JP3355304B2 - 圧力センサ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力センサ装置に
係り、特に低圧、微圧領域の圧力を検出するのに用いら
れる圧力センサ装置に関する。

【０００２】

【背景技術】従来より、圧力センサ装置においては通
常、特開平８−６２０７６号公報、特開平８−１７８７
７６号公報、あるいは特開平８−１８４５１５号公報に
示されているように、圧力を検出する圧力センサチップ
は樹脂製の材料によってパッケージングされており、こ
のパッケージに設けられた貫通孔を通して圧力センサチ
ップに被測定圧力が作用する構造になっている。また、
このような圧力センサでは、圧力センサチップと電気的
に導通した複数の端子がパッケージから突設されてお
り、これらの端子とパッケージが実装される電子回路基
板とを導通させることで圧力センサチップからの出力信
号を電気的に処理可能にしている。

【０００３】一方、従来の圧力センサ装置は、前述の特
開平８−６２０７６号公報における図１、および特開平
８−１７８７７６号公報の図１に示されるように、被固
定面に対してビス止め等されるケース部材を備えてお
り、このケース部材に前記パッケージが実装された電子
回路基板を取り付けている。そして、そのようなケース
部材には被測定圧力が導かれる圧力導入口が設けてあ
り、この圧力導入口とパッケージの貫通孔とをＯリング
等でシールされた状態で連通させている。

【０００４】しかし、これらの圧力センサ装置では、圧
力センサチップがパッケージで被われている分だけ部品
点数が多くなってコスト高になるうえ、パッケージの収
容スペースが必要となって小型化できないという問題が
ある。そこで、近年では、圧力センサチップを電子回路
基板上に直に実装（ベアチップマウント）することも行
われている。このようにすれば、パッケージを不要にで
きるので、コストの削減および小型化を達成できるのに
加え、パッケージングする工程を省いて生産性を向上さ
せることができるというメリットがある。

【０００５】そして、このようなベアチップマウントタ
イプの圧力センサにおいては、貫通孔を有するパッケー
ジが省かれているため、同様な貫通孔を電子回路基板に
設けるとともに、この貫通孔とケース部材の圧力導入口
とをケース部材および基板間に形成された圧力室を介し
て連通させており、この圧力室をケース部材および基板
間に介装されたガスケットによってシールしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ベアチ
ップマウントタイプの圧力センサにおいて、電子回路基
板とケース部材との取付は、依然として特開平８−６２
０７６号公報に示されているような方法、すなわちケー
ス部材に形成されたボスに電子回路基板を貫通させた後
にボスの先端を熱カシメすることで行われたり、あるい
は互いをビス止めすることで行われている。従って、電
子基板回路をケース部材に取り付けるにあたっては、作
業が繁雑になり、圧力室を形成するのに手間がかかると
いう問題がある。

【０００７】また、電子回路基板で圧力室を形成する関
係上、電子回路基板にも被測定圧力が作用することにな
る。このため、特に被測定圧力が小さい１００ｋPa以下
の低圧レンジまたは微圧レンジで使用される圧力センサ
装置においても、前述と同様な取付方法を採用したので
は、取付部に過剰な強度を付与することになるので、必
要以上に構造が複雑になったり、時には部品点数が減ら
せないという問題が生じる。

【０００８】本発明の目的は、ベアチップマウントタイ
プの圧力センサ装置において、圧力室を形成する基板と
ケース部材との取付構造を簡素化することにより、その
取付作業を容易に行えるようにし、確実にシールされた
圧力室を簡単に形成することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の圧力センサ装置
は、ベアチップマウントタイプ、すなわち具体的には、
圧力導入口が設けられかつ被固定面に固定されるケース
部材と、このケース部材の圧力導入口に対応した位置に
弾性を有するガスケットを介して取り付けられる基板
と、この基板に直に取り付けられて圧力導入口から導か
れる被測定圧力を検出する圧力センサチップと、このセ
ンサチップが取り付けられた基板およびガスケットを被
うようにケース部材に取り付けられるカバー部材とを備
えているとともに、ガスケットによってシールされたケ
ース部材および基板間の空間が圧力導入口と連通した圧
力室になっている圧力センサ装置であって、ケース部材
には、基板を挟んで互いに対向して設けられて基板の外
面を係止可能なツメ部と、このツメ部から所定間隔をお
いて立設された壁部とが設けられ、カバー部材には、ケ
ース部材への取り付け時にツメ部と壁部との間に挿入さ
れることで当該ツメ部および壁部に接触してツメ部の広
がりを押さえるツメ押さえ部が設けられ、基板は、ツメ
部が当該基板の外側に開くことでワンタッチ式でケース
部材に取り付けられることを特徴とするものである。こ
こで、基板の「外面」とは、圧力室に臨む面とは反対側
の面をいう。また、基板の「外側」とは、基板の面内方
向の外側の意味である。

