JP6793809B2

JP6793809B2 - 圧力検出装置

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Publication number: JP6793809B2
Application number: JP2019501164A
Authority: JP
Inventors: 大介寺田; 洋小貫; 拓也青柳
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2017-02-24
Filing date: 2018-01-30
Publication date: 2020-12-02
Anticipated expiration: 2038-01-30
Also published as: DE112018000386T5; WO2018155094A1; US11143563B2; JPWO2018155094A1; US20190368957A1

Description

本発明は、圧力検出装置に関する。

自動車の環境対応や燃費向上の為に、電動モータによって油圧を発生させる油圧システムや、燃料に圧力を加えて噴射する燃料噴射システム等の採用が拡大している。これらのシステムでは、圧力を検出するために圧力センサが備えられている。一般的に圧力センサは、強度的な信頼性を確保するために金属製の筐体に収納されており、測定対象物である作動油や液体燃料等の圧力媒体が流れる金属配管にネジ締めによって取り付けられる。金属配管は、たとえば自動車のボディやエンジンなど、ボディＧＮＤ電位の構造物に固定されている。そのため、圧力センサの金属筐体の電位は、金属配管と同様にボディＧＮＤ電位となる。

圧力センサは、自動車に搭載された電子制御装置（ＥＣＵ：ＥｌｅｃｔｏｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）とハーネスを介して接続される。このハーネスの周囲に不要な電磁波が存在すると、ハーネスがアンテナとなって電磁波を拾い易くなる。すると、電磁波がハーネスを伝ってノイズとして圧力センサ内に流れ込む。圧力センサにおいて圧力を検出する検出素子は、金属筐体との間に絶縁層を介して配置されている。これは、検出素子とＧＮＤ電位の間に容量が比較的大きい寄生容量が電気的に接続されていることに相当する。ハーネスから圧力センサに流れ込むノイズは交流であるため、上記の寄生容量が大きいほど、圧力センサから金属筐体にノイズが流れ易くなる。この時、途中にある処理回路をノイズが流れると、処理回路が誤動作を引き起こす。

上記の課題を解決するために、特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１には、チップコンデンサを圧力センサ内に設置し、チップコンデンサの一方の電極をハウジングに電気的に接続することで、圧力センサに入力するノイズをチップコンデンサを介してハウジング１０および被測定体に出力して、圧力センサのノイズに対する耐性を確保する技術が示されている。

特開２００５−２５７４４２号公報

特許文献１に記載の技術では、基板とハウジングが導電性接着剤により接着されることで、基板の配線パターン上に実装されたチップコンデンサとハウジングが電気的に接続されている。そのため、配線パターンやハウジングと導電性接着剤との間には、異種金属接合が発生する。異種金属接合があると、金属が持つイオン化傾向の違いにより接合している金属間で電位差が発生するため、水分等によって閉回路が形成されると、電池作用によって腐食が発生しうるという問題がある。

本発明による圧力検出装置は、圧力媒体から受ける圧力により変形する変形部を有する金属筐体と、前記変形部の変形を検出することで前記圧力を検出する検出素子と、前記検出素子と電気的に接続されたリードフレームと、前記リードフレームを保持する構造体と、を備え、前記リードフレームが有する第１の面と、前記金属筐体が有する第２の面とは、絶縁体を間に挟んで所定間隔で対向して配置されており、前記構造体には、前記検出素子と前記リードフレームを介して電気的に接続されるコネクタ端子を挿入するための挿入部が形成されており、前記挿入部には、前記リードフレームと、前記コネクタ端子を押圧して前記リードフレームと接触させるための押圧部材とが配置されている。

本発明によれば、異種金属接合を避けつつ、圧力センサの耐ノイズ性を向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る圧力検出装置の構成を示す縦断面図である。接続部材の外観を示す図である。寄生容量を用いたコンデンサ形成について説明する図である。回路上での寄生容量Ｃｉｃ及び、本発明のＣｔを付加した場合の作用を説明する図である。リードフレームと金属筐体の位置関係を示す図である。接着剤を利用して平行平板コンデンサを構成する場合の接続部材の形状例を示す図である。圧力検出装置に対するＥＭＣ試験結果の例を示す図である。

