JP2000111434A - 静電容量式圧力センサユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部からのノイズの影響を少なくしてセンサ
素子の出力を安定させることができる静電容量式圧力セ
ンサユニットを得る。 【解決手段】 静電容量式圧力センサ素子１１の圧力感
知面３１ａの主要部を導電性シールド層４３によって覆
う。導電性シールド層４３は接続パターン４５を介して
回路パターンに含まれるアースパターン４１に電気的に
接続する。導電性シールド層４３及び接続パターン４５
をガラスコート４７及び電気絶縁材料層４９によりそれ
ぞれ覆い、導電性シールド層４３と金属製のケースとの
間を電気的に絶縁する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電容量の変化に
基づいて圧力を検出する静電容量式圧力センサユニット
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６３−１９５２７号公報、米国特
許４，８８８，６６２号公報、特開平９−２１８１２３
号公報等に示されるように、ガス圧力検知装置等に用い
る静電容量式圧力センサユニットとして、静電容量式圧
力センサ素子及びコネクタの一部等が金属製のケースに
収納された構造を有するものが知られている。この種の
静電容量式圧力センサ素子は、電気絶縁性を有する材料
により形成されたセラミック製のダイアフラムとベース
とを具備している。ダイアフラムは圧力を感知する圧力
感知面とは反対側に位置する面上に第１の電極パターン
を備えている。また、ベースはダイアフラムと対向する
対向面上にダイアフラムの第１の電極パターンと間隙を
介して対向する第２の電極パターンを備えている。この
ような構造の静電容量式圧力センサ素子を用いるセンサ
ユニットは、第１の電極パターンと第２の電極パターン
との間の容量の変化から圧力の変化を検出する構造を有
している。また、金属製のケースは、センサ素子収容室
と、センサ素子収容室内に収容された静電容量式圧力セ
ンサ素子の圧力感知面に測定の対象となる圧力被測定流
体の圧力を作用させるようにセンサ素子収容室内に圧力
被測定流体を導入する流体導入通路を備えており、一般
的には接地されている。そして、静電容量式圧力センサ
素子とコネクタの一部が金属製のケースのセンサ素子収
容室内に配置されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような構造の静電
容量式圧力センサユニットが設置される環境に強いノイ
ズを発生する機器が配置されている場合には、このノイ
ズが静電容量式圧力センサユニットの金属製のケースに
入り込むことがある。この金属製のケースは接地されて
いるが、ノイズが入ると、ケースの電位は変動する。そ
のため、この電位の変動が原因となって、ケースと静電
容量式圧力センサ素子の内部の主として大１の電極パタ
ーンとの間の浮遊容量が変わり、結果としてセンサ素子
の出力が変動し、センサ素子の出力がノイズの影響を受
けることになる。

【０００４】本発明の目的は、外部からのノイズの影響
を少なくしてセンサ素子の出力を安定させることができ
る静電容量式圧力センサユニットを提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明が改良の対象とす
る静電容量式圧力センサユニットは、電気絶縁性を有す
る材料により形成され、圧力を感知する圧力感知面とは
反対側の面上に第１の電極パターンを備えたダイアフラ
ムと、電気絶縁性を有する材料により形成され、ダイア
フラムと対向する対向面上に第１の電極パターンと間隙
を介して対向する第２の電極パターンを備えたベースと
を具備する静電容量式圧力センサ素子を具備している。
また、このユニットは、少なくとも静電容量式圧力セン
サ素子を収容するセンサ素子収容室及びセンサ素子収容
室内に収容された静電容量式圧力センサ素子の圧力感知
面に測定の対象となる圧力被測定流体の圧力を作用させ
るようにセンサ素子収容室内に圧力被測定流体を導入す
る流体導入通路を備えた金属製のケースを具備してい
る。また、電気絶縁性を有する材料により形成され、静
電容量式圧力センサ素子のベースの対向面とは反対側に
位置する反対面との間に信号処理回路を構成する素子を
収納する内部空間を形成するようにベースの反対面上に
直接または間接的に載置されたコネクタ本体及びコネク
タ本体に保持されて一端が内部空間内に露出し他端が外
部に露出する複数本の端子導体を備えたコネクタも具備
している。そして、コネクタはケースに対して固定さ
れ、静電容量式圧力センサ素子の第１及び第２の電極パ
ターン及び複数の端子導体は信号処理回路に電気的に接
続されている。本発明では、静電容量式圧力センサ素子
の少なくとも圧力感知面の全部または主要部を導電性シ
ールド層によって覆う。そして、導電性シールド層と金
属製のケースとの間を電気的に絶縁した上で導電性シー
ルド層を複数の端子導体に含まれるアース端子導体に電
気的に接続する。

【０００６】このような導電性シールド層を設けるとケ
ースに外部から入るノイズの影響を少なくすることがで
きる。もし、導電性シールド層をケースとを電気的に接
続した場合には、導電性シールド層の電位がケースに入
ったノイズの影響を受けて変動し、導電性シールド層と
電極パターンとの間の容量が浮遊容量となって、第１及
び第２の電極パターン間の静電容量に加算されてしま
う。本発明では、導電性シールド層を端子導体に含まれ
るアース端子導体に電気的に接続しているので、ノイズ
の進入によるケースの電位の変動による浮遊容量の変動
がセンサ素子の内部の静電容量に加算されるのを阻止す
ることができる。

