JP5412443B2 - Ｐｃｂ圧力センサにおける一体型空洞 - Google Patents
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Description
（本発明の分野）
本発明は、概して、圧力センサに関し、より具体的には、ＰＣＢ圧力センサに関する。
本発明は、概して、圧力センサに関し、より具体的には、ＰＣＢ圧力センサに関する。
（本発明の背景）
圧力センサにおける圧力伝達のためのチャネルおよび／または空洞は、通常は、プラスチック部品および金属部品の成形、形成、溶接、接合、機械加工によってアセンブリ構造において作成される。多くの場合、これは、高価であり、困難な組み立て工程をもたらす。この点に関し、圧力チャネル、回路レイアウト、および装着特徴、ならびに他の構成要素を含み、その全てが同一の構造内に含まれる圧力センサアセンブリの必要性がある。
圧力センサにおける圧力伝達のためのチャネルおよび／または空洞は、通常は、プラスチック部品および金属部品の成形、形成、溶接、接合、機械加工によってアセンブリ構造において作成される。多くの場合、これは、高価であり、困難な組み立て工程をもたらす。この点に関し、圧力チャネル、回路レイアウト、および装着特徴、ならびに他の構成要素を含み、その全てが同一の構造内に含まれる圧力センサアセンブリの必要性がある。
（好ましい実施形態の概要）
本発明の第１の局面によると、一体型圧力センサアセンブリが提供される。一体型圧力センサアセンブリは、複数の板を備えるプリント回路基板アセンブリと、プリント回路基板アセンブリの少なくとも一部分上に装着される圧力ダイと、プリント回路基板アセンブリを少なくとも部分的に囲繞する筺体とを含む。プリント回路基板アセンブリは、少なくとも１つの圧力チャネルおよび少なくとも１つの電気チャネルを含む。好ましくは、プリント回路基板アセンブリは、底部板と、上部板と、上部板と底部板との間に配置される少なくとも１つの中心板とを備える。上部板は、好ましくは、各々が圧力チャネルの一部分を部分的に画定する第１の開口部および第２の開口部を備える。好ましくは、少なくとも１つの中心板は、第１の開口部を含み、少なくとも１つの中心板における第１の開口部は、上部板における第１の開口部と流体連通する。好ましくは、少なくとも１つの中心板における第１の開口部は、スロットであり、少なくとも１つの中心板における第１の開口部は、上部板における第２の開口部と流体連通する。
本発明の第１の局面によると、一体型圧力センサアセンブリが提供される。一体型圧力センサアセンブリは、複数の板を備えるプリント回路基板アセンブリと、プリント回路基板アセンブリの少なくとも一部分上に装着される圧力ダイと、プリント回路基板アセンブリを少なくとも部分的に囲繞する筺体とを含む。プリント回路基板アセンブリは、少なくとも１つの圧力チャネルおよび少なくとも１つの電気チャネルを含む。好ましくは、プリント回路基板アセンブリは、底部板と、上部板と、上部板と底部板との間に配置される少なくとも１つの中心板とを備える。上部板は、好ましくは、各々が圧力チャネルの一部分を部分的に画定する第１の開口部および第２の開口部を備える。好ましくは、少なくとも１つの中心板は、第１の開口部を含み、少なくとも１つの中心板における第１の開口部は、上部板における第１の開口部と流体連通する。好ましくは、少なくとも１つの中心板における第１の開口部は、スロットであり、少なくとも１つの中心板における第１の開口部は、上部板における第２の開口部と流体連通する。
本発明の別の局面によると、底部板と、上部板と、上部板と底部板との間に配置される少なくとも１つの中心板とを備えるプリント回路基板アセンブリを提供するステップを含む方法が提供される。また、本方法は、プリント回路基板アセンブリの少なくとも一部分上に配置される圧力ダイを提供するステップと、筺体を提供するステップとを含む。筺体は、プリント回路基板アセンブリを少なくとも部分的に囲繞する。好ましくは、プリント回路基板アセンブリは、少なくとも１つの流体伝達チャネルおよび少なくとも１つの電気伝達チャネルを含む。好ましくは、本方法は、第１の開口部および第２の開口部を上部板において画定するステップであって、各々は、流体伝達チャネルの一部分を部分的に画定するステップをさらに含む。好ましくは、本方法は、第１の開口部を少なくとも１つの中心板において画定するステップをさらに含み、少なくとも１つの中心板における第１の開口部は、スロットであり、少なくとも１つの中心板における第１の開口部は、上部板における第２の開口部と流体連通する。好ましくは、本方法は、流体伝達チャネルを少なくとも部分的に画定するために、上部板上の第１および第２の開口部を、中心板上の第１の開口部と整列するステップをさらに含む。
