JP2000162067A - 圧力検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路基板に撓みが発生した場合であっても、
回路基板に搭載されるアンプユニットの出力信号に変動
を与えない圧力検出器を提供する。 【解決手段】 半導体式圧力センサ３と、圧力センサ３
から出力される電気信号を増幅するアンプユニット５
と、圧力センサ３及びアンプユニット５を配設する回路
基板２と、回路基板２を配設するためのボス体（載置
部）１１が設けられるハウジング１とを備え、回路基板
２にボス体１１によって支持されない自由端部１３を設
け、この自由端部１３にアンプユニット５を配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力検出器に関
し、特に半導体式圧力センサにより流体の圧力を検出す
る圧力検出器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から半導体式圧力センサを用いて車
両用内燃機関の吸入空気圧（吸気圧）や大気圧を検出す
る圧力検出器がある。前記圧力センサは、ガラス台座上
に半導体歪みゲージが形成されたダイアフラムを備える
半導体チップを陽極接合し、前記半導体チップを圧力導
入部が形成された金属製のベース板上に圧力を受ける状
態で配設し、前記半導体チップの周囲を金属製のカバー
体で覆ってなるものである。このような圧力センサを用
いた圧力検出器の構造としては、特開平８−６２０７６
号公報に開示されるものがある。この圧力検出器は、圧
力導入孔を形成する圧力導入部を備える樹脂製ハウジン
グ内に回路基板が配設されるとともに、前記回路基板上
には、前記圧力センサの前記圧力導入部が前記ハウジン
グの前記圧力導入孔内に配設されるような所定位置をも
って前記圧力センサが実装されている。圧力検出器は、
被測定媒体の圧力を前記圧力センサによって検出するこ
とで、前記圧力に応じた電気信号を前記回路基板に実装
されるアンプユニットによって増幅して、この増幅信号
をリードピンや電気コード等を介して外部に伝達する構
成である。

【０００３】前記回路基板には、前記圧力センサ及びア
ンプユニットがそれぞれ実装されており、この回路基板
は、前記ハウジングの底部に形成されるボス体上に配設
される構成である。前記ボス体は、前記ハウジングと一
体に形成されるとともに、前記回路基板の周縁を部分的
に支持することが可能な位置に形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記圧力検出器は、前
述したように前記ボス体を備えたハウジングに、例えば
ガラス繊維入り樹脂材料から形成される前記回路基板を
前記ボス体に配設する構造を採用している。前記回路基
板は、端部を前記ボス体によって支えているため、前記
圧力センサへの電源供給や前記圧力センサからの信号出
力のための前記回路基板と電気的に接続されるリードピ
ン及び電気コード等の導電部材の接続状態や、圧力検出
器の構成部品の組み付け誤差によっては、前記回路基板
に応力が加わり、前記ボス体によって支持される支持部
材の間に位置する前記回路基板が撓んでしまうことか
ら、この撓んだ回路基板上に実装される半導体素子から
なる前記アンプユニットに、前記回路基板の撓みによっ
て発生する歪みが伝達され、前記アンプユニットの出力
信号に変動（圧電効果による出力変動）を与えてしまう
といった問題点を有している。

【０００５】そこで、本発明は前記問題点に着目し、回
路基板に撓みが発生した場合であっても、回路基板に搭
載されるアンプユニットの出力信号に変動を与えない圧
力検出器を提供するものである。

【０００６】

【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、流体の圧力を検出する半導体式圧力センサ
と、前記圧力センサから出力される電気信号を増幅する
アンプユニットと、前記圧力センサ及び前記アンプユニ
ットを配設する回路基板と、前記回路基板を配設するた
めの載置部が設けられるハウジングとを備え、前記回路
基板に前記載置部によって支持されない自由端部を設
け、前記自由端部に前記アンプユニットを配設してなる
ものである。

【０００７】また、前記回路基板の前記自由端部と前記
ハウジングとを、硬化後に弾性を有する接着剤によって
固定してなるものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、流体の圧力を検出する
半導体式圧力センサ３と、圧力センサ３から出力される
電気信号を増幅するアンプユニット５と、圧力センサ３
及びアンプユニット５を配設する回路基板２と、回路基
板２を配設するためのボス体（載置部）１１が設けられ
るハウジング１とを備える圧力検出器であって、回路基
板２にボス体１１によって支持されない自由端部１３を
設け、この自由端部１３の領域Ｓに圧電効果により出力
変動を起こすアンプユニット５を配設することから、例
えば、圧力検出器の組み付け時の誤差によって発生する
応力によって回路基板２に撓みが生じた場合であって
も、自由端部１３における回路基板２の撓みが発生しな
いため、アンプユニット５の出力変動を防止できる。