以下、本発明を実施するための実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る圧力検出装置１の構成を示す縦断面図である。圧力検出装置１は、自動車に搭載されて用いられるものであり、センサ素子２、圧力ポート３、コネクタサブアセンブリー５、ベース部材６、接続部材７、リードフレーム８、および押圧端子９を備える。

圧力ポート３の上部には、測定対象とする圧力媒体の受圧面として作用する矩形状のダイアフラム３ａが設けられている。ダイアフラム３ａの上面、すなわち受圧面と反対側の面は、センサ素子２が載置される台座面３ｂである。圧力ポート３は、作動油や液体燃料等の圧力媒体をダイアフラム３ａの受圧面に導入する。これにより、ダイアフラム３ａが圧力媒体の圧力に応じて変形し、歪が発生する。センサ素子２は、たとえばダイアフラム３ａの歪に応じた抵抗値の変化を測定することで、ダイアフラム３ａの変形量すなわち歪量を検出し、それによって圧力媒体の圧力を検出する。

圧力ポート３とベース部材６は、いずれもＳＵＳ等の金属製であり、溶接等によって互いに接合されている。ベース部材６の上には、接続部材７が接着剤等によって固定されている。以下では、圧力ポート３とベース部材６を合わせたものを「金属筐体」と呼ぶ。なお、圧力ポート３とベース部材６を接合して金属筐体とするのではなく、圧力ポート３とベース部材６が一体形成されているものを金属筐体として用いても問題ない。

コネクタサブアセンブリー５は、コネクタ端子５ａを有する。コネクタ端子５ａには不図示のハーネスが接続される。圧力検出装置１は、このハーネスを介して自動車のＥＣＵと接続されることで、圧力検出結果をＥＣＵに出力する。コネクタサブアセンブリー５には、センサ素子２等を外部から遮蔽するためのカバー１１が一体成形により設けられている。なお、カバー１１はたとえば六角形状を有する。

接続部材７は、リードフレーム８を保持するための構造体である。接続部材７には、コネクタ端子５ａを挿入するための挿入部が形成されている。この挿入部には、リードフレーム８の一端と押圧端子９とが配置されている。リードフレーム８の他端側には、ワイヤ１０を用いたワイヤボンディングによりセンサ素子２と接続されるボンディング部が設けられている。ワイヤ１０には、たとえばアルミニウム（Ａｌ）や金（Ａｕ）などが使用される。コネクタ端子５ａを接続部材７の挿入部に挿入することで、ワイヤ１０、リードフレーム８、コネクタ端子５ａおよびハーネスを介して、センサ素子２がＥＣＵと電気的に接続される。

圧力検出装置１を組み立てる際には、リードフレーム８および押圧端子９が組み込まれた接続部材７をベース部材６の上に配置し、センサ素子２とリードフレーム８のボンディング部をワイヤ１０で接続する。その後、異物等からセンサ素子２を保護するために、センサ素子２の表面にシリコーンゲル１２をポッティングする。そして、コネクタ端子５ａが接続部材７の挿入部に挿入された状態で、カバー１１とベース部材６を溶接等により接合することで、コネクタサブアセンブリー５と金属筐体を一体化する。これにより、圧力検出装置１が構成される。

センサ素子２は、歪検出素子と処理回路がシリコン基板上に一体的に形成された１チップ構成の圧力検出素子である。そのため、処理回路をレイアウトするための回路基板は不要である。ダイアフラム３ａにて受圧された圧力に対してセンサ素子２が発生した出力信号は、ワイヤ１０、リードフレーム８、コネクタ端子５ａを通り、ハーネスにてＥＣＵに伝送される。

次に、接続部材７、リードフレーム８および押圧端子９の詳細形状について、図２を参照して説明する。図２は、リードフレーム８および押圧端子９が組み込まれた接続部材７の外観を示す図である。図２において、左側の図は接続部材７の投影図であり、右側の図は平面図である。

図２に示すように、接続部材７には挿入部７ｃが形成されている。挿入部７ｃには、リードフレーム８の一端側に設けられたコネクタ接触部８ｂと、押圧端子９とが配置されている。なお、リードフレーム８の他端側には、センサ素子２とワイヤボンディングで接続するためのボンディング部８ａが設けられている。押圧端子９はばね性を持っているため、コネクタ端子５ａが挿入部７ｃに挿入されると、押圧端子９が変形してコネクタ端子５ａをコネクタ接触部８ｂの方向に押圧する。これにより、コネクタ端子５ａをコネクタ接触部８ｂに確実に接触させ、コネクタ端子５ａとリードフレーム８との電気的な接続を確保することができる。

