JP3682234B2

JP3682234B2 - Pressure sensor

Info

Publication number: JP3682234B2
Application number: JP2001025826A
Authority: JP
Inventors: 幸造山岸; 義浩友松; 敦今井
Original assignee: Nagano Keiki Co Ltd
Current assignee: Nagano Keiki Co Ltd
Priority date: 2001-02-01
Filing date: 2001-02-01
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2021-02-01
Also published as: JP2002228535A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の圧力を電気信号に変換して外部に出力する圧力センサに関する。
【０００２】
【背景技術】
流体圧力の測定には、被検知圧力を検出して電気信号に変換する圧力センサが用いられている。
このような圧力センサは、被設置部に締着固定される継手と、継手に取り付けられるセンサモジュールと、センサモジュールの検出素子に電気的に接続される回路部と、この回路部からの電気信号を入出力する端子部とを備え、センサモジュールの圧力導入孔内に導かれた流体圧がセンサモジュールの検出素子で検出される構造である。
【０００３】
このような圧力センサの従来例が図６から図８に示されている。
図６及び図７には圧力センサの従来例１が示されている。
これらの図において、従来例１では、センサモジュール１０１がビーム溶接等によって継手１０２に取り付けられており、この継手１０２には内部に節がある略筒状のハウジング１０３が取り付けられている。
このハウジング１０３の内部において、継手１０２にはスペーサ１０４が取り付けられ、このスペーサ１０４には回路基板１０６が取り付けられている。さらに、スペーサ１０４には端子台１０７を介して端子部１０８が取り付けられている。
【０００４】
図８には圧力センサの従来例２が示されている。この従来例２は、特開平11-237291号公報に示されている。
図８において、従来例２では、センサモジュール２０１が継手２０２のテーパ状接合部２０２Ａに溶接固定され、この継手２０２のフランジ部２０２Ｂには加締め機構部２０２Ｃを介して略筒状のハウジング２０３が取り付けられている。このハウジング２０３の内部において、継手２０２にはケース２０４を介して回路基板２０５が取り付けられている。さらに、回路基板２０５には端子台２０６を介して端子部２０７が取り付けられている。回路基板２０５とセンサモジュール２０１の圧力検出素子とは台座２０８で電気的に接続されている。
【０００５】
従来例１及び従来例２では、継手１０２，２０２は、被設置部にねじ止めで固定されるため、取付部であるフランジを兼ねることになる。
さらに、センサモジュール１０１，２０１は継手１０２，２０２に突き合わせて溶接固定されている。
ハウジング１０３，２０３は継手１０２，２０２に加締め機構部１０２Ａ，２０２Ｃを介して取り付けられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来例１及び従来例２の圧力センサは、継手１０２，２０２がフランジを兼ねており、換言すれば、継手１０２，２０２とフランジとが一体形成された構造である。
従来例１の圧力センサでは、センサモジュール１０１は継手１０２に突き合わせて溶接固定されているため、継手１０２の接合部が突出形成されており、そのため、圧力センサ自体の長さ寸法が長くなるという問題点がある。
これに対して、従来例２の圧力センサでは、センサモジュール２０１が継手２０２のテーパ状接合部２０２Ａに埋め込むように溶接固定されているため、圧力センサ自体の長さ寸法が長くなるという問題が回避できるが、この場合、溶接は斜め方向又は垂直方向から行われることになり、溶接線の目合わせ等の溶接作業が煩雑であるという問題点がある。
【０００７】
また、従来例１及び従来例２の圧力センサでは、外径を大きくしないために、センサモジュールの１０１，２０１の上に回路基板１０６，２０５や端子部１０８，２０７が配置されるが、そのために、スペーサ１０４及び端子台１０７やケース２０４、台座２０８及び端子台２０６が必要とされ、部品点数が多くなり、センサ全長が長くなるという不都合もある。
【０００８】
本発明の目的は、長さ寸法を短くすることができるとともに容易に製造することができる圧力センサを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明は、従来、一体に形成されていた継手とフランジとを別体に形成して前記目的を達成しようとするものである。
具体的には、本発明の圧力センサは、圧力を受けて電気信号に変換するセンサモジュールと、このセンサモジュールが取り付けられるとともに内部に圧力導入孔が形成された継手と、この継手を被設置部に固定するフランジと、このフランジに取り付けられ前記センサモジュールからの電気信号を増幅処理する回路基板と、この回路基板を一部を除いて収納するとともに前記フランジに取り付けられた筐体とを備え、前記回路基板は、電気信号を増幅処理する回路部と、この回路部からの電気信号を入出力する端子部とを有し、前記回路部と前記端子部とが金属板から形成されたリードフレームを有し、前記金属板には前記リードフレームの電気的絶縁をするための樹脂モールドが設けられ、前記リードフレームは、回路部リードフレームと、端子部リードフレームと、接続部リードフレームとを備え、これらの回路部リードフレーム、端子部リードフレーム及び接続部リードフレームが折り曲げて形成され、前記樹脂モールドは前記回路部リードフレームに設けられた回路部用樹脂モールドと、前記端子部リードフレームに設けられた端子部用樹脂モールドとを備え、これらの回路部用樹脂モールドと端子部用樹脂モールドとが重ねられて配置され、前記フランジは、その内周面が前記センサモジュールに対向するように配置され、前記継手と前記フランジとは別体に形成されることを特徴とする。