【００１０】このような本発明によれば、ケース部材に
基板を係止可能なツメ部を設けるだけなので、基板とケ
ース部材との取付構造が簡素化され、また、その取付に
あたっては、基板をケース部材に対してワンタッチで係
止させればよく、取付作業が容易に行えるようになる。
従って、確実にシールされた圧力室が迅速かつ簡単に形
成されるようになり、前記目的が達成される。

【００１１】また、本発明の圧力センサ装置において
は、ケース部材およびカバー部材の少なくとも一方に、
他方に対して係止可能な別のツメ部を設け、この別のツ
メ部によってケース部材およびカバー部材をワンタッチ
式で互いに取り付けることが望ましい。 この際、別のツ
メ部を、壁部の外側に設けることが好ましく、さらに
は、カバー部材に設けることが好ましい。

【００１２】そして、本発明の圧力センサ装置において
は、ケース部材の壁部およびカバー部材のツメ押さえ部
の少なくとも一方に、当該ケース部材およびカバー部材
が互いに取り付けられた状態で他方に対して接触するテ
ーパ面を設けることが望ましい。

【００１３】以上の圧力センサ装置においては、基板を
係止するツメ部をケース部材における基板の係止部分と
対向した外面の近傍位置から突設させることが好まし
い。

【００１４】加えて、カバー部材には被固定面と当接す
る当接面を設け、この当接面を貫通する結合具で圧力セ
ンサ装置を被固定面に固定してもよい。

【００１５】さらに、圧力室を形成する基板に圧力セン
サチップから出力される信号を電気的に処理する信号処
理回路を設けてもよい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態を図面
に基づいて説明する。 〔第１実施形態〕図１は、第１実施形態に係る圧力セン
サ装置１０を示す分解斜視図、図２は、組み立てられた
圧力センサ装置１０の断面図（図１におけるII−II線断
面図）である。

【００１７】圧力センサ装置１０は、例えば１００ｋPa
以下の低圧あるいは微圧レンジの被測定圧力を検出する
ものであり、被固定面１（図２）に設けられた挿入孔２
に挿入配置されるケース部材２０と、このケース部材２
０にガスケット３０を介して取り付けられる基板として
の電子回路基板４０と、電子回路基板４０上に実装され
た圧力センサチップ５０と、これらのガスケット３０や
電子回路基板４０を被うようにケース部材２０に取り付
けられるカバー部材６０とで構成されている。

【００１８】ケース部材２０は、絶縁性を有する樹脂製
とされ、略中央には挿入孔２にＯリング３を介して挿入
される継手部２１が設けられ、継手部２１には図中の上
下にわたって貫通した圧力導入口２２が設けられてい
る。なお、継手部２１の突出方向や圧力導入口２２の位
置等は、その実施にあたって任意に決められてよく、本
実施形態の限りではない。

【００１９】ケース部材２０の上面における圧力導入口
２２周りは、ガスケット３０が配置される平面矩形の平
坦な配置面２３とされている。さらに、この配置面２３
の外側には、鉛直に立ち上がった対向する一対の長辺側
壁部２４、一方の短辺側から立ち上がった短辺側壁部２
５、および他方の短辺側から立ち上がった短辺側壁部２
６，２７が設けられている。

【００２０】各長辺、短辺側壁部２４〜２７は、ガスケ
ット３０上に配置される電子回路基板４０の外周を囲ん
でおり、電子回路基板４０上の図示しない信号処理回路
を電気的な悪影響（絶縁抵抗の劣化、耐電圧の低下、雷
サージ、静電気など）から保護するとともに、電子回路
基板４０の周端面が長辺側壁部２４の両端側の内側面２
４Ａおよび短辺側壁部２５〜２７の略全体の内側面２５
Ａ〜２７Ａに当接することで電子回路基板４０の位置ズ
レを防止している。

【００２１】これらの長辺、短辺側壁部２４〜２７のう
ち、長辺側壁部２４の略中央部分であって、電子回路基
板４０に当接する内側面２４Ａ（図１）を除く部分は、
電子回路基板４０から若干外側に離間して設けられてお
り、その内側の面が、図２に示すように、上端に向かう
に従って外側に位置するようになるテーパ面２４Ｂとな
っている。

【００２２】各テーパ面２４Ｂと前述した配置面２３と
の間には下方に貫通した片側二個、計四つの開口部２８
が設けられ、この開口部２８内には下方から上方に向け
て突出した鉤状のツメ部２００が設けられている。

