JP2001033338A - 圧力センサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 種々異なる適用のために、それぞれケーシン
グ、圧力端子、半導体圧力センサ及びその他のあらゆる
構成要素を備えた異なる形式の完結システムを用意せず
に済む圧力センサ装置を提供する。 【解決手段】 圧力端子（２）が、センサケーシング
（１２，１５）とは無関係に製作されて構成ユニット担
体（１）に固定可能な成形部材（２）として形成されて
おり、しかも、該成形部材に形成された圧力通路（２
３）の出口（２４）が、センサケーシング（１２，１
５）の開口（１３）と少なくとも間接的に接続されてい
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力センサ装置で
あって、構成ユニット担体と、該構成ユニット担体に配
置された、開口以外は閉じられたセンサケーシングとが
設けられており、該センサケーシングが、該センサケー
シング内に配置されており且つ前記構成ユニット担体と
電気的に接続された圧力センサを有しており、更に、接
続管片と、入口及び出口を備えた圧力通路とを有する圧
力端子が設けられている形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】このような形式の装置は、例えばドイツ
連邦共和国特許出願公開第４３３４１２３号明細書に基
づき公知である。この公知の装置では、内部に例えばシ
リコンチップ等の半導体圧力センサを有するセンサケー
シングがＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔｉｎｇ
Ｄｅｖｉｃｅ）構成素子としてプリント配線板に載着さ
れる。前記センサケーシングはボトム部分とカバー部分
とを有しており、しかも、センサケーシングのボトム部
分には圧力端子が一体成形されている。この圧力端子
は、圧力ホースを接続するための接続管片と、この接続
管片内に配置された圧力通路とを有しており、この圧力
通路を介して半導体圧力センサに圧力を供給することが
できる。公知の圧力センサ装置では、圧力端子はセンサ
ケーシングの一部なので、このセンサケーシングを構成
ユニット担体に実装する場合は、センサケーシングは常
に圧力端子と一緒に載着される。別のＳＭＤ構成素子の
実装に際して、構成ユニット担体から突出する圧力端子
の接続管片は、しばしば妨げとなる。更に、センサケー
シングとプリント配線板との間の接続部に電気的な接続
を生ぜしめた後で、視覚的なろう接位置点検を実施する
ことができないのは不利である。なぜならば、圧力端子
があるために、適当な機器をろう接位置の十分近くに導
くことができないからである。

【０００３】顧客の要望は、圧力センサの接続管片が構
成ユニット担体の上面か下面において突出しているとい
うことを要求する。接続管片の形状及び構成に対して
も、種々様々な要求が課される。公知の装置では圧力端
子はセンサケーシングの一部なので、種々異なる適用の
ために、それぞれケーシング、圧力端子、半導体圧力セ
ンサ及びその他のあらゆる構成要素を備えた異なる形式
の完結システムを用意しなければならない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
技術の欠点を回避することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明では、圧力端子が、センサケーシングとは無関
係に製作されて構成ユニット担体に固定可能な成形部材
として形成されており、しかも、該成形部材に形成され
た圧力通路の出口が、センサケーシングの開口と少なく
とも間接的に接続されているようにした。

【０００６】

【発明の効果】請求項１の特徴部に記載の圧力センサ装
置によって、従来技術の欠点が回避される。本発明によ
る装置では、圧力端子がセンサケーシングとは無関係に
製作され且つ構成ユニット担体に固定可能な成形部材と
して形成され、しかも、この成形部材に形成された圧力
通路の出口が、センサケーシングの開口と少なくとも間
接的に接続されている。この構成に基づき、有利にはセ
ンサケーシングを圧力端子とは無関係に構成ユニット担
体に載着できるということが達成される。有利には、非
常にフラットなセンサケーシングが担体プレートと、こ
の担体プレートに載着されたカバー部材と、このカバー
部材に配置された孔とを有する、比較的簡単に製作され
たセンサを使用することができる。バロメータとして使
用するために提供されるこのようなセンサは圧力端子を
有しておらず、且つ製作に関して比較的廉価に購入する
ことができる。構成ユニット担体にセンサケーシングを
自動的に実装し且つろう接した後でろう接位置を適当に
検査して、別のＳＭＤ構成素子及び別の構成要素を構成
ユニット担体に支障なく実装することができる。構成ユ
ニット担体の完成後に、圧力端子が構成ユニット担体
に、圧力端子に形成された圧力通路の出口がセンサケー
シングの開口と間接的又は直接的に接続されるように固
定される。有利には、構成ユニット担体への構成素子の
ろう接に際する圧力端子の損傷が回避される。更に、圧
力端子を構成ユニット担体に固定することにより、簡単
であると同時に極めて確実な圧力端子の固定が達成され
る。なぜならば、この圧力端子自体はセンサケーシング
に固定されていないからである。この手段により、セン
サのろう接位置が圧力ホースを被せ嵌めるときに負荷さ
れることも回避される。