本発明の別の局面によると、プリント回路基板アセンブリが提供される。プリント回路基板アセンブリは、好ましくは、底部板と、上部板と、上部板と底部板との間に配置される少なくとも１つの中心板とを含む。プリント回路基板アセンブリは、好ましくは、そこを通る少なくとも１つの流体チャネルおよび少なくとも１つの電気チャネルを含む。一実施形態では、流体チャネルは、上部板、底部板、および中心板のうちの少なくとも２つを貫通する。一実施形態では、流体チャネルは、好ましくは、板のうちの少なくとも２つの間で流体連通を提供し、電気チャネルは、板のうちの少なくとも２つの間で電気通信を提供する。一実施形態では、プリント回路基板アセンブリは、プリント回路基板アセンブリの一部分上に少なくとも部分的に配置される圧力ダイまたは検知要素をさらに含み、圧力ダイまたは検知要素は、流体チャネルにおける圧力を測定する。好ましくは、検知要素は、上部板上の第１の開口部の上に少なくとも部分的に配置され、第１の開口部は、流体チャネルを少なくとも部分的に画定する。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
一体型圧力センサアセンブリであって、
（ａ）複数の板を備えるプリント回路基板アセンブリと、
（ｂ）該プリント回路基板アセンブリの少なくとも一部分上に装着される圧力ダイと、
（ｃ）該プリント回路基板アセンブリを少なくとも部分的に囲繞する筺体と
を備え、該プリント回路基板アセンブリは、少なくとも１つの圧力チャネルおよび少なくとも１つの電気チャネルを備える、一体型圧力センサアセンブリ。
（項目２）
前記プリント回路基板アセンブリは、
（ａ）底部板と、
（ｂ）上部板と、
（ｃ）前記上部板と底部板との間に配置される少なくとも１つの中心板と
を備える、項目１に記載の一体型圧力センサアセンブリ。
（項目３）
前記上部板は、第１の開口部および第２の開口部を備え、各々の開口部が前記圧力チャネルの一部分を部分的に画定する、項目２に記載の一体型圧力センサアセンブリ。
（項目４）
前記少なくとも１つの中心板は、第１の開口部を備え、該少なくとも１つの中心板における該第１の開口部は、前記上部板における前記第１の開口部と流体連通する、項目３に記載の一体型圧力センサアセンブリ。
（項目５）
前記少なくとも１つの中心板における前記第１の開口部は、スロットであり、該少なくとも１つの中心板における該第１の開口部は、前記上部板における前記第２の開口部と流体連通する、項目４に記載の一体型圧力センサアセンブリ。
（項目６）
前記筺体は、少なくとも１つの圧力ポートを備える、項目１に記載の一体型圧力センサアセンブリ。
（項目７）
回路層は、前記上部板の上部側および前記底部板の底部側の各々に配置される、項目１に記載の一体型圧力センサアセンブリ。
（項目８）
回路層は、前記少なくとも１つの中心板の上部側および該少なくとも１つの中心板の底部側の各々に配置され、該回路層は、前記電気チャネルを少なくとも部分的に画定する、項目７に記載の一体型圧力センサアセンブリ。
（項目９）
回路層は、前記上部板の底部および前記底部板の上部の各々に配置され、該回路層は、前記電気チャネルを少なくとも部分的に画定する、項目７に記載の一体型圧力センサアセンブリ。
（項目１０）
方法であって、
（ａ）
（ｉ）底部板と、
（ｉｉ）上部板と、
（ｉｉｉ）該上部板と底部板との間に配置される少なくとも１つの中心板と
を備えるプリント回路基板アセンブリを提供することと、
（ｂ）該プリント回路基板アセンブリの少なくとも一部分上に配置される圧力ダイを提供することと、
（ｃ）筺体であって、該筺体は、該プリント回路基板アセンブリを少なくとも部分的に囲繞する、筺体を提供することと
を含み、該プリント回路基板アセンブリは、少なくとも１つの流体伝達チャネルおよび少なくとも１つの電気伝達チャネルを備える、方法。
（項目１１）
前記圧力ダイは、圧電センサである、項目１に記載の一体型圧力センサアセンブリ。
（項目１２）
前記上部板において、第１の開口部および第２の開口部を画定することをさらに含み、各々は、前記流体伝達チャネルの一部分を部分的に画定する、項目１０に記載の方法。
（項目１３）
前記少なくとも１つの中心板において、第１の開口部を画定することをさらに含み、該少なくとも１つの中心板における該第１の開口部は、前記上部板における前記第１の開口部と流体連通する、項目１２に記載の方法。
（項目１４）
前記少なくとも１つの中心板における第１の開口部は、スロットであり、該少なくとも１つの中心板における該第１の開口部は、前記上部板における前記第２の開口部と流体連通する、項目１３に記載の方法。
（項目１５）
前記流体伝達チャネルを少なくとも部分的に画定するために、前記上部板上の前記第１および第２の開口部を、前記中心板上の前記第１の開口部と整列するステップをさらに含む、項目１４に記載の方法。
（項目１６）
（ａ）底部板と、
（ｂ）上部板と、
（ｃ）該上部板と底部板との間に配置される少なくとも１つの中心板と
を備えるプリント回路基板アセンブリであって、該プリント回路基板アセンブリは、そこを通る少なくとも１つの流体チャネルおよび少なくとも１つの電気チャネルを備える、プリント回路基板アセンブリ。
（項目１７）
前記流体チャネルは、前記上部板、底部板、および中心板のうちの少なくとも２つを貫通する、項目１６に記載のプリント回路基板アセンブリ。
（項目１８）
前記流体チャネルは、前記板のうちの少なくとも２つの間で流体連通を提供し、前記電気チャネルは、該板のうちの少なくとも２つの間で電気通信を提供する、項目１６に記載のプリント回路基板アセンブリ。
（項目１９）