【０００７】センサ素子の外側全体を導電性シールド層
により覆えば、ノイズの進入によるケースの電位変動の
影響を完全に遮断できる。しかしながら、実際には、ケ
ースとの対向面積が大きく、しかもセンサ素子の内部の
第１の電極パターンとの対向面積が大きくなるセンサ素
子の圧力感知面をシールドすれば、浮遊容量の変動の大
部分を遮断できることが分かった。そこで本発明では、
静電容量式圧力センサ素子の少なくとも圧力感知面の全
部または主要部（電極パターンと対向する領域）を導電
性シールド層で覆うことにしたのである。

【０００８】ダイアフラム及びベースは、セラミックス
材料により形成することができる。また、１以上のオー
リング及びコネクタを備えた静電容量式圧力センサユニ
ットにも本発明は適用できる。この場合、オーリング
は、流体導入通路からセンサ素子収容室内に導入された
圧力被測定流体が静電容量式圧力センサ素子とケースと
の間に形成された隙間を通してリークするのを阻止する
ようにセンサ素子収容室の底部と圧力感知面との間に配
置する。コネクタは、電気絶縁性を有する材料により形
成され、静電容量式圧力センサ素子と一緒にセンサ素子
収容室内に収納されるフランジ状の基部を有し且つ静電
容量式圧力センサ素子のベースの反対側の面との間に信
号処理回路を構成する素子を収納する内部空間を形成す
るようにベースの反対側の面上に直接または間接的に載
置されたコネクタ本体と、このコネクタ本体に保持され
て一端が前述の内部空間内に露出し他端が外部に露出す
る複数本の端子導体とを備えている。そして、金属製の
ケースのセンサ素子収容室を囲む筒状壁部の端部を、コ
ネクタ本体の基部を包むようにかしめ加工して、コネク
タを静電容量式圧力センサ素子に対して固定する。

【０００９】このようなセンサユニットでは、導電性シ
ールド層をダイアフラムの圧力感知面上に導電性ペース
トを塗布して形成された導電性厚膜またはダイアフラム
の圧力感知面上にスパッタリング、蒸着またはメッキ等
の薄膜形成技術により形成された導電性薄膜により形成
することができる。

【００１０】この場合、導電性シールド層は、オーリン
グと実質的に接触しないように形成するのが好ましい。
これはオーリングを圧力感知面に接触させた場合に、導
電性シールド層の表面の凹凸の存在がオーリングのシー
ルド作用の障害になるからである。なお導電性シールド
層を薄膜で形成した場合のようにその表面が非常に滑ら
かであれば、圧力感知面全体に導電性シールド層を形成
してもよい。

【００１１】そしてこの場合には、導電性シールド層と
信号処理記回路に含まれるアースパターンとは、導電性
厚膜または導電性薄膜により形成された接続パターンに
より電気的に接続すればよい。そして、接続パターンの
少なくともケースと対向する部分を電気絶縁材料により
覆い、接続パターンとケースとの電気的な絶縁を図れば
よい。

【００１２】導電性シールド層は、厚膜または薄膜以外
でも種々の材料で形成することができる。例えば、金属
板により導電性シールド層を形成しても構わない。その
場合には、ダイアフラムの圧力感知面への圧力被測定流
体の圧力の伝達を阻害しない厚みを有する金属板により
導電性シールド層を構成する。例えば、金属板として５
０μｍ以下のステンレス板等を用いることができる。

【００１３】また、金属板を導電性シールド層と信号処
理記回路に含まれるアースパターンとを電気的に接続す
る接続部を一体に具備するように構成し、少なくとも接
続部のケースと対向する表面を電気絶縁部材により覆っ
て接続パターンとケースとの電気的な絶縁を図るのが好
ましい。このように金属板を構成すれば、導電性シール
ド層と接続部とを簡単に構成できる。

【００１４】被圧力測定流体が腐蝕力の強いものであれ
ば、導電性シールド層が腐蝕してしまう。そこで、接続
部のアースパターンに接続される端部を除いて、金属板
及び接続部の表面を圧力被測定流体に対して耐蝕性を有
する電気絶縁部材により被覆するのが好ましい。

【００１５】金属板は、種々の形状に形成することがで
きる。例えば、静電容量式圧力センサ素子の外周部を囲
む筒状の周壁部及びこの周壁部と信号処理記回路に含ま
れるアースパターンとを電気的に接続する接続部を一体
に備えるように金属板を構成してもよい。このようにす
れば、ノイズの影響を確実に少なくすることができる。
なお、この場合には、周壁部の外面を電気絶縁材料によ
り覆えばよい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施
の形態の静電容量式圧力センサユニットの断面図であ
る。この圧力センサユニット１は、コネクタアセンブリ
３とケースアセンブリ５とを組み立てた構造を有してい
る。コネクタアセンブリ３は、コネクタ７と、環状支持
体９と、静電容量式圧力センサ素子１１と、フレキシブ
ル基板１３と、貫通コンデンサ・ユニット１５等から構
成される。またケースアセンブリ５は、金属製のケース
１７と、オーリング１９と、バックアップリング２１と
から構成される。