また、接続部材７には、コネクタ端子５ａを挿入部７ｃに挿入する際に位置決めを行うための差し込みガイド７ｂが設けられている。差し込みガイド７ｂの位置や形状は、コネクタサブアセンブリー５に設けられている不図示の突起部の位置や形状に対応するように形成されている。もしも差し込みガイド７ｂが存在しないと、コネクタ端子５ａを挿入部７ｃに挿入する際にコネクタ端子５ａの位置や向きがずれてしまい、コネクタ端子５ａがコネクタ接触部８ｂに正確に接触されない恐れがある。そこで、本実施形態では接続部材７に差し込みガイド７ｂを設けることで、コネクタサブアセンブリー５を組み込む際に、差し込みガイド７ｂがコネクタサブアセンブリー５の突起部と嵌合してコネクタ端子５ａの位置決めが行われるようにしている。こうして位置決めされた状態でコネクタ端子５ａが挿入部７ｃに挿入されることで、コネクタ端子５ａをコネクタ接触部８ｂに正確に接触させることができる。

さらに、接続部材７には、チップコンデンサ等の電子部品が搭載される搭載部７ａが設けられている。コネクタ端子５ａは、搭載部７ａへの電子部品の搭載に支障が生じないように、挿入部７ｃに挿入された際に搭載部７ａに搭載された電子部品と干渉しないような形状にプレス成型されている。これにより、圧力検出装置１において回路基板の廃止が可能である。搭載部７ａは、必要な電子部品を搭載した後、センサ素子２と同様にシリコーンゲル１２でポッティングし、表面保護される（図１参照）。

次に、本実施形態の特徴である寄生容量を用いたコンデンサ形成について、図３および図４を用いて以下に説明する。

図３は、センサ素子２が載置された圧力ポート３の部分拡大図である。図３に示すように、センサ素子２は圧力ポート３の上に接合剤４を介して接合されている。なお、前述のように、センサ素子２は歪検出素子と処理回路が一体的に形成された１チップ構成を有している。接合剤４は、たとえば無機系接着剤などの絶縁体であり、センサ素子２の面積に比べて極めて薄い厚さで塗布されている。そのため、センサ素子２を含む回路上では、接合剤４を間に挟んだセンサ素子２と圧力ポート３の接合部分は、比較的容量の大きな寄生容量Ｃｉｃとして作用する。

図４は、回路上での寄生容量Ｃｉｃの作用を説明する図である。図４（ａ）はノイズ対策が行われていない場合の回路模式図を示し、図４（ｂ）はノイズ対策用の容量Ｃｔが設けられている場合の回路模式図を示している。これらの回路模式図において示すＩＣおよび保護回路は、センサ素子２や接続部材７の搭載部７ａに搭載された電子部品によって構成される回路を示している。

ノイズ対策が未実施である図４（ａ）の場合、保護回路を介してＩＣに接続された配線からノイズが入力されると、ノイズはＩＣと金属筐体との間に設けられた寄生容量Ｃｉｃを伝って、ボディＧＮＤ電位の金属筐体に流れ込む。その際、ノイズがＩＣすなわちセンサ素子２の処理回路を通過することで、処理回路が誤動作を引き起こし、センサ素子２の出力が異常となる恐れがある。

一方、ノイズ対策を施した図４（ｂ）の場合、配線と金属筐体との間にノイズパスとして作用する容量Ｃｔが設けられているため、入力されたノイズはＩＣを通らずに容量Ｃｔを通って、ボディＧＮＤ電位の金属筐体に流れ込む。そのため、ノイズによる処理回路の誤動作を回避し、センサ素子２の出力異常を防ぐことができる。

一般的にコンデンサは、インダクタンスや抵抗分などの寄生成分を無視すると、同一周波数では静電容量が大きいほどインピーダンスが小さくなり、ＡＣ電流が流れ易くなる。すなわち、コンデンサの静電容量をＣ[Ｆ]とすると、コンデンサのインピーダンスＺ[Ω]は以下の式（１）で表される。
Ｚ＝１／（ωＣ）・・・（１）

