JPH11183284A

JPH11183284A - 圧力センサ

Info

Publication number: JPH11183284A
Application number: JP35117697A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Ibara; 伸行茨; Kenichi Shimatani; 賢一島谷; Atsushi Ishigami; 敦史石上; Naohiro Taniguchi; 直博谷口
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 1999-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】部品点数を削減でき低コスト化が可能な圧力セ
ンサを提供する。【解決手段】圧力センサエレメントＡのケース３０から
は、センサチップ１の受圧ダイアフラムへ圧力を導入す
るための円筒状の圧力導入管３１が突設されてる。ボデ
ィ１０には圧力導入管３１が挿入され内外に連通する筒
状の検知圧力導入部１２が突設されている。検知圧力導
入部１２の内側面には、それぞれ先端側が小径となる第
１の段差部１２ａ、第２の段差部１２ｂが突出方向にそ
って形成され、圧力導入管３１の外周面と検知圧力導入
部１２の内側面との間にＯリング２７が介装されてい
る。圧力導入管３１には、第２の段差部１２ｂとの間で
軸方向へのＯリング２７の移動を規制する移動防止部３
０ｃが一体に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力センサに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図４に示すように、ボディ１
０とカバー２０とで構成されるハウジングＢの中に、受
圧ダイアフラム２ａに受ける圧力の大きさを電気信号に
変換する圧力センサエレメントＡと、圧力センサエレメ
ントＡのリード端子（図示せず）が半田リフローにより
実装されるとともに前記電気信号を増幅する増幅回路を
構成する部品及び圧力センサエレンメントＡが実装され
たプリント基板４０とを納装したものが提供されてい
る。なお、前記増幅回路を構成する部品としては、オペ
アンプ、コンデンサ、抵抗などがある。

【０００３】圧力センサエレメントＡは、一面に開口を
有した箱状のケース３０内に、シリコン基板などの半導
体基板２に凹所３を設けることによって受圧ダイアフラ
ム２ａが形成されたセンサチップ１が配設されている。
センサチップ１は、受圧ダイアフラム２ａにピエゾ抵抗
（図示せず）により構成されるブリッジ回路が形成され
ており、受圧ダイアフラム２ａの両面から受ける圧力の
差に応じて受圧ダイアフラム２ａが撓むと、ピエゾ抵抗
の抵抗値が変化し、ブリッジ回路の出力電圧が変化す
る。ブリッジ回路の出力電圧は、センサチップ１のパッ
ドにボンディングワイヤを介して接続された前記リード
端子により外部（プリント基板４０に形成された回路）
へ取り出される。

【０００４】ところで、圧力センサエレメントＡのケー
ス３０の開口面は、ボディ１０とともにハウジングを構
成するカバー２０の凹部２０ａの底面に接着剤などによ
って接着される。なお、カバー２０には、ケース３０内
とハウジングＢの外側とを連通させる通気孔２０ｂが穿
孔されている。一方、カバー２０には、複数本の金属製
の端子１８（図示例では１本しか記載されていないが複
数本存在する）が植設されており、端子１８はプリント
基板４０に半田などにより固定され前記増幅回路などに
接続される。なお、端子１８としては、前記増幅回路の
出力を外部へ取り出すための端子や、前記増幅回路へ電
源を供給するための端子などがある。