【０００９】また、振動が伝わるような条件下で圧力検
出器が使用される場合、自由端部１３となる回路基板２
の周縁にシリコン系接着剤（硬化後に弾性を有する接着
剤）２８を塗布し、自由端部１３の周縁をハウジング１
の内壁に接着固定することで、自由端部１３の振動によ
るアンプユニット５の出力変動を防ぐことができる。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面に記載した実施例に基づき本
発明を説明する。図１は圧力検出器の構成を示す要部断
面図、図２は回路基板の平面図、図３及び図４は回路基
板の撓みの状態を示す図、図５は他の実施例を示す拡大
断面図である。

【００１１】本実施例の圧力検出器は、半導体式圧力セ
ンサに第１，第２の圧力Ｐ１，Ｐ２を入力し、被測定媒
体の圧力の差を求める差圧測定用の圧力検出器を示すも
のである。

【００１２】図１において、 圧力検出器は、ハウジン
グ１と、ハウジング１内に配設される回路基板２と、回
路基板２に実装される圧力センサ３及び電子部品４、ア
ンプユニット５と、圧力センサ３への電源供給及ぶ圧力
センサ３から出力される信号を外部に伝達するため、コ
ネクタ６を介し回路基板２に接続する電源コード７と、
ハウジング１上を覆う蓋体８とから構成されている。

【００１３】ハウジング１は、例えば、ポリブチレンテ
レフタレート（ＰＢＴ）等の樹脂材料を用いて形成さ
れ、略凹部形状からなる。ハウジング１は、底部に、第
１の圧力Ｐ１を底面側から導入するため、圧力導入孔９
が形成された第１の圧力導入部１０と、回路基板２を配
設するためのボス体（載置部）１１とがハウジング１に
一体に形成れている。ボス体１１は、図２に示すよう
に、回路基板２の周縁の所定箇所を部分的に支持するよ
うに、複数形成されている。また、ハウジング１の上端
部には、蓋体８を配設するための配設部１２が形成され
ている。

【００１４】回路基板２は、紙フェノールやガラス繊維
入り樹脂等の絶縁材料からなり、所定の配線パターン
（図示しない）が表裏に形成された両面実装型基板であ
る。回路基板２の表面側には、圧力センサ３及び抵抗や
コンデンサ等からなる電子部品４が実装され、また裏面
側には、アンプユニット５が実装されている。また、回
路基板２には、本発明の特徴なる自由端部１３を備える
ものである。自由端部１３は、ハウジング１のボス体１
１によって回路基板２が支持されない領域Ｓから形成さ
れ、この領域Ｓには、電子部品４及びアンプユニット５
が実装されている。

【００１５】圧力センサ３は、ガラス台座上に半導体歪
みゲージが形成されたダイアフラムを備える半導体チッ
プ（図示しない）を陽極接合し、この半導体チップを圧
力導入部が形成された金属製のベース板１４上に圧力を
受ける状態で配設し、前記半導体チップの周囲を金属製
のカバー体１５で覆ってなるものである。ベース板１４
及びカバー体１５には、第１，第２の圧力Ｐ１，Ｐ２を
導入するための第１，第２の圧力導入ポート１６，１７
を備えている。また、圧力センサ３は、前記半導体チッ
プにワイヤボンディングによって電気的に接続されとと
もに、ベース板１４とガラス封止部材によって固着され
るリードピン１８を回路基板２のランド部（図示しな
い）に半田付けすることによって電気的に接続され、か
つ回路基板２上に固定される。

【００１６】電子部品４は、圧力センサの出力特性の調
整や入出力保護を行うものであり、抵抗やコンデンサ等
から構成され、回路基板２の表面の自由端部１３に配設
される。

【００１７】アンプユニット５は、半導体素子から構成
されるオペアンプＩＣからなり、圧力センサ３の出力信
号を増幅し、この増幅信号を電源コード７を介して外部
に伝達するものであり、自由端部１３となる回路基板２
の裏面側に配設される。前記オペアンプＩＣは、圧電効
果による出力変動を生じるものである。