上記の式（１）において、ω[ｒａｄ／ｓ]はコンデンサを流れるＡＣ電流の角周波数を表しており、これはＡＣ電流の周波数ｆ[Ｈｚ]を用いて以下の式（２）で表される。
ω＝２×π×ｆ・・・（２）

上記のように、同じ周波数のＡＣ電流であれば、静電容量Ｃが大きいほどインピーダンスＺが小さくなり、ＡＣ電流が流れやすくなる。したがって、寄生容量Ｃｉｃよりも容量Ｃｔの値を大きくすることで、処理回路に流れ込むノイズを抑制し、センサ素子２のノイズ耐性を向上できることが分かる。

本実施形態では、リードフレーム８と金属筐体との間に絶縁体である接続部材７を配置することで、リードフレーム８と金属筐体の間に寄生容量を生じさせ、この寄生容量を上記の容量Ｃｔとして用いることで、センサ素子２のノイズ耐性を向上している。以下ではこの点について、図５を参照して詳しく説明する。

図５は、リードフレーム８と金属筐体の位置関係を示す図である。図５では、リードフレーム８と金属筐体の位置関係を分かりやすくするため、コネクタサブアセンブリー５のうちコネクタ端子５ａの先端部を除いた部分と、接続部材７とを除去して、圧力検出装置１の外観を示している。図５において、左側の図は正面図であり、右側の図は平面図である。

図５の右側でハッチング部に示したように、リードフレーム８においてボンディング部８ａとコネクタ接触部８ｂの間にある部分には、ベース部材６と平行な平板状の領域である平行平板領域が形成されている。この平行平板領域は、なるべく幅広く形成されており、かつ、ベース部材６となるべく近接して配置されている。これにより、リードフレーム８と金属筐体とで平行平板コンデンサを形成し、ノイズパスとして作用する寄生容量Ｃｔを積極的に発生させている。

図５には示されていないが、平行平板コンデンサが形成されている部分において、リードフレーム８と金属筐体（ベース部材６）の間には、樹脂等の絶縁体で構成された接続部材７が配置されている。そのため、空気の場合に比べて、絶縁体の比誘電率に応じた分だけ寄生容量Ｃｔを大きくすることができる。なお、接続部材７とベース部材６を絶縁体の接着剤で接合し、この接着剤を含めて平行平板コンデンサの誘電体として利用してもよい。これにより、前述のように寄生容量Ｃｔの静電容量値を寄生容量Ｃｉｃよりも大きくし、センサ素子２のノイズ耐性を確保することができる。

従来技術では、ノイズパス用のコンデンサとしてチップコンデンサが用いられる。このチップコンデンサは、はんだ等で配線や金属筐体に接続されるため異種金属接合が発生し、腐食等の懸念が生じる。一方、本実施形態の圧力検出装置１では、リードフレーム８の平行平板領域における下側の面、すなわちベース部材６側の面と、金属筐体におけるベース部材６の上側の面とは、絶縁体である接続部材７の樹脂や接着剤を間に挟んで、所定間隔で対向して配置されている。これにより、リードフレーム８と金属筐体の間に平行平板コンデンサを形成し、この平行平板コンデンサによる寄生容量Ｃｔをノイズパス用のコンデンサとして利用している。そのため、異種金属接合を避けつつ、圧力検出装置１の耐ノイズ性を向上させることが可能となる。さらに、チップコンデンサを使用しなくて済むため、部品点数の増加を避けることもできる。

なお、接続部材７をモールド樹脂で構成する場合、モールド成型時の制約により、リードフレーム８と金属筐体の間に配置できる最小の薄さが存在する。そのため、寄生容量Ｃｔにおいて必要な静電容量値が得られない場合がある。そこで、接続部材７とは異なる形状の接続部材を用いて、リードフレーム８と金属筐体（ベース部材６）の間に接続部材の樹脂が配置されないようにして、接続部材とベース部材６を接合している接着剤を平行平板コンデンサの誘電体として利用してもよい。