【００１７】コネクタ７は、コネクタ本体７ａに複数本
（３本）の端子導体８Ａ…がインサート成形または圧入
された構造を有している。コネクタ本体７ａは、一端側
に向かって開口して内部に圧力センサ素子１１の出力を
処理するための信号処理回路２３等の部品を収納する内
部空間または収納用凹部７ｃを備えたフランジ状の基部
７ｂと、他端側に向かって開口して３本の端子導体８Ａ
…の他端を収納する端子収納室７ｄ及び３本の端子導体
８Ａ…が固定される端子固定部７ｅを備えた接続部７ｆ
とを有している。そしてコネクタ本体７ａの基部７ｂの
一端側の端面７ｂ1 が、後に詳しく説明する圧力センサ
素子１１の非圧力感知面（ベース３３の表面）３３ｄと
接触した状態で配置される。

【００１８】コネクタ本体７ａは、後述するケース１７
の材質（アルミ合金，鉄等）よりも高圧により変形しや
すいＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の合成樹
脂（絶縁樹脂材料）により一体成形されている。そして
基部７ｂには、その端面７ｂ1 とは反対側の端部の外周
部に、径方向外側に向かって突出する環状の突起部すな
わちフランジ部７ｇが一体に設けられている。このフラ
ンジ部７ｇは外側に向かうに従って（基部７ｂから離れ
るに従って）厚みが薄くなるように形成されており、環
状支持体９と対向しない側に（端面７ｂ1 とは反対側
に）環状の外側端面７ｇ1 を有し、環状支持体９と対向
する側に截頭円錐状のテーパ面７ｇ2 を有している。こ
のテーパ面７ｇ2 と環状支持体９の後述するテーパ面９
ｂとの間にはギャップが形成されている。

【００１９】環状支持体９は、一方の端面９ａがコネク
タ本体７ａの基部７ｂよりも外側で圧力センサ素子１１
と接触するようにコネクタ本体７ａの基部７ｂの外周部
を囲むように配置されている。環状支持体９は、コネク
タ本体７ａの材質（ＰＢＴ）よりも高圧で変形し難いア
ルミ合金や鉄等からなる金属材料により形成されてい
る。環状支持体９の他方の端面側の開口部にはコネクタ
７のフランジ部７ｇが嵌まり込む環状の嵌合テーパ部す
なわち環状テーパ部９ｂが形成されている。環状テーパ
部９ｂは、この環状テーパ部９ｂとコネクタ７のフラン
ジ部７ｇとの間に間隙を形成するように構成されてい
る。この間隙は後に説明するケース１７をカーリング加
工する際におけるフランジ部７ｇの変形を許容する。

【００２０】図２〜図５は静電容量型圧力センサ素子１
１の一部省略平面図，正面図，底面図及び概略断面図で
ある。これらの図に示されるように、この静電容量型圧
力センサ素子１１は、ダイアフラム３１とベース３３と
が環状のガラス層３５を介して結合された構造を有して
いる。なお、理解を容易にするため、図５の概略断面図
では、ガラス層３５を含む各部の厚み寸法を誇張して描
いている。

【００２１】ダイアフラム３１はセラミックスにより形
成されており、厚みが約０．４６ｍｍで円板形状を有し
ている。ダイアフラム３１は圧力を感知する圧力感知面
３１ａを有しており、この圧力感知面３１ａの反対側の
面には、図５に示すように対向電極３７ａを含む第１の
電極パターン３７が形成されている。対向電極３７ａ
は、Ａｕペーストを用いてスクリーン印刷により厚み約
０．７μｍの円形に形成されている。そして、この対向
電極３７ａは、図示しない接続線及びベース３３のカッ
ト端面３３ａに形成された接続部Ｃ3 （図３）を通して
ベース３３の表面３３ｄに形成された図示しない回路パ
ターンに電気的に接続されている。

【００２２】ベース３３もダイアフラム３１と同様に、
セラミックスにより形成されており、外周部にカット端
面３３ａ及び溝部３３ｂが形成された円柱に近い形状を
有している。カット端面３３ａ及び溝部３３ｂは、ベー
ス３３の周方向に９０度の角度を隔てて形成されてい
る。ベース３３のダイアフラム３１と対向する対向面と
反対側の面（非圧力感知面）３３ｄ上には、回路パター
ン（図示せず）が形成されている。ベース３３のダイア
フラム３１と対向する対向面には、図５に示すように第
１の電極パターン３７と間隙を介して対向する第２の電
極パターン３９が形成されている。第２の電極パターン
３９は主容量電極３９ａ及び基準容量電極３９ｂを有し
ている。主容量電極３９ａは、Ａｕペースト（金ペース
ト）を用いてスクリーン印刷により形成されており、厚
みが約０．７μｍで円環状の形状を有している。基準容
量電極３９ｂもＡｕペースト（金ペースト）を用いてス
クリーン印刷により形成されており、主容量電極３９ａ
と径方向に間隔をあけて形成され、主容量電極３９ａを
部分的に囲む円弧形状を有している。

