JP2004264095A - Pressure sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定媒体の圧力を検出する圧力センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
液体や気体等からなる被測定媒体の圧力を検出する圧力センサとしては、例えば特許文献1に開示されるものがある。この圧力センサは、被測定媒体の圧力を導入する圧力導入孔を有する金属製のステムに、前記圧力導入孔と対向するように金属製のベース板を介して半導体式のセンサ素子を配設し、このセンサ素子と、前記センサ素子の周囲を取り囲む孔部を有するプリント基板とをワイヤボンディングによって電気的に接続してなるものである。このプリント基板には、前記センサ素子によって検出された信号を増幅するための増幅回路を少なくとも有する各種電子部品が実装されており、この増幅された信号は、プリント基板に設けられるリードピンからターミナルに伝達され外部に出力されるものである。
【0003】
そして、前記センサ素子や前記プリント基板は、前記ステムの上部に取付けられる筒状をなす金属製のハウジングにより収納され、前記ハウジングの上部には前記ターミナルを案内支持する樹脂製のターミナルハウジングが設けられ、前記ハウジングとターミナルハウジングとは前記ハウジングの上端部全周を折り曲げて加締めることで閉塞されるようになっている。また、ステムの下部にはネジ部が形成されており、測定部である例えば車両用エンジンの一部に対しこのネジ部を直接ねじ込むことにより圧力センサが固定されることになる。
【0004】
上述した従来の圧力センサの電気接続構造は、前記プリント基板にリードピン設け、このリードピンと前記ターミナルとを半田等を介して電気的に接続し、前記センサ素子からの信号を外部に伝達する構成であるため、電気接続構造が複雑となるという問題があり、電気接続を簡単に行なうことの出来る圧力センサが望まれていた。そこで本願出願人は、特許文献2に開示する圧力センサを提案している。かかる圧力センサは、センサ素子と電気的に接続される接続部と、前記センサ素子からの電気信号を少なくとも増幅する増幅回路部と、前記増幅回路部により増幅された電気信号を外部に伝達する端子部と、をFPC(Flexible Printed Circuit)からなる一枚のプリント基板(回路基板)に配設し、前記プリント基板を所定位置で折り曲げた状態で樹脂材料からなるハウジング内に収容するとともに、ターミナルハウジングに配設されるターミナルや電源コードと、前記プリント基板の前記端子部とを半田等を用いて電気的に接続するものである。かかる構成により、前記圧力センサは、前記リードピンを設けることなく前記センサ素子の信号を外部に伝達することができるため電気接続構成を簡素化し、また前記圧力センサの構造自体も簡素化し小型化することが可能となる。
【0005】
【特許文献1】
特開平3−237332号公報
【特許文献2】
特開2000−111432号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように構造が簡素化し、小型化可能となる圧力センサは、船舶の船外機や、車両(二輪車,四輪車)等の振動が大きい移動体(乗り物)に装着することが望まれており、FPCを備えた圧力センサにおいて、耐振動性能の改善が望まれている。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、耐振動性能が高い圧力センサを提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、請求項1に記載したように、圧力導入部から導入される被測定媒体の圧力を受ける状態で配設されるセンサ素子により前記圧力を電気信号に変換し、前記電気信号を外部に伝達する圧力センサであって、前記センサ素子と電気的に接続されるセンサ接続部と、前記電気信号を外部通電路に伝達する端子部と、前記センサ素子からの前記電気信号を少なくとも増幅する増幅回路部を配設する配設部とを備え、柔軟性を有する回路基板と、少なくとも前記センサ素子及び前記回路基板を収容するケース体と、前記ケース体の少なくとも一部に充填され、柔軟性を有する前記回路基板の振動を抑制するゲル状部材と、を有するものである。
【0008】
また、本発明は、請求項2に記載したように、圧力導入部から導入される被測定媒体の圧力を受ける状態で配設されるセンサ素子により前記圧力を電気信号に変換し、前記電気信号を外部に伝達する圧力センサであって、前記センサ素子と電気的に接続されるセンサ接続部と、前記電気信号を外部通電路に伝達する端子部と、前記センサ素子からの前記電気信号を少なくとも増幅する増幅回路部を配設する配設部とを備え、柔軟性を有する回路基板と、前記配設部に配設された補強板と、少なくとも前記センサ素子と前記回路基板と前記補強板とを収容するケース体と、前記補強板の外周から前記ケース体の周壁に達するように設けられた弾性部材と、を有するものである。
【0009】
また、本発明は、請求項3に記載したように、前記補強板より上方の前記ケース体内において、前記回路基板が折り曲げられた状態で配設される収納空間を設け、前記収納空間内に前記回路の振動を抑制するゲル状部材が配設されてなるものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1において、圧力センサAは、下部ハウジング(ケース体)1と、上部ハウジング2(ケース体)と、ベース板3と、センサ素子4と、回路基板5と、コード(外部通電路)6とから主に構成されている。
