JP6030539B2 - センサモジュール及び物理量測定センサ - Google Patents
センサモジュール及び物理量測定センサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP6030539B2 JP6030539B2 JP2013253110A JP2013253110A JP6030539B2 JP 6030539 B2 JP6030539 B2 JP 6030539B2 JP 2013253110 A JP2013253110 A JP 2013253110A JP 2013253110 A JP2013253110 A JP 2013253110A JP 6030539 B2 JP6030539 B2 JP 6030539B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor module
- joint
- electronic component
- circuit board
- flexible circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
この圧力センサは、ターミナル端子が設けられたコネクタと、センサモジュールが設けられたハウジング部とを備え、センサモジュールで検出された信号が電子部品を介してターミナル端子に送られる。
さらに、異なる圧力センサとして、感圧素子と出力端子とをフレキシブル回路基板で接続し、このフレキシブル回路基板にASICを搭載し、かつ、端部をコネクタに取り付けた従来例(特許文献2)がある。
つまり、フレキシブル回路基板は、撓みやすいため、基板平面に電子部品を取り付けるには、フレキシブル回路基板を支持台等に固定しなければならず、作業が繁雑である。さらに、圧力センサを組み立てるにあたり、フレキシブル回路基板の一端をセンサモジュールに接続し他端をターミナル端子に接続する必要があるが、その接続作業に際して、フレキシブル回路基板に接合された電子部品がフレキシブル回路基板から脱落しないようにしなければならない。
本発明では、センサモジュールがセラミック製の硬質部材であるため、これに電子部品を直接取り付けることで、撓みやすいフレキシブル回路基板に電子部品を取り付けることを要しない。そのため、電子部品のセンサモジュールへの電気的な接続作業を容易に行うことができる。
この構成では、ASICは不可欠な電子部品であり、他の電子部品に比べると、大きな部品であるため、センサモジュールに設置するのに好適となる。
この構成では、センサモジュールに電子部品を直接取り付けることで、撓みやすいフレキシブル回路基板に電子部品を取り付けることを要しない。
従って、電子部品のセンサモジュールへの取付作業が容易となる。しかも、フレキシブル回路基板には電子部品が取り付けられていないことから、フレキシブル回路基板をセンサモジュールやターミナル端子に接続する際に、電子部品が邪魔になることがなく、物理量測定センサの組立作業を容易に行える。
この構成では、ターミナル端子とフレキシブル回路基板との接続箇所がずれないように樹脂モールドを設けた後に、蓋体によって樹脂モールドの滴下が遮られる。そのため、樹脂モールドが電子部品やセンサモジュールに付着することを防止できる。
従って、物理量測定センサの測定精度が低下することを防止できる。
図1には本実施形態にかかる物理量測定センサの全体構成が示されている。
図1において、物理量測定センサは、継手1と、継手1に設けられるセンサモジュール2と、センサモジュール2を覆うコネクタ3と、コネクタ3に設けられたターミナル端子4と、ターミナル端子4とセンサモジュール2とを電気的に接続するフレキシブル回路基板5と、センサモジュール2に設けられた電子部品6とを備えた圧力センサである。
軸部11の一端部は、図示しない被取付部に螺合されるねじ部14である。軸部11の他端部はセンサモジュール2が設けられる突出部15である。
突出部15の中間部分には基端部より先端部の径が小さな段差が形成されている。この段差の平面は、突出部15の軸方向と直交平面であって径方向に延びた継手側平坦部15Aとされている。
突出部15の先端部には、先端に向かうに従って径が小さくなる傾斜面15Bが形成されている(図2及び図3参照)。
フランジ部12、突出部15及びスリーブ部13で仕切られる空間Sは、センサモジュール2を収納するための空間である。空間Sはフランジ部12の外周平面部に所定幅の平面リング状に形成された凹部S1と連通されている。凹部S1は、センサモジュール2の角部が収まるようにするために形成されたものである。凹部S1の平面はセンサモジュール2の底面から離れている。
センサモジュール2を収納するための空間Sの平面形状は円形であり、センサモジュール2の平面形状は略円形であって、これらの直径はほぼ等しい。