【００１８】電気コード７は、圧力センサ３への電源供
給及ぶ圧力センサ３から出力される信号（アンプユニッ
ト５を介して出力される増幅信号）を外部に伝達するた
めのものであり、コネクタ６を介し回路基板２に接続さ
れる。

【００１９】蓋体８は、例えばハウジング１と同材料か
ら構成され、略平板形状をなす。蓋体８は、ハウジング
１の第１の圧力導入部１０が形成される位置と対向する
位置に、第２の圧力Ｐ２を導入するための圧力導入孔１
９が形成された第２の圧力導入部１９が一体に形成さ
れ、また、蓋体８の第２の圧力導入部２０の近傍には電
気コード７を固定するためのグロメット２１が配設され
ている。蓋体８は、周縁部をハウジング１の配設部１２
に配設し、接着剤やハウジング１の上端部を加締める等
の適宜方法により、ハウジング１上に固定される。

【００２０】圧力センサ３は、第１，第２の圧力導入部
１０，２０の各圧力導入孔９，１９に第１，第２の圧力
導入ポート１６，１７を配設して圧力Ｐ１，Ｐ２を導入
することになる。圧力センサ３は、各圧力導入部１０，
２０に形成されるＯリング収納部２２，２３にＯリング
２４が配設されることによって気密性を良子に確保する
ことが可能となる。また、各Ｏリング２４上には、各圧
力導入部１０，２０に形成されるＯリング抑え収納部２
５，２６に配設されるＯリング抑え２７が位置すること
になり、Ｏリング２４の浮き上がりを防止している。

【００２１】かかる各部によって圧力検出器が構成され
る。本実施例による圧力検出器の構造において、回路基
板２に実装されるアンプユニット５は、電源コード７が
コネクタ６を介し回路基板２に固定されていることか
ら、電源コード７の取り付けによる応力が回路基板２へ
加わった場合の撓みや、圧力センサ３に備えられる各圧
力導入ポート１６，１７を、ハウジング１及び蓋体８に
形成される各圧力導入部１０，２０に配設する際の組み
付け誤差による応力が回路基板２に加わった場合の撓み
等から発生する歪みを受けやすい構成となっている。し
かしながら、本実施例に構成によると、回路基板２に
は、ハウジング１に形成されるボス体１１によって支え
られない自由端部１３が備えられており、前記歪みの影
響を最も受けるアンプユニット５を、この自由端部１３
の領域Ｓに配設することから前記歪みによるアンプユニ
ット５の出力信号の変動が防止できるものとなる。

【００２２】上述したことを図３及び図４を用いて説明
する。図３及び図４は、回路基板２をハウジング１のボ
ス体１１上に配設し、応力ｆが加わった場合の回路基板
２の状態を示すものであり、図３は従来の回路基板２の
配設状態を示し、図４は本発明の回路基板２の配設状態
を示す。

【００２３】図３において、回路基板２は、回路基板２
の端部がボス体１１によって支持される構成である（図
３（ａ））。

【００２４】このような回路基板の配設状態において、
回路基板２に、例えば組み付け誤差による応力ｆが回路
基板２の上方から加わった場合は、ボス体１１によって
支持される支持部材の間に位置する回路基板２に撓みが
生じることになり、この回路基板２に実装されるアンプ
ユニット５に回路基板２の撓みによる歪みが伝達される
ことになり、アンプユニット５の出力信号に変動を与え
ることになる（図３（ｂ））。

【００２５】一方、図４に示すように、回路基板２にボ
ス体１１によって支持されない自由端部１３を構成する
ような場合において（図４（ａ））、回路基板２に、例
えば組み付け誤差による応力ｆが回路基板２の上方から
加わった場合は、ボス体１１によって支持される支持部
材の間に位置する回路基板２に撓みが生じることになる
が、回路基板２の自由端部１３は、ボス体１１によって
支持されてない状態（フリーな状態）であるため撓ま
ず、そのため歪みが発生しない。よって、アンプユニッ
ト５の出力信号に変動を与えないものとなる（図４
（ｂ））。

