JP2016206125A - 圧力検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出部を複数配置することができ、生産性の良い圧力検出装置を提供する。
【解決手段】流体を取り入れるための流入部１１と、前記流体の圧力に応じた電気信号を出力する半導体式の圧力検出素子と、この圧力検出素子を収納する筺体１３と、前記圧力検出素子と電気的に接続し前記筐体１３外へ導通するリード端子１２と、を設けた圧力検出体１と、複数の圧力検出体１のリード端子１２に接続する回路基板４と、複数の圧力検出体１及び回路基板４を収納する収納部２２を有する載置台２と、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、圧力検出装置に関し、例えば、連なって配置される複数の被検出体の圧力を検出する圧力検出装置に好適である。

従来の圧力検出装置として、例えば、特許文献１に開示されるものがある。特許文献１に係る圧力検出装置は、機械式圧力スイッチを複数ハウジング内に配置し、圧力スイッチのオンオフに伴う電気信号をハウジング内にインサート成形されたリード端子を介して、外部に取り出し例えば車両の電子制御ユニットによる変速機駆動制御に用いることができる。

特開平９−２７２５９号公報

しかしながら、上述の圧力検出装置は、機械式圧力スイッチのため、検出対象となる油圧について予め定められた所定圧力値を超えるか否かを検出するのみであったが、近年における燃費向上やトルク制御のために、半導体式圧力センサを用いた構成される検出部を複数配置し、油圧回路ごとに多段制御することが要求されており、該検出部を複数ハウジング内に配置する場合であっても生産性の良い圧力検出装置が望まれている。

そこで本発明は、前記問題点を解消し、検出部を複数配置することができ、生産性の良い圧力検出装置を提供することを目的とする。

本発明の圧力検出装置は、
流体を取り入れるための流入部と、前記流体の圧力に応じた電気信号を出力する半導体式の圧力検出素子と、この圧力検出素子を収納する筺体と、前記圧力検出素子と電気的に接続し前記筐体外へ導通するリード端子と、を設けた圧力検出体と、
複数の前記圧力検出体の前記リード端子に接続する回路基板と、
複数の前記圧力検出体及び前記回路基板を収納する収納部を有する載置台と、
を備えることを特徴とする。

また、前記収納部は、底部及びこの底部を囲む壁部によって開口する形状で、かつ前記収納部の内外に延びる導電性のターミナルをインサート成形して形成され、
前記リード端子及び前記ターミナルの一端は、前記底部と垂直方向に保持されて、前記回路基板のスルーホールに挿入されることを特徴とする。

また、前記リード端子及び前記ターミナルにおける前記回路基板に挿入される側の一端は、先端が、先細り形状に形成されることを特徴とする。

また、前記回路基板は、前記ターミナルの電源供給用の配線と接続するとともに、分岐して複数の前記圧力検出体の前記リード端子に接続する配線パターンを設けることを特徴とする。

また、前記回路基板は、前記圧力検出体からの電気信号を調整するための電子部品を実装することを特徴とする。

本発明の圧力検出装置は、検出部を複数配置することができ、生産性の良い圧力検出装置を提供する。

本発明の実施の形態における圧力検出装置を示す図。 同上実施の形態における図１のＢ−Ｂ断面を示す図。 同上実施の形態の圧力検出体を示す図。 同上実施の形態の載置台の要部を示す図。 同上実施の形態の載置台に圧力検出体を載せた要部を示す図。 同上実施の形態の充填前の要部を示す図。 同上実施の形態の別例を示す図。

以下、本発明が適用された実施の形態について、車両の変速装置（外部機器）に取り付けられる圧力検出装置について例にあげて、図面を用いて説明する。
図１，２は、圧力検出装置Ａを示すもので、圧力検出体１と、載置台２と、取り付け部材３と、回路基板４と、充填部材５と、を備えている。