【０００７】本発明の有利な改良は、請求項２以下に記
載の構成によって達成される。

【０００８】つまり、圧力端子の圧力通路と、センサケ
ーシングの開口との間の接続部は、圧力通路の出口とセ
ンサケーシングの開口との間に配置されたシール部材に
よって簡単にシールすることができる。このために圧力
端子は、圧力通路の出口を取り囲む凹所を有しており、
この凹所にシール部材が挿入されている。

【０００９】有利には、圧力端子には該圧力端子を構成
ユニット担体に固定するための複数の固定手段が設けら
れており、これらの固定手段は係止手段として形成され
ている。特に有利なのは、これらの係止手段が、センサ
ケーシングの設けられた構成ユニット担体の上面に対し
て垂直方向に延びる挿入方向で構成ユニット担体の切欠
きに突入係合可能な場合である。

【００１０】センサケーシングの開口が、構成ユニット
担体とは反対の側のセンサケーシングの上面に配置され
ており、圧力通路の出口が、構成ユニット担体に面した
圧力端子区分に形成されていると、圧力端子を係止する
際にシールリングを有利にはセンサケーシングと圧力端
子との間で緊締することができる。このためには、圧力
端子は少なくとも１つの弾性的に変形可能なばねアーム
を有しており、このばねアームはシール部材をセンサケ
ーシングに対して圧着する。

【００１１】別の実施例では、圧力端子の接続管片は折
り曲げられて形成され且つ構成ユニット担体の破断部を
通ってセンサケーシングとは反対の側の構成ユニット担
体の下面に向かって貫通案内されている。有利には、こ
のためのセンサケーシングの変更は不要である。

【００１２】圧力端子は、有利にはプラスチックから、
例えば簡単な射出成形部材として製作されていてよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。

【００１４】図１には構成ユニット担体１が示されてお
り、この構成ユニット担体１は、例えばプリント配線
板、セラミック多層回路、打抜きグリッド又はその他の
適当な構成ユニット担体である。この構成ユニット担体
１の上面には、内部に圧力センサ１０を有するセンサケ
ーシング１２，１５が配置されている。このセンサケー
シングは、この実施例ではセラミックの担体であるボト
ムプレート１２と、フード状のカバー１５とを有してい
る。このカバー１５とボトムプレート１２とは中空室を
形成しており、この中空室内に前記圧力センサ１０が配
置されている。カバー１５の、構成ユニット担体１とは
反対の側の上面１８に設けられた開口１３を介して、圧
力を内室に導くことができる。圧力センサ１０は例えば
シリコンチップ１９を有しており、このシリコンチップ
１９は凹所１７を備えており且つガラスベース１４上
に、前記凹所１７がガラスベース１４によって気密にシ
ールされるように配置されている。凹所１７の上位の、
材料強度の低下したシリコンチップ１９の区分は、変形
可能なダイヤフラムを形成する。このダイヤフラムの領
域に設けられた圧電抵抗素子（図示せず）により、ダイ
ヤフラムにおける機械的な応力が検出可能であり且つシ
リコンチップ１９上に配置された電子回路素子を介して
評価可能である。ボンディングワイヤがシリコンチップ
１９を、セラミックのボトムプレート１２に配置された
スルーコンタクト１６に接続している。ボトムプレート
１２の下面には複数の端子（図示せず）が形成されてお
り、これらの端子は、スルーコンタクト１６に電気的に
接続されている。ボトムプレート１２の下面に設けられ
た前記端子は、それぞれＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏ
ｕｎｔｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）技術で構成ユニット担体１
の上面に設けられたプリント配線板にろう接される。こ
のためには、センサケーシングがＳＭＤ構成部材として
別の構成部材と一緒に構成ユニット担体１に載着され
て、リフロープロセスで前記構成ユニット担体にろう接
される。しかし、下面から突出している端子脚片を有す
るセンサケーシングが構成ユニット担体にろう接される
か、又は電気的及び電子的な構成素子の挿入実装又は別
の公知の実装法の内の１つで構成ユニット担体に実装さ
れる、別の実施例も考えられる。