前記プリント回路基板アセンブリの一部分上に少なくとも部分的に配置される検知要素をさらに備え、該検知要素は、前記流体チャネルにおける圧力を測定する、項目１６に記載のプリント回路基板アセンブリ。
（項目２０）
前記検知要素は、前記上部板上の第１の開口部の上に少なくとも部分的に配置され、該第１の開口部は、前記流体チャネルを少なくとも部分的に画定する、項目１９に記載のプリント回路基板アセンブリ。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
一体型圧力センサアセンブリであって、
（ａ）複数の板を備えるプリント回路基板アセンブリと、
（ｂ）該プリント回路基板アセンブリの少なくとも一部分上に装着される圧力ダイと、
（ｃ）該プリント回路基板アセンブリを少なくとも部分的に囲繞する筺体と
を備え、該プリント回路基板アセンブリは、少なくとも１つの圧力チャネルおよび少なくとも１つの電気チャネルを備える、一体型圧力センサアセンブリ。
（項目２）
前記プリント回路基板アセンブリは、
（ａ）底部板と、
（ｂ）上部板と、
（ｃ）前記上部板と底部板との間に配置される少なくとも１つの中心板と
を備える、項目１に記載の一体型圧力センサアセンブリ。
（項目３）
前記上部板は、第１の開口部および第２の開口部を備え、各々の開口部が前記圧力チャネルの一部分を部分的に画定する、項目２に記載の一体型圧力センサアセンブリ。
（項目４）
前記少なくとも１つの中心板は、第１の開口部を備え、該少なくとも１つの中心板における該第１の開口部は、前記上部板における前記第１の開口部と流体連通する、項目３に記載の一体型圧力センサアセンブリ。
（項目５）
前記少なくとも１つの中心板における前記第１の開口部は、スロットであり、該少なくとも１つの中心板における該第１の開口部は、前記上部板における前記第２の開口部と流体連通する、項目４に記載の一体型圧力センサアセンブリ。
（項目６）
前記筺体は、少なくとも１つの圧力ポートを備える、項目１に記載の一体型圧力センサアセンブリ。
（項目７）
回路層は、前記上部板の上部側および前記底部板の底部側の各々に配置される、項目１に記載の一体型圧力センサアセンブリ。
（項目８）
回路層は、前記少なくとも１つの中心板の上部側および該少なくとも１つの中心板の底部側の各々に配置され、該回路層は、前記電気チャネルを少なくとも部分的に画定する、項目７に記載の一体型圧力センサアセンブリ。
（項目９）
回路層は、前記上部板の底部および前記底部板の上部の各々に配置され、該回路層は、前記電気チャネルを少なくとも部分的に画定する、項目７に記載の一体型圧力センサアセンブリ。
（項目１０）
方法であって、
（ａ）
（ｉ）底部板と、
（ｉｉ）上部板と、
（ｉｉｉ）該上部板と底部板との間に配置される少なくとも１つの中心板と
を備えるプリント回路基板アセンブリを提供することと、
（ｂ）該プリント回路基板アセンブリの少なくとも一部分上に配置される圧力ダイを提供することと、
（ｃ）筺体であって、該筺体は、該プリント回路基板アセンブリを少なくとも部分的に囲繞する、筺体を提供することと
を含み、該プリント回路基板アセンブリは、少なくとも１つの流体伝達チャネルおよび少なくとも１つの電気伝達チャネルを備える、方法。
（項目１１）
前記圧力ダイは、圧電センサである、項目１に記載の一体型圧力センサアセンブリ。
（項目１２）
前記上部板において、第１の開口部および第２の開口部を画定することをさらに含み、各々は、前記流体伝達チャネルの一部分を部分的に画定する、項目１０に記載の方法。
（項目１３）
前記少なくとも１つの中心板において、第１の開口部を画定することをさらに含み、該少なくとも１つの中心板における該第１の開口部は、前記上部板における前記第１の開口部と流体連通する、項目１２に記載の方法。
（項目１４）
前記少なくとも１つの中心板における第１の開口部は、スロットであり、該少なくとも１つの中心板における該第１の開口部は、前記上部板における前記第２の開口部と流体連通する、項目１３に記載の方法。
（項目１５）
前記流体伝達チャネルを少なくとも部分的に画定するために、前記上部板上の前記第１および第２の開口部を、前記中心板上の前記第１の開口部と整列するステップをさらに含む、項目１４に記載の方法。
（項目１６）
（ａ）底部板と、
（ｂ）上部板と、
（ｃ）該上部板と底部板との間に配置される少なくとも１つの中心板と
を備えるプリント回路基板アセンブリであって、該プリント回路基板アセンブリは、そこを通る少なくとも１つの流体チャネルおよび少なくとも１つの電気チャネルを備える、プリント回路基板アセンブリ。
（項目１７）
前記流体チャネルは、前記上部板、底部板、および中心板のうちの少なくとも２つを貫通する、項目１６に記載のプリント回路基板アセンブリ。
（項目１８）
前記流体チャネルは、前記板のうちの少なくとも２つの間で流体連通を提供し、前記電気チャネルは、該板のうちの少なくとも２つの間で電気通信を提供する、項目１６に記載のプリント回路基板アセンブリ。
（項目１９）
前記プリント回路基板アセンブリの一部分上に少なくとも部分的に配置される検知要素をさらに備え、該検知要素は、前記流体チャネルにおける圧力を測定する、項目１６に記載のプリント回路基板アセンブリ。
（項目２０）