【００１０】
このような本発明では、センサモジュールに継手を突き合わせた状態で溶接固定し、継手にフランジを溶接固定する。さらに、フランジに回路基板を設けて圧力センサを組み立てる。
センサモジュールに継手を溶接する際には、フランジが設けられていないため、溶接作業にあたり、邪魔なものがない。そのため、溶接は斜め方向又は垂直方向といった不自然な方向から行うことを要しないので、溶接線の目合わせ等の作業が容易に行え、その結果、圧力センサの製造を容易に行える。
【００１１】
センサモジュールが溶接された継手にフランジを取り付けた状態では、センサモジュールがフランジの内部に没入した状態となるので、圧力センサ自体の長さ寸法が短くなる。
回路基板はフランジに取り付けられるため、回路基板を設置するにあたり、支持台や端子台等の部材が不要とされる。そのため、部品点数が減少されて、部品組立工程が少なくなり、この点からも、圧力センサの製造が容易となる。
【００１２】
しかも、金属板から回路部と端子部とのリードフレームが形成されるので、回路部と端子部とは電気的に予め接続されることになり、回路部と端子部との間を半田付け等により接続する作業が不要とされ、センサの組立作業が簡略化される。さらに、端子部は回路部と接続するための中継端子を別途設ける必要がないから、部品点数が減少され、この点からもセンサの組立作業が簡略化される。そのため、この点からも、圧力センサの製造が容易となる。
また、筺体が圧力センサに備えられていることで、防塵効果を得ることができる。この筺体がフランジに溶接等で取り付けることで、この点からも、圧力センサの製造を容易にすることができる。
【００１３】
ここで、本発明では、前記筺体は導電性である構成が好ましい。
この構成では、導電性の筺体が外部からの電磁波をシールドすることになり、外部からの電磁波による回路基板へ悪影響、例えば、ノイズを排除することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る圧力センサ１の全体を示す断面図である。
圧力センサ１は、車載用で油圧を検出するために使用される他、船舶、建築用重機、冷凍機、その他あらゆる機器に適用でき、また、空気圧、水圧等、任意の流体の圧力検出に適用できる。
図１において、圧力センサ１は、センサモジュール２と、このセンサモジュール２が取り付けられた継手３と、この継手３を図示しない被設置部に固定するためのフランジ４と、このフランジ４にそれぞれ設けられた回路基板５及び筺体６と、回路基板５と筺体６との間に設けられたガスケット７とを備えて構成されている。
【００１５】
センサモジュール２は、ダイアフラム２Ａが端面に設けられるとともにリング部２Ｂが周面の中央部に設けられた略円筒状の金属製部材である。この金属製部材は機械的強度、耐食性及びばね性（弾性）に優れた金属、例えば、析出硬化系ステンレス鋼ＳＵＳ６３０から形成される。
ダイアフラム２Ａは、その表面が円形に形成され、その表面にはブリッジ回路を構成する圧力検出素子２Ｃが形成されている。この圧力検出素子２Ｃは、酸化シリコン等の絶縁膜を介して歪みゲージから構成されており、圧力を受けると電気信号に変換する。
図２（Ａ）に示される通り、センサモジュール２の内周部２Ｄはダイアフラム２Ａの裏面に被検出圧力を導入するための導入穴とされる。センサモジュール２の開口側端面には継手３と接合する平滑な接合面２Ｅが形成されている。
【００１６】
図２（Ｂ）に示される通り、継手３は金属製の略円筒状部材である。
この金属製部材は流体の圧力レンジにより使用材料が異なる。つまり、低・中圧レンジ（例えば、100MPa以下）では、フェライト系又はオーステナイト系ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ４３０，ＳＵＳ３０４等）を用い、高圧レンジ（例えば、100MPaを越える）では、析出硬化系ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ６３０）を用いる。
【００１７】
継手３は検出する圧力が流通する流路（図示せず）を接続するための鍔部３Ａが本体３Ｂより突出形成された形状であり、この鍔部３Ａの一側端面はフランジ４と接合するための接合面３Ｃとされ、本体３Ｂは被設置部との間でシールをするシール面とされる。
継手３の鍔部３Ａを挟んで本体３Ｂとは反対側の端部には、センサモジュール２と接合するための接合筒部３Ｄが一体形成され、この接合筒部３Ｄはセンサモジュール２の接合面２Ｅと同じ大きさの接合面３Ｅが端面に形成される。
継手３は、その内部に圧力導入孔３Ｆが形成されている。
【００１８】
図１において、フランジ４は金属製の略円筒状部材である。
図２（Ｃ）に示される通り、フランジ４は、その外周面が継手３を被設置部に固定するための固定面４Ｂとされ、その一端面が回路基板５及び筺体６を取り付けるための取付面４Ｃとされ、その他端面が継手３の接合面３Ｃと接合する接合面４Ｄとされる。
フランジ４で使用される材料は、ステンレス鋼が好ましいが、溶接性、強度、耐食性に問題がなければ、一般鋼であってもよい。
【００１９】
図３（Ｄ）において、回路基板５は、一面がダイアフラム２Ａ（図１参照）に対向した回路部１１と、この回路部１１からの電気信号を入出力する端子部１２と、これらの回路部１１と端子部１２とを接続する接続部リードフレーム１３とを備えて構成される。
回路部１１は回路部リードフレーム１１Ａと、この回路部リードフレーム１１Ａに設けられた回路部用樹脂モールド１４とを備えている。
