JP2000046674A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 封止部が閉塞空間に侵入することなくプリン
ト基板を封止して、耐湿性及び対衝撃性の良好な圧力セ
ンサを提供する。 【解決手段】 筒内部１１を有した有底筒状に形成され
てボディ凹所１３が筒底部１２の略中央部に設けられた
ボディ１と、基端部２１ａ及び先端部２１ｂを有した圧
力導入管２１並びにその圧力導入管２１の基端部２１ａ
から突設された基台２２を設け、圧力センサチップ２３
が基端部２１ａ端面に密着固定されたセンサエレメント
２と、通気性を有して基台２２をボディ１の筒底部１２
に固定する固定部３と、圧力導入管２１の外周部に密着
して固定部３との間に閉塞空間４１を形成するオーリン
グ４と、液状で筒内部１１に注型され真空引き状態で硬
化してプリント基板５を封止する封止部６とを備えた圧
力センサであって、大気を導入する大気導入孔１５は前
記閉塞空間４１に連通して前記ボディ１に設けられた構
成にしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐湿性及び耐衝撃
性を有して気体又は液体からなる流体の圧力を測定する
圧力センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の圧力センサとして、図３
に示す構成のものが存在する。このものは、筒内部Ａ1
及び筒底部Ａ2を有した有底筒状に形成されてボディ凹
所Ａ3が筒底部Ａ2の略中央部に設けられたボディＡと、
基端部Ｂ11及びボディ凹所Ａ3に位置した先端部Ｂ12を
有した圧力導入管Ｂ1並びにその圧力導入管Ｂ1の基端部
Ｂ11から軸に対する直交方向へ突設された基台Ｂ2を設
け、流体の圧力を電気信号に変換する圧力センサチップ
Ｂ3が基端部Ｂ11端面に密着固定されたセンサエレメン
トＢと、基台Ｂ2をボディＡの筒底部Ａ2に固定する固定
部Ｃと、ボディ凹所Ａ3の内周壁及び圧力導入管Ｂ1の外
周部にそれぞれ密着して固定部Ｃとの間に閉塞空間Ｄ1
を形成するオーリングＤと、ボディＡの筒内部Ａ1に収
容されたプリント基板Ｅと、液状で筒内部Ａ1に注型さ
れ硬化してプリント基板Ｅを封止する封止部Ｆとを備え
ている。

【０００３】さらに詳しくは、プリント基板Ｅは圧力セ
ンサチップＢ3からの電気信号を増幅する増幅素子（図
示せず）が実装されるとともに、封止部Ｆはシリコンゴ
ム又はウレタン等からなり、液状で筒内部Ａ1に注型さ
れ硬化してプリント基板Ｅを封止して、耐湿性及び耐衝
撃性を向上させる。そして、固定部Ｃは通気性を有した
粘着テープでもって形成されて、液状の封止部Ｆが筒内
部Ａ1に注型されたとき、固定部ＣとオーリングＤとの
間に形成される閉塞空間Ｄ1に侵入しないよう、粘着テ
ープが基台Ｂ2とボディＡの筒底部Ａ2との間に設けられ
るとともに両者を固定する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の圧力セ
ンサでは、液状の封止部Ｆを筒内部Ａ1に注型し硬化さ
せプリント基板Ｅを封止して、耐湿性及び耐衝撃性を向
上させることができる。

【０００５】しかしながら、封止部Ｆはシリコンゴム又
はウレタンでもって形成されたとき、粘性が低いので閉
塞空間Ｄ1に侵入する場合があって、そのときオーリン
グＤの気密性を阻害する。さらに、封止部Ｆは液体状態
から硬化するとき、内部に残留した気泡がプリント基板
Ｅの導通部分に接触して短絡等を生じ信頼性を阻害する
という問題があった。また、封止部Ｆを液体状態で真空
引きして脱泡すると、気泡の発生を回避できるものの、
封止部Ｆは真空引きによって閉塞空間Ｄ1に侵入するの
で、侵入しない状態での脱泡が困難であった。

