JP2008175659A - Pressure sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダイアフラムに感圧素子や配線パターンを設け、ダイアフラムの歪を電気信号として検出する圧力センサに関し、圧力センサの出力異常の防止を図った圧力センサに関すものである。 The present invention relates to a pressure sensor in which a diaphragm is provided with a pressure-sensitive element or a wiring pattern and detects distortion of the diaphragm as an electric signal, and relates to a pressure sensor that is intended to prevent abnormal output of the pressure sensor.
図3は本発明が適用される圧力センサの従来例を示す要部断面図である。
図において、1はセンサ筐体であり、図示の例ではダイアフラム1aが一体として形成されている。2は感圧素子であり、例えば酸化クロムの薄膜が反応性スパッタリングによりダイアフラム上に蒸着されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a principal part showing a conventional example of a pressure sensor to which the present invention is applied.
In the figure,
3は感圧素子2に接続された配線パターン、4は配線パターン3に接続されたリード線である。5は配線パターン3および配線パターンを含むダイアフラムを覆って形成された保護用コーティング剤、6はセンサ筐体に形成されたプロセス受圧部、7は大気導入部である。
3 is a wiring pattern connected to the pressure-
上述の構成において、プロセス受圧面6に圧力が印加されるとダイアフラム1aが変形し、感圧素子2に歪が発生する。この歪は電気信号に変換されて図示しない増幅手段により増幅されて出力される。コーティング剤5(樹脂やグリースなど)は感圧素子2および配線パターン3が大気中にさらされた時、汚染物質や湿気から保護するためのものである。
In the above-described configuration, when pressure is applied to the process pressure receiving surface 6, the
ところで、このような従来の圧力センサにおいては、次のような問題があった。
1)保護用コーティング剤5には一般的に水蒸気透過性があり、大気導入部7の雰囲気に含まれる湿気が保護用コーティング剤5に拡散する。
By the way, such a conventional pressure sensor has the following problems.
1) The
2)受圧媒体が飲料や水の冷温媒体の場合、しばしば温度の急変化があり、コーティング剤5とダイアフラム1aの界面において結露が発生する。この結露により、感圧素子2や配線パターン3、リード線4の絶縁被覆が無い部分に電食が発生し出力異常や、センサ筐体1の大気導入部7側に腐食が発生する。
2) When the pressure receiving medium is a cold medium for beverages or water, there is often a sudden change in temperature, and condensation occurs at the interface between the
湿気の発生をする防止するためにはコーティングを強化する必要があるが、ダイアフラムを金属やセラミックなど硬い材質でコーティングするとダイアフラム特性に影響して正常な出力が得られない。 In order to prevent the generation of moisture, it is necessary to strengthen the coating. However, if the diaphragm is coated with a hard material such as metal or ceramic, the diaphragm characteristics are affected and normal output cannot be obtained.
また、大気導入部を密閉し湿気が浸入しないようにすると、圧力センサは大気圧を基準として測定するため、気圧変動によって誤差を生じる。
従って、ある程度の水蒸気透過性があっても比較的柔らかい樹脂やグリースをコーティング剤とせざるを得ない。
Further, if the air introduction part is sealed so that moisture does not enter, the pressure sensor measures on the basis of the atmospheric pressure, so that an error occurs due to atmospheric pressure fluctuation.
Therefore, a relatively soft resin or grease must be used as a coating agent even if it has some water vapor permeability.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、耐湿性が高く、出力特性を犠牲にすることのない圧力センサを実現することを目的としている。
なお、このような圧力センサの先行技術として例えば下記の特許文献に示されたものがある。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to realize a pressure sensor that has high moisture resistance and does not sacrifice output characteristics.
In addition, there exist some which were shown by the following patent document as a prior art of such a pressure sensor.