端子部１２は端子部リードフレーム１２Ｄと、この端子部リードフレーム１２Ｄに設けられた端子部用樹脂モールド１５とを備えている。
回路部リードフレーム１１Ａ、端子部リードフレーム１２Ｄ及び接続部リードフレーム１３は、連続形成されており、接続部リードフレーム１３を中心に折り曲げられて回路部１１と端子部１２とが対向配置されている。
【００２０】
回路部リードフレーム１１Ａは、圧力検出素子２Ｃと電気的接続を行うための端子１１Ｂを備えている。この回路部リードフレーム１１ＡにはＩＣチップ１６（図５参照）が装着されている。
端子１１Ｂと圧力検出素子２Ｃとはワイヤボンディングによる結線部１７で接続されている（図１参照）。
回路部用樹脂モールド１４は、回路部リードフレーム１１Ａを保持するとともに電気的絶縁をするために設けられるものであって、位置決め突起１４Ａと、フランジ４の内周面に係合する係合リング１４Ｂとを備えている。
【００２１】
端子部リードフレーム１２Ｄは、入力端子１２Ａ、出力端子１２Ｂ及びコモン端子１２Ｃ（図４参照）と、図示しない電子部品が装着される実装パッド１２Ｅとを備えている。
端子部用樹脂モールド１５は、端子部リードフレーム１２Ｄを保持するとともに電気的絶縁をするために設けられるものであって、先端が回路部用樹脂モールド１４の平面に当接される位置決め突起１５Ａを備えている。
【００２２】
図４に示される通り、回路部リードフレーム１１Ａ、端子部リードフレーム１２Ｄ及び接続部リードフレーム１３は可撓性の金属板１０から形成されており、この金属板１０の所定個所が折り曲げられ、この状態で回路部用樹脂モールド１４及び端子部用樹脂モールド１５が設けられている。
【００２３】
図１において、筺体６は回路基板５を端子部１２の一部を除いて収納するものであり、ステンレス又は一般鋼等の導電性材料から形成されている。
筺体６は、回路基板５を覆うキャップ状のシェル部６Ａと、このシェル部６Ａの周縁に一体形成された鍔部６Ｂとを有する。
図３（Ｅ）に示される通り、シェル部６Ａの中心部には端子部１２が貫通するための貫通孔６Ｃが形成されている。
鍔部６Ｂはフランジ４と接合する部分が平滑に形成されており、その外径寸法はフランジ４の外径寸法と略等しい。
図１において、ガスケット７は、筺体６と端子部用樹脂モールド１５との間に介装されており、略ブロック状に形成されている。
【００２４】
次に、本実施形態にかかる圧力センサ１の製造方法を説明する。
まず、回路基板５の製造方法を図５に基づいて説明する。
はじめに、パターン成形工程を行う。この工程では、金属板１０をエッチングやプレス等によって所定のパターンを有する回路部リードフレーム１１Ａ、端子部リードフレーム１２Ｄ及び接続部リードフレーム１３を形成する（図４参照）。
【００２５】
その後、図５（Ａ）に示される通り、モールド工程を行う。この工程では、各リードフレームを保持するための回路部用樹脂モールド１４及び端子部用樹脂モールド１５を金属板１０に取り付ける。
この際、樹脂モールド１４，１５は、金属板１０の両面に設けられるものであり、その材質として、熱硬化性樹脂のエポキシや熱可塑性樹脂のＰＢＴ、ＰＰＳ等を使用できる。
【００２６】
さらに、図５（Ｂ）に示される通り、回路部リードフレーム１１ＡにＩＣチップ１６をダイボンディングし、図５（Ｃ）に示される通り、ＩＣチップ１６と回路部リードフレーム１１Ａとをワイヤボンディングし、結線部１７を設ける。
その後、図５（Ｄ）に示される通り、ＩＣチップ１６を保護するためにＩＣチップ１６にシリコンゲルを塗布し、その後、図５（Ｅ）に示される通り、金属板１０の不要部分を切断除去する切断工程を行う。これにより、回路基板５が製造される。
【００２７】
このように製造された回路基板５を用いて圧力センサ１を組み立てる。
まず、圧力検出素子２Ｃをダイアフラム２Ａに設けてセンサモジュール２を形成しておき（センサモジュール成形工程）、その後、電子ビーム溶接でセンサモジュール２を継手３に溶接固定する。
さらに、継手３にフランジ４をプロジェクション溶接する。その後、回路基板製造工程で製造された回路基板５をフランジ４の端面にエポキシ等の接着剤で接着固定する（基板取付工程）。
【００２８】
さらに、センサモジュール２に設けられた圧力検出素子２Ｃと回路部リードフレーム１１Ａの端子部１１Ｂとをワイヤボンディングで結線して結線部１７を形成する（結線工程）。その後、接続部リードフレーム１３を曲げ中心として端子部リードフレーム１２Ｄを回路部１１に対して直角となるように折り曲げ（折曲工程）、さらに、ガスケット７を端子部１２に装着する。
【００２９】
その後、端子部１２の一部が外部に露出するように導電性筺体６で回路部１１等を覆うとともに、導電性筺体６をフランジ４の端面に溶着固定する。この際、プロジェクション溶接を鍔部６Ｂの全周に渡って行う。
これらの作業により、圧力センサ１が組み立てられ、この圧力センサ１は、図示しないタンク、配管等に取り付けられる。
【００３０】
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）圧力を受けて電気信号に変換するセンサモジュール２と、このセンサモジュール２が取り付けられるとともに内部に圧力導入孔３Ｆが形成された継手３と、この継手３を被設置部に固定するフランジ４と、このフランジ４に取り付けられセンサモジュール２からの電気信号を増幅処理する回路基板５とを備えて圧力センサ１を構成したから、圧力を適正に検出することができるとともに所定の被設置部に設置可能な圧力センサ１を提供することができる。
２）継手３とフランジ４とは別体に形成されたから、センサモジュール２に継手３を溶接する際には、その作業にあたり、フランジ４が邪魔にならない。そのため、溶接は斜め方向又は垂直方向といった不自然な方向から行うことを要しないので、溶接線の目合わせ等の作業が容易に行えることになり、圧力センサ１の製造を容易に行える。