【0011】
下部ハウジング1は、耐熱性及び耐クリープ性の合成樹脂材料である例えばポリファニレンサルファイド(PPS)からなり、SUM等の金属材料からなる圧力導入部1aをインサート成形してなるものである。下部ハウジング1の下部にはネジ部1bが形成されており、圧力センサAはこのネジ部1bにより例えば車両のエンジンにおける測定部に固定される。また圧力導入部1aの略中央には、液体や気体からなる被測定媒体を導入する圧力導入孔1cが形成されている。また、下部ハウジング1は、後述する補強板を支持するホルダ1dを備える。
【0012】
上部ハウジング2は、PBT等の樹脂材料から形成され、上部ハウジング2の開口端部を下部ハウジング1の開口端部に対して熱加締めすることによって配設固定され、ベース板3,センサ素子4,回路基板5等を収納する。また、上部ハウジング2は、上部に凹部2aが形成され、上部ハウジング2の内側から凹部2aに向けてコード6が引き出されるようになっている。凹部2aにはグロメット2bが配設されるとともにグロメット2bの上方から例えばエポキシ樹脂が流入されコード6を固定保持するとともにコード6の付け根からゴミや水分が侵入することを防止している。
【0013】
ベース板3は、コバール等の金属材料から構成され、略円形状に形成される。また、ベース板3は、下部ハウジング1における圧力導入部1aの上端部に抵抗溶接によって配設固定するためのフランジ部3aと、圧力導入部1aと嵌合して圧力導入部1aに対してベース板3の配設位置を決定する突出部3bが設けられている。またフランジ部3aの略中央には、センサ素子4に圧力を伝達するための孔部3cが設けられている。
【0014】
センサ素子4は、シリコン等の半導体基板を薄肉に形成してなるダイアフラム部を有する半導体チップ4aをガラス台座4b上に配設し、半導体チップ4aとガラス台座4bとを陽極接合法によって接合してなるものであって、ガラス台座4bに設けられる圧力導入路4cから導入される流体の圧力を前記ダイアフラム部によって受け、前記ダイアフラム部の変位量を検出するものである。センサ素子4は、前記ダイアフラム部に対応する部位にボロン等の不純物を拡散処理することによって、ピエゾ抵抗効果を有する4つの感圧素子となる抵抗を形成し、前記各抵抗をアルミ等の導電性材料を用いた配線パターンによってブリッジ回路を構成し、前記ダイアフラム部の変位に伴う前記ブリッジ回路の出力電圧によって前記流体の圧力を検出するものである。また、センサ素子4は、ガラス台座4bの裏面側にメタライズ層を形成するとともに、半田を介してベース板3と接合する。
【0015】
回路基板5は、センサ素子4とワイヤボンディングにより電気的に接続されるものであって、柔軟性を有するFPCにより形成されている。FPCからなる回路基板5は、図2に示すように、センサ素子4とワイヤボンディングされるセンサ接続部5aと、センサ素子4からの電気信号を増幅する増幅機能や、センサ素子4のオフセット電圧及びフルスケール電圧の温度補正調整機能等を兼ね備えたICパッケージからなる増幅回路部7を配設する第一の配設部5bと、センサ素子4に印加される電流の大きさを調整するチップ抵抗や外来ノイズを除去するためのコンデンサ等からなる電子部品8を配設する第二の配設部5cと、コード6と接続するための端子部5dとを備えている。
【0016】
また、回路基板5は、センサ接続部5aと第一の配設部5bとの間,第一の配設部5bと第二の配設部5cとの間及び第二の配設部5cと端子部5dとの間の所定個所にて多層状に折り曲げられて各部5a〜5dがそれぞれ対向した状態で下部ハウジング1と上部ハウジング2とにより構成される空間内に収納される。
【0017】
センサ接続部5aは、回路基板5の裏面に貼り付けられFPCからなる回路基板5を補強する受板5eと、回路基板5と受板5eとを連通する孔部5fとを備え、この受板5eとともに回路基板5をベース板4上に載置した状態で孔部5fを介してセンサ素子4とのワイヤボンディングが可能となるようにしている。また、この受板5eによって下部ハウジング1への取付けを確実に行なえるようにするものである。
【0018】
第一の配設部5bは、センサ接続部5aと第二の配設部5cとの間(センサ接続部5aと端子部5dとの間)に設けられ、回路基板5の所定個所を折り曲げてセンサ接続部5aの上方に位置するように配設されるものであり、一方側の面であるセンサ素子4との非対向面側に補強板5gを貼りつけるとともに他方側の面に増幅回路部7が表面実装され半田付けによって増幅回路部7との電気的接続がなされている。第一の配設部5bは、補強板5gが下部ハウジング1に取り付けられるホルダ1dにより支持されることで下部ハウジング1上に安定した状態で固定されるようになっている。
【0019】