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、請求項1記載の圧力センサの発明においては、
センサ筐体に形成されたダイアフラムと、このダイアフラムの受圧部の反対側の表面に配置された感圧素子と、この感圧素子の信号を取り出す配線パターンおよびリード線で構成された圧力センサにおいて、
前記感圧素子および配線パターンを含むダイアフラム上を水蒸気透過率が小さい耐湿フィルムで覆うとともに、前記ダイアフラムと耐湿フィルムの間に樹脂を配置したことを特徴とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and in the invention of the pressure sensor according to
In a pressure sensor composed of a diaphragm formed in the sensor housing, a pressure sensitive element disposed on the surface opposite to the pressure receiving portion of the diaphragm, and a wiring pattern and a lead wire for taking out a signal of the pressure sensitive element,
The diaphragm including the pressure-sensitive element and the wiring pattern is covered with a moisture-resistant film having a low water vapor transmission rate, and a resin is disposed between the diaphragm and the moisture-resistant film.
請求項2においては請求項1に記載の圧力センサにおいて、
前記耐湿フィルムに前記リード線を取り出すための穴を設けたことを特徴とする。
In
The moisture resistant film is provided with a hole for taking out the lead wire.
請求項3においては、
センサ筐体に形成されたダイアフラムと、このダイアフラムの受圧部の反対側の表面に配置された感圧素子と、この感圧素子の信号を取り出す配線パターンおよびリード線で構成された圧力センサにおいて、
前記感圧素子および配線パターンを含むダイアフラム上をこのダイアフラムの外径より大きな径を有し、厚さ方向に貫通穴を有する円板状のブロックで覆うとともに、前記ブロックの貫通穴を含む表面を耐湿フィルムで気密に覆ったことを特徴とする。
In
In a pressure sensor composed of a diaphragm formed in the sensor housing, a pressure sensitive element disposed on the surface opposite to the pressure receiving portion of the diaphragm, and a wiring pattern and a lead wire for taking out a signal of the pressure sensitive element,
The diaphragm including the pressure sensitive element and the wiring pattern is covered with a disk-shaped block having a diameter larger than the outer diameter of the diaphragm and having a through hole in the thickness direction, and a surface including the through hole of the block is covered. It is characterized by being airtightly covered with a moisture-resistant film.
請求項4においては請求項2に記載の圧力センサにおいて、
前記ダイアフラムとブロックの間に所定の高さの空間を形成し、前記ブロックとダイアフラムの外周を気密に固定したことを特徴とする。
In
A space having a predetermined height is formed between the diaphragm and the block, and the outer periphery of the block and the diaphragm is hermetically fixed.
請求項5においては請求項3または4に記載の圧力センサにおいて、
前記ブロックにリード線を取り出すための穴を設けたことを特徴とする。
In
The block is provided with a hole for taking out a lead wire.
以上説明したことから明らかなように本発明の請求項1乃至5によれば、次のような効果がある。
請求項1においては、大気圧導入部に存在する湿気が、耐湿フィルムに遮られて樹脂に拡散しないため、急激な温度変化があっても感圧素子や配線パターンに結露が生じることがない。
また、耐圧フィルムの厚さは薄く柔らかいため、ダイアフラム特性に悪影響を与えない。
請求項3においては、大気圧導入部に存在する湿気が、耐湿フィルムに遮られてダイアフラムまで達しないため、急激な温度変化があっても感圧素子や配線パターンに結露が生じることがない。
また、ダイアフラムとブロックの間には所定の高さの空間を有しているため、ダイアフラム特性に悪影響を与えない。
As is apparent from the above description, according to
According to the first aspect of the present invention, moisture present in the atmospheric pressure introduction portion is blocked by the moisture-resistant film and does not diffuse into the resin, so that no condensation occurs on the pressure sensitive element or the wiring pattern even if there is a sudden temperature change.
In addition, since the pressure-resistant film is thin and soft, it does not adversely affect the diaphragm characteristics.
