JPH072946U - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 センサ部材と回路基板との間の結線を容易に
し、その結線状態の信頼性を向上させた圧力センサを提
供する。 【構成】 圧力導入孔２を有するケース１と、コネクタ
８とで形成される空所内に、センサ部材３と回路基板４
とを設ける。回路基板４は、センサ部材３を挿入可能な
環状をなす。ケース１に、回路基板４に当接可能な保持
部１３を形成する。回路基板４の内周端部を保持部１３
に固着する。回路基板４の内周端部は、保持部１３によ
りケース１に固定されるので揺動が阻止される。これに
より、センサ部材３と回路基板４との間の結線作業を容
易にできる。また、ケース１に外力が作用しても、結線
部に応力が集中するのが防止される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は圧力センサに関し、特に、導入された流体、気体等の圧力を検知し 、その圧力の大きさに応じた電気信号を出力することで圧力計測を行う圧力セン サに関するものである。

【０００２】

【従来の技術およびその問題点】

従来、この種の圧力センサとして、図２に示すようなものが知られている。 すなわち、図２に示してある圧力センサは、圧力導入孔２２を有するケース２ １と、端子２９を有するコネクタ２８とで形成された空所内に、薄肉に形成され て変位可能な受圧部を有し、この受圧部面上に圧力センサ素子が配設されたセン サ部材２３と、センサ部材２３の受圧部面を内側に配置可能な環状の回路基板２ ４とを設けてあり、これにより、圧力導入孔２２から導入された圧力が検出され るようになっている。このとき、回路基板２４は、その端面をセンサ部材２３の 受圧部面と面一にした状態で、外周端部がケース２１の内壁に固着され、この回 路基板２４とセンサ部材２３とが結線されている。

【０００３】 図２において、ケース２１は一方に開口する内部空所を有していて、このケー ス２１に、その内部空所を外部に導通させる圧力導入孔２２が形成されている。 このケース２１には、その内部空所を閉塞するコネクタ２８が設けられる。これ により、ケース２１とコネクタ２８との間に密閉された空所が形成されるように してある。

【０００４】 このケース２１とコネクタ２８とで形成される空所内には、センサ部材２３、 回路基板２４、プレート２５、サブコネクタ３０が配設される。

【０００５】 センサ部材２３は所謂金属ダイアフラム構造をなし、その受圧部に圧力センサ 素子（図示せず）が取着されて構成される。このセンサ部材２３は、円柱体の一 方の端面の中央部に凹所２３ａを形成することで、その凹所２３ａに対応する他 方の端面の部位に薄肉な受圧部を形成してある。これにより、センサ部材２３は 、その受圧部面と直交する方向からの力が作用すると、その力の大きさに応じて 受圧部が力の作用方向に変位して、受圧部面に外方へ広がるような歪みが生じる ようになっている。

【０００６】 そして、このセンサ部材２３は、その凹所２３ａで形成された受圧部の外面上 に、当該受圧部面の歪み量を電気的な変化量に変換する圧力センサ素子が取着さ れる。これにより、圧力センサ素子は、受圧部に力が作用すると、その力の大き さを、受圧部面に発生する歪み量に応じた電気信号として検知するようにしてあ る。

【０００７】 このセンサ部材２３は、その受圧部を圧力導入孔２２に対向させるようにケー ス２１の内部に配置して取り付けられ、センサ部材２３が圧力導入孔２２を閉塞 した状態でケース２１に固着される。そして、センサ部材２３は、回路基板２４ と電気的に接続される。

【０００８】 この回路基板２４は、内側がセンサ部材２３の受圧部を挿入可能な大きさを有 した環状の基板上に、電気的な処理を行う電気回路が構成されて形成される。そ して、この基板上の電気回路によって、センサ部材２３の圧力センサ素子から送 られてきた電気信号に電気的な処理を施して増幅等がなされるようになっている 。

【０００９】 この回路基板２４は、その外周縁部が、ケース２１の内壁に形成された環状の 段部２１ａに係止した状態で、回路基板２４の外周端部とケース２１の内壁との 間が固着される。このとき、回路基板２４は、その内側にセンサ部材２３の受圧 部を同心状に配置し、その受圧部面と回路基板２４の端面とを面一にした状態で 、ケース２１に固定される。そして、回路基板２４は、例えばワイアボンディン グ等の手段によってセンサ部材２３の圧力センサ素子と結線され、圧力センサ素 子に生じた電気信号が回路基板２４に導かれるようにしている。

