−７に沿う横断面図である。
【図８】図１の変換器の支持部材の底平面図である。
【図９】図１の変換器の連結部の頂平面図である。
【図１０】図９の線１０−１０に沿う横断面図である。
【図１１】図１の変換器の連結部の底平面図である。
【図１２】図９の線１２−１２に沿う横断面図である。
【図１３】図１の変換器のＥＭＣシールドの平面図である。
【図１４】図１３の線１４−１４に沿う横断面図である。
【図１５】平坦で曲がりのない状態で示された図１の変換器の可撓性の回路組立体の頂平面図である。
【図１６】好ましい組み立て方法を説明するために使用された部分的に組み立てられた変換器の横断面図である。
【図１６ａ】図１６と同様な、好ましい変更された組み立て方法を説明するのに使用される、部分的に組み立てられた変換器の図１７の線１６ａ−１６ａの横断面図である。
【図１７】図１６ａの部分的に組み立てられた変換器の頂平面図である。
【図１８】図１６ａと同様であるが、異なる組み立て段階において示された部分的に組み立てられた変換器の横断面図である。
【図１９】図１７と同様であるが、異なる組み立て段階において示された部分的に組み立てられた変換器の頂平面図である。
【図２０】図１６ａと同様であるが、異なる組み立て段階において示された部分的に組み立てられた変換器の横断面図である。
【図２１】図１７と同様であるが、異なる組み立て段階において示された部分的に組み立てられた変換器の頂平面図である。
【図２２】図２０の断片の拡大した断面図である。
【図２３】図１６ａと同様であるが、異なる組み立て段階において示された部分的に組み立てられた変換器の横断面図である。
【図２４】図１７と同様であるが、異なる組み立て段階において示された部分的に組み立てられた変換器の頂平面図である。
【図２５】図１の構造の金属製の外側ハウジング部材を通る長手方向の横断面図である。
【図２６】外側ハウジング部材を除いた変換器組み立の図１と同様な横断面図である。
【図２７】本発明の第２の実施例に従って作られた変換器の前立面図である。
【図２８】本発明の第２の実施例に従って作られた変換器の頂平面図である。
【図２９】図２８の線２９−２９に沿う横断面図である。
【図３０】第２の実施例の連結部の前立面図である。
【図３１】第２の実施例の連結部の頂平面図である。
【図３２】図３１の線３２−３２に沿う横断面図である。
【図３３】第２の実施例のポート取り付け部の受け止め端に受け止められた支持部材の頂平面図である。
【図３４】図３３の線３４−３４に沿う横断面図である。
【図３５】図３３の線３５−３５に沿う横断面における側立面図である。
【図３６】第２の実施例のポート取り付け部の受け止め端に受け止められた支持部材の底平面図である。
【図３７】第２の実施例のポート取り付け部に受け入れられたプラグ部材の立面図である。
【図３８】第２の実施例の外側ハウジング部材の長手方向の横断面図である。
【図３９】第２の実施例にして作られた部分的に組み立てられた変換器の立面図である。
【図４０】第２の実施例にして作られた部分的に組み立てられた変換器の頂平面図である。
【符号の説明】
１０ 圧力変換器
１２ ポート取り付け部
１２ａ ダイヤフラム部分
１２ｂ 連結端
１２ｃ 流体圧受け止めチャンバ
１２ｄ 棚部
１２ｆ 平坦面
１２ｈ 環状リップ
１２ｋ 平坦部
１４ 支持フランジ
１６ 支持部材
１６ａ 端壁
１６ｂ 平坦面すなわち座面
１６ｃ 開口
１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ 壁部材
１６ｇ カム面
１６ｈ 外側壁
１６ｉ キャッチ
１６ｍ 棚部
１６ｎ リブ
１８ 連結部
１８ａ 電子装置受け入れチャンバすなわちキャビティ
１８ｂ 本体部分
１８ｃ 側壁
１８ｄ 溝
１８ｅ シュラウド側の面
１８ｆ 反対側の面
１８ｇ 非円形部分
１８ｈ 脚部分
１８ｋ 棚
１８ｍ キャッチ
１８ｎ 脚
１８ｒ 座面
２０ 導電ターミナル
２０ａ 先端部分
２２ センサー組立体
２２ａ センサー部材
２２ｂ ガラス材料
２４ 可撓性の回路組立体
２４ａ，２４ｂ ローブ部分
２４ｃ 中間ストリップ部分
２４ｄ 回路トレード
２４ｅ 開口
２６ ＥＭＣシールド
２６ａ，２６ｂ 端壁
２６ｃ フランジ
２６ｄ タブ
２６ｅ 切欠き部分
２８ Ｏ−リング
３０ ハウジング部材
３０ａ フランジ
３０ｂ 円形端部
３０ｃ 傾斜面
３０ｄ 側壁
３０ｅ 壁部
４０ 変換器
４２ ポート取り付け部