【００２３】主容量電極３９ａ及基準容量電極３９ｂ
は、図示しない接続線及びベース３３のカット端面３３
ａに形成された接続部Ｃ1 ，Ｃ2 を通してベース３３の
表面３３ｄに形成された図示しない回路パターンに電気
的に接続されている。この圧力センサユニット１は、ダ
イアフラム３１の圧力感知面３１ａに被測定流体が圧力
を作用させた際の第１の電極パターン３７と第２の電極
パターン３９との間の容量の変化から圧力の変化を検出
する。

【００２４】ベース３３の表面３３ｄに形成された回路
パターンの一部には、信号処理回路２３及びフレキシブ
ル基板１３（図１）に設けられた複数の端子電極が半田
付け接続されている。そして、フレキシブル基板１３に
より、回路パターンに含まれる所定の電極は、貫通コン
デンサ・ユニット１５を貫通する３本の端子導体８Ａ…
の各端部に電気的に接続されている。また、貫通コンデ
ンサ・ユニット１５は図示しない接続線によりケース１
７に接地されている。フレキシブル基板１３は、１枚の
ポリイミド樹脂基板の両面に銅箔で回路パターン及び半
田付け用の電極が形成され、半田付け用の電極を除いた
部分に別のポリイミド樹脂基板を接合した公知の積層構
造を有している。また、図２に示すように、ベース３３
の表面３３ｄに形成された図示しない回路パターンは、
アース端子導体を構成する端子導体８Ａに電気的に接続
されたアースパターン４１を有している。

【００２５】この静電容量式圧力センサ素子１１の圧力
感知面３１ａは、部分的に導電性シールド層４３よって
覆われている。この導電性シールド層４３は、オーリン
グ１９及びバックアップリング２１と実質的に接触せず
且つ第１の電極パターン３７とほぼ全体的に対向するよ
うに円形に形成されている。この導電性シールド層４３
は、圧力感知面３１ａ上にＡｇまたはＰｄを含む導電性
ペーストを塗布して形成された厚み５〜３０μｍの導電
性厚膜、またはスパッタリング、蒸着またはメッキ等の
薄膜形成技術により形成された厚み０．５〜２μｍの導
電性薄膜により形成されている。そして、この導電性シ
ールド層４３は、帯状の接続パターン４５を介して回路
パターンのアースパターン４１に電気的に接続されてい
る。接続パターン４５は、導電性シールド層４３の外縁
部からダイアフラム３１の外周部上に延び、ダイアフラ
ム３１の外周部及びベース３３に形成された溝部３３ｂ
内を通ってのアースパターン４１上まで延びている。こ
の接続パターン４５は、導電性シールド層４３を形成す
る際に同時に導電性厚膜または導電性薄膜により形成さ
れている。そして、導電性シールド層４３は、導電性シ
ールド層４３の上にガラスペーストが塗布されて形成さ
れた厚み１０〜５０μｍのガラスコート４７によって覆
われている。このガラスコート４７は、ダイアフラム３
１に被測定流体が圧力を作用させた際に導電性シールド
層４３がダイアフラム３１から剥がれるのを防ぐ役割を
果たしている。接続パターン４５も電気絶縁材料層４９
により覆われている。電気絶縁材料層４９は、接続パタ
ーン４５とケース１７との電気的な絶縁を図る役割を果
たしている。この例では、絶縁を確実に図るため、接続
パターン４５上全体に電気絶縁材料層４９を形成してい
るが、電気絶縁材料層４９は、接続パターン４５の少な
くともケース１７と対向する部分（この例では、ダイア
フラム３１及びベース３３の外周部）を覆うように形成
すればよい。本例では、ガラスコート４７を形成するガ
ラスペーストを用いてガラスコート４７と一緒に電気絶
縁材料層４９を形成した。

【００２６】本例によれば、導電性シールド層４３によ
りケース１７に外部から入るノイズの影響を少なくする
ことができる。また、導電性シールド層４３をケース１
７と絶縁を図って、回路パターンのアースパターン４１
に電気的に接続しているので、ノイズの進入によるケー
ス１７の電位の変動による浮遊容量の変動が圧力センサ
素子１１の内部の静電容量に加算されるのを阻止するこ
とができる。

【００２７】金属製のケース１７はケース本体１７ｂと
高圧力流体供給用筒体１７ｃとが一体に成形された構造
を有している。このケース１７はアルミ合金，鉄，真ち
ゅう等からなる金属により形成されている。ケース本体
１７ｂは、底壁部１７ｂ1 と周壁部１７ｂ2 とを有する
形状をなしており、内部には収納室１７ｄが形成されて
いる。収納室１７ｄは圧力センサ素子１１が収納される
センサ素子収納室１７ｅと、該センサ素子収納室１７ｅ
に連続して設けられて環状支持体９及びコネクタ本体７
ａの基部を収納する支持体収納部１７ｆとを有してい
る。支持体収納部１７ｆがセンサ素子収納室１７ｅより
も大径に形成されているため、センサ素子収納室１７ｅ
と支持体収納部１７ｆとの間には、環状支持体９の一方
の端面９ａの外縁部を支持する支持段部１７ｇが形成さ
れている。圧力センサ素子１１のダイアフラム３１とセ
ンサ素子収納室１７ｅの内底面（底壁部１７ｂ1 ）との
間にはオーリング１９が配置され、該オーリング１９の
外側には同心的にバックアップリング２１が配置されて
いる。このバックアップリング２１はテフロン（商標）
から形成されている。そしてケース本体１７ｂの底壁部
１７ｂ1 の上には、オーリング１９とバックアップリン
グ２１とを収納する環状の溝が形成されている。これら
のオーリング１９及びバックアップリング２１の存在に
よってダイアフラム３１に圧力を作用する室が形成され
ている。