【００３１】
３）フランジ４は、その内周面がセンサモジュール２に対向するように配置されているので、センサモジュール２が溶接された継手３にフランジ４を取り付けた状態では、センサモジュール２がフランジ４の内部に没入した状態となるので、圧力センサ自体の長さ寸法が短くなる。
４）回路基板５はフランジ４に直接取り付けられるため、回路基板５を設置するにあたり、支持台や端子台等の特別な取付部材が不要とされる。従って、部品点数が減少されて、部品組立工程が少なくなり、この点からも、圧力センサの製造が容易となる。
【００３２】
５）回路基板５は、電気信号を増幅処理する回路部１１と、この回路部１１からの電気信号を入出力する端子部１２と、これらを接続する接続部リードフレーム１３とを備え、回路部１１のリードフレーム１１Ａ、端子部１２のリードフレーム１２Ｄ及び接続部リードフレーム１３が金属板１０から形成され、この金属板１０にはリードフレームを保持するとともに電気的絶縁をするための樹脂モールド１４，１５が設けられているので、回路部１１と端子部１２との間を半田付け等により接続する作業が不要とされ、圧力センサ１の組立作業が簡略化される。
しかも、端子部１２は回路部１１と接続するための中継端子を別途設ける必要がないから、部品点数が減少され、この点からも圧力センサ１の組立作業が簡略化される。
【００３３】
６）回路基板５を一部を除いて収納する筺体６を備えて圧力センサ１を構成し、この筺体６はフランジ４の端面に取り付けられた構造であるので、回路基板５の大部分が筺体６で覆われることで、優れた防塵効果を得ることができる。
７）筺体６をフランジ４に溶接固定することで、この点からも、圧力センサ１の製造を容易にすることができる。
８）筺体６から露出する回路基板５の一部が端子部１２であるため、外部電源との接続を容易に行うことができる。
【００３４】
９）筺体６は導電性であるため、外部からの電磁波をシールドすることになり、外部からの電磁波による回路基板へ悪影響、例えば、ノイズを排除することができる。
１０）端子部用樹脂モールド１５は筺体６を貫通して設けられているので、端子部１２が端子部用樹脂モールド１５によって導電性の筺体６との間で絶縁されることから、端子部１２から短絡して回路部１１に電気が流されることがない。しかも、端子部１２と筺体６との間の絶縁のための部材を別に設けることを要しないから、部品点数の減少を図ることができる。
【００３５】
１１）筺体６と端子部用樹脂モールド１５との間にはガスケット７が介装されているので、これらの間をガスケット７で封止することで、筺体６の内部にゴミ等が入り込むことを防止できる。
１２）回路部用樹脂モールド１４と端子部用樹脂モールド１５とは対向配置され、端子部用樹脂モールド１５は回路部用樹脂モールド１４と端子部用樹脂モールド１５との間の位置決めをするための位置決め突起１５Ａを有する構成であるため、回路部用樹脂モールド１４と端子部用樹脂モールド１５とを折り曲げて所定位置に設置する際に、位置決め用突起１５Ａで位置決めされるため、圧力センサ１の組立作業をより簡略化することができる。
【００３６】
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、前記実施形態では、樹脂モールドを回路部１１と端子部１２との双方に設けたが、この樹脂モールドは、回路部１１にのみ設けるものであってもよい。
さらに、本発明では、筺体６やガスケット７を必ずしも設けることを要しない。仮に、筺体６を設ける場合であっても、導電性であることを要しない。
【００３７】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、圧力を受けて電気信号に変換するセンサモジュールと、このセンサモジュールが取り付けられるとともに内部に圧力導入孔が形成された継手と、この継手を被設置部に固定するフランジと、このフランジに取り付けられ前記センサモジュールからの電気信号を増幅処理する回路基板とを備え、前記フランジは、その内周面が前記センサモジュールに対向するように配置され、前記継手と前記フランジとは別体に形成されたから、センサモジュールに継手を溶接する際には、フランジが設けられていないため、溶接作業にあたり、邪魔なものがなく、圧力センサの製造を容易に行える。
継手にフランジを取り付けた状態では、センサモジュールがフランジの内部に没入した状態となるので、圧力センサ自体の長さ寸法が短くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧力センサの全体を示す断面図である。
【図２】（Ａ）はセンサモジュールを示す断面図、（Ｂ）は継手を示す断面図、（Ｃ）はフランジを示す断面図である。
【図３】（Ｄ）は回路基板を示す断面図、（Ｅ）は筺体を示す断面図である。
【図４】金属板に樹脂モールドが設けられた状態を示す平面図である。
【図５】（Ａ）から（Ｅ）は回路基板を製造する方法を説明する図である。
【図６】従来例を示す断面図である。
【図７】図６中、VII-VII線に沿う矢視断面図である。
【図８】異なる従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１圧力センサ
２センサモジュール
２Ｃ圧力検出素子
３継手
３Ｆ圧力導入孔
５回路基板
６筺体
７ガスケット
１１回路部
１２端子部
１４回路部用樹脂モールド
１５端子部用樹脂モールド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure sensor that converts the pressure of a fluid into an electrical signal and outputs the signal to the outside.