【０００５】また、圧力センサエレメントＡのケース３
０の底面からはケース３０の内外を連通する圧力導入孔
３２が穿孔された圧力導入管３１が突出しており、受圧
ダイアフラム２ａの一面に圧力導入孔３２を通して外部
からの圧力が伝わるようになっている。ボディ１０は、
圧力センサエレメントＡの圧力導入管３１が挿入され内
外に連通する筒状の検知圧力導入部１２が突設されてい
る。検知圧力導入部１２の内側面には、それぞれ先端側
が小径となる第１の段差部１２ａ、第２の段差部１２ｂ
が突出方向に沿って形成され、圧力導入管１２の外周面
と検知圧力導入部１２の内側面との間にＯリング２７が
介装されている。ここで、検知圧力導入部１２は、第１
の段差部１２ａ及び第２の段差部１２ｂが形成されるこ
とにより、先端側から、圧力導入管３１の外径よりも内
径が小さな圧力導入孔１３、圧力導入管３１の外径と略
同じ内径の第２の凹所１１ｂ、圧力導入管３１の外径よ
りも内径が大きな第１の凹所１１ａが軸方向に沿って形
成されている。したがって、上記Ｏリング２７は、第１
の凹所１１ａの内側面と圧力導入管３１の外周面との間
に介装され、検知圧力導入部１２の内側面と圧力導入管
３１との間の気密性を高めている。また、Ｏリング２７
の位置決めを行ってＯリング２７の圧縮率を一定にして
より気密性を高めるために、第１の凹所１１ａの開口を
塞ぐように薄い金属板２８をボディ１０（検知圧力導入
部１２）に熱かしめにより取着している。なお、図４中
の２９はかしめ部を示す。ここで、金属板２８は、Ｏリ
ング２７の抜け止めを兼ねるので、第１の凹所１１ａの
内側面と金属板２８と圧力導入管３１の外周面とで囲ま
れた空間内に保持され、圧力導入管３１の軸方向と平行
な方向へのＯリング２７の移動が規制される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成では、Ｏリング２７の位置決め精度を高めるため
に、金属板２８のような抜け止め防止用部材を熱かしめ
（又は超音波溶接など）によって設置する必要があるの
で、部品点数が増えるとともに、組み立てに要する工程
が増えてしまいコストアップにつながるという問題があ
った。

【０００７】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、部品点数を削減でき低コスト化が可
能な圧力センサを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、受圧ダイアフラムへ圧力を導入
するための円筒状の圧力導入管を有し受圧ダイアフラム
に受ける圧力の大きさを電気信号に変換する圧力センサ
エレメントと、少なくとも圧力センサエレメントが内部
に配設され前記圧力導入管が挿入され内外に連通する筒
状の検知圧力導入部が突設されたハウジングとを備え、
ハウジングの検知圧力導入部の内側面には、それぞれ先
端側が小径となる第１、第２の段差部が突出方向に沿っ
て形成され、第１の段差部により圧力導入管の先端が位
置規制されるとともに圧力導入管の外周面と検知圧力導
入部の内側面との間にＯリングが介装され、圧力導入管
には、第２の段差部との間で軸方向へのＯリングの移動
を規制する移動防止部が一体に形成されて成ることを特
徴とするものであり、第２の段差部と移動防止部とによ
り圧力導入管の軸方向に平行する方向へのＯリングの移
動が規制されるので、従来のように金属板のような別部
材によってＯリングの移動を規制している場合に比べて
部品点数を削減でき、低コスト化を図ることができる。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記電気信号を信号処理する回路を構成する部品及
び圧力センサエレメントが実装されたプリント基板と、
前記プリント基板と外部回路とを接続する端子とを備
え、前記ハウジングは、一面に開口を有した箱状であっ
て前記開口の周縁に前記プリント基板を保持する保持手
段を有し、圧力センサエレメント及び前記部品が納装さ
れ、前記保持手段は、プリント基板をプリント基板の厚
み方向及び厚み方向に直交する方向に移動可能に保持す
るので、端子に外力が加わった場合や、Ｏリングが歪ん
でしまった場合などにプリント基板が歪むような応力が
加わるのを防止でき、プリント基板に実装された部品や
圧力センサエレメントの特性が変動するのを防止できる
から、信頼性が向上する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本実施形態の圧力センサは、図１
に示すように、一面に開口を有した箱状のボディ１０内
に、受圧ダイアフラムに受ける圧力の大きさを電気信号
に変換する圧力センサエレメントＡが収納されている。
ここで、ボディ１０がハウジングを構成している。圧力
センサエレメントＡは、ケース３０内に、シリコン基板
などの半導体基板２に凹所３を設けることによって受圧
ダイアフラムが形成されたセンサチップ１が納装されて
いる。センサチップ１は、前記受圧ダイアフラムにピエ
ゾ抵抗（図示せず）により構成されるブリッジ回路が形
成されており、受圧ダイアフラムの両面から受ける圧力
の差に応じて受圧ダイアフラムが撓むと、ピエゾ抵抗の
抵抗値が変化し、ブリッジ回路の出力電圧が変化する。
なお、センサチップ１の主表面にはシリコン樹脂７がコ
ーティングされている。