【００２３】各ツメ部２００の上部側は、図３にも拡大
して示すように、下方に向かうに従って内側に位置する
ように傾斜した案内面２０１と、電子回路基板４０（図
１、図２）の上面（圧力センサチップ５０が実装された
面）４１を係止する係止面２０２とを有する係止部２０
３とされ、その下部側は開口部２８の下端の内面と前記
係止部２０３とを連続させる柱状部２０４とされ、この
柱状部２０４がケース部材２０における電子回路基板４
０の係止部分と対向した外面２０Ａの近傍位置から設け
られることで、ツメ部２００の開き量すなわち係止面２
０２の引っかかり長さを稼いでいる。

【００２４】つまり、本実施形態では、ケース部材２０
の配置面２３にガスケット３０を介して配置される電子
回路基板４０が、各ツメ部２００によって係止されるこ
とでワンタッチ式に固定される構造であり、この点が電
子回路基板をボスの熱カシメやビス止めによってケース
部材に取り付ける従来に比して大きく相違している一つ
である。

【００２５】また、長辺側壁部２４の外側には、計四つ
の係止孔２９が設けられ、この係止孔２９にはカバー部
材６０の後述する別のツメ部が係止され、ケース部材２
０に対するカバー部材６０の取り付けが行われるように
なっている。この際、これらの係止孔２９やカバー部材
６０のツメ部（後述）が長辺側壁部２４の外側に位置す
るようになるため、それらの係止孔２９やツメ部周辺の
隙間から内部に入り込もうとする塵やほこり等を長辺側
壁部２４で阻むことができ、内部の防塵性が確保される
ようになっている。

【００２６】ガスケット３０は、例えばシリコーンゴム
等の弾性体とされているとともに、内側の領域が第１〜
第３区画３１〜３３に分けられ、中央の第２区画３２、
ケース部材２０の配置面２３、および電子回路基板４０
の下面４２により、ケース部材２０の圧力導入口２２と
電子回路基板４０に設けられた貫通孔４３とを連通させ
る圧力室３００（図２）が形成されるようになってい
る。なお、ガスケット３０の外郭形状や区画割り等も本
実施形態に限定されるものではなく、ケース部材２０お
よび電子回路基板４０の形状や、圧力導入口２２、貫通
孔４３の相互の位置関係を勘案して任意に決められてよ
い。

【００２７】このようなガスケット３０の上面および下
面（電子回路基板４０の下面４２およびケース部材２０
の配置面２３に密着する面）には、金型転写等による微
細なシボ３０Ａが形成されている。このようなシボ３０
Ａは、圧力センサ装置１０を自動組立機等を使用した組
立ラインで組み立てる際、パーツフィーダで自動的に供
給されるガスケット３０とそのパーツフィーダとの接触
面積を減らすために設けられており、これによってガス
ケット３０がフィーダに貼り付くのを防止している。

【００２８】このガスケット３０のシボ３０Ａが形成さ
れた面のゴム硬さＨｓは４０°程度である。ゴム硬さＨ
ｓが７０°を越えると、表面の密着性が極端に悪くな
り、良好なシール性が得られない。

【００２９】また、ガスケット３０は、ケース部材２０
と電子回路基板４０との間に介装されると圧着されてつ
ぶれるが、そのつぶし代（介装前の厚さ寸法とつぶれた
分の寸法の比の百分率）は一般的に１０〜３０％であ
り、この範囲内で使用されることが望まれる。つぶし代
が１０％よりも小さいと、ガスケット３０がケース部材
２０と電子回路基板４０との間に介装された際に十分に
弾性変形しないため、やはり良好なシール性が得られな
い。反対に３０％を越えると、ガスケット３０に過度の
押圧力が作用していわゆるつぶれ過ぎとなるから、損傷
や亀裂等が生じ易くなる。

【００３０】さらに、シボ３０Ａが形成された面の表面
粗さＲａは０．５〜０．８μｍとされている。表面粗さ
Ｒａが０．５μｍよりも小さいと、表面の密着性が極端
に良好になってフィーダ面に貼り付き易いという問題が
生じる。反対に０．８μｍより大きいと、１０〜３０％
のつぶし代内でガスケット３０を有効に使えず、そのつ
ぶれ代を正確に管理する必要が生じて面倒である。

【００３１】図５は、本発明人による実験によって得ら
れた表面粗さＲａとつぶし代との関係をゴム硬さＨｓが
４０°のガスケットについて示したグラフである。この
グラフは、所定の表面粗さＲａに対して少なくともどの
程度のつぶし代で用いれば良好なシール性が得られるか
を示している。

【００３２】つまり、例えば表面粗さＲａが０．８μｍ
のガスケットでは、少なくとも１０％のつぶし代で用い
れば良好なシール性が得られるうえ、前述のつぶし代の
範囲を考慮すれば、１０〜３０％（図中の矢印Ａ１）と
いう広い範囲のつぶし代内で使用することができ、つぶ
し代を管理する負担が軽減される。また、このことは、
表面粗さＲａが０．８μｍ以下のガスケットにおいても
同様である。