スリーブ部13の開口端は、コネクタ3を係止する係止部13Aとされている。
基部3Aは、蓋体30で閉塞されている。
蓋体30は、中心部に開口30Aが形成された金属製の蓋本体31と、蓋本体31の開口30Aに設けられた絶縁性の保持板32とを有する。
蓋本体31は、皿状部31Aと、皿状部31Aの外周縁に設けられた周縁部31Bとを有する。周縁部31Bは、スリーブ部13とコネクタ3の基部3Aとの間に挟持されている。
保持板32は、合成樹脂製の板部材であって、フレキシブル回路基板5を保持する保持孔が設けられている。
コネクタ3の基部3Aと蓋体30とで仕切られる空間には、ターミナル端子4とフレキシブル回路基板5との接続部分がずれないようにするため、また、防水性を確保するために、樹脂モールド(図示せず)が設けられている。
取付部材40は、ターミナル端子4を保持する本体部40Aと、本体部40Aに一体形成された脚部40Bとを有する。本体部40Aは基部3Aに取り付けられている。
ターミナル端子4の端部は、取付部材40の本体部40Aから露出しており、この露出した部分にフレキシブル回路基板5の一端部が接続されている。なお、フレキシブル回路基板5の一端部は、その先端が揺れてもターミナル端子4との接続部分に力が加わりにくくするために、ターミナル端子4に折り返した状態で接続されている。
図2及び図3は、それぞれ物理量測定センサの要部の断面を示し、図4は、センサモジュール2を示す。
図2から図4において、センサモジュール2は、継手1の突出部15の被測定流体の流れ方向の下流側に配置されている。
センサモジュール2は、セラミック製であって、継手1の突出部15の被測定流体の流れ方向の下流側端部に設けられるダイアフラム部21と、ダイアフラム部21に一体形成され突出部15に設けられる筒状部22とを有する。
抜止部材23は、スリーブ部13の内周面に周方向に沿って形成された嵌合凹部13Bに嵌合された断面矩形状のスプリングリングである。このスプリングリングは、平面がC型のばね部材であり、外周部が嵌合凹部13Bに嵌合され、内周部の一部がダイアフラム部21の外周縁部を押さえている。
ダイアフラム部21の中央部は、被測定流体の圧力により変位する変位部210とされる。変位部210の底面と筒状部22の内周面とからなる空間には、継手1の導入孔1Aから被測定流体が導入される。本実施形態で測定される被測定流体には、水等の液体や空気等の気体が含まれる。
変位部210の被測定流体と接触する面(底面)は、突出部15の頂部形状に合わせて形成されるものであり、例えば、平坦に形成されてもよく、中央に向かうに従って変位部210が薄くなるように湾曲して形成されるものでもよい。
表面平坦面20Aのうち変位部210に対応する平面中央部21Aには、歪みゲージ等からなる検知部(図示せず)が設けられている。
センサモジュール側平坦部22Aは、筒状部22の軸方向と直交する平面であって径方向に延びて形成されており、その径が変位部210より大きく、かつ、センサモジュール2の表面平坦面20Aと平行に形成されている。
筒状部22の開口端内周部は所定長さに渡って突出部15の外周部と嵌合されており、この嵌合部分の端縁から開口端に渡って傾斜部22Bが形成されている。
傾斜部22Bは、平面状に形成されていてもよく、湾曲して形成されているものでもよい。
Oリング7は、センサモジュール側平坦部22Aと継手側平坦部15Aとの間の空間に配置されている。センサモジュール側平坦部22Aと継手側平坦部15Aとは、Oリング7の突出部15の軸方向の移動を規制するものであり、センサモジュール2が突出部15に装着された状態では、互いに平行とされている。
センサモジュール側平坦部22Aと継手側平坦部15Aとは、Oリング7が筒状部22と突出部15とで挟持されるように、それぞれ筒状部22の径方向の幅寸法がOリング7の厚み寸法と同じか、やや小さくされている。
センサモジュール側平坦部22Aの内周側端縁は、傾斜面15Bによって突出部15との干渉が阻止される。
筒状部22のセンサモジュール側平坦部22Aから傾斜部22Bまでの軸方向寸法は、少なくとも、Oリング7の厚み寸法あればよい。
センサモジュール2の外周部には筒状部22の軸方向と平行に外周溝2Aが3箇所形成されている。
これらの外周溝2Aは、センサモジュール2の表面平坦面20Aに検知部等をパターン印刷する際に、センサモジュール2を図示しない位置決め装置で位置決めするために用いられる。
センサモジュール2の位置決めを正確に行うために、3箇所の外周溝2Aの配置は非等間隔である。つまり、これらの外周溝2Aのうち2箇所の外周溝2Aは、センサモジュール2の軸芯を挟んで互いに反対側の位置にあり、これらの2箇所の外周溝2Aのうちいずれか一方に近接した位置に残り1箇所の外周溝2Aが配置されている。なお、本実施形態では、外周溝2Aに代えて、センサモジュール2を位置決めするために、センサモジュール2の軸芯を挟んで互いに反対側の位置に凹部2Bを形成するものであってもよい。