【００１１】ブリッジ回路の出力電圧は、センサチップ
１のパッド（図示せず）にボンディングワイヤ（図示せ
ず）を介して接続されたリード端子３７により外部へ取
り出される。リード端子３７は、ケース３０に植設され
ており、先端部がプリント配線板４０に半田付けされて
いる。また、センサチップ１とセンサチップ１を収納す
るボディ３０の底面との間にガラス台座４が介装されて
おり、ガラス台座１４には、センサチップ１の凹所１２
と連通する孔４ａが穿孔されている。

【００１２】プリント基板４０には、半導体センサチッ
プ１の出力を増幅するための増幅回路を構成するオペア
ンプ、コンデンサ、抵抗などの回路部品及び圧力センサ
エレメントＡが実装される。プリント基板４０は、ボデ
ィ１０の前面開口部へ嵌め込むとともにボディ１０の開
口部の周縁から前方へ突設されたボスの先端部を熱かし
めすることによりボディ２０に固定されている。なお、
図１中の２３は熱かしめ部を示す。また、図１中の１８
はプリント基板４０に半田などにより固定され前記増幅
回路などに接続される端子であって、端子１８として
は、前記増幅回路の出力を外部へ取り出すための端子
や、前記増幅回路へ電源を供給するための端子などがあ
る。

【００１３】圧力センサエレメントＡのケース３０の底
面からはケース３０の内外を連通する圧力導入孔３２が
穿孔された円筒状の圧力導入管３１が突出しており、受
圧ダイアフラムの一面に圧力導入孔３２を通して外部か
らの圧力が伝わるようになっている。ボディ１０は、圧
力センサエレメントＡの圧力導入管３１が挿入され内外
に連通する筒状の検知圧力導入部１２が突設されてい
る。検知圧力導入部１２の内側面には、それぞれ先端側
が小径となる第１の段差部１２ａ、第２の段差部１２ｂ
が突出方向に沿って形成され、検知圧力導入管１２の外
周面と検知圧力導入部１２の内側面との間にＯリング２
７が介装されている。ここで、検知圧力導入部１２は、
第１の段差部１２ａ及び第２の段差部１２ｂが形成され
ることにより、先端側から、圧力導入管３１の外径より
も内径が小さな圧力導入孔１３、圧力導入管３１の外径
と略同じ内径の第２の凹所１１ｂ、圧力導入管３１の外
径よりも内径が大きな第１の凹所１１ａが軸方向に沿っ
て形成されている。したがって、上記Ｏリング２７は、
第１の凹所１１ａの内側面と圧力導入管３１の外周面と
の間に介装され、検知圧力導入部１２の内側面と圧力導
入管３１との間の気密性を高めている。なお、圧力導入
管３１は先端部が第１の段差部１２ａ（第２の凹所１１
ｂの底面）に当接する位置まで挿入され、先端部が第１
の段差部１２ａにより位置規制される。なお、センサチ
ップ１の凹所３は、ガラス台座４に穿孔された孔４ａ、
圧力導入孔３２、圧力導入孔１３に連通している。