【００３３】これに対して、例えば表面粗さＲａが１．
０μｍのガスケットでは、確実なシール性を得るために
は少なくとも１７．５％のつぶし代が要求され、つぶし
代の範囲が１７．５〜３０％（図中の矢印Ａ２）と狭く
なる。このため、つぶし代が範囲から外れやすくなるか
ら、その管理がより厳しく要求され、負担が増す。

【００３４】電子回路基板４０は、アルミナ等のセラミ
ック基板からなり、上面４１には配線パターン上に二点
鎖線で示すようなＩＣ４４やコネクタ４５等の電子・電
気部品を実装することで信号処理回路（図示略）が形成
され、この信号処理回路によって圧力センサチップ５０
からの出力信号を電気的に処理している。そして、電子
回路基板４０の略中央に設けられた貫通孔４３を通って
被測定圧力が圧力センサチップ５０の受圧面に作用する
ようになっている。

【００３５】圧力センサチップ５０は、上下のガラス基
板間に受圧面を有するシリコンダイアフラムが介装され
た構成であり、シリコンダイアフラムに作用する被測定
圧力を、そのシリコンダイアフラムに設けられた可動電
極と、これに対向するように設けられた上側ガラス基板
の固定電極間との静電容量変化として検出する静電容量
型のセンサチップである。なお、圧力センサチップとし
て、歪みゲージ型のものも適用できる。

【００３６】このような圧力センサチップ５０は、貫通
孔４３を被うように電子回路基板４０上に直に実装され
ており、電子回路基板４０に対して弾性接着剤５１によ
って固定され、この接着剤５１が貫通孔４３の周囲に連
続して塗布されることで電子回路基板４０および圧力セ
ンサチップ５０間のシール材を兼ね、圧力漏れを防止し
ている。また、圧力センサチップ５０では可動電極、固
定電極がともに外部側に引き出されており、これらの引
出部分と電子回路基板４０上の配線パターンとがワイヤ
ーボンディング等で結線されている。

【００３７】カバー部材６０は、ケース部材２０と同様
に樹脂製とされ、平面形状が略正方形である。カバー部
材６０の外側面にはケース部材２０の係止孔２９に係止
されるツメ部６１が設けられている。各ツメ部６１は、
カバー部材６０をワンタッチ式でケース部材２０に取付
可能にするものであり、その形状等はケース部材２０の
ツメ部２００と略同じ形状であるため、ここでのその詳
説を省略する。

【００３８】カバー部材６０の対角上にある一対の角部
は、圧力センサ装置１０としての厚さ方向の全域にわた
って設けられた厚肉部６２になっている。各厚肉部６２
の下端面は、被固定面１と近接対向するケース部材２０
の外面（下面）２０Ａよりも下方に突出した当接面６３
とされ、これらの当接面６３（図２では一方のみを図
示）が被固定面１と当接している。

【００３９】そして、各当接面６３（厚肉部６２）には
上下に貫通する丸孔６４が設けられ、これらの丸孔６４
に挿通される結合具としてのビス６５で圧力センサ装置
１０全体が被固定面１に固定されるようになっている。
なお、ケース部材２０に設けられた同様な当接面２０Ｂ
は被固定面１に当接しているのみで、この当接面２０Ｂ
にはビス６５が挿通されない。

【００４０】一方、カバー部材６０の内部においては、
図２に示すように、下方に突出してケース部材２０の長
辺側壁部２４およびその内側のツメ部２００間に挿入さ
れるツメ押さえ部６７が設けられている。

【００４１】ツメ押さえ部６７は、内側の鉛直面６７Ａ
がツメ部２００の背面（外側の面）と当接しており、ケ
ース部材２０にカバー部材６０が取り付けられると同時
にツメ部２００が広がるのを防止している。

【００４２】ツメ押さえ部６７の外側の面は下方に向か
うに従って内側に位置するように傾斜したテーパ面６７
Ｂとされ、このテーパ面６７Ｂと長辺側壁部２４のテー
パ面２４Ｂとが互いに接触している。そして、このよう
なテーパ面２４Ｂ，６７Ｂは、ケース部材２０およびカ
バー部材６０を金型から抜き出す際の抜き勾配として設
けられたものである。

【００４３】また、カバー部材６０内には、ケース部材
２０の短辺側壁部２６，２７と対応した上側壁部６８，
６９が設けられており、これらの上側壁部６８，６９に
よってコネクタ４５用に設けられた切欠開口６６周りに
おいても、前述した電気的な悪影響を回避できるように
なっている。すなわち、以上に説明した長辺、短辺側壁
部２４〜２７および上側壁部６８，６９によって本発明
の壁部が構成されている。そして、各上側壁部６８，６
９により、（コネクタ４５に嵌合する）コネクタの脱着
の際の機械的な補強もなされている。