【００１５】更に、図１から認識され得るように、圧力
端子２はセンサケーシング１２，１５とは別個に製作さ
れた成形部材によって形成される。この成形部材は、例
えば射出成形部材としてプラスチックから製作されてよ
い。しかし、前記成形部材が別の材料、例えば金属から
製作される別の実施例も考えられる。圧力端子２は接続
管片２１を有しており、この接続管片２１内には入口２
２と出口２４とを備えた圧力通路２３が形成されてい
る。有利には、この圧力通路２３の横断面は円形に形成
されている。出口２４は凹所２６によって包囲されてお
り、この凹所２６には、例えばゴムから成るシールリン
グ３が挿入されている。スリットの設けられた２本の係
止ピン２８は、それぞれ接続管片２１に、弾性的に撓み
やすいばねアーム２７を介して結合されている。係止ピ
ン２８の端部には、それぞれ係止フック２９が設けられ
ている。これらの係止フック２９は、圧力通路２３の出
口２４が設けられた成形部材の下面において垂直方向で
突出するように成形部材２に配置されている。実装に際
しては、圧力端子２の係止ピン２８は構成ユニット担体
１の切欠き４０に、係止フック２９が構成ユニット担体
の下面で切欠き４０の縁部に背面係合するまで挿入され
る。この場合、シールリング３からの係止フック２９の
間隔は、センサケーシングの上面１８からの構成ユニッ
ト担体１の下面の間隔よりもやや小さく設定されている
ので、シールリング３は、弾性的に撓みやすいばねアー
ム２７の緊締力によって開口１３の領域のセンサケーシ
ングの上面１８に対して圧着されて、圧力通路２３とセ
ンサケーシング１５との間の移行域をシールする。

【００１６】図２に示したように、圧力端子２は付加的
に２つの側方のストッパ３０を以て構成ユニット担体１
の上面に支持されている。これらのストッパ３０は、圧
力端子に構成ユニット担体における付加的な保持を与え
且つ圧力端子を被せ嵌める際に係止ピンの侵入深さを制
限する。全体としては、構成ユニット担体１における圧
力端子の特に安定した固定が達成される。

【００１７】開口１３，凹所２６，シールリング３及び
圧力通路２３は、図１では互いに同軸的に配置されてい
る。しかし、シールリング３の代わりにアダプタを接続
手段として圧力端子２とセンサケーシング１５との間に
設けることも可能である。この場合、開口１３は圧力通
路２３とは整合しなくてよい。弾性的なシールリング３
の代わりに、例えば弾性的に変形可能な環状のリブの形
のシール域を成形部材の区分２５に形成することも可能
である。出口２４から開口１３に至る移行部をシールす
るための別の手段も可能である。

【００１８】図３及び図４には、圧力端子が若干異なっ
て構成された本発明の別の実施例が示されている。図１
に示した実施例とは異なり図３に示した実施例では、圧
力通路２３が出口開口２４から出発して圧力端子の上部
区分３１においてまず構成ユニット担体１に対して平行
に延びており、次いで接続管片２１内で垂直方向で下方
に向かって延びている。この場合、接続管片２１は構成
ユニット担体１の破断部４１を通って貫通案内されてい
るので、圧力通路２３の入口２２は、構成ユニット担体
１の下面からアクセス可能である。図１に示したシール
リング３の代わりに図３では、弾性的な材料から成る円
筒対称的なシール体３が、圧力端子の構成ユニット担体
１に面した側２５に設けられた凹所２６に挿入されてい
る。前記シール体３は、中央通路３７を有しており、漏
斗形区分を以て圧力端子２から突出している。３本の係
止ピン２８を構成ユニット担体１の切欠き４０内にクリ
ップ止めする際に、シール体３の漏斗形区分がフランジ
状にセンサケーシング１５の上面１８に押し付けられる
ので、圧力通路２３の出口２４と開口１３との間の移行
域がシールされる。図３及び図４に示した圧力端子２を
射出成形部材として製作する場合は、構成ユニット担体
１に対して平行に延びる圧力通路２３の区分に基づき、
射出成形工具において横方向のスライダを使用しなけれ
ばならない。このスライダを除去した後に残る、上部区
分３１と接続管片２１との間の圧力通路２３内の開口３
２は、次いで接着剤、ボールクロージャ３３又はかしめ
締結あるいは別の形式で閉鎖することができる。

【００１９】上で説明した圧力センサ装置により、非常
にフラットで安定した構成が廉価な手段で得られる。接
続管片２１に圧力ホースを固定する場合は、圧力端子２
と構成ユニット担体１との間の安定した結合に基づき、
センサケーシング１２，１５の端子と構成ユニット担体
のコンタクト面との間のろう接箇所の負荷が回避され
る。有利には、圧力センサ装置の製作に際して、まずセ
ンサケーシングが構成ユニット担体にろう接され、次い
で圧力端子が被せ嵌められてよい。従って、この圧力端
子は、ろう接時の高温に対して耐性を有さない材料から
廉価に製作されてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の横断面図である。