【００２８】支持体収納部１７ｆを囲むケース本体１７
ｂの周壁部１７ｂ2 の一部を構成する壁部は支持体収納
部１７ｆに収納された環状支持体９の端面９ｄを越えて
延びる位置まで延長されており、この延長された部分に
より結合部１７ｈが形成されている。結合部１７ｈは、
環状支持体９の端面９ｄ及びコネクタ本体７ａのフラン
ジ部７ｇの基部から離れる方向に位置する外側端面７ｇ
1 の外縁部を包むようにかしめ加工（カーリング加工）
されている。このカーリング加工された結合部１７ｈと
コネクタ本体７ａのフランジ部７ｇとの係合すなわちか
しめ結合によりコネクタアセンブリ３はケースアセンブ
リ５に対して取付けられ、コネクタ７が圧力センサ素子
１１に対して固定される。また、図示していないが、こ
の例では、結合部１７ｈからコネクタ本体７ａに跨がっ
てエポキシ樹脂またはウレタン樹脂からなるシール層が
形成されている。

【００２９】高圧力流体供給用筒体１７ｃはケース本体
１７ａより小さい径寸法の円筒形状を有しており、外周
部には捩子部１７ｉが形成されている。高圧力流体供給
用筒体１７ｃの内部には流体導入通路１７ｊが形成され
ている。流体導入通路１７ｊは収納室１７ｄと連通する
ように形成されており、圧力センサ素子１１のダイアフ
ラム３１の圧力感知面３１ａに圧力を作用させる高圧力
流体からなる被測定流体を供給する。

【００３０】本例では、導電性シールド層４３及び接続
パターン４５を厚膜または薄膜形成技術により形成した
が、これらは種々の材料により形成することができる。
図６（Ａ）及び（Ｂ）は、導電性シールド層及び接続パ
ターンを金属板を用いて形成する場合に用意する金属板
材料５１の平面図及び側面図である。なお、図６（Ｂ）
では、理解を容易にするため、厚みを誇張して描いてい
る。金属板材料５１は、厚み５０μｍ以下のステンレス
板をプレス加工して形成されており、導電性シールド層
５１ａと接続部５１ｂとが一体に成形されている。金属
板材料５１は、ダイアフラム３１の圧力感知面３１ａへ
の圧力被測定流体の圧力の伝達を阻害しない厚みを有す
る金属板を用いて形成すればよい。導電性シールド層５
１ａは、図４の例に示す導電性シールド層４３と同様
に、オーリング１９及びバックアップリング２１と実質
的に接触せず且つ第１の電極パターン３７とほぼ全体的
に対向する寸法の円形に形成されている。接続部５１ｂ
は、導電性シールド層５１ａの外縁部から導電性シール
ド層５１ａの径方向外側に延びる帯状の形状を有してい
る。金属板材料５１の一方の面には、接続部５１ｂの外
側端部５１ｂ1 を除いてガラスペースト等の電気絶縁部
材を用いた厚み１０〜５０μｍの電気絶縁部材層５３が
形成されている。電気絶縁部材層５３は、圧力被測定流
体に対して耐蝕性を有する電気絶縁部材により形成され
ている。電気絶縁部材層５３は、導電性シールド層５１
ａ上においては、圧力被測定流体により導電性シールド
層５１ａが腐食するのを防ぐ役割を果たし、接続部５１
ｂ上においては、接続部５１ｂとケース１７との絶縁を
図る役割を果たす。この例では、金属板材料５１上のほ
ぼ全体に電気絶縁部材層５３を形成しているが、電気絶
縁部材層５３は、後の工程で金属板材料５１を圧力セン
サ素子１１を接合する際に接続部５１ｂの少なくともケ
ース１７と対向する部分（この例では、ダイアフラム３
１及びベース３３の外周部）を覆うように形成すればよ
い。この金属板材料５１は、例えば次のようにして圧力
センサ素子１１に接合する。まず、外側端部５１ｂ1 を
除く電気絶縁部材層５３の反対側の面に接着剤を塗布す
る。次に、図５に示す例とほぼ同じように、電気絶縁部
材層５３がケース１７と向い合う状態で、導電性シール
ド層５１ａがダイアフラム３１の圧力感知面３１ａの中
央に位置し、接続部５１ｂの外側端部５１ｂ1 が回路パ
ターンのアースパターン４１上に位置するように金属板
材料５１を折り曲げて圧力センサ素子１１に接合する。
次に外側端部５１ｂ1 を半田付け等でアースパターン４
１に接合する。