【０００６】また、流体が都市ガス又はＬＰガスであっ
て非常に気密性が要求されるとき、オーリングＤは材質
としてニトリルゴムが使用されて、封止部Ｆはそのニト
リルゴムから発生して粘着テープを介して侵入した有機
ガスによって、硬化阻害を生じるという別の問題があっ
た。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、封止部がシリコンゴム又
はウレタンであっても閉塞空間に侵入することなくプリ
ント基板を封止して、耐湿性及び耐衝撃性の良好な圧力
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】上記した課題を解決する
ために、請求項１記載のものは、筒内部１１及び筒底部
１２を有した有底筒状に形成されてボディ凹所１３が筒
底部１２の略中央部に設けられたボディ１と、基端部２
１ａ及びボディ凹所１３に位置した先端部２１ｂを有し
た圧力導入管２１並びにその圧力導入管２１の基端部２
１ａから軸に対する直交方向へ突設された基台２２を設
け、流体７の圧力を電気信号に変換する圧力センサチッ
プ２３が基端部２１ａ端面に密着固定されたセンサエレ
メント２と、通気性を有して基台２２をボディ１の筒底
部１２に固定する固定部３と、ボディ凹所１３の内周壁
及び圧力導入管２１の外周部にそれぞれ密着して固定部
３との間に閉塞空間４１を形成するオーリング４と、ボ
ディ１の筒内部１１に収容されたプリント基板５と、液
状で筒内部１１に注型され真空引き状態で硬化してプリ
ント基板５を封止する封止部６とを備えた圧力センサで
あって、大気を導入する大気導入孔１５は、前記閉塞空
間４１に連通して前記ボディ１又は前記センサエレメン
ト２に設けられた構成にしてある。

【０００９】請求項２記載のものは、請求項１記載のも
のにおいて、前記大気導入孔１５は前記ボディ１に設け
られたものであって、防水性を有した大気導入膜は前記
大気導入孔１５に設けられた構成にしてある。

【００１０】請求項３記載のものは、筒内部１１及び筒
底部１２を有した有底筒状に形成されてボディ凹所１３
が筒底部１２の略中央部に設けられたボディ１と、基端
部２１ａ及びボディ凹所１３に位置した先端部２１ｂを
有した圧力導入管２１並びにその圧力導入管２１の基端
部２１ａから軸に対する直交方向へ突設された基台２２
を設け、流体７の圧力を電気信号に変換する圧力センサ
チップ２３が基端部２１ａ端面に密着固定されたセンサ
エレメント２と、基台２２をボディ１の筒底部１２に固
定する固定部３と、ボディ凹所１３の内周壁及び圧力導
入管２１の外周部にそれぞれ密着して固定部３との間に
閉塞空間４１を形成するオーリング４と、ボディ１の筒
内部１１に収容されたプリント基板５と、液状で筒内部
１１に注型され硬化してプリント基板５を封止する封止
部６とを備えた圧力センサであって、互いに嵌合する凹
所２２ｄ及び凸所１６は、前記基台２２及び前記ボディ
１の筒底部１２、又は前記ボディ１の筒底部１２及び前
記基台２２における前記固定部３の対応位置にそれぞれ
設けられた構成にしてある。

【００１１】請求項４記載のものは、請求項３記載のも
のにおいて、前記封止部６は真空引き状態で硬化するも
のであって、前記凹所２２ｄ及び凸所１６は通気を遮断
する接着剤でもって互いに接着された構成にしてある。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施形態を図１に基
づいて以下に説明する。

【００１３】１はボディで、鋼又はステンレス等の金属
により、一方側へ開口した筒内部１１及び筒底部１２を
有した有底筒状に形成され、ボディ凹所１３が筒底部１
２の略中央部に設けられて、先を細くした流体導入孔１
４が、ボディ凹所１３に連通して設けられて他方側へ開
口する。

【００１４】ここで、大気を導入する大気導入孔１５
が、後述する閉塞空間４１に連通するようボディ凹所１
３を形成する筒側壁に設けられて、外方から大気を閉塞
空間４１に導入する。

【００１５】２はセンサエレメントで、基端部２１ａ及
び先端部２１ｂを有した圧力導入管２１と、その圧力導
入管２１の基端部２１ａから軸に対する直交方向へ突設
された基台２２を設けて構成される。圧力導入管２１
は、コバール又はＦｅＮｉ合金等の金属により、軸を有
した略円筒状に形成され、圧力を導入する軸孔２１ｃを
軸に沿って設けるとともに、軸に対する直交方向へ突設
された鍔部を基端部２１ａに設ける。

【００１６】そして、シリコンダイアフラム２３ａ、及
び台座孔を有したガラス台座２３ｂを設けた圧力センサ
チップ２３が、基端部２１ａ端面に密着固定されて流体
７の圧力を電気信号に変換する。すなわち、シリコンダ
イアフラム２３ａがピエゾ抵抗（図示せず）を配するこ
とによって歪みゲージを形成して、圧力を電気信号に変
換する。そして、シリコンダイアフラム２３ａが台座孔
を遮蔽するようガラス台座２３ｂの一面に密着固定され
るとともに、そのガラス台座２３ｂの他面が半田付けに
よって、軸孔２１ｃ及び台座孔の互いの軸を一致させた
状態で基端部２１ａ端面に密着固定される。