図６は、接着剤を利用して平行平板コンデンサを構成する場合の接続部材の形状例を示す図である。図６（ａ）に示す接続部材１３では、リードフレーム８の平行平板領域における下側の面、すなわちベース部材６側の面が接続部材１３から露出された状態で、リードフレーム８が接続部材１３に取り付けられる。リードフレーム８が取り付けられた接続部材１３をベース部材６の上に載せると、接続部材１３の底面、すなわち金属筐体（ベース部材６）に対向する接続部材１３の面から、リードフレーム８の一部、すなわちリードフレーム８のベース部材６に対向する面が露出している状態となる。この状態で接続部材１３を絶縁体の接着剤でベース部材６に張り付けると、接着剤が平行平板コンデンサの誘電体として作用し、リードフレーム８と金属筐体の間に寄生容量Ｃｔが形成される。このとき、接着剤の量を制御して接着層の厚さを調節することで、寄生容量Ｃｔにおいて所望の静電容量値を得ることができる。

また、図６（ｂ）に示す接続部材１４を用いてもよい。接続部材１４の底面には、外縁に沿って形成された壁部１４ａと、壁部１４ａに囲われた充填部１４ｂとが設けられている。充填部１４ｂは、底面に対して壁部１４ａよりも窪んでいる。この接続部材１４でも図６（ａ）の接続部材１３と同様に、リードフレーム８の平行平板領域における下側の面、すなわちベース部材６側の面が接続部材１４から露出された状態で、リードフレーム８が接続部材１４に取り付けられる。リードフレーム８が取り付けられた接続部材１４をベース部材６の上に載せると、壁部１４ａの底面が金属筐体（ベース部材６）と接触した状態となる。このとき、金属筐体に接続部材１４を取り付ける際の位置決めを壁部１４ａによって行うようにしてもよい。さらに、壁部１４ａの突出形状に対応する溝や段差等を金属筐体側に形成しておき、この溝や段差等に壁部１４ａを合わせることで、接続部材１４の位置決めが行われるようにしてもよい。また、金属筐体（ベース部材６）に対向する充填部１４ｂの面から、リードフレーム８の一部、すなわちリードフレーム８のベース部材６に対向する面が露出している状態となる。この状態で充填部１４ｂに絶縁体の接着剤を充填し、接続部材１４をベース部材６に張り付けると、接続部材１３の場合と同様に、接着剤が平行平板コンデンサの誘電体として作用し、リードフレーム８と金属筐体の間に寄生容量Ｃｔが形成される。このときの接着層の厚さは、壁部１４ａの高さとなるため、リードフレーム８と金属筐体の間の距離のバラツキを抑えることができる。したがって、壁部１４ａの高さを調節することで、寄生容量Ｃｔにおいて所望の静電容量値を正確に得ることができる。なお、充填部１４ｂにおいてリードフレーム８の一部を露出させなくてもよい。
さらに、金属筐体に接続部材１４を取り付けた際に、壁部１４ａの底面に対して金属筐体が充填部１４ｂ内でリードフレーム８側に突き出るような配置としてもよい。たとえば、頂上部が平坦なテーブル状の凸形状部分を金属筐体に形成しておき、接続部材１４を取り付けるときには、この凸形状部分を充填部１４ｂの凹み部分に挿入することで、上記のような配置を実現できる。または、前述のように壁部１４ａの突出形状に対応する溝を金属筐体に設けておき、この溝に壁部１４ａを嵌め込むことでも、上記のような配置を実現できる。これにより、前述したようなモールド成型時の制約による最小樹脂厚みよりも小さい距離で、金属筐体とリードフレーム８とを配置できるため、寄生容量Ｃｔを増大させることが可能となる。

次に、リードフレーム８と金属筐体の間の距離について説明する。寄生容量Ｃｔの静電容量値を大きくするためには、先に説明したように、なるべくリードフレーム８の平行平板領域を金属筐体に近づければよい。しかし、数百[Ｖ]程度の大きさのサージ電圧が入力された場合でも、リードフレーム８と金属筐体との間の絶縁を確保して導通状態にならないように、ある程度の距離を保つ必要がある。

空気の絶縁破壊は、一般的に電位傾度Ｅ[Ｖ／ｍ]が３[ＭＶ／ｍ]以上で発生することが知られている。絶縁体にボイド等の欠陥があった場合、絶縁破壊が起こると周囲の樹脂が炭化し、リードフレーム８と金属筐体が導通するなどの不具合につながり兼ねない。ここで、一般的にサージ試験で想定されているサージ電圧の値は、３００[Ｖ]程度である。したがってこれらの値から、リードフレーム８と金属筐体の間の最小距離は０．１[ｍｍ]と計算される。