第二の配設部5cは、第一の配設部5bと端子部5dとの間(センサ接続部5aと端子部5dとの間)に設けられ、回路基板5の所定個所を折り曲げて第一の配設部5bの上方に位置するように配設されるものであり、両面に図示しない外部電源からセンサ素子4に印加される電流値を調整するためのチップ抵抗や外来ノイズを除去するためのコンデンサ等からなる電子部品8が配設されるものである。また、電子部品8は、その一部がスペーサ部材の役割をなすように補強板5gに接着剤を介して接着されており、第二の配設部5cが安定して固定されるようになっている。なお、電子部品8は、第二の配設部5cの一方の面にのみ配設されるものであってもよい。また、第二の配設部5cの固定のために専用のスペーサ部材を第二の配設部5cに設けてもよい。また、本発明の実施の形態においては、第一の配設部5bに補強板5gを配設し、補強板5gを支持するホルダ1dを設けるとともに、第二の配設部5cに補強板5gに接着される前記スペーサ部材を配設する構成であったが、第二の配設部5cに補強板を配設し、前記補強板を支持するホルダを設けるとともに、第一の配設部に前記補強板に接着されるスペーサ部材を配設する構成であってもよい。
【0020】
端子部5dは、回路基板5の端部に設けられており、センサ素子4により検出され増幅回路部7によって調整増幅された電気信号を外部に伝達するコード6と半田付け接続されるものである。
【0021】
補強板5gの周辺と、下部ハウジング1の周壁1aの間には、シリコーンゴム(弾性部材)9が設けられている。つまり、補強板5gの周辺と、下部ハウジング1の周壁1aの間は、シリコーンゴム9によって塞がれている。また、回路基板5の振動を抑制するために、補強板5gよりも上側、即ち端子部5d側はシリコーンゲル(ゲル状部材)10が充填されている。かかるシリコーンゴム9とシリコーンゲル10とで圧力センサAにおける回路基板5及び補強板5gの振動抑制構造が得られるものであるが、シリコーンゴム9を補強板5gの外周に塗布し、シリコーンゲル10のセンサ素子4が配設されている圧力基準室内への流れ込みを防止できるため、センサ素子4による良好な圧力検出が可能となる。
【0022】
コード6は、増幅回路部7により調整増幅された電気信号を、端子部5dを介して外部に伝達するものであり、上部ハウジング2の凹部2aからグロメット2bを介して案内支持され、上部ハウジング2の外部に導き出される外部通電路である。なお、外部通電路としては、コードに限定されるものではなく、例えばコネクタピンを上部ハウジングから突出させ、外部との接続をコネクタによって行う構成であってもよい。
【0023】
かかる圧力センサAは、センサ素子4と電気的に接続されるセンサ接続部5aと、電気信号をコード6に伝達する端子部5dと、センサ素子4からの電気信号を増幅する増幅回路部7を配設する配設部5bとを備えたFPCからなる回路基板5を、下部ハウジング1及び上部ハウジング2からなるケース体に収容したものである。また、回路基板5の配設部5bに補強板5gを配設し、この補強板5gの外周から下部ハウジング1の周壁1aに達するようにシリコーンゴム9を設けるものである。以上の構成により、振動によって補強板5gの揺れることを抑制して、増幅回路部7と第一の配設部5bとの電気的接続、即ち、増幅回路部7の半田付け個所に振動によるクラックの発生が抑制されることになり、電気的接続の信頼性が向上し、耐振動性能の高い圧力センサAを得ることができる。
【0024】
また、ケース体内の一部に、柔軟性を有する回路基板5の振動を抑制するシリコーンゲル10を充填することにより、回路基板5が振動によって揺れ動くことを抑制することができ、回路基板5の端子部5dと、コード6との接続個所が、前述の個所同様に電気的接続の信頼性が向上し、耐振動性能が良好な圧力センサAを得ることができる。
【0025】
【発明の効果】
本発明は、被測定媒体の圧力を検出する圧力センサに関するものであって、耐振動性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態である圧力センサを示す断面図。
【図2】同上の圧力センサの回路基板を示す図。
【符号の説明】
A 圧力センサ
1 下部ハウジング
2 上部ハウジング
3 ベース板
4 センサ素子
5 回路基板
5a センサ接続部
5b 第一の配設部
5c 第二の配設部
5d 端子部
6 コード(外部通電路)
7 増幅回路部
8 電子部品
9 シリコーンゴム(弾性部材)
10 シリコーンゲル(ゲル状部材)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure sensor that detects a pressure of a medium to be measured.
[0002]
[Prior art]
As a pressure sensor for detecting the pressure of a medium to be measured composed of a liquid, a gas, or the like, there is a pressure sensor disclosed in
[0003]