前記検知要素は、前記上部板上の第１の開口部の上に少なくとも部分的に配置され、該第１の開口部は、前記流体チャネルを少なくとも部分的に画定する、項目１９に記載のプリント回路基板アセンブリ。
添付の図面を参照することによって、本発明を容易に理解することができる。
図１は、本発明のある実施形態に従う、一体型圧力センサアセンブリの底面斜視図である。
図２は、図１の一体型圧力センサアセンブリの上面斜視図である。
図３は、図１の一体型圧力センサアセンブリの分解斜視図である。
図４は、図１の一体型圧力センサアセンブリのプリント回路基板アセンブリの斜視図である。
図５Ａは、図１の一体型圧力センサアセンブリのプリント回路基板アセンブリのある実施形態の分解上面斜視図である。
図５Ｂは、図５Ａのプリント回路基板アセンブリの分解底面斜視図である。
図６Ａは、図１の一体型圧力センサアセンブリのプリント回路基板アセンブリの別の実施形態の分解上面斜視図である。
図６Ｂは、図６Ａのプリント回路基板アセンブリの分解底面斜視図である。
図７は、図１の一体型圧力センサアセンブリのプリント回路基板アセンブリの上面図である。
図８は、図７の８〜８に沿った、図１の一体型圧力センサアセンブリのプリント回路基板アセンブリの断面である。
図９は、図１の一体型圧力センサアセンブリの上面図である。
図１０は、図９の線１０〜１０に沿った、図１の一体型圧力センサアセンブリのプリント回路基板アセンブリの断面である。
図１１は、図１の一体型圧力センサアセンブリのプリント回路基板アセンブリの底部板の底面図である。
同一の数表示は、図面のいくつかの図において同一の部分を指す。
（好ましい実施形態の詳細な説明）
本明細書において使用する「前部」、「後部」、「上部」、「底部」、「側面」等の用語が、単に、説明を容易にするためのものであり、図面に示す構成要素の配向を指すことを理解されたい。
本明細書において使用する「前部」、「後部」、「上部」、「底部」、「側面」等の用語が、単に、説明を容易にするためのものであり、図面に示す構成要素の配向を指すことを理解されたい。
概して、本発明について、以下のように簡潔に説明し得る。好ましくは、本発明の一体型圧力センサアセンブリは、筺体およびプリント回路基板アセンブリ（本明細書において、「ＰＣＢアセンブリ」とも呼ばれる）を備える圧力変換器である。好ましくは、筺体は、ＰＣＢアセンブリを包囲する。ＰＣＢアセンブリは、電気伝達のためのチャネルまたは導管と、圧力伝達のためのチャネルまたは導管とを含む。好ましくは、電気伝達のためのチャネルは、圧力伝達のためのチャネルから分離している。好適な実施形態では、ＰＣＢアセンブリは、複数のＰＣＢ板（本明細書において、「板」とも呼ばれる）を含む。簡潔には、圧力チャネルおよび電気チャネルの両方（本明細書において、「電気伝達チャネル」とも呼ばれる）は、好ましくは、板に孔を形成し、その孔を整列することによって作成される。好適な実施形態では、一体型圧力センサは、圧力変換器である。したがって、一体型圧力センサアセンブリは、接続パッド（好ましくは、信号接続のための）、装着パッド、ならびに圧力センサ／変換器において使用されるコンデンサ等の任意の他の構成要素のうちの１つ以上を含み得る。例えば、一体型圧力アセンブリは、構造自体の内部または構造の外部に、信号調節ネットワークおよび／またはＣＰＵを含み得る。
まず、図１〜図１１を参照すると、本発明の一体型圧力センサアセンブリ１００の好適な実施形態について説明される。一体型圧力センサアセンブリ１００は、好ましくは、上部側面、底部側面１０２、圧力ポート１０４および１０６、煙突１０５、ならびに空洞／チャンバ１０７を有する筺体１５０を含む。好適な実施形態では、圧力ポート１０４および１０６は、外部ソースに相互作用するために使用される。煙突１０５は、好ましくは、筺体１５０に接合されるか、または実質的に筺体１０５とともに形成されて、実質的に水密の接続を形成する。筺体１５０、圧力ポート１０４および１０６、ならびに煙突１０５は、好ましくは、プラスチック、セラミック、または他の適切な材料から作製される。
煙突１０５の内部は、好ましくは、筺体１５０の外部に開放している。後述するように、圧力ダイ１６５は、好ましくは、煙突１０５の内部に装着される。一体型圧力センサアセンブリ１００が、本発明の範囲から逸脱することなく、２つ以上の煙突を含んでもよいことを理解されたい。
好ましくは、図１の一体型圧力センサアセンブリ１００は、圧力差センサである。したがって、圧力ポート１０４および１０６の各々は、吸気ポートである。好ましくは、圧力ポート１０４および１０６のうちの１つは、高圧ポートであり、圧力ポート１０４および１０６のうちの他方は、低圧ポートである。したがって、流体（本明細書において、「気体」とも呼ばれる）は、圧力ポート１０４および１０６の各々に進入する。好ましくは、筺体の外部から圧力ポート１０４および１０６の各々に移動する流体は、圧力チャネル（本明細書において、「流体伝達チャネル」、「流体チャネル」、および「圧力チャネル」とも呼ばれる）４００ａおよび４００ｂ（図８において最も良く示される）を通って煙突１０５に到達し、圧力ダイ１６５（検知要素を含む）に接触する。