また、本実施形態の圧力検出装置１を用いてＥＭＣ試験を行った結果、寄生容量Ｃｔが９[ｐＦ]を下回ると、期待したノイズ耐性を発揮しないことが確かめられた。ここで、平行平板コンデンサ容量Ｃ［Ｆ］は、極板の面積をＡ[ｍ^２]、極板間距離をｄ[ｍ]、誘電率をε[Ｆ／ｍ]とすると、以下の式（３）で表される。
Ｃ＝（εＡ）／ｄ・・・（３）

上記の式（３）において、圧力検出装置１に対応する値をＡ、εにそれぞれ代入し、Ｃ＝９[ｐＦ]時の極板間距離ｄを算出すると、ｄ＝０．６[ｍｍ]と計算される。したがって、リードフレーム８と金属筐体の間の最大距離は０．６[ｍｍ]と求められる。

以上説明したように、圧力検出装置１におけるリードフレーム８と金属筐体の間の距離は、０．１[ｍｍ]〜０．６[ｍｍ]の範囲で設定することが望ましい。ただし、最大距離の０．６[ｍｍ]については、リードフレーム８の平行平板領域の面積や、リードフレーム８と金属筐体の間に挟まれて配置される接続部材や接着剤の誘電率に応じて変化するため、この限りではない。

また、圧力検出装置１のノイズ耐性を向上させるには、寄生容量Ｃｔの静電容量値を大きくする代わりに、寄生容量Ｃｉｃの静電容量値を小さくすることも効果的である。具体的には、たとえばセンサ素子２を圧力ポート３に接合する接合剤４を厚くすることで、寄生容量Ｃｉｃの静電容量値を小さくすることができる。すなわち、前述の式（３）から、極板間距離ｄを大きくすると平行平板コンデンサ容量Ｃが小さくなることが分かる。そのため、センサ素子２の歪検出性能に影響のない範囲で接合剤４を厚くし、センサ素子２と圧力ポート３の間の距離を離すことで、寄生容量Ｃｔの静電容量値を小さくして圧力検出装置１のノイズ耐性を向上させることが可能である。

なお、圧力検出装置１において寄生容量Ｃｔを発生させる位置は、なるべく図４に示す回路の入口付近、すなわち接続部材７においてチップコンデンサ等の電子部品が搭載される搭載部７ａよりも、コネクタ端子５ａ側の位置とすることが望ましい。この場合、センサ素子２から見た接続順序は、ワイヤ１０、リードフレーム８のボンディング部８ａ、電子部品、寄生容量Ｃｔの順となる。すなわち、リードフレーム８において、ボンディング部８ａと平行平板領域との間の電気経路上に、搭載部７ａに搭載された電子部品が接続されている。これにより、入力されたノイズを効果的に寄生容量Ｃｔから金属筐体に流すことができるため、さらなるノイズ耐性の向上が図れる。

図７は、圧力検出装置１に対するＥＭＣ試験結果の例を示す図である。図７（ａ）は、これまで説明したノイズ対策用の構造を有さない場合のＥＭＣ試験結果の例を示し、図７（ｂ）は、ノイズ対策用の構造を設けた場合のＥＭＣ試験結果の例を示している。図７（ａ）と図７（ｂ）を比較すると、本実施形態のノイズ対策用の構造により、広い周波数範囲にわたって良好なノイズ耐性が得られることが分かる。

次に、寄生容量Ｃｔを形成しているリードフレーム８とは別に設けられている押圧端子９のさらなる役割について説明する。押圧端子９は、前述のように挿入部７ｃにおいて、コネクタ端子５ａをコネクタ接触部８ｂに接触させるためのバネを形成している。また、接続部材７のモールド成型時には、複数の押圧端子９がキャリアにより一体化されており、モールド完了後に切断工程を経て、各押圧端子９に分かれる。押圧端子９はリードフレーム８と同様に、金属筐体に近接して配置される。そのため、金属筐体に近接した露出部を利用して、静電気が印加されたときの放電ギャップとして押圧端子９を機能させることが可能である。