According to the third aspect of the present invention, the moisture present in the atmospheric pressure introduction portion is blocked by the moisture-resistant film and does not reach the diaphragm, so that no dew condensation occurs on the pressure-sensitive element or the wiring pattern even if there is a sudden temperature change.
In addition, since a space having a predetermined height is provided between the diaphragm and the block, the diaphragm characteristics are not adversely affected.
図1は本発明の一実施例を示す圧力センサの要部断面図である。図において、図3の従来例と同一要素には同一符号を付している。即ち、センサ筐体1の中央には、一体で形成されたダイアフラム1aが設けられ、プロセス受圧部6に圧力が印加されると、大気導入部7の方向に変位し、表面に歪が発生する。図示の例ではダイアフラム1aが一体として表示されているが、ダイアフラムは別部材で形成し外周を電子ビーム溶接などによりセンサ筐体に固定したものであっても良い。2は感圧素子であり、従来例と同様、例えば酸化クロムの薄膜が反応性スパッタリングなどによりダイアフラム上に蒸着されている。
FIG. 1 is a sectional view of an essential part of a pressure sensor showing an embodiment of the present invention. In the figure, the same elements as those in the conventional example of FIG. That is, an integrally formed
感圧素子2には、配線パターン3が接続されており、歪により発生した電気信号はリード線4に伝えられる。
本発明では、大気圧導入部7に存在する湿気の浸入を抑えるため、水蒸気透過率が低く、軟らかい耐湿フィルム8で感圧素子2及び配線パターンを含めダイアフラム1a全体を覆う。耐湿フィルム8とダイアフラム1aの間には、リード線通し穴8aや耐湿フイルムの外周部の隙間8bから湿気を含んだ空気を浸入させないため、樹脂5aが充填されている。
A
In the present invention, the
耐湿フィルム8としては従来用いていたコーティング剤に対して厚さ数十ミクロン程度で、水蒸気透過率が20分の1以下である3フッ化テフロン(登録商標)フィルム(PCTFE)やアルミ蒸着PETフィルムが用いられる。また、耐湿フィルム8には耐水蒸気透過性を損なわない大きさで、リード線4を通す穴8aが設けられている。
なお、図ではリード線4は耐湿フィルム8に形成した貫通穴から取り出しているが、耐湿フィルム8の外周部の隙間8bから取り出しても良い。その場合、穴8aは不要である。
As the moisture-
In the figure, the
上述の構成によれば、大気圧導入部7に存在する湿気が、耐湿フィルム8に遮られて樹脂に拡散しないため、急激な温度変化があっても感圧素子2や配線パターン3に結露が生じることがない。また、耐湿フィルム8の厚さは薄く柔らかいため、ダイアフラム特性に悪影響を与えることがない。
According to the above-described configuration, moisture existing in the atmospheric
次に請求項3の実施例について、図2の要部断面図を用いて説明する。
図において、図3の従来例と同一要素には同一符号を付している。即ち、センサ筐体1の中央には、一体で形成されたダイアフラム1aが設けられ、プロセス受圧部6に圧力が印加されると、大気導入部7の方向に変位し、表面に歪が発生する。
Next, an embodiment of
In the figure, the same elements as those in the conventional example of FIG. That is, an integrally formed
図示の例ではダイアフラム1aが一体として表示されているが、ダイアフラムは別部材で形成し外周を電子ビーム溶接などによりセンサ筐体に固定したものであっても良い。2は感圧素子であり、従来例と同様、例えば酸化クロムの薄膜が反応性スパッタリングによりダイアフラム1a上に蒸着されている。
In the illustrated example, the
感圧素子2には、配線パターン3が接続されており、歪により発生した電気信号はリード線4に伝えられる。
9は両面の縁部にリング状の凸部10が形成され、中央部に導圧穴5aを有する円板状のブロックで、ダイアフラム1aの直径よりわずかに大きな直径に形成されている。そして、ブロック9の大気導入面7側の凸部には耐湿フィルム8が接着剤などにより導圧穴9aを含んで全面に貼付されている。なお、ブロック9の材質は金属やプラスチック樹脂などで形成されている。
A
Reference numeral 9 denotes a disk-shaped block having ring-shaped
ブロック9のダイアフラム1aに対向する側の凸部にはシール部材(例えばOリング・・・図示省略)が配置されている。そして、シール部材の厚さを含めた高さがダイアフラム1aが圧力を受けてブロック9側に歪んだときに、感圧素子2や配線パターン3およびリード線などがブロック9の面に接触しない程度に形成されている。なお、ブロック9はダイアフラム1aとの間の空気が外部に漏れないように、ねじ(図示省略)によりダイアフラム1aより外側でセンサ筐体1に固定されている。
また、センサ筐体1の縁部付近にはリード線4を外部に取り出すための穴が形成されており、この穴はリード線を取り出した後にハーメチックシールなどにより封止される。