[0002]
[Background]
For the measurement of fluid pressure, a pressure sensor that detects a detected pressure and converts it into an electrical signal is used.
Such a pressure sensor includes a joint that is fastened and fixed to an installation part, a sensor module that is attached to the joint, a circuit part that is electrically connected to a detection element of the sensor module, and an electrical signal from the circuit part. And a fluid pressure guided into the pressure introduction hole of the sensor module is detected by a detection element of the sensor module.
[0003]
A conventional example of such a pressure sensor is shown in FIGS.
6 and 7 show a conventional example 1 of a pressure sensor.
In these drawings, in Conventional Example 1, a sensor module 101 is attached to a joint 102 by beam welding or the like, and a substantially cylindrical housing 103 having a node inside is attached to the joint 102.
Inside the housing 103, a spacer 104 is attached to the joint 102, and a circuit board 106 is attached to the spacer 104. Further, a terminal portion 108 is attached to the spacer 104 via a terminal block 107.
[0004]
FIG. 8 shows a second conventional pressure sensor. This conventional example 2 is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-237291.
In FIG. 8, in the conventional example 2, the sensor module 201 is fixed by welding to the tapered joint portion 202A of the joint 202, and a flange portion 202B of the joint 202 has a substantially cylindrical housing 203 via a caulking mechanism portion 202C. It is attached. Inside the housing 203, a circuit board 205 is attached to the joint 202 via a case 204. Further, a terminal portion 207 is attached to the circuit board 205 via a terminal block 206. The circuit board 205 and the pressure detection element of the sensor module 201 are electrically connected by a pedestal 208.
[0005]
In the conventional example 1 and the conventional example 2, the joints 102 and 202 are fixed to the installation portion by screws, and thus also serve as a flange as an attachment portion.
Furthermore, the sensor modules 101 and 201 are fixed to the joints 102 and 202 by welding.
The housings 103 and 203 are attached to the joints 102 and 202 via caulking mechanisms 102A and 202C.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the pressure sensors of Conventional Example 1 and Conventional Example 2, the joints 102 and 202 also serve as flanges. In other words, the joints 102 and 202 and the flanges are integrally formed.
In the pressure sensor of Conventional Example 1, since the sensor module 101 is abutted and fixed to the joint 102 by welding, the joint portion of the joint 102 is formed to protrude, so that the length of the pressure sensor itself is increased. There is a point.
On the other hand, in the pressure sensor of Conventional Example 2, since the sensor module 201 is welded and fixed so as to be embedded in the tapered joint portion 202A of the joint 202, the problem that the length dimension of the pressure sensor itself becomes long is avoided. However, in this case, welding is performed from an oblique direction or a vertical direction, and there is a problem that welding work such as alignment of weld lines is complicated.
[0007]
In the pressure sensors of Conventional Example 1 and Conventional Example 2, the circuit boards 106 and 205 and the terminal portions 108 and 207 are arranged on the sensor modules 101 and 201 in order not to increase the outer diameter. In addition, the spacer 104, the terminal block 107, the case 204, the pedestal 208, and the terminal block 206 are required, which increases the number of components and increases the total length of the sensor.
[0008]
The objective of this invention is providing the pressure sensor which can be manufactured easily while being able to shorten a length dimension.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present invention intends to achieve the object by forming a joint and a flange, which are conventionally formed integrally, separately.
Specifically, the pressure sensor of the present invention includes a sensor module that receives pressure and converts it into an electrical signal, a joint to which the sensor module is attached and a pressure introduction hole formed therein, and the joint to be installed. A flange that is fixed to the flange, a circuit board that is attached to the flange and that amplifies an electrical signal from the sensor module, and a housing that is housed except for a part of the circuit board and is attached to the flange. The circuit board includes a circuit unit that amplifies an electric signal and a terminal unit that inputs and outputs an electric signal from the circuit unit, and the circuit unit and the terminal unit are formed of a metal plate. has, the metal plate resin mold for electrical insulation of the lead frame is provided in the lead frame, and the circuit unit lead frame A circuit comprising a terminal part lead frame and a connection part lead frame, wherein the circuit part lead frame, the terminal part lead frame, and the connection part lead frame are formed by bending, and the resin mold is provided on the circuit part lead frame. Part resin mold and terminal part resin mold provided in the terminal part lead frame, these circuit part resin mold and terminal part resin mold are arranged to overlap, and the flange The inner peripheral surface is disposed so as to face the sensor module, and the joint and the flange are formed separately.
[0010]
In the present invention as described above, the joint is abutted against the sensor module and fixed by welding, and the flange is welded and fixed to the joint. Further, a circuit board is provided on the flange to assemble the pressure sensor.
When the joint is welded to the sensor module, since no flange is provided, there is nothing obstructing the welding operation. Therefore, since welding does not need to be performed from an unnatural direction such as an oblique direction or a vertical direction, operations such as welding line alignment can be easily performed, and as a result, a pressure sensor can be easily manufactured.
[0011]
In a state where the flange is attached to the joint to which the sensor module is welded, the sensor module is immersed in the flange, so that the length dimension of the pressure sensor itself is shortened.
Since the circuit board is attached to the flange, members such as a support base and a terminal block are not required for installing the circuit board. Therefore, the number of parts is reduced, and the part assembly process is reduced. From this point, the manufacture of the pressure sensor is facilitated.