【００１０】 回路基板２４の上方には、貫通コンデンサ２６を有するとともに、導電性の良 好なプレート２５が、コネクタ２８側から回路基板２４を覆うようにして配設さ れる。このとき、ケース２１の内壁に形成された環状の段部に、プレート２５の 周縁部を係止した状態で、その周縁部を上方から押圧するようにサブコネクタ３ ０およびコネクタ２８を設け、これにより、プレート２５が、サブコネクタ３０ およびコネクタ２８とケース２１との間に挟持された状態で固定される。

【００１１】 回路基板２４には、プレート２５の貫通コンデンサ２６に対応する部位にター ミナルピン２７が垂設され、このターミナルピン２７の先端部を貫通コンデンサ ２６に貫通させる。そして、その状態でターミナルピン２７と貫通コンデンサ２ ６との間が半田付けされることにより、ターミナルピン２７が貫通コンデンサ２ ６に対して電気的に接続され、同時に固着がなされる。

【００１２】 コネクタ２８には所要数の端子２９を有している。このコネクタ２８は、ケー ス２１の開口部を閉塞するように配設され、その状態でケース２１の開口端部が かしめられることで、サブコネクタ３０およびコネクタ２８がケース２１に固定 される。

【００１３】 プレート２５とコネクタ２８との間に設けたサブコネクタ３０は、孔を有する 椀状をなし、この孔内で端子２９の端部とターミナルピン２７の端部とが半田付 けにより接続される。これにより、回路基板２４がターミナルピン２７を介して コネクタ２８と導通するようにしてある。

【００１４】 なお、図２において、３１はシールリングであって、このシールリング３１が コネクタ２８とケース２１との間に装着されることにより両者２８、２１間がシ ールされ、ケース２１の内部空所を密閉するようにしてある。また、３２はポッ ティング剤である。

【００１５】 この圧力センサは、上記のように構成したので、ケース２１の圧力導入孔２２ から圧力が導入されると、その圧力の作用によって、センサ部材２３の受圧部面 に歪みが生じる。これに伴って、センサ部材２３の受圧部面上に取着された圧力 センサ素子に、受圧部面の歪み量に応じた電気信号が発生するので、これにより 、受圧部に作用した圧力が電気信号として検知されるようになっている。

【００１６】 すると、この圧力センサ素子に発生した電気信号は、回路基板２４に導かれて 当該回路基板２４上に構成された電気回路によって増幅されるように処理される 。こののち、回路基板２４で処理された信号は、プレート２５を介してコネクタ ２８に導かれ、このコネクタ２８から外方へ信号が出力されるようになっている 。この結果、圧力導入孔２２から導入された圧力が検出されることとなる。

【００１７】 しかしながら、上記のような従来の圧力センサにあっては、センサ部材２３と 回路基板２４との間の結線がうまくなされないことがあった。

【００１８】 すなわち、回路基板２４がケース２１内で不安定な状態で取り付けられている ために、回路基板２４とセンサ部材２３との間の結線作業が行い難くなるもので あった。つまり、回路基板２４は、その外周端部がケース２１の内壁に固着され て内周端部が自由端となっているために、回路基板２４に何らかの力が作用する と、内周端部が外周端部を中心として軸線方向へ揺動してしまう恐れがあった。

【００１９】 上記の場合、回路基板２４の内周端部近傍の配線部と、センサ部材２３の圧力 センサ素子との間をワイアボンディングにより結線するようにしてある。一般に 、ワイアボンディングを行う際には、線部材（ボンディングワイア）を排出する キャピラリ状の溶接こての先端部を相手部材（ここでは回路基板２４）に押し当 てることで、線部材の端部を相手部材（回路基板２４）に圧着・接続する。