A seal member (for example, an O-ring (not shown)) is disposed on the convex portion of the block 9 on the side facing the
Further, a hole for taking out the
上述の構成によれば、大気導入部7からの空気の流入をブロック9および耐湿フィルム8によりシールすることができる。そして、シールされた内部の空気が熱膨張することによる体積増加分は防湿フィルム8を弛ませておくことにより、フィルムが張って内圧が上昇することによる測定誤差を防止することができる。
同様に、防湿フィルム8とブロック5の間に適切なクリアランスをとることにより、内部空気が熱収縮してもブロック9に防湿フィルム8が張り付くことを防止することができる。
According to the above-described configuration, the inflow of air from the
Similarly, by taking an appropriate clearance between the moisture-
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。例えば、ブロック9に形成したダイアフラム1aの凸部はシール部材で充分な高さが得られればなくてもよく、ブロック9に形成した導圧穴9aは必ずしも中央でなくてもよい。また、大気導入部7側の凸部も所定の空気量を確保できればなくてもよい。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。
The above description merely shows a specific preferred embodiment for the purpose of explanation and illustration of the present invention. For example, the convex part of the
Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes many changes and modifications without departing from the essence thereof.
1 センサ本体
1a ダイアフラム
2 感圧素子
3 配線パターン
4 リード線
5a,9a 導圧穴
5 ブロック
6 プロセス受圧面
7 大気導入部
8 耐湿フィルム
8a リード線通し穴
8b 隙間
9 ブロック
10 凸部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記感圧素子および配線パターンを含むダイアフラム上を水蒸気透過率が小さい耐湿フィルムで覆うとともに、前記ダイアフラムと耐湿フィルムの間に樹脂を配置したことを特徴とする圧力センサ。 In a pressure sensor composed of a diaphragm formed in the sensor housing, a pressure sensitive element disposed on the surface opposite to the pressure receiving portion of the diaphragm, and a wiring pattern and a lead wire for taking out a signal of the pressure sensitive element,
A pressure sensor characterized in that the diaphragm including the pressure sensitive element and the wiring pattern is covered with a moisture resistant film having a low water vapor transmission rate, and a resin is disposed between the diaphragm and the moisture resistant film.
前記感圧素子および配線パターンを含むダイアフラム上をこのダイアフラムの外径より大きな径を有し、厚さ方向に貫通穴を有する円板状のブロックで覆うとともに、前記ブロックの貫通穴を含む表面を耐湿フィルムで気密に覆ったことを特徴とする圧力センサ。 In a pressure sensor composed of a diaphragm formed in the sensor housing, a pressure sensitive element disposed on the surface opposite to the pressure receiving portion of the diaphragm, and a wiring pattern and a lead wire for taking out a signal of the pressure sensitive element,
The diaphragm including the pressure sensitive element and the wiring pattern is covered with a disk-shaped block having a diameter larger than the outer diameter of the diaphragm and having a through hole in the thickness direction, and a surface including the through hole of the block is covered. A pressure sensor that is airtightly covered with a moisture-resistant film.
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