【００１４】また、圧力導入管３１には、第２の段差部
１２ｂとの間で軸方向へのＯリング２７の移動を規制す
る移動防止部３０ｃが一体に形成されているので、第２
の段差部１２ｂと移動防止部３０ｃとにより圧力導入管
３１の軸方向に平行する方向へのＯリング２７の移動が
規制される。なお、圧力導入管３１は、移動防止部３０
ｃとケース３０の後面との間は第１の凹所１１ａの内径
と略等しい外径になっている。したがって、従来のよう
に金属板のような別部材によってＯリング２７の移動を
規制している場合に比べて部品点数を削減でき、低コス
ト化を図ることができる。すなわち、本実施形態では、
圧力センサエレメントＡ自身がＯリング２７の抜け止め
として働くことになる。

【００１５】以下、本実施形態の圧力センサの組み立て
の手順について説明する。まず、ボディ１０の検知圧力
導入部１２の第１の凹所１１ａにＯリング２７を挿入
し、続いて圧力センサエレメントＡの圧力導入管３１を
検知圧力導入部１２に挿入する。このとき、圧力導入管
３１の先端部を第１の段差部１２ａ（第２の凹所１１ｂ
の底面）に当接する深さまで挿入することにより圧力導
入管３１の移動防止部３０ｃが第１の凹所１１ａに挿入
されるようになっている。なお、ボディ１０には、圧力
センサエレメントＡが回転するのを防止するための回転
防止壁１０ｅが一体に形成されているので、圧力導入管
３１を検知圧力導入部１２に挿入した後に圧力センサエ
レメントＡが回転するのを防止することができる。

【００１６】次に、圧力センサエレメントＡのリード端
子３７をプリント基板４０の接続孔に挿入した後、ボデ
ィ１０の前端面から突設されたボスを熱かしめすること
によりプリント基板４０をボディ１０に対して固定す
る。その後、リード端子３７をプリント基板４０の所定
部位に半田付けする。なお、ボディ１０の側面からはボ
ディ１０を機器（図示せず）に組み込むための取付片１
０ｃが突設されており、該取付片１０ｃにねじ取付穴１
０ｄが穿孔されている。

【００１７】ところで、図１に示す構成では、プリント
基板４０がボディ１０に対して固定されているので、端
子１８に外力が加わった場合や、Ｏリング２７が歪んで
しまった場合などにプリント基板４０が歪むような応力
が加わる可能性があり、プリント基板４０に実装された
部品や圧力センサエレメントＡの特性が変動してしまう
恐れがある。この種の不具合は、図４に示した従来構成
でも発生する。この種の不具合の発生を防止するために
は、図２に示す構成を採用すればよい。なお、従来よ
り、プリント基板４０として強度の強いセラミック基板
を用いたものもあるが、プリント基板４０がハウジング
に対して固定されているので、上記歪を完全に除去する
ことはできない。

【００１８】図２に示す構成は図１に示した構成と略同
じであって、図３に示すように、ボディ１０の内側面と
プリント基板４０の端部の間に若干の隙間があり、ま
た、熱かしめ部２３のうちボディ１０の内側面よりもプ
リント基板４０側へ突出した仮保持部２３ａと該仮保持
部２３ａに対向するボディ１０の面との間の距離がプリ
ント基板４０の厚みよりも大きくしてある。要するに、
プリント基板４０は、ボディ１０に対してプリント基板
４０の厚み方向及び厚み方向に直交する方向に移動可能
となっている。ここで、ボディ１０と熱かしめ部２３の
仮保持部２３ａとで形成される凹部１９内でプリント基
板４０の端部が移動可能となっている。

【００１９】したがって、図２に構成では、端子１８に
外力が加わった場合や、Ｏリング２７が歪んでしまった
場合などに、プリント基板４０が移動することによりプ
リント基板４０にプリント基板４０が歪むような応力が
加わるのを防止でき、プリント基板４０に実装された部
品や圧力センサエレメントＡの特性が変動するのを防止
できるから、前記増幅回路の出力特性の変動を防止で
き、信頼性が向上する。