【００２０】 したがって、ワイアボンディングをする際に、回路基板２４の内周端部が溶接 こて等で押圧されると、回路基板２４が撓んで弾性変形することで、その内周端 部が溶接こての押圧方向へ移動することになる。この結果、ワイアボンディング の際に回路基板２４が変形することで、当該回路基板２４の結線部位に対する溶 接こての当接・圧着状態が不安定となるために、結線作業が行い難く、また結線 状態も不良になることがあった。

【００２１】 また、上記の圧力センサにあっては、ケース２１に振動等が作用した際に、セ ンサ部材２１と回路基板２４との間の結線が切断されることがあった。

【００２２】 すなわち、回路基板２４は、その内周端部が固定されていないことで当該内周 端部が揺動可能な状態でケース２１に保持されているために、外部からケース２ １に振動等の外力が作用すると、この外力の作用によって、センサ部材２１と回 路基板２４との間のボンディングワイアに応力が発生するようになる。一般に、 ボンディングワイアは、非常に径の小さいものが使用されるために引っ張り強度 がきわめて小さい。このため、外力の作用により回路基板２４の内周端部が揺動 または振動した場合、ボンディングワイアに応力が集中して断線することがあっ た。このため、ワイアボンディングの信頼性に問題があった。

【００２３】 この考案は上記の問題点を解消し、センサ部材と回路基板との間の結線を容易 にするとともに、その結線状態の信頼性を向上させた圧力センサを提供すること を目的とする。

【００２４】

【問題点を解決するための手段】

この考案は上記の問題点を解決するために、圧力導入孔を有するケースと、端 子を有するコネクタとで形成される空所内に、圧力センサ素子を有するセンサ部 材と、回路基板とを設け、前記センサ部材と回路基板との間を結線し、前記セン サ部材で検知した圧力を前記回路基板を介して取り出すようにした圧力センサで あって、前記ケースに、前記回路基板の中央部を保持する保持手段を設けたとい う構成を有しているものである。

【００２５】

【作用】

この考案は上記の手段を採用したことにより、センサ部材と回路基板との間の 結線を容易にすることができるようになっている。 すなわち、ケースに設けた保持手段で回路基板の中央部を保持することで、回 路基板の中央部が、ケースに対して固定されて揺動することが阻止されるように なっている。このため、センサ部材と回路基板との間の結線作業をする場合に、 線部材を回路基板に圧着する時、回路基板に押圧力が作用しても当該回路基板の 中央部が変形しないので、結線作業が容易になるとともに、線部材の圧着が良好 となる。

【００２６】 また、この場合、回路基板とセンサ部材との間の結線が切断されることがない ようになっている。 すなわち、保持手段により回路基板の中央部の揺動を防止したことで、回路基 板とセンサ部材との間を結線した後に、ケースに振動等の外力が作用しても、こ の外力が結線部に集中しないようになるため、断線が防止されることとなる。

【００２７】

【実施例】

以下、図面に示すこの考案の実施例を説明する。 図１は、この考案による圧力センサの一実施例を示す図である。 すなわち、図１に示してある圧力センサは、圧力導入孔２を有するケース１と 、端子９を有するコネクタ８とで形成された空所１４内に、圧力センサ素子を有 するセンサ部材３と、このセンサ部材３と結線される環状の回路基板４とを設け て形成してある。ケース１には、回路基板４の内周端部に係合可能な保持部１３ が形成される。回路基板４は、その内周端部が保持部１３に固着・固定され、そ の上で回路基板４とセンサ部材３との間が結線される。

【００２８】 図１において、ケース１は一方に開口する内部空所１４を有していて、このケ ース１に、その内部空所１４を外部に導通させる圧力導入孔２が形成されている 。このケース１には、その内部空所１４を閉塞するコネクタ８が設けられる。こ れにより、ケース１とコネクタ８とで内部空所１４を密閉するようにしてある。

【００２９】 このケース１とコネクタ８とで形成される空所１４内には、センサ部材３、回 路基板４、プレート５、サブコネクタ１０が配設される。

【００３０】 センサ部材３は所謂金属ダイアフラム構造をなし、その受圧部に例えば歪ゲー ジ等の圧力センサ素子（図示せず）が取着されて構成される。このセンサ部材３ は、円柱体の一方の端面の中央部に凹所３ａを形成することで、その凹所３ａに 対応する他方の端面の部位に薄肉な受圧部を形成してある。これにより、センサ 部材３は、その受圧部面と直交する方向からの力が作用すると、その力の大きさ に応じて受圧部が力の作用方向に変位して、受圧部面に外方へ広がるような歪み が生じるようになっている。