[0012]
Moreover, since the lead frame between the circuit part and the terminal part is formed from the metal plate, the circuit part and the terminal part are electrically connected in advance, and soldering between the circuit part and the terminal part is performed. This eliminates the need for connecting work and simplifies the sensor assembly work. Furthermore, since it is not necessary to separately provide a relay terminal for connecting the terminal portion to the circuit portion, the number of parts is reduced, and the assembly work of the sensor is simplified from this point. Therefore, also from this point, manufacture of a pressure sensor becomes easy.
Moreover, a dustproof effect can be acquired because the housing is provided in the pressure sensor. By attaching the casing to the flange by welding or the like, the pressure sensor can be easily manufactured from this point.
[0013]
Here, in the present invention, the casing is preferably conductive.
In this configuration, the conductive casing shields electromagnetic waves from the outside, and adverse effects such as noise on the circuit board due to the electromagnetic waves from the outside can be eliminated.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the entire pressure sensor 1 according to the present embodiment.
The pressure sensor 1 can be used for in-vehicle use to detect hydraulic pressure, and can be applied to ships, heavy equipment for construction, refrigerators, and any other devices, and can also be used to detect the pressure of any fluid such as air pressure and water pressure. it can.
In FIG. 1, a pressure sensor 1 includes a sensor module 2, a joint 3 to which the sensor module 2 is attached, a flange 4 for fixing the joint 3 to an installation portion (not shown), and a flange 4. The circuit board 5 and the casing 6 are provided, and the gasket 7 is provided between the circuit board 5 and the casing 6.
[0015]
The sensor module 2 is a substantially cylindrical metal member in which the diaphragm 2A is provided on the end surface and the ring portion 2B is provided in the central portion of the peripheral surface. This metal member is made of a metal excellent in mechanical strength, corrosion resistance, and spring property (elasticity), for example, precipitation hardening stainless steel SUS630.
The surface of the diaphragm 2A is formed in a circular shape, and a pressure detection element 2C constituting a bridge circuit is formed on the surface. The pressure detection element 2C is composed of a strain gauge via an insulating film such as silicon oxide, and converts it into an electric signal when it receives pressure.
As shown in FIG. 2A, the inner peripheral portion 2D of the sensor module 2 is an introduction hole for introducing a detected pressure to the back surface of the diaphragm 2A. A smooth joint surface 2 </ b> E that joins the joint 3 is formed on the opening side end face of the sensor module 2.
[0016]
As shown in FIG. 2B, the joint 3 is a metal substantially cylindrical member.
The metal member uses different materials depending on the pressure range of the fluid. That is, ferrite or austenitic stainless steel (for example, SUS430, SUS304, etc.) is used in the low / medium pressure range (for example, 100 MPa or less), and precipitation hardening stainless steel (for example, exceeding 100 MPa) is used in the high pressure range (for example, exceeding 100 MPa). For example, SUS630) is used.
[0017]
The joint 3 has a shape in which a flange portion 3A for connecting a flow path (not shown) through which the pressure to be detected is projected from the main body 3B, and one end face of the flange portion 3A is joined to the flange 4. Therefore, the main body 3B is used as a sealing surface that seals with the portion to be installed.
A joint cylinder part 3D for joining to the sensor module 2 is integrally formed at an end of the joint 3 opposite to the main body 3B across the flange part 3A. The joint cylinder part 3D is a joint surface of the sensor module 2 A joint surface 3E having the same size as 2E is formed on the end surface.
The joint 3 has a pressure introduction hole 3F formed therein.
[0018]
In FIG. 1, the flange 4 is a substantially cylindrical member made of metal.
As shown in FIG. 2C, the flange 4 has an outer peripheral surface as a fixing surface 4B for fixing the joint 3 to the installation portion, and one end surface of the flange 4 for mounting the circuit board 5 and the housing 6 The other end surface is a joint surface 4D that joins the joint surface 3C of the joint 3.
The material used for the flange 4 is preferably stainless steel, but may be general steel as long as there is no problem in weldability, strength, and corrosion resistance.
[0019]
In FIG. 3D, a circuit board 5 includes a circuit portion 11 having one surface facing the diaphragm 2A (see FIG. 1), a terminal portion 12 that inputs and outputs an electric signal from the circuit portion 11, and these circuit portions. 11 and a connection part lead frame 13 for connecting the terminal part 12 to each other.
The circuit unit 11 includes a circuit unit lead frame 11A and a circuit unit resin mold 14 provided on the circuit unit lead frame 11A.
The terminal portion 12 includes a terminal portion lead frame 12D and a terminal portion resin mold 15 provided on the terminal portion lead frame 12D.
The circuit unit lead frame 11A, the terminal unit lead frame 12D, and the connection unit lead frame 13 are continuously formed, and the circuit unit 11 and the terminal unit 12 are arranged to face each other by being bent around the connection unit lead frame 13. .
[0020]
The circuit part lead frame 11A includes a terminal 11B for electrical connection with the pressure detection element 2C. An IC chip 16 (see FIG. 5) is attached to the circuit unit lead frame 11A.
The terminal 11B and the pressure detection element 2C are connected by a connection portion 17 by wire bonding (see FIG. 1).
The circuit part resin mold 14 is provided to hold the circuit part lead frame 11A and to electrically insulate, and the positioning ring 14A and the engagement ring 14B that engages with the inner peripheral surface of the flange 4 are provided. And.
[0021]
The terminal lead frame 12D includes an input terminal 12A, an output terminal 12B, a common terminal 12C (see FIG. 4), and a mounting pad 12E on which an electronic component (not shown) is mounted.