【００４４】このような本実施形態においては、ケース
部材２０の配置面２３にガスケット３０を配置した後、
予め圧力センサチップ５０が実装された電子回路基板４
０をガスケット３０上に押し込んでワンタッチ式で配置
する。

【００４５】この際、電子回路基板４０は先ず、ツメ部
２００の案内面２０１に接触し、さらに押し込まれるこ
とでツメ部２００が外側に開いてガスケット３０上に配
置される。そして、これと同時に上面４１がツメ部２０
０の係止面２０２で係止され、ケース部材２０および電
子回路基板４０間にガスケット３０で密閉された圧力室
３００が形成される。

【００４６】また、ガスケット３０は電子回路基板４０
が押し付けられることでつぶされるめ、ガスケット３０
の弾性力によって電子回路基板４０の下面４２が係止面
２０２に向かって押圧され、このことによって、圧力室
３００のシール性が確保されるとともに、電子回路基板
４０の確実な固定がなされる。

【００４７】次いでケース部材２０にカバー部材６０を
取り付けるが、この取付もカバー部材６０のツメ部６１
をケース部材２０の係止孔２９にはめ込むようにすれば
よく、ワンタッチで取付作業が完了する。なお、以上の
一連の工程を自動化された組立ライン等で行うが、作業
者による手作業によって行ってもよい。

【００４８】このような本実施形態によれば、以下のよ
うな効果がある。 １）電子回路基板４０のケース部材２０に対する取付
は、電子回路基板４０をケース部材２０に設けられたツ
メ部２００に係止させるだけで行えるため、それらを接
着や、ねじ止め、圧入、溶着等などのように高い部品精
度や条件管理が要求される面倒な手段で取り付ける必要
がなく、その取付作業を容易に行える。従って、電子回
路基板４０をガスケット上に押し込むようにワンタッチ
で配置すればよいから、良好なシール性を有する圧力室
３００を迅速かつ簡単に形成できる。そして、圧力室３
００を単純化された作業で形成できるので、自動組立機
による組立にも容易に対応できる。

【００４９】２）また、ケース部材２０にツメ部２００
を設けるだけなので、ケース部材２０と電子回路基板４
０との取付構造を簡素化でき、これによって少ない部品
点数で必要十分な取付強度を確保でき、さらに、小型化
も促進できる。

【００５０】３）ツメ部２００を構成する柱状部２０４
がケース部材２０における電子回路基板４０の係止部分
と対向した外面２０Ａの近傍位置から設けられているた
め、ツメ部２００の揺動量すなわち係止面２０２の揺動
方向の引っかかり長さを大きくでき、電子回路基板４０
をより安定した状態で係止できる。これにより、電子回
路基板４０をガスケット３０上に押し込む際にもツメ部
２００の基端側に大きな応力が発生せず、容易に破損す
るといった心配もないから、信頼性を向上させることが
できる。

【００５１】４）ツメ部２００は電子回路基板４０を外
面側から係止する構造になっているので、例えば電子回
路基板４０に開口部を設け、この開口部にツメ部を挿通
して係止させる場合に比し、そのような開口部を設ける
手間を省くことができる。特に本実施形態においては、
電子回路基板４０として開口部等を設けにくいセラミッ
ク基板を用いているため、そのような構造は有効であ
る。

【００５２】５）ケース部材２０には電子回路基板４０
を囲う長辺、短辺側壁部２４〜２７が設けられ、カバー
部材６０の切欠開口６６近傍には上側壁部６８，６９が
設けられているから、絶縁抵抗の劣化、耐電圧の低下、
あるいは雷サージや静電気等による信号処理回路の破壊
など、電気的な悪影響を回避でき、信頼性をより向上さ
せることができる。このことにより、電子回路基板４０
の縁面距離を大きくしたり、電子回路基板４０を樹脂モ
ールドする必要がないので、電子回路基板４０のサイズ
を小さくして小型化をより一層促進できるうえ、モール
ド等の工程を省いて組立工程をさらに簡略化できる。

【００５３】６）そして、電子回路基板４０はツメ部２
００によって上方へ外れるのが防止されている他、周端
面が長辺、短辺側壁部２４〜２７に当接するため、それ
ら長辺、短辺側壁部２４〜２７によって面内方向へ外れ
るおそれもなく、ガタ等も生じない。しかも、電子回路
基板４０はガスケット３０と密着し、さらに、このガス
ケット３０によってツメ部２００の係止面２０２側に押
圧されているため、この点からも容易にずれることはな
い。従って、圧力室３００のシール性を確実に維持でき
る。