【図２】図１に示した圧力端子の側面図である。

【図３】本発明の第２実施例の横断面図である。

【図４】図３に示した実施例の平面図である。

【符号の説明】

１ 構成ユニット担体、 ２ 圧力端子、 ３ シール
リング、 １０ 圧力センサ、 １２ ボトムプレー
ト、 １３ 開口、 １４ ガラスベース、 １５ カ
バー、 １６ スルーコンタクト、 １７ 凹所、 １
８ 上面、 １９シリコンチップ、 ２１ 接続管片、
２２ 入口、 ２３ 圧力通路、 ２４ 出口、 ２
６ 凹所、 ２７ ばねアーム、 ２８ 係止ピン、
２９ 係止フック、 ３０ ストッパ、 ３１ 上部区
分、 ３２ 開口、 ３３ ボールクロージャ、 ３７
通路、 ４０ 切欠き、 ４１ 破断部

フロントページの続き (72)発明者 トーレ テンネゼン ドイツ連邦共和国 テュービンゲン シェ ーフシュトラーセ 17

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力センサ装置であって、構成ユニット
   担体（１）と、該構成ユニット担体（１）に配置され
   た、開口以外は閉じられたセンサケーシング（１２，１
   ５）とが設けられており、該センサケーシングが、該セ
   ンサケーシング（１２，１５）内に配置されており且つ
   前記構成ユニット担体（１）と電気的に接続された圧力
   センサ（１０）を有しており、更に、接続管片（２１）
   と、入口（２２）及び出口（２４）を備えた圧力通路
   （２３）とを有する圧力端子（２）が設けられている形
   式のものにおいて、 圧力端子（２）が、センサケーシング（１２，１５）と
   は無関係に製作されて構成ユニット担体（１）に固定可
   能な成形部材（２）として形成されており、しかも、該
   成形部材に形成された圧力通路（２３）の出口（２４）
   が、センサケーシング（１２，１５）の開口（１３）と
   少なくとも間接的に接続されていることを特徴とする圧
   力センサ装置。
2. 【請求項２】 圧力通路（２３）の出口（２４）と、セ
   ンサケーシング（１２，１５）の開口（１３）との間
   に、圧力通路（２３）の、センサケーシングへの移行域
   を外部に対してシールするシール部材（３）が配置され
   ている、請求項１記載の圧力センサ装置。
3. 【請求項３】 圧力端子（２）が、圧力通路（２３）の
   出口（２４）を包囲する凹所（２６）を有しており、該
   凹所にシール部材（３）が挿入されている、請求項２記
   載の圧力センサ装置。
4. 【請求項４】 圧力端子（２）に、該圧力端子を構成ユ
   ニット担体（１）に固定するための固定手段が設けられ
   ている、請求項１記載の圧力センサ装置。
5. 【請求項５】 前記固定手段（２８）が係止手段として
   形成されている、請求項４記載の圧力センサ装置。
6. 【請求項６】 係止手段（２８）が、センサケーシング
   （１２，１５）の設けられた構成ユニット担体（１）の
   上面に対して垂直方向に延びる挿入方向で構成ユニット
   担体（１）の切欠き（４０）に突入係合可能である、請
   求項５記載の圧力センサ装置。
7. 【請求項７】 センサケーシングの開口（１３）が、構
   成ユニット担体（１）とは反対の側のセンサケーシング
   （１２，１５）の上面（１８）に配置されており、圧力
   通路（２３）の出口（２４）が、構成ユニット担体
   （１）に面した圧力端子（２）の区分（２５）に形成さ
   れている、請求項１記載の圧力センサ装置。
8. 【請求項８】 シール部材（３）が、構成ユニット担体
   （１）に固定された圧力端子（２）においてセンサケー
   シング（１５）と前記圧力端子（２）との間で緊締され
   る、請求項１から７までのいずれか１項記載の圧力セン
   サ装置。
9. 【請求項９】 圧力端子（２）が、少なくとも１つの弾
   性的に変形可能なばねアーム（２７）を有しており、こ
   のばねアームがシール部材（３）をセンサケーシング
   （１２，１５）に対して圧着する、請求項８記載の圧力
   センサ装置。
10. 【請求項１０】 圧力端子（２）の接続管片（２１）が
    折り曲げられており且つ構成ユニット担体（１）の破断
    部（４１）を通ってセンサケーシング（１２，１５）と
    は反対の側の構成ユニット担体（１）の下面に向かって
    貫通案内されている、請求項１から９までのいずれか１
    項記載の圧力センサ装置。
11. 【請求項１１】 圧力端子（２）がプラスチックから製
    作されている、請求項１から１０までのいずれか１項記
    載の圧力センサ装置。
12. 【請求項１２】 請求項１記載の圧力センサ装置を製作
    するための方法であって、第１段階において内部に圧力
    センサ（１０）を有するセンサケーシング（１２，１
    ５）を構成ユニット担体（１）に載着し、次いで第２段
    階において、圧力端子（２）を構成ユニット担体（１）
    に、当該圧力端子（２）に形成された圧力通路（２３）
    の出口（２４）がセンサケーシング（１２，１５）の開
    口（１３）に少なくとも間接的に接続されているように
    固定することを特徴とする、圧力センサ装置を製作する
    ための方法。