The terminal part resin mold 15 is provided to hold the terminal part lead frame 12D and to electrically insulate the terminal part resin mold 15. The terminal part resin mold 15 has a positioning projection 15A whose tip abuts against the plane of the circuit part resin mold 14. I have.
[0022]
As shown in FIG. 4, the circuit unit lead frame 11A, the terminal unit lead frame 12D, and the connection unit lead frame 13 are formed of a flexible metal plate 10, and a predetermined portion of the metal plate 10 is bent. In the state, the resin mold 14 for circuit parts and the resin mold 15 for terminal parts are provided.
[0023]
In FIG. 1, the housing 6 accommodates the circuit board 5 excluding a part of the terminal portion 12 and is made of a conductive material such as stainless steel or general steel.
The housing 6 includes a cap-shaped shell portion 6A that covers the circuit board 5 and a flange portion 6B that is integrally formed on the periphery of the shell portion 6A.
As shown in FIG. 3E, a through hole 6C through which the terminal portion 12 passes is formed at the center of the shell portion 6A.
The flange portion 6 </ b> B is formed so that the portion to be joined to the flange 4 is smooth, and the outer diameter dimension thereof is substantially equal to the outer diameter dimension of the flange 4.
In FIG. 1, the gasket 7 is interposed between the housing 6 and the terminal part resin mold 15 and is formed in a substantially block shape.
[0024]
Next, a method for manufacturing the pressure sensor 1 according to this embodiment will be described.
First, the manufacturing method of the circuit board 5 is demonstrated based on FIG.
First, a pattern forming process is performed. In this process, the circuit part lead frame 11A, the terminal part lead frame 12D, and the connection part lead frame 13 having a predetermined pattern are formed on the metal plate 10 by etching or pressing (see FIG. 4).
[0025]
Thereafter, a molding process is performed as shown in FIG. In this step, the circuit part resin mold 14 and the terminal part resin mold 15 for holding each lead frame are attached to the metal plate 10.
At this time, the resin molds 14 and 15 are provided on both surfaces of the metal plate 10, and a thermosetting resin epoxy, a thermoplastic resin PBT, PPS, or the like can be used as the material thereof.
[0026]
Further, as shown in FIG. 5B, the IC chip 16 is die-bonded to the circuit part lead frame 11A, and the IC chip 16 and the circuit part lead frame 11A are wire-bonded as shown in FIG. 5C. The connection part 17 is provided.
Thereafter, as shown in FIG. 5D, silicon gel is applied to the IC chip 16 to protect the IC chip 16, and then unnecessary portions of the metal plate 10 are cut as shown in FIG. 5E. The cutting process to remove is performed. Thereby, the circuit board 5 is manufactured.
[0027]
The pressure sensor 1 is assembled using the circuit board 5 manufactured in this way.
First, the pressure detection element 2C is provided on the diaphragm 2A to form the sensor module 2 (sensor module forming step), and then the sensor module 2 is welded and fixed to the joint 3 by electron beam welding.
Further, the flange 4 is projection welded to the joint 3. Thereafter, the circuit board 5 manufactured in the circuit board manufacturing process is bonded and fixed to the end face of the flange 4 with an adhesive such as epoxy (board mounting process).
[0028]
Further, the pressure detection element 2C provided in the sensor module 2 and the terminal part 11B of the circuit part lead frame 11A are connected by wire bonding to form a connection part 17 (connection process). Thereafter, the terminal portion lead frame 12D is bent at a right angle with respect to the circuit portion 11 with the connection portion lead frame 13 as a bending center (bending step), and the gasket 7 is attached to the terminal portion 12.
[0029]
Thereafter, the conductive housing 6 covers the circuit portion 11 and the like so that a part of the terminal portion 12 is exposed to the outside, and the conductive housing 6 is welded and fixed to the end face of the flange 4. At this time, projection welding is performed over the entire circumference of the flange portion 6B.
By these operations, the pressure sensor 1 is assembled, and this pressure sensor 1 is attached to a tank, piping, etc. (not shown).
[0030]
According to this embodiment, there are the following effects.
1) A sensor module 2 that receives pressure and converts it into an electrical signal, a joint 3 to which the sensor module 2 is attached and having a pressure introduction hole 3F formed therein, and a flange 4 that fixes the joint 3 to an installation portion And the circuit board 5 attached to the flange 4 for amplifying the electrical signal from the sensor module 2, the pressure sensor 1 is configured, so that the pressure can be properly detected and the predetermined installation portion is provided. An installable pressure sensor 1 can be provided.
2) Since the joint 3 and the flange 4 are formed separately, the flange 4 does not get in the way when the joint 3 is welded to the sensor module 2. Therefore, since welding does not need to be performed from an unnatural direction such as an oblique direction or a vertical direction, operations such as alignment of weld lines can be easily performed, and manufacture of the pressure sensor 1 can be easily performed.
[0031]
3) Since the flange 4 is arranged so that the inner peripheral surface thereof faces the sensor module 2, the sensor module 2 is attached to the joint 4 to which the sensor module 2 is welded. Since it will be in the state immersed inside, the length dimension of pressure sensor itself will become short.
4) Since the circuit board 5 is directly attached to the flange 4, a special attachment member such as a support base or a terminal base is not required for installing the circuit board 5. Accordingly, the number of parts is reduced, and the part assembly process is reduced. From this point, the manufacture of the pressure sensor is facilitated.