【００３１】 そして、このセンサ部材３は、その受圧部の外面上に、当該受圧部面の歪み量 を電気的な変化量に変換する圧力センサ素子が取着される。これにより、圧力セ ンサ素子は、受圧部に力が作用すると、その力の大きさを、受圧部面に発生する 歪み量に応じた電気信号として検知するようにしてある。

【００３２】 このセンサ部材３は、その受圧部を圧力導入孔２に対向させるようにケース１ の内部に配置して取り付けられ、センサ部材３が圧力導入孔２を閉塞した状態で ケース１に固着される。そして、センサ部材３は、回路基板４と電気的に接続さ れる。

【００３３】 この回路基板４は所謂ＨＩＣと呼ばれるもので、内側がセンサ部材３の受圧部 を挿入可能な大きさを有した環状の基板上に、電気的な処理を行う電気回路が構 成されて形成される。そして、この基板上の電気回路によって、センサ部材３の 圧力センサ素子から送られてきた電気信号に電気的な処理を施して増幅等がなさ れるようになっている。

【００３４】 この回路基板４は、その外周端部が自由端の状態で、内周端部が保持手段であ る保持部１３に固着される。この保持部１３は、圧力導入孔２におけるケース１ の内部空所１４側の開口部に、空所１４側へ環状に突出するように形成され、そ の突出端面が回路基板４の内周縁部に当接可能となっている。そして、回路基板 ４の内周縁部を保持部１３に当接した状態で、両者４、１３の当接面を接着剤等 で接合し、これにより、回路基板４がケース１に対して固定される。このとき、 回路基板４の内側にセンサ部材３の受圧部が配置され、保持部１３は、その突出 高さが、センサ部材３の受圧部面と回路基板４の上端面とが面一になるように設 定される。

【００３５】 また、この場合、センサ部材３は、その一部を圧力導入孔２内に位置させると ともに、この圧力導入孔２内に位置した部位を、圧力導入孔２の空所１４側の開 口部よりも外方で、かつ圧力導入方向手前側に位置させた状態で取り付けてある 。センサ部材３には、その凹所３ａの開口部側の端面に、外方に張り出す環状の 外フランジ部３ｂが形成される。また、ケース１には、圧力導入孔２の開口部と なる保持部１３の端部に、内方へ張り出してセンサ部材３の外フランジ部３ｂに 係合可能な内フランジ部１ｂが形成される。

【００３６】 そして、センサ部材３を取り付ける際には、センサ部材３を圧力導入孔２側か ら挿入して外フランジ部３ｂをケース１の内フランジ部１ｂに係合させ、圧力セ ンサ素子がケース１の内部空所１４内に位置するように配置する。その上で、内 フランジ部１ｂの内周面と、センサ部材３の外周面との当接面に例えばレーザま たは電子ビーム等を照射し、これにより、センサ部材３とケース１との間が溶接 されて、センサ部材３がケース１に対して取り付けられることとなる。

【００３７】 そして、ケース１内に固定された回路基板４は、その基板上の内周端部側に形 成してある配線部分が、例えばワイアボンディング等の手段によりセンサ部材３ 上の圧力センサ素子と結線され、圧力センサ素子に生じた電気信号が回路基板４ に導かれるようにしている。

【００３８】 回路基板４の上方には、貫通コンデンサ６を有するとともに、導電性の良好な プレート５が、コネクタ８側から回路基板４を覆うようにして配設される。この とき、ケース１の内壁に形成された環状の段部に、プレート５の周縁部を係止し た状態で、その周縁部を上方から押圧するようにサブコネクタ１０およびコネク タ８を設け、これにより、プレート５が、サブコネクタ１０およびコネクタ８と ケース１との間に挟持された状態で固定される。