The sensor element and the printed circuit board are housed in a cylindrical metal housing attached to the upper portion of the stem, and a resin terminal housing for guiding and supporting the terminal is provided at the upper portion of the housing. The housing and the terminal housing are closed by bending and crimping the entire upper end of the housing. Further, a screw portion is formed at a lower portion of the stem, and the pressure sensor is fixed by directly screwing the screw portion into a part of a measuring portion, for example, a vehicle engine.
[0004]
The above-described conventional electrical connection structure of a pressure sensor has a configuration in which a lead pin is provided on the printed circuit board, the lead pin and the terminal are electrically connected via solder or the like, and a signal from the sensor element is transmitted to the outside. Therefore, there is a problem that the electrical connection structure is complicated, and a pressure sensor that can easily perform the electrical connection has been desired. Therefore, the present applicant has proposed a pressure sensor disclosed in
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-3-237332 [Patent Document 2]
JP-A-2000-111432
[Problems to be solved by the invention]
However, such a pressure sensor that has a simplified structure and can be downsized is expected to be mounted on an outboard motor of a ship or a moving object (vehicle) having large vibration such as a vehicle (two-wheeled vehicle or four-wheeled vehicle). Rarely, a pressure sensor provided with an FPC is desired to have improved vibration resistance.
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a pressure sensor having high vibration resistance.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention converts the pressure into an electric signal by a sensor element disposed in a state of receiving a pressure of a medium to be measured introduced from a pressure introducing unit. A pressure sensor for transmitting the electric signal to the outside, a sensor connection part electrically connected to the sensor element, a terminal part for transmitting the electric signal to an external current path, An arrangement section for arranging an amplification circuit section for amplifying at least the electric signal, a circuit board having flexibility, a case body accommodating at least the sensor element and the circuit board, and at least one of the case bodies. And a gel member that is filled in the portion and suppresses vibration of the circuit board having flexibility.