以上説明した本発明の一実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

（１）圧力検出装置１は、圧力媒体から受ける圧力により変形する変形部、すなわちダイアフラム３ａを有する金属筐体と、変形部の変形を検出することで圧力を検出するセンサ素子２と、センサ素子２と電気的に接続されたリードフレーム８と、リードフレーム８を保持する構造体、すなわち接続部材７とを備える。リードフレーム８が有する第１の面、すなわち平行平板領域における金属筐体側の面と、金属筐体が有する第２の面、すなわちベース部材６の上面とは、絶縁体である接続部材７の樹脂および接着剤の少なくとも一つを間に挟んで、所定間隔で対向して配置されている。このようにしたので、リードフレーム８と金属筐体の間に寄生容量を生じさせ、異種金属接合を避けつつ、圧力センサである圧力検出装置１の耐ノイズ性を向上させることができる。

（２）第１の面と第２の面との間の静電容量、すなわち寄生容量Ｃｔの静電容量は、センサ素子２と金属筐体との間の静電容量、すなわち寄生容量Ｃｉｃの静電容量よりも大きいことが好ましい。このようにすれば、センサ素子２に流れるノイズ量を減らして、ノイズによるセンサ素子２の誤動作を防ぐことができる。

（３）接続部材７には、センサ素子２とリードフレーム８を介して電気的に接続されるコネクタ端子５ａを挿入するための挿入部７ｃが形成されている。挿入部７ｃには、リードフレーム８と、コネクタ端子５ａを押圧してリードフレーム８と接触させるための押圧部材である押圧端子９とが配置されている。このようにしたので、コネクタ端子５ａをリードフレーム８に確実に接触させ、コネクタ端子５ａとリードフレーム８との電気的な接続を確保することができる。

（４）接続部材７には、コネクタ端子５ａを挿入部７ｃに挿入する際に位置決めを行うためのガイド部、すなわち差し込みガイド７ｂが形成されている。このようにしたので、コネクタ端子５ａの位置や向きのずれを防止し、押圧端子９によりコネクタ端子５ａをリードフレーム８に確実に接触させることができる。

（５）接続部材７は、樹脂により形成されており、接続部材７の一部が絶縁体として、第１の面と第２の面との間に配置されている。このようにしたので、接続部材７の一部を誘電体として用いて、所望の静電容量を得ることができる。

（６）第１の面は、金属筐体に対向する構造体の面、すなわち接続部材１３や接続部材１４の底面から露出している構成としてもよい。このようにすれば、モールド成型時の制約に関わらず第１の面を金属筐体に近接させ、所望の静電容量を得ることができる。

（７）接続部材７、１３または１４は、接着剤により金属筐体と接合されている。この接着剤が絶縁体として、第１の面と第２の面との間に配置されているようにしてもよい。このようにすれば、接着剤の量を制御して接着層の厚さを調節することで、所望の静電容量を得ることができる。

（８）接続部材１４は、金属筐体と接する接触面、すなわち壁部１４ａの底面と、接触面に対して窪んでおり接着剤が充填される充填部１４ｂとを有する。このような接続部材１４を用いれば、壁部１４ａの高さを調節することで所望の静電容量を正確に得ることができる。

（９）リードフレーム８は、センサ素子２とワイヤボンディングにより接続された接続部、すなわちボンディング部８ａを有し、接続部と第１の面との間の電気経路上に、電子部品が接続されている。このようにしたので、さらなるノイズ耐性の向上が図れる。

（１０）第１の面と第２の面との間の所定間隔は、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。このようにすれば、絶縁破壊によるリードフレーム８と金属筐体の導通を避けることができる。

（１１）金属筐体は、圧力媒体を変形部に導入する圧力ポート３と、接続部材７と接合されるベース部材６とを含む。このようにしたので、耐ノイズ性が高い圧力検出装置１を構成することができる。

なお、以上説明した実施形態では、歪検出素子と処理回路が一体となった１チップタイプのセンサ素子２を例に取り説明したが、１チップタイプ以外のセンサ素子、すなわち歪ゲージと処理回路が別々の基板上に形成されているセンサ素子においても、同様に本発明を適用可能である。この場合、一般的に歪ゲージは金属筐体に最も近い場所に絶縁された状態で配置されるため、歪ゲージと金属筐体の間に大きな静電容量値を有する寄生容量が形成される。そのため、ノイズがその寄生容量に流れ込む際に処理回路を通ることで、センサ素子の誤動作を引き起こす恐れがある。したがって、この場合でも実施形態と同様の対策が効果的である。