【００５４】７）カバー部材６０にはツメ部２００の背
面と当接するツメ押さえ部６７が設けられているため、
ケース部材２０にカバー部材６０が取り付けらると同時
にツメ部２００が広がるのを防止でき、電子回路基板４
０が外れるのを確実に防ぐことができる。また、圧力室
３００の内圧が大きくなり、電子回路基板４０の下面４
２に作用する力が大きくなると、ツメ部２００が広がる
方向に押しやられて電子回路基板４０から外れ、電子回
路基板４０が浮き上がって圧力室３００のシール状態を
維持できないことが考えられる。しかし、本実施形態の
圧力センサ装置１０では、ツメ押さえ部６７が設けられ
ているので、このような問題も解決できる。

【００５５】８）カバー部材６０にもケース部材２０の
係止孔２９にはめ込まれるツメ部６１が設けられている
ため、ケース部材２０へのカバー部材６０の取付作業も
ワンタッチで迅速かつ簡単にできる。

【００５６】９）カバー部材６０のツメ部６１やケース
部材２０の係止孔２９が長辺側壁部２４の外側に位置し
ているため、ツメ部６１周辺の隙間や係止孔２９から内
部に入り込もうとする塵やほこり等を長辺側壁部２４で
阻むことができ、内部の防塵性を確保できる。なお、カ
バー部材６０の切欠開口６６はコネクタ４５およびこれ
と嵌合する他方のコネクタによって塞がれるため、防塵
性が損なわれることはない。このことにより、導電性を
有した異物による電気的な障害を回避できる。

【００５７】１０）ケース部材２０の長辺側壁部２４に
はテーパ面２４Ｂが設けられ、カバー部材６０のツメ押
さえ部６７にはテーパ面６７Ｂが設けられ、これらのテ
ーパ面２４Ｂ，６７Ｂ同士が接触しているため、ケース
部材２０とカバー部材６０とを互いに引き離す力を発生
させることができ、これによってカバー部材６０のツメ
部６１の係止面に面圧を加わえることができる。従っ
て、ケース部材２０およびカバー部材６０間に弾性部材
を介在させる等して部品点数を増やさなくとも、両部材
間のガタをなくすことができる。

【００５８】１１）圧力センサ装置１０はカバー部材６
０の当接面６３に設けられたビス６５により被固定面１
に固定されるから、ビス６５の締結によって受ける被固
定面１からの反力の殆どを当接面６３で受けることがで
きる。これにより、その反力をカバー部材６０とは別体
のケース部材２０に伝えにくくでき、ケース部材２０が
反力によって歪むのを防止できる。従って、そのような
歪みが電子回路基板４０を介してセンサチップ５０に伝
わらないので、圧力感度の高い微圧レンジの圧力センサ
チップ５０を用いた場合でも、圧力センサチップ５０の
出力が誤って変化するという問題がなく、圧力が作用し
ない状態で圧力センサチップ５０からの出力が高めに出
たり、レンジ内の最高圧力が作用している状態で出力が
低めに出るといった不具合が生じない。また、これに伴
ってビス６５の締付トルクの管理を不要にでき、圧力セ
ンサ装置１０の設置作業を行う際の作業者の負担を軽減
できる。

【００５９】１２）電子回路基板４０はセラミック製と
され、この電子回路基板４０には圧力センサチップ５０
を構成する下側のガラス基板が接着されている。つま
り、これらの電子回路基板４０とガラス基板との熱膨張
係数をほぼ同じにでき、それらが熱膨張や熱収縮によっ
て互いに剥がれることもない。加えて、電子回路基板４
０と圧力センサチップ５０とは弾性接着剤５１によって
接着されているため、それぞれの熱膨張係数が厳密に一
致していなくとも、熱膨張や熱収縮時に生じる僅かな歪
みを弾性接着剤５１で吸収でき、剥がれをより有効に防
止でき、信頼性を高めることができる。

【００６０】１３）圧力センサチップ５０は信号処理回
路が形成された電子回路基板４０に実装されているた
め、例えば圧力センサチップを単なる基板上に実装する
とともに、そのような基板で圧力室を形成する場合に比
し、圧力センサチップ５０と信号回路基板との結線を容
易にでき、また、信号処理回路が設けられた電子回路基
板を別途製作する必要がないから、部品点数を削減でき
る。そして、部品点数を削減することでさらに小型化で
きる。

【００６１】１４）ガスケット３０の上下面にはシボ３
０Ａが設けられているため、圧力センサ装置１０を自動
組立機等を使用した組立ラインで組み立てる際、パーツ
フィーダ等にガスケット３０が貼り付くのを防止でき、
ガスケット３０をスムーズに供給できる。このため、組
立ラインを正確なタクトタイムで稼働させることがで
き、生産効率を向上させることができる。