【００１７】基台２２は、樹脂により、略矩形状に形成
され、一方側へ開口した開口部を有した収容スペース２
２ａを設け、圧力導入管２１の鍔部と一体成形によって
基端部２１ａに固着されて、圧力センサチップ２３が収
容スペース２２ａに収容される。

【００１８】また、一端部及び他端部を有した端子２２
ｂが固着されて、一端部がシリコンダイアフラム２３ａ
に設けられた電極（図示せず）とワイヤボンディングで
もって電気的に接続されるとともに、他端部が導出され
る。さらに、突出部を有したカバー２２ｃが収容スペー
ス２２ａの開口部に設けられてその開口部を遮蔽すると
ともに、突出部に配置された通気孔を介して収容スペー
ス２２ａを通気する。

【００１９】３は固定部で、通気性を有した粘着テープ
で形成され、基台２２をボディ１の筒底部１２に固定し
て、圧力導入管２１の先端部２１ｂがボディ凹所１３に
位置する。

【００２０】４はオーリング（Ｏリング）で、都市ガス
又はＬＰガスに対する気密性に優れたニトリルゴムによ
り、リング状でかつ断面円形状に形成され、ボディ凹所
１３に設けられて、そのボディ凹所１３の内周部及び圧
力導入管２１の外周部にそれぞれ密着して、固定部３と
の間に閉塞空間４１を形成する。

【００２１】５はプリント基板で、回路が形成されたセ
ラミック基板により、圧力センサチップ２３からの電気
信号を増幅する増幅素子（図示せず）が基板面に実装さ
れ、ボディ１１の筒内部１１に収納されて、端子２２ｂ
が挿通され半田付けされることによって、圧力センサチ
ップ２３とワイヤを介して電気的に接続される。

【００２２】６は封止部で、シリコンゴム又はウレタン
樹脂により、カバー２２ｃが基台２２の開口部を遮蔽し
ているので収容スペース２２ａに侵入することなく、液
体状態でボディ１の筒内部１１に注型され、真空引きさ
れた状態で硬化してその筒内部１１に設けられたプリン
ト基板５を封止する。

【００２３】ここで、大気導入孔１５が固定部３とオー
リング４との間に形成される閉塞空間４１に連通して、
ボディ１に設けられているので、閉塞空間４１は大気導
入孔１５を介して外方から大気を導入されて常時大気圧
に保持される。

【００２４】そして、液状の封止部６は筒内部１１に注
型され真空引きされて気泡を脱泡される。この時、固定
部３が粘着テープからなり通気性を有しているので、大
気が固定部３を介して閉塞空間４１から筒内部１１側へ
流れて、封止部５は閉塞空間４１への侵入を阻止され
て、オーリング４の気密性を阻害することがない。ま
た、封止部６は有機ガスがオーリング４の材質であるニ
トリルゴムから発生しても大気によって希釈されて、硬
化阻害を生じることもない。

【００２５】このものの動作を説明する。このものは、
ガスメータに取り付けられて、都市ガス又はＬＰガスか
らなる流体７の圧力を測定する。先ず、流体７はボディ
１の流体導入孔１４に導入されて、圧力導入管２１及び
ガラス台座２３ｂの各軸孔２１ｃを介して、圧力を圧力
センサチップ２３に負荷する。このとき、流体７は、オ
ーリング４がボディ凹所１３の内周部及び圧力導入管２
１の外周部にそれぞれ密着しているので、さらに圧力セ
ンサチップ２３が圧力導入管２１の軸孔２１ｃを遮蔽す
るよう基端部２１ａ端面に密着固定されているので、外
部へ漏れることなく圧力を圧力センサチップ２３に負荷
する。

【００２６】圧力が圧力センサチップ２３に負荷される
と、圧力センサチップ２３に形成されたシリコンダイア
フラム２３ａが、流体７の圧力と大気圧との差に比例し
て撓む。そして、そのシリコンダイアフラム２３ａに形
成されたピエゾ抵抗の抵抗値が撓みの大きさに比例して
変化し、この抵抗値を電気信号として端子２２ｂに出力
し、プリント基板５に設けられた増幅素子で増幅して、
流体７の圧力を測定する。