[0008]
Further, according to the present invention, as described in
[0009]
Further, according to the present invention, as described in
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1, a pressure sensor A includes a lower housing (case body) 1, an upper housing 2 (case body), a
[0011]
The
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
In the
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
The sensor connection portion 5a includes a receiving plate 5e attached to the back surface of the
[0018]
The first arranging part 5b is provided between the sensor connecting part 5a and the second arranging part 5c (between the sensor connecting part 5a and the terminal part 5d), and bends a predetermined portion of the
[0019]
The second arranging portion 5c is provided between the first arranging portion 5b and the terminal portion 5d (between the sensor connecting portion 5a and the terminal portion 5d), and bends a predetermined portion of the
[0020]
The terminal portion 5d is provided at an end of the
[0021]
A silicone rubber (elastic member) 9 is provided between the periphery of the reinforcing
[0022]
The
[0023]
The pressure sensor A includes a sensor connection part 5a electrically connected to the
[0024]
Also, by filling a
[0025]
【The invention's effect】
The present invention relates to a pressure sensor for detecting a pressure of a medium to be measured, and has improved vibration resistance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a circuit board of the pressure sensor according to the first embodiment;
[Explanation of symbols]
A
7 Amplification circuit section 8
10 Silicone gel (gel member)
Claims (3)
前記センサ素子と電気的に接続されるセンサ接続部と、前記電気信号を外部通電路に伝達する端子部と、前記センサ素子からの前記電気信号を少なくとも増幅する増幅回路部を配設する配設部とを備え、柔軟性を有する回路基板と、
少なくとも前記センサ素子及び前記回路基板を収容するケース体と、
前記ケース体の少なくとも一部に充填され、柔軟性を有する前記回路基板の振動を抑制するゲル状部材と、を有することを特徴とする圧力センサ。A pressure sensor that converts the pressure into an electric signal by a sensor element disposed in a state of receiving the pressure of the medium to be measured introduced from the pressure introducing unit, and transmits the electric signal to the outside,
An arrangement in which a sensor connection electrically connected to the sensor element, a terminal for transmitting the electric signal to an external current path, and an amplifier circuit for amplifying at least the electric signal from the sensor are arranged. And a circuit board having flexibility,
A case body containing at least the sensor element and the circuit board;
And a gel member that is filled in at least a part of the case body and suppresses vibration of the circuit board having flexibility.
前記センサ素子と電気的に接続されるセンサ接続部と、前記電気信号を外部通電路に伝達する端子部と、前記センサ素子からの前記電気信号を少なくとも増幅する増幅回路部を配設する配設部とを備え、柔軟性を有する回路基板と、
前記配設部に配設された補強板と、
少なくとも前記センサ素子と前記回路基板と前記補強板とを収容するケース体と、
前記補強板の外周から前記ケース体の周壁に達するように設けられた弾性部材と、を有することを特徴とする圧力センサ。A pressure sensor that converts the pressure into an electric signal by a sensor element disposed in a state of receiving the pressure of the medium to be measured introduced from the pressure introducing unit, and transmits the electric signal to the outside,
An arrangement in which a sensor connection electrically connected to the sensor element, a terminal for transmitting the electric signal to an external current path, and an amplifier circuit for amplifying at least the electric signal from the sensor are arranged. And a circuit board having flexibility,
A reinforcing plate disposed in the disposing portion,
A case housing at least the sensor element, the circuit board, and the reinforcing plate,
An elastic member provided so as to reach a peripheral wall of the case body from an outer periphery of the reinforcing plate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003053094A JP2004264095A (en) | 2003-02-28 | 2003-02-28 | Pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006234481A (en) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Bridgestone Corp | Sensor module and pneumatic tire having same |
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2003
- 2003-02-28 JP JP2003053094A patent/JP2004264095A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006234481A (en) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Bridgestone Corp | Sensor module and pneumatic tire having same |
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