【００２６】図５は、振動が伝わるような条件下で圧力
検出器が使用される場合の例を示している。図５におい
て、振動が伝わるような条件下、例えば車両のエンジン
ルームに圧力検出器が配設される場合は、回路基板２の
自由端部１３の振動によるアンプユニット５の出力変化
が懸念されるが、自由端部１３となる回路基板２の周縁
に、硬化後に弾性を有するシリコン系接着剤２８を塗布
し、自由端部１３の周縁をハウジング１の内壁に接着固
定することで、自由端部１３の振動によるアンプユニッ
ト５の出力変動を防ぐことができる。シリコン系接着剤
２８は、常温硬化後も軟質であるために回路基板２がボ
ス体１１とハウジング１の内壁との間で強固に固定され
ることがなく、よって回路基板２の撓みによる歪みが発
生することはない。

【００２７】尚、前述した実施例の圧力検出器におい
て、ハウジング１と回路基板２との固定は、前述したシ
リコン系接着剤２８を用いて、回路基板２の周縁とハウ
ジング１の内壁とを接着したり、あるいはハウジング１
の底面から固定用ボス体を立設し、このボスを回路基板
２の孔部に挿通させた後、前記ボスを溶着することによ
って固定するものであっても良く、固定方法は適宜変更
できる。

【００２８】また、本発明は、回路基板が撓み、この撓
みによる歪みによってアンプユニットの出力変化が生じ
る全て圧力検出器の構成に適用可能である。従って、回
路基板に支持体によって支持されない自由端部を備える
構成であれば、本実施例の圧力検出器の構造に限定され
るものではない。

【００２９】また、本実施例では、回路基板２の自由端
部１３に電子部品４とアンプユニット５とを実装する構
造であるが、本発明は、少なくともアンプユニット５の
みを実装する構造であれば良い。また、本実施例ではア
ンプユニット５を回路基板２の裏面側に実装する構成で
あるが、表面側に実装されるものであっても良い。

【００３０】また、本実施例では硬化後に弾性を有する
接着剤としてシリコン系接着剤２８を例に挙げたが、例
えば、硬化後に弾性を有するフッ素系接着剤を用いても
良く、本発明は、硬化後に弾性を有する接着剤であれば
本実施例と同等な効果が得られるものである。

【００３１】また、弾性を有する接着剤を用いて回路基
板２の自由端部１３をハウジング１に固定する場合は、
自由端部１３となる回路基板２の周縁全体に前記接着剤
を塗布する構成、あるいは前記周縁に前記接着剤を部分
的に塗布する構成のどちらであっても良い。

【００３２】

【発明の効果】本発明は、回路基板に支持体によって支
持されない自由端部を形成し、前記自由端部にアンプユ
ニットを配設することから、圧力検出器の組み付け誤差
やその他の要因によって発生する応力によって前記回路
基板に撓みが発生する場合であっても、前記自由端部に
おける前記回路基板の撓みが発生しないため、前記アン
プユニットの出力変動を防止できる。

【００３３】また、前記回路基板の前記自由端部とハウ
ジングの内壁とを、硬化後に弾性を有する接着剤によっ
て固定することで、前記自由端部の振動による前記アン
プユニットの出力変動を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の圧力検出器を示す要部断面
図。

【図２】同上実施例の回路基板の平面図。

【図３】同上実施例の回路基板の撓みの状態を示す図。

【図４】同上実施例の回路基板の撓みの状態を示す図。

【図５】本発明の他の実施例を示す拡大断面図。

【符号の説明】

１ ハウジング ２ 回路基板 ３ 圧力センサ ５ アンプユニット １１ ボス体（載置部） １３ 自由端部 ２８ シリコン系接着剤（硬化後に弾性を有する接着
剤）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂牧 明 新潟県長岡市東蔵王２丁目２番34号 日本 精機株式会社内 Ｆターム(参考） 2F055 AA22 BB05 CC60 DD04 EE40 FF11 FF23 GG12 GG25 HH05

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体の圧力を検出する半導体式圧力セン
   サと、前記圧力センサから出力される電気信号を増幅す
   るアンプユニットと、前記圧力センサ及び前記アンプユ
   ニットを配設する回路基板と、前記回路基板を配設する
   ための載置部が設けられるハウジングとを備え、前記回
   路基板に前記載置部によって支持されない自由端部を設
   け、前記自由端部に前記アンプユニットを配設してなる
   ことを特徴とする圧力検出器。
2. 【請求項２】 前記回路基板の前記自由端部と前記ハウ
   ジングとを、硬化後に弾性を有する接着剤によって固定
   してなることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出
   器。