【００３９】 回路基板４には、プレート５の貫通コンデンサ６に対応する部位にターミナル ピン７が垂設され、このターミナルピン７の先端部を貫通コンデンサ６に貫通さ せる。そして、その状態でターミナルピン７と貫通コンデンサ６との間が半田付 けされることにより、ターミナルピン７が貫通コンデンサ６に対して電気的に接 続され、同時に固着がなされる。

【００４０】 コネクタ８には所要数の端子９を有している。このコネクタ８は、ケース１の 空所１４の開口部を閉塞するように配設され、その状態でケース１の開口端部が かしめられることで、サブコネクタ１０およびコネクタ８がケース１に固定され る。

【００４１】 プレート５とコネクタ８との間に設けたサブコネクタ１０は、孔を有する椀状 をなし、この孔内で端子９の端部とターミナルピン７の端部とが半田付けにより 接続される。これにより、回路基板４がターミナルピン７を介してコネクタ８と 導通するようにしてある。

【００４２】 なお、図１において、１１はシールリングであって、このシールリング１１が コネクタ８とケース１との間に装着されることにより両者８、１間がシールされ 、ケース１の内部空所１４を密閉するようにしてある。また、１２はポッティン グ剤である。

【００４３】 次に、上記のものの作用を説明する。 この圧力センサは、上記のように構成したので、ケース１の圧力導入孔２から 圧力が導入されると、その圧力の作用によって、センサ部材３の受圧部面に歪み が生じる。これに伴って、センサ部材３の受圧部面上に取着された圧力センサ素 子に、受圧部面の歪み量に応じた電気信号が発生するので、これにより、受圧部 に作用した圧力が電気信号として検知されるようになっている。

【００４４】 すると、この圧力センサ素子に発生した電気信号は、回路基板４に導かれて当 該回路基板４上に構成された電気回路によって増幅されるように処理される。こ ののち、回路基板４で処理された信号は、プレート５を介してコネクタ８に導か れ、このコネクタ８から外方へ信号が出力されるようになっている。この結果、 圧力導入孔２から導入された圧力が検出されることとなる。

【００４５】 そして、上記の圧力センサにあっては、センサ部材３と回路基板４との間の結 線を良好にすることができるようになっている。

【００４６】 すなわち、ケース１に回路基板４に当接可能な保持部１３を設け、この保持部 １３に回路基板４の内周端部を接合することで、回路基板４全体をケース１に固 定しているので、回路基板４の内周端部の揺動が阻止されるようになっている。 このため、センサ部材３と回路基板４との間の結線作業を容易にすることができ るようになっている。

【００４７】 つまり、ケース１に形成された保持部１３に回路基板４の内周端部を接合する ことで、回路基板４の内周端部がケース１に対して固定されることとなるので、 結線作業の際に、回路基板４の内周端部が軸線方向へ揺動するのを阻止すること ができることとなる。

【００４８】 まず、上記の場合では、回路基板４の内周部近傍の配線部と、センサ部材３の 圧力センサ素子との間をワイアボンディングにより結線するようにしてある。そ して、一般には、ワイアボンディングを行う際には、線部材（ボンディングワイ ア）を排出するキャピラリ状の溶接こての先端部を相手部材（ここでは回路基板 ４の内周端部）に押し当てることで、線部材の端部を相手部材（回路基板４）に 圧着・接続するようにしてある。

【００４９】 このとき、回路基板４の内周端部がケース１の保持部１３に保持・固定される ことで、ワイアボンディングをする際に、回路基板４の内周端部が溶接こて等で 押圧されても、回路基板４が撓んで弾性変形することが阻止されるようになる。 したがって、ワイアボンディングの際の回路基板４の変形が阻止されることで、 当該回路基板４の結線部位（前記配線部分）に対する溶接こての当接・圧着状態 が安定することとなり、この結果、結線作業が容易になり、また結線状態も良好 になる。

【００５０】 また、上記の圧力センサにあっては、ケース１に振動等の外力が作用した際で も、センサ部材３と回路基板４との間の結線が切断されるようなことが阻止され るようになっている。