【００２７】かかる第１実施形態の圧力センサにあって
は、上記したように、大気導入孔１５が固定部３とオー
リング４との間に形成される閉塞空間４１に連通してボ
ディ１に設けられて、閉塞空間４１に大気を導入し常時
大気圧に保持するから、液状の封止部６がボディ１の筒
内部１１に注型され真空引きされた時、大気が通気性を
有した固定部３を介して閉塞空間４１から筒内部１１側
へ流れて、封止部６の閉塞空間４１への侵入を確実に阻
止できるとともに、気泡のない封止部６でプリント基板
５を封止して信頼性を向上することができる。

【００２８】なお、第１実施形態では、閉塞空間４１に
大気を導入する大気導入孔１５をボディ１に設けたが、
ボディ１ではなくセンサエレメント２に設けてもよく、
限定されない。

【００２９】本発明の第２実施形態を以下に説明する。
なお、第２実施形態では第１実施形態と異なる機能につ
いて述べることとし、第１実施形態と実質的に同一機能
を有する部材については、同一符号を付して説明を省略
する。

【００３０】第２実施形態では、大気導入膜（図示せ
ず）はジャパンゴアテックス株式会社製の「ゴアテック
スオレオベントフィルター」であって、水を通さない防
水性を有して大気のみを通気させて、大気導入孔１５に
設けられる。

【００３１】かかる第２実施形態の圧力センサにあって
は、上記したように、防水性を有した大気導入膜が大気
導入孔１５に設けられたから、大気導入孔１５から閉塞
空間４１への湿気の侵入を防止して、耐湿性の低下を阻
止することができる。

【００３２】本発明の第３実施形態を図２に基づいて以
下に説明する。なお、第３実施形態では第１実施形態と
異なる機能について述べることとし、第１実施形態と実
質的に同一機能を有する部材については、同一符号を付
して説明を省略する。第３実施形態では、閉塞空間４１
に連通した大気導入孔１５がボディ１に設けられていな
い。

【００３３】凹所２２ｄが基台２２における固定部３の
対応位置に、同様に凸所１６がボディ１の筒底部１２に
おける固定部３の対応位置に、それぞれリング状に設け
られて、凹所２２ｄ及び凸所１６が互いに嵌合する。そ
して、凸所１６の形成によって筒内部１１から閉塞空間
４１に到る縁面距離が長くなって、液状の封止部６がボ
ディ１の筒内部１１に注型されて硬化される。

【００３４】かかる第３実施形態の圧力センサにあって
は、上記したように、互いに嵌合する凹所２２ｄ及び凸
所１６が、基台２２及びボディ１の筒底部１２における
固定部３の対応位置にそれぞれ設けられたから、筒内部
１１から閉塞空間４１に到る縁面距離が長くなって、基
台２２が固定部３でもってボディ１の筒底部１２に固定
された状態で、液状の封止部６がボディ１の筒内部１１
に注型された時、封止部６の閉塞空間４１への侵入を確
実に阻止することができる。

【００３５】なお、第３実施形態では、互いに嵌合する
凹所２２ｄ及び凸所１６を基台２２及びボディ１の筒底
部１２に設けたが、凹所２２ｄ及び凸所１６をボディ１
の筒底部１２及び前記基台２２にそれぞれ設けてもよ
く、限定されない。

【００３６】本発明の第４実施形態を以下に説明する。
なお、第４実施形態では第３実施形態と異なる機能につ
いて述べることとし、第３実施形態と実質的に同一機能
を有する部材については、同一符号を付して説明を省略
する。

【００３７】第４実施形態では、凹所２２ｄに通気を遮
断する接着剤を塗布し、凹所２２ｄ及び凸所１６は嵌合
されて接着剤でもって互いに接着される。そして、液状
の封止部６がボディ１の筒内部１１に注型され真空引き
された状態で硬化して、プリント基板５を封止する。

【００３８】かかる第４実施形態の圧力センサにあって
は、上記したように、凹所２２ｄ及び凸所１６が通気を
遮断する接着剤でもって互いに接着されたから、液状の
封止部６がボディ１の筒内部１１に注型され真空引きさ
れた時、接着剤が閉塞空間４１から筒内部１１側への通
気を遮断して、気泡のない封止部６でプリント基板５を
封止して信頼性を向上することができる。

【００３９】

【発明の効果】請求項１記載のものは、大気導入孔が固
定部とオーリングとの間に形成される閉塞空間に連通し
てボディ又はセンサエレメントに設けられて、閉塞空間
に大気を導入し常時大気圧に保持するから、液状の封止
部がボディの筒内部に注型され真空引きされた時、大気
が通気性を有した固定部を介して閉塞空間から筒内部側
へ流れて、封止部の閉塞空間への侵入を確実に阻止でき
るとともに、気泡のない封止部でプリント基板を封止し
て信頼性を向上することができる。