圧力検出体１は、同様のものが複数設けられ、流体（例えば、油）を流入部１１の孔から流入して、この流体圧力に応じた、電気信号を出力するパッケージである。圧力検出体１の検出部は、例えば、ガラス台座上に、シリコン等の半導体基板を薄肉に形成してなるダイアフラムを有する半導体チップを設け、該ダイアフラムに対応する部位に、ボロン等の不純物が拡散処理されていることでピエゾ抵抗効果を有する感圧素子となる４つの抵抗が形成され、各抵抗とアルミ等の導電性材料を用いた配線パターンとによりブリッジ回路が構成されている。

また、圧力検出体１は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属材料からなる流入部１１から導き入れた流体の圧力を該ダイアフラムによって受け、このダイアフラムの変位に伴うブリッジ回路の出力電圧の変化によって流体の圧力に応じた電気信号を出力できる。

圧力検出体１には、この電気信号を得るために、図３に示すように、リード端子１２が設けられる。リード端子１２は、例えば、リン青銅材料などの導電性材質からなり、電源用ライン（電源供給用の配線）、信号用ライン、グランド用ライン（電源供給用の配線）として割り当てられて３本設けられる。また、リード端子１２の一端は、リード端子１２をインサート成形する合成樹脂からなる筐体１３の外に引き出されて、その先端１２ａが先細り形状であり、回路基板４に挿通して半田付けされることで電気的に接続される。また、リード端子１２の他端は、表面にNiメッキが施され、ワイヤボンディングを用いて該半導体チップと電気的に接続される。

なお、圧力検出体１の筐体１３は、例えば、ＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide）樹脂を用いて、リード端子１２をインサート成形される保持部を備える。また、圧力検出体１の筐体１３は、例えばＰＰＳ樹脂からなる蓋部材を備え、検出部となる該半導体チップを覆うようにして設けられ、例えばレーザー溶着によって該保持部と結合され、半導体チップを内部に位置して圧力の基準とする密閉空間を形成する。

載置台２は、図４乃至図６に示すように、金属ベース板２１と、収納部２２と、ターミナル２３と、コネクタ部２４と、を備えている。

金属ベース板２１は、ステンレス鋼等の金属材料からなる板状の部材を適用でき、載置台２の剛性を保つために作用する。

収納部２２は、ＰＰＳ樹脂を適用でき、金属ベース板２１と、ターミナル２３、取り付け部材３とをインサート成形することで、これらをそれぞれ所定箇所に保持する。また、収納部２２は、と、底部２２１と、壁部２２２と、区画壁２２３とを設けている。

底部２２１は、複数の圧力検出体１を所定間隔おいて、流入部１１が収納部２２の開口側を向くように並べて載せる台座２２１ａを有し、この台座２２１ａには、圧力検出体１との間において、後述する充填部材５の充填時に空気溜まりが発生しにくいように、通気路となる溝２２１ｂが形成されている。この溝２２１ｂによって、圧力検出体１の背面（流入部１１の反対面）や収納部２２の隅々に充填部材５を行き渡らせるように作用する。

壁部２２２は、圧力検出体１や回路基板４の収納領域であり、また充填部材５の充填領域を区画するものであり、底部２２１から垂直に立ち上がる樹脂壁である。この壁部２２２は、図２に示すように、底部２２１からの高さを取り付け部材３の高さよりも小さい寸法で形成され、壁部の２２２の端部面２２２ａが、被取り付け機器に余計な押圧をともなう接触が無いようにできる。また、壁部２２２には、必要以上に充填された場合に、充填部材５が流れることで、取り付け部材３の端面（取り付け面）や圧力検出体１の流入部１１に充填部材５が被らないように作用する調整壁部２２２ｂを設けている。

区画壁２２３は、回路基板４や複数の圧力検出体１を収納する収納部２２を複数に区画するもので、充填部材５を充填する際に、複数のノズルから同時に充填できるため、充填時間を短くできる。このため、区画壁２２３に区画される収納空間の体積が略均等になるようにすることで、充填時間を短くできる。また充填量の管理を容易にするため有利である。