【００５１】 すなわち、回路基板４は、その内周端部をケース１の保持部１３で保持・固定 したために、外部からケース１に振動等の外力が作用しても、この外力の作用に よって、センサ部材１と回路基板４との間の結線部材であるボンディングワイア に応力が発生しないようになっている。つまり、ボンディングワイアは、非常に 径の小さいものが使用されるために引っ張り強度がきわめて小さいけれども、回 路基板４の内周端部がケース１に対して保持・固定されたことで当該内周端部の 揺動が阻止されるようになる。このため、回路基板４とセンサ部材３との間が常 に一定距離で確保されるために、ケース１に外力が作用しても、ボンディングワ イアに応力が集中せずに、断線が防止されるようになっている。

【００５２】 しかも、上記の圧力センサにおいては、センサ部材３とケース１との間の溶接 部Ａの耐久性を向上させることができるようになっている。

【００５３】 すなわち、センサ部材３は、圧力導入孔２側から挿入して外フランジ部３ｂを 内フランジ部１ｂに係合し、その状態でセンサ部材３とケース１との間が溶接さ れているので、当該溶接部分Ａは、圧力導入孔２から導入された圧力に対して強 度を大きくすることができるようになっている。

【００５４】 つまり、センサ部材３は、その外フランジ部３ｂが保持部１３の内フランジ部 １ｂに係合することで、その係合部位よりも内部空所１４側への移動が阻止され るようにしてある。このため、圧力導入孔２から圧力が導入されても、当該圧力 は、センサ部材３のケース１に対する係合部位で分散されることとなるため、溶 接部Ａに応力が集中しないようになっている。この結果、センサ部材３のケース １に対する取り付け強度を向上させることができるようになる。

【００５５】 なお、上記実施例においては、保持手段は、回路基板４に当接可能な保持部１ ３をケース１に形成したものを示したが、これに限定されるものではない。例え ば、保持手段は、図１におけるセンサ部材３の外周面に形成した環状の段部で形 成し、この段部に回路基板４の内周端部を係合した状態で、回路基板４と、セン サ部材３の段部との間を固着するようにしてもよい。要は、保持手段は、回路基 板４の中央部を保持し、回路基板４をケース１に対して固定するものであればよ いものである。 また、上記実施例においては、回路基板４は環状のものを示したが、これに限 定されなくても良いものである。

【００５６】

【考案の効果】

以上のようにこの考案によれば、ケース内にセンサ部材と回路基板とを設けた 圧力センサにおいて、ケースに、回路基板の中央部を固定する保持手段を設けた ことにより、回路基板の中央部の揺動を阻止することができる。このため、ケー ス内での回路基板の保持状態が安定することとなるので、センサ部材と回路基板 との間を結線する際に、回路基板の中央部が溶接こて等の押圧力で撓んだりせず 、結線部材の圧着を容易に、かつ確実にすることができる。この結果、製作の容 易化を図ることができる。

【００５７】 また、保持手段により回路基板４の中央部をケースに対して保持し、その上で 回路基板とセンサ部材とを結線したことで、ケースに外力が作用した場合でも、 この外力によって回路基板とセンサ部材との間の結線に応力が集中しないように することができる。これにより、結線の信頼性が向上し、延いては、圧力センサ としての信頼性も向上することとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案による圧力センサの一実施例を示す図
である。

【図２】従来例を示す図である。

【符号の説明】

１、２１……ケース １ｂ、３ｂ……フランジ部 ２、２２……圧力導入孔 ３、２３……センサ部材 ３ａ、２３ａ……凹所 ４、２４……回路基板 ５、２５……プレート ６、２６……貫通コンデンサ ７、２７……ターミナルピン ８、２８……コネクタ ９、２９……端子 １０、３０……サブコネクタ １１、３１……シールリング １２、３２……ポッティング剤 １３……保持部（保持手段） １４……空所 ２１ａ……段部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力導入孔（２）を有するケース（１）
   と、端子（９）を有するコネクタ（８）とで形成される
   空所（１４）内に、圧力センサ素子を有するセンサ部材
   （３）と、回路基板（４）とを設け、前記センサ部材
   （３）と回路基板（４）との間を結線し、前記センサ部
   材（３）で検知した圧力を前記回路基板（４）を介して
   取り出すようにした圧力センサであって、前記ケース
   （１）に、前記回路基板（４）の中央部を保持する保持
   手段（１３）を設けたことを特徴とする圧力センサ。