当業者は、他の用途の中でもとりわけ、加熱、換気、および空気調節システム（ＨＶＡＣ）に圧力差センサを使用してもよいことを理解する。例えば、圧力差センサは、排気システムにおける圧力差を測定するために自動車エンジンにおいて使用されてもよい。例えば、高圧ポートは、ホースまたは導管を介して接続されて、エンジンの排気マニホールドにおける圧力を測定することが可能であり、一方、低圧ポートは、エンジンの吸気マニホールドにおける圧力を測定するために導管を介して接続可能である。
別の実施形態では、圧力ポート１０４および１０６のうちの１つは、吸気ポートであってもよく、圧力ポート１０４および１０６のうちの他方は、通気または排気ポートであってもよい。他の実施形態では、例えば、一体型圧力センサアセンブリ１００をゲージ圧力センサにおいて使用する場合に、圧力ポート１０４または１０６を省略してもよい。加えて、一体型圧力センサアセンブリ１００が、絶対圧力センサ等の任意の他の種類のセンサであることを理解されたい。したがって、一体型圧力センサアセンブリ１００は、真空シールされ得る。好ましくは、構造および圧力チャネルの内部は、真空シールされる。しかしながら、上述のように、圧力ポート１０４および１０６の両方を省略してもよく、または使用する圧力ポートの数を増加もしくは減少させてもよい。ポートは、ノズル、開口部などであってもよい。例えば、ポートが開口部である場合、ポートは、構造から突出し得ない。圧力ポートの数／種類および／または構成が、センサの種類に依存することを当業者は理解する。圧力ポートは、筺体により画定される平面に平行であってもよく（「水平ポート」）、および／または筺体により画定される平面に垂直であってもよい（「垂直ポート」）。
図２に示すように、好適な実施形態では、一体型圧力センサアセンブリ１００は、筺体１５０、第１および第２の圧力ポート１０４および１０６、ならびに上部側面１０８を含んで示される。一体型圧力センサアセンブリ１００は、好ましくは、圧力センサアセンブリ１５５に装着される。
次に、図３を参照すると、本発明の一体型圧力センサアセンブリ１００の好適な実施形態の分解図が示される。一体型圧力センサアセンブリ１００は、好ましくは、筺体１５０およびＰＣＢアセンブリ１５５を含む。好ましくは、圧力ダイ１６５（「圧力検知要素」または「圧力検知要素」または「検知要素」を含む）は、ＰＣＢアセンブリ１５５の少なくとも一部分上に配置される。好適な実施形態では、筺体１５０は、接着剤１６０を使用してＰＣＢアセンブリ１５５に固定される。好ましくは、接着剤１６０は、筺体１５０とＰＣＢアセンブリ１５５との間に、実質的に水密のシールを作成する。しかしながら、筺体１５０およびＰＣＢアセンブリ１５５を接合および／またはシールする他の手段を使用してもよい。したがって、筺体１５０は、溶接、機械加工、形成などによってＰＣＢアセンブリ１５５に取り付けられ得る。例えば、ＰＣＢアセンブリ１５５は、締結具等の１つ以上の係合部材を含んでもよく、筺体１５０は、１つ以上のネジ山付き部材を含んでもよく、またはその反対も同様である。加えて、接着剤１６０は、ガスケットなどであってもよい。しかしながら、筺体１５０を省略してもよく、または別の適切な構造に置換してもよいことを理解されたい。
図３に示すように、一体型圧力センサアセンブリ１００は、フィルタ１６６を含み得る。フィルタ１６６は、一定の材料の圧力ダイ１６５への到達を防止する。フィルタ１６６は、疎水性フィルタまたは親水性フィルタであり得る。しかしながら、他の実施形態では、フィルタ１６６を省略してもよい。加えて、一定の要素から圧力ダイ１６５を遮蔽する他の手段を使用してもよい。
次に、図４〜６Ｂを参照すると、ＰＣＢアセンブリ１５５の好適な実施形態が示される。好適な実施形態では、ＰＣＢアセンブリ１５５は、３５５と３６５もしくは３５６と３６６（図５Ａ〜図５Ｂにおいて最も良く示される）または「回路トレース」と組みわせて、３つのＰＣＢ板と、４つの回路層３５０および３６０を含む。好ましくは、ＰＣＢアセンブリ１５５は、底部板３２０、中心板３１０、および上部板３００を含む。好適な実施形態では、ＰＣＢアセンブリ１５５は、第１および第２の開口部３００ｃおよび３００ｄを含む。後述のように、これらの開口部の各々は、少なくとも１つの圧力チャネル４００の少なくとも一部分を画定する。好ましくは、圧力ダイ１６５は、開口部３００ｃの上部に配置される。
好適な実施形態では、板３００、３１０、および３２０は、ＦＲ４（難燃剤４）材料から作製される。しかしながら、ＰＣＢ板は、本発明の範囲から逸脱することなく、任意のポリイミド／ガラス繊維材料、セラミック、ポリアミド、テフロン（登録商標）、任意の他の種類のプラスチックなどから作製され得る。
図５Ａは、本発明のＰＣＢアセンブリ１５５のある実施形態の分解上面斜視図であり、図５Ｂは、分解底面斜視図である。上述のように、ＰＣＢアセンブリ１５５は、好ましくは、上部３００、底部３２０、および中心３１０の板と、４つの回路層とを含む。図５Ａおよび図５Ｂの両方を参照すると、回路層は、以下のように、板上に適用／配置される。第１の回路層３５０は、上部板３００の上部側面３００ａに配置され、第２の回路層３６０は、底部板３２０の底部側面３２０ｂ上に配置される。第３の回路層３５５は、上部板３００の底部側面３００ｂ上に配置され、第４の回路層３６５は、底部板３２０の上部側面３２０ａ上に配置される。