【００３１】本例では、金属板材料を平板状に形成した
が、金属板材料は種々の形状に形成することができる。
例えば図７に示すように、圧力センサ素子１１の外周部
を囲む筒状の周壁部１５１ａ及びこの周壁部１５１ａと
回路パターンに含まれるアースパターン４１とを電気的
に接続する接続部１５１ｂを一体に備えるように金属板
材料１５１を形成することができる。この場合、周壁部
１５１ａの外面に電気絶縁部材層を形成すればよい。

【００３２】図８は本発明の他の実施の形態の静電容量
式圧力センサユニットの断面図であり、図９は図８に示
す圧力センサユニットの回路基板を備えた圧力センサ素
子を該回路基板側から見た平面図である。本実施の形態
の静電容量式圧力センサユニットは、圧力センサ素子に
信号処理回路を直接設けず、圧力センサ素子と別体に構
成された回路基板に信号処理回路を設けている点が図１
に示す圧力センサユニットと大きく異なっている。な
お、本例の圧力センサユニットには、圧力センサ素子及
び信号処理回路以外にも図１に示す圧力センサユニット
と異なっている部材があるが、これらの部材には、図１
に付した同じ部材の符号に２００を加えた符号を付し、
その説明を省略する。この圧力センサユニットでは、回
路基板２５５が圧力センサ素子２１１のベース２３３に
固定された５つの金属製端子金具２５６Ａ…によって支
持されている。これらの金属製端子金具２５６Ａ…は、
回路基板２５５を支持する回路基板支持構造体と電気的
接続手段とを兼ねている。

【００３３】これらの金属製端子金具２５６Ａ…は、い
ずれも同じ構造を有しており、金属板にプレス加工や折
り曲げ加工等の機械加工が施されて形成されている。図
１０は、金属製端子金具２５６Ａの側面図である。図９
及び図１０の金属製端子金具２５６Ａに付した符号を用
いて説明すると、金属製端子金具２５６は、一端に回路
基板２５５と固定されて必要に応じて回路基板２５５上
の図示しない回路パターンに含まれる電極部に半田付け
接続される第１の接続部２５６ａを備え、他端に圧力セ
ンサ素子２１１のベース２３３に対して固定されてベー
ス２３３の表面に形成された回路パターンに含まれる電
極部に半田付け接続される第２の接続部２５６ｂを備え
ている。金属製端子金具２５６の先端の第１の接続部２
５６ａは、回路基板２５５をその厚み方向から挟持する
ように構成されている。そして、第１の接続部２５６ａ
は、回路基板２５５上の図示しない回路パターンに含ま
れる電極部に半田付け接続されている。金属製端子金具
２５６の第２の接続部２５６ｂは、圧力センサ素子２１
１のベース２３３の図示しない嵌合孔に嵌合される嵌合
部分２５６ｂ1 と、ベース２３３の表面に沿って延びて
ベース２３３に対して固定されて回路パターンに含まれ
る電極部に半田付け接続される被半田付け部分２５６ｂ
2 とを備えている。この例では、カット端面２３３ａに
形成された接続部Ｃ1 が金属製端子金具２５６Ａの被半
田付け部分２５６ｂ2 と接合され、接続部Ｃ2 が金属製
端子金具２５６Ｃの被半田付け部分２５６ｂ2 と接合さ
れ、接続部Ｃ3 が金属製端子金具２５６Ｂの被半田付け
部分２５６ｂ2 と接合されている。また、導電性シール
ド層２４３に接続された帯状の接続パターン２４５が金
属製端子金具２５６Ｄの被半田付け部分２５６ｂ2 と接
合されている。なお圧力センサ素子２１１は非圧力感知
面２３３ｄ上の回路パターン及び嵌合孔を除いて図１に
示す圧力センサ素子１１と同じ構成を有している。ま
た、第２の接続部２５６ｂの嵌合部分２５６ｂ1 を嵌合
孔に嵌合する場合に、嵌合孔に接着剤を予め充填してお
けば、金属製端子金具２５６の固定強度を高めることが
できる。

【００３４】回路基板２５５の両面（２５５ａ，２５５
ｂ）には図示しない表面側回路パターン及び裏面側回路
パターンがそれぞれ形成されており、これらの回路パタ
ーンは、所定箇所において回路基板２５５を貫通するス
ルーホール接続導体（図示せず）により電気的に接続さ
れている。そして、回路基板２５５の表面２５５ａ上の
表面側回路パターンとコネクタ２０７の複数の端子導体
２０８…の内端部２０８ａ…とは、組み立て時に都合の
よい長さのリード線２１３を介してそれぞれ電気的に接
続されている。また、表面側回路パターンは、アース端
子導体を構成する端子導体２０８Ａに電気的に接続され
たアースパターンを含んでおり、このアースパターンに
は、金属製端子金具２５６Ｄが接続されている。これに
より、アース端子導体を構成する端子導体２０８Ａは導
電性シールド層２４３に電気的に接続されることにな
る。また、回路基板２５５の裏面２５５ｂ上の図示しな
い裏面側回路パターン上には信号処理回路２２３が半田
付けにより接合されている。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、導電性シールド層を回
路パターンのアースパターンに接続しているので、ノイ
ズの進入によるケースの電位の変動による浮遊容量の変
動がセンサ素子の内部の静電容量に加算されるのを阻止
することができ、ノイズの影響を少なくすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の静電容量式圧力センサ
ユニットの断面図である。