【００６２】１５）ガスケット３０は、ゴム硬さＨｓが
略４０°とされ、シボ３０が設けられた面の表面粗さＲ
ａが０．５〜０．８μｍとされたていることから、図５
中の斜線で示した広い範囲内にあるといえる。従って、
本実施形態でのガスケット３０では、パーツフィーダに
貼り付く心配がないのに加え、良好なシール性が得ら
れ、さらに、つぶし代の管理に対する負担も軽減できる
という効果がある。

【００６３】〔第２実施形態〕本発明の第２実施形態と
して、ゴム硬さＨｓが６０°程度のガスケットについて
説明する。このようなゴム硬さＨｓのガスケットも、一
般的に１０〜３０％のつぶし代内で用いられることが望
まれる。つぶし代が１０％よりも小さいと、前述したよ
うに、良好なシール性が得られず、反対に３０％を越え
ると、損傷や亀裂等が生じ易くなるからである。

【００６４】また、本実施形態に係るガスケットは、表
面粗さＲａが０．５〜０．７μｍとされている。表面粗
さＲａが０．５μｍよりも小さいと、フィーダ面に貼り
付き易すく、反対に０．７μｍより大きいと、つぶし代
を管理するのに手間がかかる。その他、このガスケット
の材質や形状等は第１実施形態のガスケット３０と同様
である。

【００６５】図６は、本発明人による実験によって得ら
れた表面粗さＲａとつぶし代との関係をゴム硬さＨｓが
６０°のガスケットについて示したグラフである。この
グラフは、図６と同様に、所定の表面粗さＲａに対して
少なくともどの程度のつぶし代で用いれば良好なシール
性が得られるかを示している。

【００６６】すなわち、図６によれば、ゴム硬さＨｓが
略６０°とされ、表面粗さＲａが０．５〜０．７μｍと
された本実施形態のガスケット（図６中の斜線で示した
範囲内にあるガスケットの意味）でも、パーツフィーダ
に貼り付く心配がないうえ、良好なシール性が得られ、
さらに、ゴム硬さＨｓが６０°のガスケットとしては、
１０〜３０％という最も広い範囲内でつぶし代を管理す
ればよいから、第２実施形態と同様に、その管理に対す
る負担を軽減できるという効果がある。

【００６７】〔第３実施形態〕図７には、本発明の第３
実施形態として、ガスケット３０のさらに別の実施形態
が示されている。このガスケット３０は、第１実施形態
と同様にシリコーンゴム等の弾性体からなり、ガスケッ
ト３０の上面および下面には、外郭形状に沿って複数の
溝３４が略連続して設けられている。すなわち、本実施
形態では、各溝３４によってパーツフィーダとの接触面
積を減らし、ガスケット３０がパーツフィーダに貼り付
くのを防いでいる。

【００６８】このようなガスケット３０によれば、シボ
３０Ａが形成された第１、第２実施形態のガスケットと
は構成が異なるものの、各溝３４の作用によって第１実
施形態での１４）の効果を同様に得ることができる。ま
た、そのような溝３４は、ケース部材の配置面と電子回
路基板の下面との間に介装された状態では、両側の壁部
分が略完全につぶれることはなく、いわゆるラビリンス
パッキンに設けられる溝と同様に作用するため、圧力室
のシール性を良好に維持できる。

【００６９】なお、本発明は、前記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等
を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記第１実施形態では、電子回路基板４０がセ
ラミック基板であったが、セラミック以外の基板であっ
てもよい。セラミック以外の基板としては、例えばセン
サチップ５０のガラス基板と同様なガラスからなる基板
を用いたり、あるいはコバールやインバー等の金属ベー
ス基板上にガラスコートによって絶縁層を形成し、さら
にその上に導電性の厚膜印刷被膜によって信号処理回路
を形成したものなど、圧力センサチップ５０の熱膨張係
数に近い材質を好適に用いることができる。

【００７０】また、第１実施形態では、圧力センサチッ
プ５０が電子回路基板４０の上面４１に実装されていた
が、圧力室３０内に収容されるように下面４２に実装さ
れてもよい。

【００７１】第１実施形態の圧力センサ装置１０では、
ケース部材に長辺、短辺側壁部２４〜２７が設けられ、
カバー部材６０に上側壁部６８，６９が設けられていた
が、本発明の壁部は、ケース部材およびカバー部材のう
ちの少なくともいずれか一方に設けられていればよく、
また、その具体的な構造等も実施にあたって任意に決め
られてよい。

【００７２】ケース部材２０とカバー部材６０との取付
は、ケース部材側の係止孔２９とカバー部材６０側のツ
メ部６１とを係止させることで行われるが、例えばケー
ス部材側にツメ部２００とは別のツメ部を設け、カバー
部材側に係止孔を設けて互いに係止させた場合でも本発
明に含まれる。