図６Ａは、本発明のＰＣＢアセンブリ１５５の別の実施形態の分解上面斜視図であり、図６Ｂは、分解底面斜視図である。図６Ａおよび図６Ｂの両方を参照すると、回路層は、以下のように、板上に適用／配置される。第１の回路層３５０は、上部板３００の上部側面３００ａに配置され、第２の回路層３６０は、底部板３２０の底部側面３２０ｂ上に配置される。第３の回路層３５６は、中心板３１０の上部側面３１０ａ上に配置され、第４の回路層３６６は、中心板３１０の底部側面３１０ｂ上に配置される。
次に、図５Ａ〜図６Ｂを参照すると、回路層は、相互に電気通信している。例えば、図８に示すように、ＰＣＢアセンブリ１５５は、電気チャネル（本明細書において、個体および集団として「４１５」および／または「回路トレース」と呼ばれる）も含む。好ましくは、回路層／トレースは、少なくとも部分的に電気チャネルを画定する。これらの電気チャネルは、板を通って孔／開口部を掘削および／または穿孔することによって形成され得る。好ましくは、電気伝達のための孔／開口部は、導体でめっきされる。回路層および／または板の数を増加または減少させてもよいことを理解されたい。例えば、使用する中心板の数を増加または減少させてもよい。回路層は、層間で電気通信が存在する限り、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の構成で板上に配置されてもよい。
好ましくは、図５Ａ〜図６Ｂに示すように、ＰＣＢアセンブリ１５５は、ＰＣＢアセンブリ１５５における圧力伝達のための複数の開口部を含む。好ましくは、圧力伝達のための開口部は、以下のように配置される。上部板３００は、第１および第２の開口部３００ｃおよび３００ｄを含み、中心板３１０は、第１の細長い開口部３１０ｃを含む。
図１０を参照すると、板３００、３１０、および３２０が、相互に重なって配置され、開口部３００ｃ、３００ｄ、および３１０ｃの整列が、少なくとも１つの圧力チャネル４００を画定することを理解されたい。図１０に示すように、「４００ａ」は、圧力ポート１０４に隣接する圧力チャネルを指し、「４００ｂ」は、圧力ポート１０６に隣接する圧力チャネルを指し、「４００」は、その両方を指す。好ましくは、圧力チャネル４００ａおよび４００ｂは、相互に流体連通している。圧力チャネル４００は、第１の細長い開口部３１０ｃを含み、これは、好ましくは、第１および第２の開口部３００ｃおよび３００ｄの各々と流体連通するスロットである。したがって、第１および第２の開口部３００ｃおよび３００ｄと、第１の開口部３１０ｃとは、ともに圧力チャネル４００を形成する。
一実施形態では、第１の開口部３００ｃは、例えば、圧力差センサにおける使用では、２つの異なる圧力の開閉が可能になるように、第２の開口部３００ｄから独立してシールされる。他の実施形態では、第１の開口部３００ｃは、第２の開口部３００ｄから独立してシールされない。ＰＣＢアセンブリ１５５の板の各々は、より多いまたは少ない開口部を有してもよく、または全く開口部が無くてもよい。上述の開口部は、掘削、穿孔、および／または当技術分野において既知である任意の他の手段によって作成されてもよく、孔、スロットなどであり得る。
これらのチャネルは、板の内部に埋め込まれる。好ましくは、圧力チャネル４００は、結露を防止するために最低体積に維持されるが、依然として圧力は流動可能である。加えて、ＰＣＢアセンブリ１５５は、より多いまたは少ない圧力チャネルを有してもよく、例えば、恐らくゲージ圧力センサとしての使用では、圧力チャネル４００ｂを省略してもよい。圧力チャネルは、相互に流体連通してもよく、またはしなくてもよい。
図１０を参照すると、本発明の一体型圧力アセンブリ１００は、以下のように動作し得る。流体は、圧力ポート１０４に進入し、煙突１０５まで移動し得る。圧力ダイ１６５は、好ましくは、煙突１０５の内部に存在する。同様に、流体は、圧力ポート１０６に進入し、圧力チャネル４００ａおよび４００ｂを通って移動し、圧力ダイ１６５に到達する。したがって、両方の圧力ポートからの流体は、圧力ダイ１６５に到達する。好適な実施形態では、圧力ダイ１６５は、圧電抵抗検知要素および／または圧電センサを含む。この圧力ダイ１６５は、好ましくは、シリコン板１７２と、シリコン板１７２に接合されるアパーチャ付きのガラス板１７４とを含む。シリコン板１７２は、好ましくは、振動板１７０を提供するために、エッチングによって薄くなる。好ましくは、圧力ダイ１６５は、エポキシおよび／またはシリコン等の接着剤によって第１の回路層に接合される。圧力ダイ１６５からの出力は、好ましくは、ワイヤボンドリード（本明細書において、個体および集団として「１８０」と呼ばれる）によって達成され、ワイヤボンドリードは、シリコン板１７２上の範囲に伝導的に接続される。好ましくは、振動板１７０は、その表面上に伝導範囲または抵抗範囲を有する。抵抗範囲は、振動板１７０が偏向する際に、抵抗範囲の一部が抵抗を増加させ、他の範囲が抵抗を減少させるか、または比較的不変であるように配置される。ホイートストンブリッジ等の適切な出力回路を使用して、出力変化は、概して、印加圧力と結果として生じる振動板１７０の偏向とに比例する。