ターミナル２３は、金属材料からなる導電性部材であり、複数の圧力検出体１に対応する電源用ライン（電源供給用の配線）、及びグランド用ライン（電源供給用の配線）や、各圧力検出体１に対応する信号用ラインが設けられる。また、ターミナル２３の一端は、収納部２２の底部２２１から垂直に延びるとともにその先端２３ａが先細りしている。また、ターミナル２３の他端は、収納部２２３の外側に延びており、この場合、底部２２１の近傍で折り曲げられて、コネクタ２４方向に壁部２２２を抜けるように形成される。

コネクタ２４は、収納部２２と同じ成形によって、ソケット状に形成され、内部にターミナル２３の前記他端側を突出しており、外部機器との接続を行うことができる。コネクタ２４には、図示しない係止用の係合孔またはフックを設ける。

取り付け部材３は、真鍮からなる円筒状のカラーを適用でき、取り付け部材３の孔３１が金属ベース板２１に形成された孔３１と略同径の孔部の位置に重ねて載せた状態で、収納部２２による成形によって、複数箇所に保持される。この場合、取り付け部材３は、端面３２が同じ高さで圧力検出体１を挟むようにして一列になるように設けられ、孔３１を利用して圧力検出の対象となる外部機器に取り付けられる。

回路基板４は、板状の硬質プリント配線基板を適用でき、図６に示すように、収納部２２の底部２２１面（金属ベース板２１面）と略平行に組み付けられ、底部２２１面の垂直方向に折り曲げられた圧力検出体１から延びるリード端子１２と、ターミナル２３の一端とをスルーホール４１に挿入し、半田付けされることで、電気的に接続される。回路基板４は、リード端子１２とターミナル２３とを通しながら載せるだけで良いため、組付け性が容易であり、また、開口方向に半田付け面が露出するため、半田付け作業やその確認が容易に行えるため、生産性が良好となる。また、リード端子１２やターミナル２３の先端１２ａ，２３ａが先細りしているため、回路基板４のスルーホール４１に通し易く、組付け性が簡単になる。

また、回路基板４は、リード端子１２とターミナル２３とを接続する銅箔からなる配線パターンが形成されており、各圧力検出体１からの電気信号を対応するターミナル２３にそれぞれ導くとともに、各圧力検出体１の電源用ラインは、配線パターンによって接続され、同一のターミナル２３によって、外部接続される。また、グランド用ラインもこれと同様に配線パターンによって、まとめられており、コネクタ部２４の接続ターミナルを少なくできるため、圧力検出装置Ａを取り付けて電気接続する際に作業を容易にできる。また、圧力検出装置Ａから外部機器までのケーブルの本数を低減できる。

また、回路基板４は、コンデンサ等の電子部品を実装でき、圧力検出体１からの電気信号を調整する波形整形回路や増幅回路、またはノイズ対策回路を構成することもできる。

充填部材５は、流動性のあるエポキシ樹脂やシリコーン樹脂が適用でき、収納部２２内に充填され、硬化することで、リード端子１２や回路基板４等を気密にできる。なお、充填部材５は、充填される際に、溝２２１ｂを利用して通気しつつ、収納部２２の隅々に充填部材５が行き渡るように作用する。また、充填部材５は、収納部２２から溢れてしまう場合であっても、台座２２１ａの寸法設定により圧力検出体１の流入部１１側の面に充填部材５が至る前に、壁部２２２の端部面２２２ａ、特に、調整壁部２２２ｂの端部面２２２ａから充填部材５が流れ出るため、圧力検出体１の流入部１１やこの流入部１１よりも高く位置する取り付け部材３の端面３２に余計な充填部材５が付着しないため、簡易に充填作業を行うことができる。

斯かる圧力検出装置Ａは、流体を取り入れるための流入部１１と、前記流体の圧力に応じた電気信号を出力する半導体式の圧力検出素子と、この圧力検出素子を収納する筺体１３と、前記圧力検出素子と電気的に接続し前記筐体１３外へ導通するリード端子１２と、を設けた圧力検出体１と、複数の圧力検出体１のリード端子１２に接続する回路基板４と、複数の圧力検出体１及び回路基板４を収納する収納部２２を有する載置台２と、収納部２２に充填させ硬化することでリード端子１２及び回路基板４を気密にする充填部材５と、を備える。