【００２０】

【発明の効果】請求項１の発明は、受圧ダイアフラムへ
圧力を導入するための円筒状の圧力導入管を有し受圧ダ
イアフラムに受ける圧力の大きさを電気信号に変換する
圧力センサエレメントと、少なくとも圧力センサエレメ
ントが内部に配設され前記圧力導入管が挿入され内外に
連通する筒状の検知圧力導入部が突設されたハウジング
とを備え、ハウジングの検知圧力導入部の内側面には、
それぞれ先端側が小径となる第１、第２の段差部が突出
方向に沿って形成され、第１の段差部により圧力導入管
の先端が位置規制されるとともに圧力導入管の外周面と
検知圧力導入部の内側面との間にＯリングが介装され、
圧力導入管には、第２の段差部との間で軸方向へのＯリ
ングの移動を規制する移動防止部が一体に形成されてい
ることにより、第２の段差部と移動防止部とによって圧
力導入管の軸方向に平行する方向へのＯリングの移動が
規制されるので、従来のように金属板のような別部材に
よってＯリングの移動を規制している場合に比べて部品
点数を削減でき、低コスト化を図ることができるという
効果がある。

【００２１】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記電気信号を信号処理する回路を構成する部品及
び圧力センサエレメントが実装されたプリント基板と、
前記プリント基板と外部回路とを接続する端子とを備
え、前記ハウジングは、一面に開口を有した箱状であっ
て前記開口の周縁に前記プリント基板を保持する保持手
段を有し、圧力センサエレメント及び前記部品が納装さ
れ、前記保持手段は、プリント基板をプリント基板の厚
み方向及び厚み方向に直交する方向に移動可能に保持す
るので、端子に外力が加わった場合や、Ｏリングが歪ん
でしまった場合などにプリント基板が歪むような応力が
加わるのを防止でき、プリント基板に実装された部品や
圧力センサエレメントの特性が変動するのを防止できる
から、信頼性が向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態を示す断面図である。

【図２】同上の他の構成例を示す断面図である。

【図３】図２の構成の要部断面図である。

【図４】従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ボディ１２検知圧力導入部１２ａ第１の段差部１２ｂ第２の段差部２７Ｏリング３０ケース３０ｃ移動防止部３１圧力導入管３２圧力導入孔Ａ圧力センサエレメント

フロントページの続き (72)発明者谷口直博大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受圧ダイアフラムへ圧力を導入するため
の円筒状の圧力導入管を有し受圧ダイアフラムに受ける
圧力の大きさを電気信号に変換する圧力センサエレメン
トと、少なくとも圧力センサエレメントが内部に配設さ
れ前記圧力導入管が挿入され内外に連通する筒状の検知
圧力導入部が突設されたハウジングとを備え、ハウジン
グの検知圧力導入部の内側面には、それぞれ先端側が小
径となる第１、第２の段差部が突出方向に沿って形成さ
れ、第１の段差部により圧力導入管の先端が位置規制さ
れるとともに圧力導入管の外周面と検知圧力導入部の内
側面との間にＯリングが介装され、圧力導入管には、第
２の段差部との間で軸方向へのＯリングの移動を規制す
る移動防止部が一体に形成されて成ることを特徴とする
圧力センサ。
【請求項２】前記電気信号を信号処理する回路を構成
する部品及び圧力センサエレメントが実装されたプリン
ト基板と、前記プリント基板と外部回路とを接続する端
子とを備え、前記ハウジングは、一面に開口を有した箱
状であって前記開口の周縁に前記プリント基板を保持す
る保持手段を有し、圧力センサエレメント及び前記部品
が納装され、前記保持手段は、プリント基板をプリント
基板の厚み方向及び厚み方向に直交する方向に移動可能
に保持することを特徴とする請求項１記載の圧力セン
サ。