抵抗範囲および直接関連する接続は、ｎ型材料またはｐ型材料の振動板１７０の表面への拡散によって実装され得る。一対の抵抗器は、抵抗範囲を、円周方向に、または振動板の中心からの放射線に垂直に延出させる。外部回路への連結は、通常、振動板１７０上のパッド範囲へのワイヤボンディングによって達成される。しかしながら、振動板１７０は、当技術分野において既知である任意の他の半導体および／または他の材料から形成されてもよい。加えて、検知要素は、名称が「Ｒｅｌｉａｂｌｅ Ｐｉｅｚｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｅｎｓｏｒ」であるＯｂｅｒｍｅｉｅｒへの米国特許第７，０２８，５５２号に開示される圧電抵抗検知要素であってもよく、この特許の内容全体が本明細書に参考として援用される。しかしながら、圧力ダイ１６５は、当技術分野において既知である任意の他の圧力検知要素を含んでもよい。他の実施形態では、２つ以上の検知要素または圧力ダイを使用してもよい。加えて、圧力ダイ１６５は、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の他のＰＣＢ板／回路層上に配置されてもよい。
一体型圧力センサアセンブリ１００は、用途および必要性に応じて追加の構成要素を含んでもよい。例えば、図３に示すように、一体型圧力センサアセンブリ１００は、板３００、３１０、もしくは３２０のうちの１つ、または構造上のいかなる場所にも配置される信号調節ユニット３９５および／または３９７を含んでもよい。信号調節ユニット３９５および／または３９７は、検知要素を励起する。２つ以上の信号調節ユニットを用いる場合、各々が異なる電圧を提供し得ることを理解されたい。圧力ダイ１６５が励起されると、出力（好ましくは、抵抗出力）は、板を通って、板３００、３１０、もしくは３２０のうちの１つまたは構造上のいかなる場所にも配置されるＣＰＵ３９５および／または３９７（本明細書において使用する際、「３９５」または「３９７」は、信号調節ユニットおよび／またはＣＰＵを指す）に、ボンドワイヤ（または、「リード」）１８０を移動する。ＣＰＵは、出力を処理する。しかしながら、信号調節ユニットは、構造自体の外部にあってもよく、または省略されてもよい。
図１１は、本発明のＰＣＢアセンブリ１５の底部板３２０の底面図を示す。好ましくは、底部板３２０は、回路トレース（図示せず）、ＰＡＤＳ３５０を含む。好適な実施形態では、ＰＡＤは、表面に装着するために使用される。好ましくは、ＰＡＤＳは、マザーボード（本明細書において、「メインボード」または「ベースボード」とも呼ばれる）に装着／リフローするために使用される。全てのＰＡＤＳまたはそのサブセットを、構造的支持部および／または信号接続のために使用してもよい。好適な実施形態では、リードフレームは必要ない。加えて、一体型圧力アセンブリ１００は、カバーの装着に適切な構造を含んでもよい。しかしながら、ＰＣＢアセンブリは、リード接続および／またはスルーホールリードを使用して、マザーボードまたは他の適切な構造に装着されてもよい。ＰＡＤＳを任意の板に配置してもよいことを理解されたい。したがって、ＰＡＤＳまたは他の適切な構造は、別の任意の板に装着および／または信号接続するために、板３００、３１０、３２０、または任意の追加の板に配置されてもよい。
加えて、一体型圧力センサアセンブリ１００は、複数のリフローからの損傷を防止するために１つ以上の構成要素も含んでもよい。例えば、一体型圧力アセンブリ１００は、共晶はんだ、内部構成要素を取り付けるためのワイヤボンド、および／または熱伝達を防止するための１つ以上のより厚いＰＣＢ板を含んでもよい。加えて、カバーを使用して、構成要素をリフローから隔離してもよい。他の実施形態では、他の構成要素を使用して、リフローからの損傷を防止してもよい。
上述の実施形態は、本発明の例示的実施形態である。当業者は、本明細書に開示する発明概念から逸脱することなく、上述の実施形態を多数回活用し、上述の実施形態から離れることができる。したがって、本発明は、単に、以下の請求項によって規定される。
Claims (19)
- 一体型圧力センサアセンブリであって、
（ａ）複数の板を備えるプリント回路基板アセンブリと、
（ｂ）該プリント回路基板アセンブリの少なくとも一部分上に装着される圧力ダイと、
（ｃ）該プリント回路基板アセンブリを少なくとも部分的に囲繞する筺体と
を備え、該プリント回路基板アセンブリは、少なくとも１つの圧力チャネルおよび少なくとも１つの電気チャネルを備え、
該筺体は、第１の圧力ポートおよび第２の圧力ポートを備え、該第１の圧力ポートおよび該第２の圧力ポートは、離間した関係で配置されており、かつ、該筺体の外側に位置付けられており、該第１の圧力ポートは、第１の吸入流体を受けるように構成され、該第２の圧力ポートは、第２の吸入流体を受けるように構成され、該第１の吸入流体の圧力は、該第２の吸入流体の圧力よりも大きい、一体型圧力センサアセンブリ。 - 前記プリント回路基板アセンブリは、
（ａ）底部板と、
（ｂ）上部板と、
（ｃ）前記上部板と底部板との間に配置される少なくとも１つの中心板と