【００７３】本発明に係る圧力センサ装置に用いられる
ガスケットとしては、シボや溝付きのガスケットの他、
平坦な表面を有する通常のガスケットを用いることがで
きる。ただし、このような場合には、ガスケットをパー
ツフィーダによらずに作業者の手作業等によって供給す
る必要が生じるため、組立ラインの自動化を促進する観
点からも、前述の各実施形態のようなガスケットを用い
ることが望ましい。

【００７４】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
ベアチップマウントタイプの圧力センサ装置において、
圧力室を形成する基板とケース部材との取付構造を簡素
化し、その取付作業を容易に行え、確実にシールされた
圧力室を簡単に形成できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る圧力センサ装置を
示す分解斜視図である。

【図２】組み立てられた前記圧力センサ装置の断面図で
あり、図１のII−II線断面図である。

【図３】前記圧力センサの要部を拡大して示す斜視図で
ある。

【図４】前記圧力センサ装置の構成部材を示す断面図で
あり、図１のIV−IV線断面図である。

【図５】前記構成部材における表面粗さとつぶし代との
関係を示すグラフである。

【図６】本発明の第２実施形態としての前記構成部材の
別実施形態であって、その表面粗さとつぶし代との関係
を示すグラフである。

【図７】本発明の第３実施形態としての前記構成部材の
さらに別実施形態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 被固定面 １０ 圧力センサ装置 ２０ ケース部材 ２２ 圧力導入口 ２４〜２７，６８，６９ 壁部 ２４Ｂ，６７Ｂ テーパ面 ３０ ガスケット ４０ 基板としての電子回路基板 ４３ 貫通孔 ５０ 圧力センサチップ ６０ カバー部材 ６１，２００ ツメ部 ６３ 当接面 ６５ 結合具としてのビス ６７ ツメ押さえ部 ３００ 圧力室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−102121（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01L 9/00 - 9/12 G01L 19/14

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力導入口が設けられかつ被固定面に固
   定されるケース部材と、このケース部材の前記圧力導入
   口に対応した位置に弾性を有するガスケットを介して取
   り付けられる基板と、この基板に直に取り付けられて前
   記圧力導入口から導かれる被測定圧力を検出する圧力セ
   ンサチップと、このセンサチップが取り付けられた基板
   およびガスケットを被うように前記ケース部材に取り付
   けられるカバー部材とを備えているとともに、前記ガス
   ケットによってシールされた前記ケース部材および基板
   間の空間が前記圧力導入口と連通した圧力室になってい
   る圧力センサ装置であって、 前記ケース部材には、前記基板を挟んで互いに対向して
   設けられて前記基板の外面を係止可能なツメ部と、この
   ツメ部から所定間隔をおいて立設された壁部とが設けら
   れ、前記カバー部材には、前記ケース部材への取り付け時に
   前記ツメ部と前記壁部との間に挿入されることで当該ツ
   メ部および前記壁部に接触して前記ツメ部の広がりを押
   さえるツメ押さえ部が設けられ、 前記基板は、前記ツメ部が当該基板の外側に開くことで
   ワンタッチ式で前記ケース部材に取り付けられることを
   特徴とする圧力センサ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の圧力センサ装置におい
   て、前記ケース部材および前記カバー部材の少なくとも
   一方には、他方に対して係止可能な別のツメ部が設けら
   れ、この別のツメ部によって前記ケース部材および前記
   カバー部材がワンタッチ式で互いに取り付けられること
   を特徴とする圧力センサ装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の圧力センサ装置におい
   て、前記別のツメ部は、前記壁部の外側に設けられてい
   ることを特徴とする圧力センサ装置。
4. 【請求項４】 請求項２または３に記載の圧力センサ装
   置において、前記別のツメ部は、前記カバー部材に設け
   られていることを特徴とする圧力センサ。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の圧力セ
   ンサ装置において、前記ケース部材の壁部および前記カ
   バー部材のツメ押さえ部の少なくとも一方には、当該ケ
   ース部材および前記カバー部材が互いに取り付けられた
   状態で他方に対して接触するテーパ面が設けられている
   ことを特徴とする圧力センサ装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の圧力セ
   ンサ装置において、前記基板を係止するツメ部は、前記
   ケース部材における前記基板の係止部分と対向した外面
   の近傍位置から突設されていることを特徴とする圧力セ
   ンサ装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の圧力セ
   ンサ装置において、前記カバー部材には前記被固定面と
   当接する当接面が設けられ、この当接面を貫通する結合
   具で前記被固定面に固定されることを特徴とする圧力セ
   ンサ装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載の圧力セ
   ンサ装置において、前記基板には前記圧力センサチップ
   から出力される信号を電気的に処理する信号処理回路が
   設けられていることを特徴とする圧力センサ装置。