【図２】本発明の一実施の形態の静電容量式圧力センサ
ユニットに用いる静電容量型圧力センサ素子の一部省略
平面図である。

【図３】静電容量型圧力センサ素子の正面図である。

【図４】静電容量型圧力センサ素子の底面図である。

【図５】静電容量型圧力センサ素子の概略断面図であ
る。

【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の他の実施の形態
の静電容量式圧力センサユニットに用いる金属板材料の
平面図及び側面図である。

【図７】本発明の更に他の実施の形態の静電容量式圧力
センサユニットに用いる金属板材料の斜視図である。

【図８】本発明の他の実施の形態の静電容量式圧力セン
サユニットの断面図である。

【図９】図８に示す圧力センサユニットの回路基板を備
えた圧力センサ素子を該回路基板側から見た平面図であ
る。

【図１０】図８に示す圧力センサユニットに用いる金属
製端子金具の側面図である。

【符号の説明】

１ 圧力センサユニット ７ コネクタ ８Ａ… 端子導体 １１ 静電容量式圧力センサ素子 １９ オーリング ３１ ダイアフラム ３１ａ 圧力感知面 ３３ ベース ３７ 第１の電極パターン ３９ 第２の電極パターン ４１ アースパターン ４３ 導電性シールド層 ４５ 接続パターン ４７ ガラスコート ４９ 電気絶縁材料層 ５１ 金属板材料

フロントページの続き (72)発明者 福久 孝治 富山県上新川郡大沢野町下大久保3158番地 北陸電気工業株式会社内 (72)発明者 林 和孝 富山県上新川郡大沢野町下大久保3158番地 北陸電気工業株式会社内 (72)発明者 田中 篤 富山県上新川郡大沢野町下大久保3158番地 北陸電気工業株式会社内 (72)発明者 小西 健一 富山県上新川郡大沢野町下大久保3158番地 北陸電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F055 AA40 BB20 CC02 DD09 EE25 FF11 FF38 GG11 GG12 GG25 HH05 HH11