４２ａ 穴
４２ｂ ダイヤフラム部分
４２ｃ 受け止め端
４２ｄ フランジ
４４ 支持部材
４４ａ 端壁
４４ｂ 端面
４４ｃ 開口
４４ｄ 側壁
４４ｅ スロット
４４ｆ キャッチ
４４ｇ 平坦面
４６ 連結部
４６ａ ターミナル取り付け部
４６ｂ 回路チャンバ
４６ｃ 棚
４６ｄ 側壁
４６ｆ 開口
４８ ターミナル
５０ ハウジング部材
５０ａ 取り付けフランジ
５０ｂ タブ
５０ｃ 端部
５２ ばねリング
５４ Ｏ−リング
５６ プラグ
５６ａ グリップ・ノブ
５８ 回路組立体
５８ａ，５８ｂ ローブ部分
５８ｃ 中間部分
５８ｄ 開口

Claims (14)

1. 平らな面に位置するダイヤフラム部分が形成された閉じた受け止め端、および監視すべき流体圧力源に変換器を取り付けるための細長い連結部分を含む全体的に管状のポート取り付け部であり、前記受け止め端には固定構成部および角度配向構成部が形成され、受け止め端と連結部分との中間にてポート取り付け部から半径方向外方へ支持フランジが延在された前記ポート取り付け部と、
   受け止め端に受け止められる支持部材であって、支持部材は、角度配向構成部が形成された外側壁と、受け止め端に対する支持部材の選択された角度配向を与えるために受け止め端の角度配向構成部と補完形の角度配向構成部が形成された内側の受け止め座とを有し、支持部材から延在する内側脚には、ポート取り付け部および支持部材を互いに固定するためにポート取り付け部の固定構成部と協働する固定構成部が形成され、支持部材は、ダイヤフラムが位置する平面と平行な平面内に位置しかつダイヤフラム部分の中央部と整合された貫通する開口が形成された平坦で比較的堅い表面を有する、前記支持部材と、
   互いに間隔を隔てて複数の導電ターミナルを取り付ける本体を有する電気的絶縁材で形成された連結部であって、各ターミナルは可撓性の回路組立体の受け取り座を通って延在する端部を有し、複数の脚が本体部分から延在し、脚は角度配向構成部および固定構成部を有し、脚は支持部材に対して選ばれた連結部の角度配向で支持部材に固定的に受け止められる前記連結部と、
   中間ストリップ部分で互いに連結された第１および第２の部分を有する可撓性の回路組立体であって、第１の部分は支持部材の平坦で比較的堅い表面に結合され、第１の部分は支持部材の平坦面の開口と整合される開口を有し、第２の部分は連結部における可撓性の回路組立体の受け取り座に受け止められ、可撓性の回路組立体はターミナルにはんだ付けされる導電トレースを有し、電子素子が第１の部分の導電トレースにはんだ付けされている前記可撓性の回路組立体と、
   ダイヤフラム部分に配置され、センサー部材および第１の部分の導電トレースの間を延在しかつ導電トレースおよびセンサー部材に結合されたワイヤーを有する前記センサー部材と、を含んで成る圧力変換器。
2. 支持フランジがポート取り付け部に溶接された請求項１に記載された圧力変換器。
3. ポート取り付け部の連結部分にスクリューねじが形成された請求項１に記載された圧力変換器。
4. ポート取り付け部の連結部分には開口端を有する穴が形成され、流体通路内を長手方向に延在するプラグがその穴に受け入れられた請求項１に記載された圧力変換器。
5. プラグが弾性材料で形成され、実質的に穴を充満している請求項４に記載された圧力変換器。
6. 連結部にはＯ−リング座である溝が形成され、そのＯ−リング座である溝にＯ−リングが配置されており、連結部はさらに、長手方向の軸線を有しかつ円形の対向する両端部を有する管状のハウジング部材を含み、一方の端部はＯ−リング座である溝に受け入れられたＯ−リングと整合された截頭円錐面を有し、他端部はポート取り付け部の支持フランジに固定的に取り付けられた半径方向に延在するフランジを有し、支持フランジへのハウジング部材の取り付け後の選択された荷重が截頭円錐面を経てＯ−リングに作用するように、ハウジング部材の２つの対向する端部間の長手方向の距離が選ばれる請求項１に記載された圧力変換器。
7. ハウジング部材が金属製で、ハウジング部材の対向する端の中間の位置における長手方向軸線に直角な横断面が多角形である請求項６に記載された圧力変換器。
8. 自由先端および底壁とを備えた管状の側壁を有しかつ全体的にカップ形状の金属製のシールドが、可撓性の回路組立体の一部の上に配置された回路包囲を形成する連結部に受け入れられ、自由先端は第１の部分と係合し、少なくとも１つのタブが側壁から外方へ延在して管状のハウジング部材に対して押圧される請求項６に記載された圧力変換器。