したがって、複数の圧力検出体１により検出部を複数配置する場合にあっても、簡易な構成にて電気的な接続を行うことができ、生産性の良い圧力検出装置Ａとなる。

また、収納部２２は、底部２２１及びこの底部２２１を囲む壁部２２２によって開口する形状で、かつ収納部２２の内外に延びる導電性のターミナル２３をインサート成形して形成され、リード端子１２及びターミナル２３の一端は、底部２２１と垂直方向に保持されて、回路基板５のスルーホール４１に挿入されることによって、該開口側から各先端１２ａ，２３ａを挿通しながら組み付けることができ、組み付け性が容易となる。また、回路基板５から突出するリード端子１２及びターミナル２３の一端を該開口から臨むことができるため、半田付け処理や、接続状態の確認検査など簡単にできる。

また、リード端子１２及びターミナル２３における回路基板４に挿入される側の一端は、先端１２ａ，２３ａが、先細り形状に形成されることによって、回路基板４を組み付ける際に、スルーホール４１を誘い込むように適正位置にガイドできるため、生産性が良くなる。

また、回路基板４は、ターミナル２３の電源供給用の配線と接続するとともに、分岐して複数の圧力検出体１のリード端子１２に接続する配線パターンを設けることによって、ターミナル２３の本数を低減できるため、簡易な取り付け作業を提供する圧力検出装置Ａとなる。

なお、本発明は上述した実施の形態の構成にて例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構成においても、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良、並びに設計の変更が可能なことは勿論である。例えば、上述した実施の形態においては、図３に示すように、一方側にリード端子１２が延びる圧力検出体１のパッケージを例にあげて説明したが、例えば、図７に示す圧力検出体１０のような形状である場合には、リードフレーム等の金属部材Ｔをリード端子１２０に溶接することで回路基板へ導通させることもできる。この金属材料Ｔを含む圧力検出体１０を適用する場合であっても、上述実施の形態と同様の効果を得ることができる。

本発明は、複数の検出部を設けた圧力検出装置に関し、例えば、自動車やオートバイなどの移動体に搭載される変速装置などに取り付けられる圧力検出装置に好適である。

Ａ 圧力検出装置
１ 圧力検出体
１１ 流入部
１２ リード端子
１２ａ 先端
１３ 筐体
２ 載置台
２１ 金属ベース板
２２ 収納部
２２１ 底部
２２１ａ 台座
２２１ｂ 溝
２２２ 壁部
２２２ａ 端部面
２２２ｂ 調整壁部
２２３ 区画壁
２３ ターミナル
２３ａ 先端
２４ コネクタ部
３ 取り付け部材
３１ 孔
３２ 端面
４ 回路基板
４１ スルーホール
５ 充填部材

Claims (5)

1. 流体を取り入れるための流入部と、前記流体の圧力に応じた電気信号を出力する半導体式の圧力検出素子と、この圧力検出素子を収納する筺体と、前記圧力検出素子と電気的に接続し前記筐体外へ導通するリード端子と、を設けた圧力検出体と、
   複数の前記圧力検出体の前記リード端子に接続する回路基板と、
   複数の前記圧力検出体及び前記回路基板を収納する収納部を有する載置台と、
   を備えることを特徴とする圧力検出装置。
2. 前記収納部は、底部及びこの底部を囲む壁部によって開口する形状で、かつ前記収納部の内外に延びる導電性のターミナルをインサート成形して形成され、
   前記リード端子及び前記ターミナルの一端は、前記底部と垂直方向に保持されて、前記回路基板のスルーホールに挿入されることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
3. 前記リード端子及び前記ターミナルにおける前記回路基板に挿入される側の一端は、先端が、先細り形状に形成されることを特徴とする請求項２に記載の圧力検出装置。
4. 前記回路基板は、前記ターミナルの電源供給用の配線と接続するとともに、分岐して複数の前記圧力検出体の前記リード端子に接続する配線パターンを設けることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
5. 前記回路基板は、前記圧力検出体からの電気信号を調整するための電子部品を実装することを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。

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