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気絶縁性を有する材料により形成さ
   れ、圧力を感知する圧力感知面とは反対側の面上に第１
   の電極パターンを備えたダイアフラムと、電気絶縁性を
   有する材料により形成され、前記ダイアフラムと対向す
   る対向面上に前記第１の電極パターンと間隙を介して対
   向する第２の電極パターンを備えたベースとを具備して
   なる静電容量式圧力センサ素子と、 少なくとも前記静電容量式圧力センサ素子を収容するセ
   ンサ素子収容室及び前記センサ素子収容室内に収容され
   た前記静電容量式圧力センサ素子の前記圧力感知面に測
   定の対象となる圧力被測定流体の圧力を作用させるよう
   に前記センサ素子収容室内に前記圧力被測定流体を導入
   する流体導入通路を備えている金属製のケースと、 電気絶縁性を有する材料により形成され、前記静電容量
   式圧力センサ素子の前記ベースの前記対向面とは反対側
   に位置する反対面との間に信号処理回路を構成する素子
   を収納する内部空間を形成するように前記ベースの前記
   反対面上に直接または間接的に載置されたコネクタ本体
   及び前記コネクタ本体に保持されて一端が前記内部空間
   内に露出し他端が外部に露出する複数本の端子導体を備
   えてなるコネクタとを具備し、 前記コネクタは前記ケースに対して固定され、 前記静電容量式圧力センサ素子の前記第１及び第２の電
   極パターン及び前記複数の端子導体が前記信号処理回路
   に電気的に接続されている静電容量式圧力センサユニッ
   トであって、 前記静電容量式圧力センサ素子の少なくとも前記圧力感
   知面の全部または主要部が導電性シールド層によって覆
   われており、 前記導電性シールド層と前記金属製のケースとの間は電
   気的に絶縁されており、しかも前記導電性シールド層は
   前記複数の端子導体に含まれるアース端子導体に電気的
   に接続されていることを特徴とする静電容量式圧力セン
   サユニット。
2. 【請求項２】 セラミックス材料により形成され、圧力
   を感知する圧力感知面とは反対側の面上に第１の電極パ
   ターンを備えたダイアフラムと、セラミックス材料によ
   り形成され、前記ダイアフラムと対向する対向面上に前
   記第１の電極パターンと間隙を介して対向する第２の電
   極パターンを備えたベースとを具備してなる静電容量式
   圧力センサ素子と、 前記静電容量式圧力センサ素子を収容するセンサ素子収
   容室及び前記センサ素子収容室内に収容された前記静電
   容量式圧力センサ素子の前記圧力感知面に測定の対象と
   なる圧力被測定流体の圧力を作用させるように前記セン
   サ素子収容室内に前記圧力被測定流体を導入する流体導
   入通路を備えている金属製のケースと、 前記流体導入通路から前記センサ素子収容室内に導入さ
   れた前記圧力被測定流体が前記静電容量式圧力センサ素
   子と前記ケースとの間に形成された隙間を通してリーク
   するのを阻止するように前記センサ素子収容室の底部と
   前記圧力感知面との間に配置された１以上のオーリング
   と、 電気絶縁性を有する材料により形成され、前記静電容量
   式圧力センサ素子と一緒に前記センサ素子収容室内に収
   納されるフランジ状の基部を有し且つ前記静電容量式圧
   力センサ素子の前記ベースの前記反対側の面との間に信
   号処理回路を構成する素子を収納する内部空間を形成す
   るように前記反対側の面上に直接または間接的に載置さ
   れたコネクタ本体及び前記コネクタ本体に保持されて一
   端が前記内部空間内に露出し他端が外部に露出する複数
   本の端子導体を備えてなるコネクタとを具備し、 前記金属製のケースの前記センサ素子収容室を囲む筒状
   壁部の端部が、前記コネクタ本体の前記基部を包むよう
   にかしめ加工されて前記コネクタが前記静電容量式圧力
   センサ素子に対して固定され、 前記複数本の端子導体に含まれるアース端子導体を構成
   する前記端子導体に前記信号処理記回路に含まれるアー
   スパターンが電気的に接続されている静電容量式圧力セ
   ンサユニットであって、 前記静電容量式圧力センサ素子の少なくとも前記圧力感
   知面が導電性シールド層によって覆われており、 前記導電性シールド層と前記金属製のケースとの間は電
   気的に絶縁されており、しかも前記導電性シールド層は
   前記アースパターンに電気的に接続されていることを特
   徴とする静電容量式圧力センサユニット。
3. 【請求項３】 前記導電性シールド層は、前記ダイアフ
   ラムの前記圧力感知面上に導電性ペーストを塗布して形
   成された導電性厚膜または前記ダイアフラムの前記圧力
   感知面上にスパッタリング、蒸着またはメッキ等の薄膜
   形成技術により形成された導電性薄膜からなる請求項１
   または２に記載の静電容量式圧力センサユニット。
4. 【請求項４】 前記導電性シールド層は、前記ダイアフ
   ラムの前記圧力感知面上に導電性ペーストを塗布して形
   成された導電性厚膜または前記ダイアフラムの前記圧力
   感知面上にスパッタリング、蒸着またはメッキ等の薄膜
   形成技術により形成された導電性薄膜からなり、 前記導電性シールド層は、前記オーリングと実質的に接
   触しないように形成されている請求項１または２に記載
   の静電容量式圧力センサユニット。
5. 【請求項５】 前記導電性シールド層が、前記導電性シ
   ールド層を覆うように前記導電性シールド層の上にガラ
   スペーストが塗布されて形成されたガラスコートによっ
   て覆われている請求項３または４に記載の静電容量式圧
   力センサユニット。
6. 【請求項６】 前記導電性シールド層と前記信号処理記
   回路に含まれるアースパターンとを電気的に接続する接
   続パターンが、導電性厚膜または導電性薄膜により形成
   されている請求項１または２に記載の静電容量式圧力セ
   ンサユニット。
7. 【請求項７】 前記接続パターンの少なくとも前記ケー
   スと対向する部分が電気絶縁材料により覆われている請
   求項６に記載の静電容量式圧力センサユニット。
8. 【請求項８】 前記導電性シールド層は、前記ダイアフ
   ラムの前記圧力感知面への前記圧力被測定流体の圧力の
   伝達を阻害しない厚みを有する金属板により構成されて
   いる請求項１または２に記載の静電容量式圧力センサユ
   ニット。
9. 【請求項９】 前記金属板は前記導電性シールド層と前
   記信号処理記回路に含まれる前記アースパターンとを電
   気的に接続する接続部を一体に具備しており、 少なくとも前記接続部の前記ケースと対向する表面が電
   気絶縁部材により覆われている請求項８に記載の静電容
   量式圧力センサユニット。
10. 【請求項１０】 前記金属板は前記導電性シールド層と
    前記信号処理記回路に含まれる前記アースパターンとを
    電気的に接続する接続部を一体に具備しており、 前記接続部の前記アースパターンに接続される端部を除
    いて、前記金属板及び前記接続部の表面は前記圧力被測
    定流体に対して耐蝕性を有する電気絶縁部材により被覆
    されている請求項８に記載の静電容量式圧力センサユニ
    ット。
11. 【請求項１１】 前記金属板は厚みが５０μｍ以下のス
    テンレス板からなる請求項８に記載の静電容量式圧力セ
    ンサユニット。
12. 【請求項１２】 前記金属板は前記静電容量式圧力セン
    サ素子の外周部を囲む筒状の周壁部及び前記周壁部と前
    記信号処理記回路に含まれるに含まれる前記アースパタ
    ーンとを電気的に接続する接続部を一体に備えており、 少なくとも前記周壁部の外面が電気絶縁材料により覆わ
    れている請求項８に記載の静電容量式圧力センサユニッ
    ト。