[0032]
5) The circuit board 5 includes a circuit unit 11 for amplifying the electric signal, a terminal unit 12 for inputting / outputting the electric signal from the circuit unit 11, and a connection part lead frame 13 for connecting them, and the circuit unit 11 lead frame 11A, lead frame 12D of terminal portion 12 and connection portion lead frame 13 are formed from a metal plate 10. Resin mold 14 for holding the lead frame and electrically insulating the metal plate 10; 15 is provided, the work of connecting the circuit portion 11 and the terminal portion 12 by soldering or the like is not required, and the assembly work of the pressure sensor 1 is simplified.
In addition, since it is not necessary to separately provide a relay terminal for connecting the terminal portion 12 to the circuit portion 11, the number of parts is reduced, and the assembly work of the pressure sensor 1 is also simplified in this respect.
[0033]
6) The pressure sensor 1 is configured by including a housing 6 that accommodates the circuit board 5 except for a part thereof, and the housing 6 has a structure attached to the end face of the flange 4, so that most of the circuit board 5 is the housing. By being covered with 6, an excellent dustproof effect can be obtained.
7) By fixing the housing 6 to the flange 4 by welding, the manufacturing of the pressure sensor 1 can be facilitated also from this point.
8) Since a part of the circuit board 5 exposed from the housing 6 is the terminal portion 12, it can be easily connected to an external power source.
[0034]
9) Since the housing 6 is conductive, it shields electromagnetic waves from the outside, and it is possible to eliminate adverse effects such as noise on the circuit board due to the electromagnetic waves from the outside.
10) Since the terminal portion resin mold 15 is provided through the casing 6, the terminal portion 12 is insulated from the conductive casing 6 by the terminal portion resin mold 15. Therefore, no electric current flows through the circuit unit 11 due to a short circuit. In addition, since it is not necessary to separately provide a member for insulation between the terminal portion 12 and the housing 6, the number of parts can be reduced.
[0035]
11) Since the gasket 7 is interposed between the housing 6 and the terminal portion resin mold 15, dust or the like can enter the housing 6 by sealing the gap with the gasket 7. Can be prevented.
12) The resin mold for circuit portion 14 and the resin mold for terminal portion 15 are arranged to face each other, and the resin mold for terminal portion 15 is used for positioning between the resin mold for circuit portion 14 and the resin mold for terminal portion 15. Since the structure has the positioning protrusion 15A, when the circuit part resin mold 14 and the terminal part resin mold 15 are bent and placed at predetermined positions, the positioning part 15A is positioned, so that the assembly of the pressure sensor 1 is performed. Work can be simplified.
[0036]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Including other structures etc. which can achieve the objective of this invention, the deformation | transformation etc. which are shown below are also contained in this invention.
For example, in the embodiment, the resin mold is provided on both the circuit unit 11 and the terminal unit 12. However, the resin mold may be provided only on the circuit unit 11.
Furthermore, in the present invention, it is not always necessary to provide the housing 6 and the gasket 7. Even if the housing 6 is provided, it does not need to be conductive.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a sensor module that receives pressure and converts it into an electrical signal, a joint to which the sensor module is attached and a pressure introduction hole is formed, and the joint are installed. A flange that is fixed to the portion, and a circuit board that is attached to the flange and that amplifies an electrical signal from the sensor module, and the flange is disposed such that an inner peripheral surface thereof faces the sensor module, Since the joint and the flange are formed separately, the flange is not provided when the joint is welded to the sensor module. Therefore, there is no obstacle in the welding operation, and the pressure sensor can be easily manufactured. .
In a state where the flange is attached to the joint, the sensor module is immersed in the flange, so that the length of the pressure sensor itself is shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an entire pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
2A is a cross-sectional view showing a sensor module, FIG. 2B is a cross-sectional view showing a joint, and FIG. 2C is a cross-sectional view showing a flange.
3D is a cross-sectional view showing a circuit board, and FIG. 3E is a cross-sectional view showing a housing.
FIG. 4 is a plan view showing a state in which a resin mold is provided on a metal plate.
FIGS. 5A to 5E are diagrams illustrating a method for manufacturing a circuit board. FIGS.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a conventional example.
7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a different conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pressure sensor 2 Sensor module 2C Pressure detection element 3 Joint 3F Pressure introduction hole 5 Circuit board 6 Housing 7 Gasket 11 Circuit part 12 Terminal part 14 Resin mold for circuit parts 15 Resin mold for terminal parts

Claims

A sensor module that receives pressure and converts it into an electrical signal; a joint to which the sensor module is attached and having a pressure introduction hole formed therein; a flange for fixing the joint to an installation portion; A circuit board that amplifies the electrical signal from the sensor module, and a housing that accommodates the circuit board except for a part thereof and is attached to the flange;
The circuit board includes a circuit unit that amplifies an electric signal and a terminal unit that inputs and outputs an electric signal from the circuit unit, and the circuit unit and the terminal unit are formed of a metal plate. The metal plate is provided with a resin mold for electrically insulating the lead frame,
The lead frame includes a circuit unit lead frame, a terminal unit lead frame, and a connection unit lead frame. The circuit unit lead frame, the terminal unit lead frame, and the connection unit lead frame are formed by bending, and the resin mold is formed. Comprises a resin mold for a circuit part provided on the circuit part lead frame and a resin mold for a terminal part provided on the terminal part lead frame, and the resin mold for the circuit part and the resin mold for the terminal part are provided. Placed one on top of the other
The pressure sensor, wherein the flange is disposed so that an inner peripheral surface thereof faces the sensor module, and the joint and the flange are formed separately.

The pressure sensor according to claim 1.
The pressure sensor according to claim 1, wherein the casing is conductive.