また、実施形態で説明した圧力検出装置１は、自動車に搭載され、作動油や液体燃料等の圧力媒体の圧力を検出するものとして説明したが、他の用途で用いられる圧力検出装置についても、同様に本発明を適用可能である。金属筐体にセンサ素子が絶縁された状態で近接して配置され、金属筐体がＧＮＤ電位になっているものであれば、様々な圧力検出装置について、本発明によるノイズ耐性の向上を有効に作用させることができる。たとえば荷重を歪みとして検出するセンサでは、大きな力がセンサに印加されるため、受圧部分に樹脂等を使用できない。また、センサ素子の台座も強固に構成する必要がある。したがって、こうしたセンサの筐体は必然的に金属により構成されることとなり、実施形態で説明した圧力検出装置１と類似の構成となるため、本発明を同様に適用することでノイズ耐性の向上を図ることができる。

なお、上記センサにおいて使用されるセンサ素子についても前述のように、歪検出素子と処理回路が一体となった１チップタイプのセンサ素子であってもよいし、これらが別々の基板上に形成されていてもよい。いずれの場合でも、実施形態で説明したのと同様の作用効果が得られる。

本発明が適用される圧力検出装置は、実施形態で説明したようなドーナツ型の形状に限らず、他の形状であってもよい。これまでに説明したような技術要素が組み込まれていれば、どのような形状としても問題無い。

以上説明したように、圧力検出装置において本発明を適用することで、異種金属結合を発生させずにノイズパス用コンデンサを形成することができる。これはチップコンデンサを用いない構成であるため、接続信頼性の向上、コストダウン、そして省スペース化が期待できる。

以上説明した実施形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１圧力検出装置
２センサ素子
３圧力ポート
３ａダイアフラム
３ｂ台座面
４接合剤
５コネクタサブアセンブリー
５ａコネクタ端子
６ベース部材
７接続部材
７ａ搭載部
７ｂ差し込みガイド
７ｃ挿入部
８リードフレーム
８ａボンディング部
８ｂコネクタ接触部
９押圧端子１０ワイヤ１１カバー１２シリコーンゲル

Claims

圧力媒体から受ける圧力により変形する変形部を有する金属筐体と、
前記変形部の変形を検出することで前記圧力を検出する検出素子と、
前記検出素子と電気的に接続されたリードフレームと、
前記リードフレームを保持する構造体と、を備え、
前記リードフレームが有する第１の面と、前記金属筐体が有する第２の面とは、絶縁体を間に挟んで所定間隔で対向して配置されており、
前記構造体には、前記検出素子と前記リードフレームを介して電気的に接続されるコネクタ端子を挿入するための挿入部が形成されており、
前記挿入部には、前記リードフレームと、前記コネクタ端子を押圧して前記リードフレームと接触させるための押圧部材とが配置されている圧力検出装置。
請求項１に記載の圧力検出装置において、
前記第１の面と前記第２の面との間の静電容量は、前記検出素子と前記金属筐体との間の静電容量よりも大きい圧力検出装置。
請求項１または２に記載の圧力検出装置において、
前記構造体には、前記コネクタ端子を前記挿入部に挿入する際に位置決めを行うためのガイド部が形成されている圧力検出装置。
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の圧力検出装置において、
前記構造体は、樹脂により形成されており、
前記構造体の一部が前記絶縁体として、前記第１の面と前記第２の面との間に配置されている圧力検出装置。
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の圧力検出装置において、
前記第１の面は、前記金属筐体に対向する前記構造体の面から露出している圧力検出装置。
請求項４または５に記載の圧力検出装置において、
前記構造体は、接着剤により前記金属筐体と接合されており、
前記接着剤が前記絶縁体として、前記第１の面と前記第２の面との間に配置されている圧力検出装置。
請求項６に記載の圧力検出装置において、
前記構造体は、前記金属筐体と接する接触面と、前記接触面に対して窪んでおり前記接着剤が充填される充填部とを有する圧力検出装置。
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の圧力検出装置において、
前記リードフレームは、前記検出素子とワイヤボンディングにより接続された接続部を有し、
前記接続部と前記第１の面との間の電気経路上に、電子部品が接続されている圧力検出装置。
請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の圧力検出装置において、
前記所定間隔は、０．１ｍｍ以上である圧力検出装置。
請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の圧力検出装置において、
前記金属筐体は、前記圧力媒体を前記変形部に導入する圧力ポートと、前記構造体と接合されるベース部材とを含む圧力検出装置。