9. 可撓性の回路組立体がアース導電トレースを含み、シールドの管状の側壁の自由先端はアース導電トレースと整合され、係合状態となるように押圧される請求項８に記載された圧力変換器。
10. 連結部は本体に形成された半径方向外方へ延在する棚を含み、本体はその棚の上にターミナル層を備えており、金属製の開口端を有する管状ハウジングは内方へ延在するタブを一端に有しており、ハウジングは連結部および支持部材の上に受け止められてタブが棚の上のターミナル層に対して押圧される請求項１に記載された圧力変換器。
11. ダイヤフラム部分が形成された閉じた受け止め端、および流体圧力源を有する本体にポート取り付け部を取り付けるための細長い連結部分を有する管状の金属製のポート取り付け部であって、受け止め端には外方へ延在する固定フランジおよび非円形の外周縁が形成され、受け止め端と連結部分との中間にてポート取り付け部から半径方向外方へ支持フランジが延在された前記ポート取り付け部と、
    受け止め端の外周縁と補完形の非円形の周縁が形成された受け止め座を有し、長手方向に延在する内側脚は、ポート取り付け部の固定フランジと固定的に係合する半径方向内方へ延在するキャッチが形成された自由先端を有し、支持部材は、ダイヤフラム部分の中央部分と整合される開口が形成された平坦面を備えた壁を有する前記支持部材と、
    支持部材の平坦面に連結されかつ支持部材の平坦面の開口と整合される開口が形成された第１の部分を有する可撓性の回路組立体であって、可撓性の回路基板は、支持部材から離れる方向へ延在するターミナル取り付け部分、ポート取り付け部の受け止め端のダイヤフラム部分に取り付けられた歪みゲージ感知部材、および歪みゲージ感知部材に結合されかつ可撓性の回路組立体に向かって延在されて結合されたワイヤー・リードを有している前記可撓性の回路組立体と、
    互いに間隔を隔てて複数の導電ターミナルを取り付ける本体を有する電気的絶縁材で形成された連結部であって、可撓性の回路組立体のターミナル取り付け部分は概してＵ形状に曲げ戻されてターミナル部材に対して取り付けられる前記連結部とを含んで成る圧力変換器。
12. 支持フランジがポート取り付け部に溶接された請求項１１に記載された圧力変換器。
13. Ｏ−リング座である溝が連結部の本体の外周面に形成されており、またそのＯ−リング座である溝に受け入れられたＯ−リング、およびＯ−リングと整合された角度を付された面を有する外側ハウジング部材を含み、外側ハウジング部材はポート取り付け部の支持フランジに固定的に取り付けられて、角度を付された面がＯ−リングに圧縮力を作用させる請求項１１に記載された圧力変換器。
14. 抵抗線歪みゲージ式の変換器を製造する方法であって、
    貫通する開口を備えた平坦面を有する支持部材を準備する段階と、
    貫通する開口が形成された第１の部分、および第１の部分から延在する第２のターミナル取り付け部分を有する可撓性の回路組立体を準備する段階と、
    各開口が整合するように可撓性の回路組立体の第１の部分を支持部材の平坦面に結合する段階と、
    平坦面が上方へ向くように支持部上に支持部材を配置する段階と、
    複数の電気ターミナルが本体に隣接されて間隔を隔てて取り付けられた電気的絶縁材で作られた連結部材を配置する段階であって、連結部材は支持部材に取り付けられるときはその配向を反転され、連結部材は各ターミナルの先端が突出する表面を有しており、連結部材は支持部材の平坦面および各ターミナル突起の先端が通過する連結部の表面が実質的に共通した平面内に位置するように配置される段階と、
    ターミナルを可撓性の回路組立体のターミナル取り付け部にはんだ付けし、かつ電子部材を可撓性の回路組立体にはんだ付けする段階と、
    平坦面を備えたダイヤフラムを有する本体を準備する段階と、
    平坦面に抵抗線歪みゲージのセンサー部材を取り付ける段階と、本体を準備し、抵抗線歪みゲージのセンサー部材を備えたダイヤフラムが支持部材の穴と整合するように本体を支持部材に取り付ける段階と、
    抵抗線歪みゲージのセンサー部材および可撓性の回路組立体の第１の部分にワイヤーを結合する段階と、
    連結部部材を反転し、反転した連結部部材を支持部材に取り付ける段階とを含んで成る製造方法。

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