を備える、請求項１に記載の一体型圧力センサアセンブリ。 - 前記上部板は、第１の開口部および第２の開口部を備え、各々の開口部が前記圧力チャネルの一部分を部分的に画定する、請求項２に記載の一体型圧力センサアセンブリ。
- 前記少なくとも１つの中心板は、第１の開口部を備え、該少なくとも１つの中心板における該第１の開口部は、前記上部板における前記第１の開口部と流体連通する、請求項３に記載の一体型圧力センサアセンブリ。
- 前記少なくとも１つの中心板における前記第１の開口部は、スロットであり、該少なくとも１つの中心板における該第１の開口部は、前記上部板における前記第２の開口部と流体連通する、請求項４に記載の一体型圧力センサアセンブリ。
- 回路層は、前記上部板の上部側および前記底部板の底部側の各々に配置される、請求項１に記載の一体型圧力センサアセンブリ。
- 回路層は、前記少なくとも１つの中心板の上部側および該少なくとも１つの中心板の底部側の各々に配置され、該回路層は、前記電気チャネルを少なくとも部分的に画定する、請求項６に記載の一体型圧力センサアセンブリ。
- 回路層は、前記上部板の底部および前記底部板の上部の各々に配置され、該回路層は、前記電気チャネルを少なくとも部分的に画定する、請求項６に記載の一体型圧力センサアセンブリ。
- 方法であって、
（ａ）
（ｉ）底部板と、
（ｉｉ）上部板と、
（ｉｉｉ）該上部板と底部板との間に配置される少なくとも１つの中心板と
を備えるプリント回路基板アセンブリを提供することと、
（ｂ）該プリント回路基板アセンブリの少なくとも一部分上に配置される圧力ダイを提供することと、
（ｃ）筺体であって、該筺体は、該プリント回路基板アセンブリを少なくとも部分的に囲繞する、筺体を提供することと
を含み、該プリント回路基板アセンブリは、少なくとも１つの流体伝達チャネルおよび少なくとも１つの電気伝達チャネルを備え、
該筺体は、第１の圧力ポートおよび第２の圧力ポートを備え、該第１の圧力ポートおよび該第２の圧力ポートは、離間した関係で配置されており、かつ、該筺体の外側に位置付けられており、該第１の圧力ポートは、第１の吸入流体を受けるように構成され、該第２の圧力ポートは、第２の吸入流体を受けるように構成され、該第１の吸入流体の圧力は、該第２の吸入流体の圧力よりも大きい、方法。 - 前記圧力ダイは、圧電センサである、請求項１に記載の一体型圧力センサアセンブリ。
- 前記上部板において、第１の開口部および第２の開口部を画定することをさらに含み、各々は、前記流体伝達チャネルの一部分を部分的に画定する、請求項９に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの中心板において、第１の開口部を画定することをさらに含み、該少なくとも１つの中心板における該第１の開口部は、前記上部板における前記第１の開口部と流体連通する、請求項１１に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの中心板における前記第１の開口部は、スロットであり、該少なくとも１つの中心板における該第１の開口部は、前記上部板における前記第２の開口部と流体連通する、請求項１２に記載の方法。
- 前記流体伝達チャネルを少なくとも部分的に画定するために、前記上部板上の前記第１および第２の開口部を、前記中心板上の前記第１の開口部と整列するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
- （ａ）底部板と、
（ｂ）上部板と、
（ｃ）該上部板と底部板との間に配置される少なくとも１つの中心板と、
（ｄ）該上部板に接続される第１の圧力ポートおよび第２の圧力ポートと
を備えるプリント回路基板アセンブリであって、
該第１の圧力ポートは、第１の吸入流体を受けるように構成され、該第２の圧力ポートは、第２の吸入流体を受けるように構成され、該第１の圧力ポートおよび該第２の圧力ポートは、離間した関係で配置されており、かつ、該プリント回路基板アセンブリの外側に位置付けられており、該第１の吸入流体の圧力は、該第２の吸入流体の圧力よりも大きく、
該プリント回路基板アセンブリは、そこを少なくとも部分的に通る少なくとも１つの流体チャネルおよび少なくとも１つの電気チャネルを備える、プリント回路基板アセンブリ。 - 前記流体チャネルは、前記上部板、底部板、および中心板のうちの少なくとも２つを貫通する、請求項１５に記載のプリント回路基板アセンブリ。
- 前記流体チャネルは、前記板のうちの少なくとも２つの間で流体連通を提供し、前記電気チャネルは、該板のうちの少なくとも２つの間で電気通信を提供する、請求項１５に記載のプリント回路基板アセンブリ。
- 前記プリント回路基板アセンブリの一部分上に少なくとも部分的に配置される検知要素をさらに備え、該検知要素は、前記流体チャネルにおける圧力を測定する、請求項１５に記載のプリント回路基板アセンブリ。
- 前記検知要素は、前記上部板上の第１の開口部の上に少なくとも部分的に配置され、該第１の開口部は、前記流体チャネルを少なくとも部分的に画定する、請求項１８に記載のプリント回路基板アセンブリ。
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