【００４０】請求項２記載のものは、請求項１記載のも
のの効果に加えて、大気導入孔がボディに設けられたも
のであれば、防水性を有した大気導入膜が大気導入孔に
設けられたから、大気導入孔から閉塞空間への湿気の侵
入を防止して、耐湿性の低下を阻止することができる。

【００４１】請求項３記載のものは、互いに嵌合する凹
所及び凸所が、基台及びボディの筒底部における固定部
の対応位置にそれぞれ設けられたから、筒内部から閉塞
空間に到る縁面距離が長くなって、基台が固定部でもっ
てボディの筒底部に固定された状態で、液状の封止部が
ボディの筒内部に注型された時、封止部の閉塞空間への
侵入を確実に阻止することができる。

【００４２】請求項４記載のものは、請求項３記載のも
のの効果に加えて、封止部が真空引き状態で硬化するも
のであれば、前記凹所及び凸所が通気を遮断する接着剤
でもって互いに接着されたから、液状の封止部がボディ
の筒内部に注型され真空引きされた時、接着剤が閉塞空
間から筒内部側への通気を遮断して、気泡のない封止部
でプリント基板を封止して信頼性を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す正断面図である。

【図２】本発明の第３実施形態を示す正断面図である。

【図３】従来例を示す正断面図である。

【符号の説明】

１ ボディ １１ 筒内部 １２ 筒底部 １３ ボディ凹所 １５ 大気導入孔 １６ 凸所 ２ センサエレメント ２１ 圧力導入管 ２２ 基台 ２２ｄ 凹所 ２１ａ 基端部 ２１ｂ 先端部 ２３ 圧力センサチップ ３ 固定部 ４ オーリング ４１ 閉塞空間 ５ プリント基板 ６ 封止部 ７ 流体

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年１月１３日（１９９９．１．１
３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡部 康明 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 2F055 AA40 BB20 CC02 DD05 EE11 FF38 GG25

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒内部及び筒底部を有した有底筒状に形
   成されてボディ凹所が筒底部の略中央部に設けられたボ
   ディと、基端部及びボディ凹所に位置した先端部を有し
   た圧力導入管並びにその圧力導入管の基端部から軸に対
   する直交方向へ突設された基台を設け、流体の圧力を電
   気信号に変換する圧力センサチップが基端部端面に密着
   固定されたセンサエレメントと、通気性を有して基台を
   ボディの筒底部に固定する固定部と、ボディ凹所の内周
   壁及び圧力導入管の外周部にそれぞれ密着して固定部と
   の間に閉塞空間を形成するオーリングと、ボディの筒内
   部に収容されたプリント基板と、液状で筒内部に注型さ
   れ真空引き状態で硬化してプリント基板を封止する封止
   部とを備えた圧力センサであって、 大気を導入する大気導入孔は、前記閉塞空間に連通して
   前記ボディ又は前記センサエレメントに設けられたこと
   を特徴とする圧力センサ。
2. 【請求項２】 前記大気導入孔は前記ボディに設けられ
   たものであって、防水性を有した大気導入膜は前記大気
   導入孔に設けられたことを特徴とする請求項１記載の圧
   力センサ。
3. 【請求項３】 筒内部及び筒底部を有した有底筒状に形
   成されてボディ凹所が筒底部の略中央部に設けられたボ
   ディと、基端部及びボディ凹所に位置した先端部を有し
   た圧力導入管並びにその圧力導入管の基端部から軸に対
   する直交方向へ突設された基台を設け、流体の圧力を電
   気信号に変換する圧力センサチップが基端部端面に密着
   固定されたセンサエレメントと、基台をボディの筒底部
   に固定する固定部と、ボディ凹所の内周壁及び圧力導入
   管の外周部にそれぞれ密着して固定部との間に閉塞空間
   を形成するオーリングと、ボディの筒内部に収容された
   プリント基板と、液状で筒内部に注型され硬化してプリ
   ント基板を封止する封止部とを備えた圧力センサであっ
   て、 互いに嵌合する凹所及び凸所は、前記基台及び前記ボデ
   ィの筒底部、又は前記ボディの筒底部及び前記基台にお
   ける前記固定部の対応位置にそれぞれ設けられたことを
   特徴とする圧力センサ。
4. 【請求項４】 前記封止部は真空引き状態で硬化するも
   のであって、前記凹所及び凸所は通気を遮断する接着剤
   でもって互いに接着されたことを特徴とする請求項３記
   載の圧力センサ。