図5において、本実施形態の電子部品6は、測定値の補正等のために用いられるASIC(Application Specific Integrated Circuit)である。
電子部品6は、ダイアフラム部21の被測定流体が接触する面とは反対側の面(平面)に配置されている。
電子部品6は、板状の部品本体61と、部品本体61に基端部がそれぞれ接続された複数本のリードフレーム62とを有する。
リードフレーム62の先端部は、ダイアフラム部21の表面平坦面20Aのうち平面中央部21Aの外周に位置する平面外周部21Bに接合される。リードフレーム62の先端部と平面外周部21Bとの接合は導電性接着剤等が用いられる。
平面外周部21Bには複数個の回路素子63が接合されている。これらの回路素子63とリードフレーム62とは平面外周部21Bに形成された平面回路部(図示せず)に接続されている。平面回路部は、変位部210に設けられた検知部(図示せず)と、3つのパッド21Dとに接続されている。
図1及び図6において、フレキシブル回路基板5は、ターミナル端子4に接続される第一端部51と、ダイアフラム部21と接続される第二端部52と、この第二端部52と第一端部51との間に設けられるとともに保持板32で保持される中間面部53とを有する。
第一端部51は、ターミナル端子4と係合する係合孔51Aが形成されている。本実施形態では、係合孔51Aとターミナル端子4とは半田付けで互いに接続されている。
第二端部52は、ダイアフラム部21に熱圧着で固定される。第二端部52には、平面回路部のパッド21D(図5参照)と半田付けされる3つの端子部52Aが形成されている。
これらの端子部52Aと係合孔51Aとは回路パターン(図示せず)とで電気的に接続されている。
センサモジュール2を製作するには種々の方法を採用することができる。例えば、図示しない金型にセラミック粉末を充填して成形体を形成し、この成形体を焼結する。この際、金型には、センサモジュール側平坦等を形成するための段部を予め金型内に設けておく。これにより、センサモジュール側平坦部22Aが成形体の一部として形成されることになる。
成形体を図示しない焼成炉に投入し、所定温度で焼成した後、焼成炉から取り出す。
さらに、金属のブロック体を研削加工等して、継手1を形成する。この際、継手1を加工すると同時に突出部15に継手側平坦部15Aを形成する。物理量測定センサを構成する他の部品も製造しておく。
さらに、抜止部材23を継手1に装着してセンサモジュール2の外れ止めをする。
そして、フレキシブル回路基板5の中間面部53を蓋体30の中心部分に位置する保持板32で保持し、フレキシブル回路基板5の第一端部51に、予め、取付部材40にインサート成形されたターミナル端子4を接合する。
さらに、ターミナル端子4をコネクタ3に取り付けるとともに、コネクタ3を継手1のスリーブ部13に係止する。
(1)変位部210を有するダイアフラム部21及びダイアフラム部21に一体に形成された筒状部22を備えたセラミック製のセンサモジュール2であって、ダイアフラム部21の平面に電子部品6を配置し、電子部品6を、ダイアフラム部21の平面のうち変位部210に相当する平面中央部21Aから離れて配置された部品本体61と、部品本体61に基端部が接続され平面中央部21Aとは異なる平面外周部21Bに先端部が接合されたリードフレーム62と、を有する構成とした。電子部品6のリードフレーム62の先端部が変位部210から離れた平面の位置にあるので、変位部210の変位を妨げることがなく、適正な測定を行える。センサモジュール2がセラミック製の硬質部材であるため、これに電子部品6を直接取り付けることで、撓みやすいフレキシブル回路基板5に電子部品6を取り付けることを要しない。従って、電子部品6のセンサモジュール2への電気的な接続作業が容易となる。
例えば、前記実施形態では、ダイアフラム部21に直接設置する電子部品6をASICとしたが、本発明では、リードフレームがあるものであれば、コンデンサ、増幅回路、その他の素子を電子部品としてもよい。
また、前記実施形態では、コネクタ3に蓋体30を設け、この蓋体30にフレキシブル回路基板5を挿通した構成としたが、本発明では、蓋体30を省略してもよい。
さらに、セラミック製のセンサモジュール2や継手1の加工方法は、前記実施形態に限定されるものではない。例えば、センサモジュール2のベースとなる成形体を金型等で成形し、この成形体を切削や研削加工をしてセンサモジュール側平坦部22Aを含むセンサモジュール2を加工するものでもよい。
さらに、前記実施形態では、物理量測定センサとして圧力センサを例示して説明したが、本発明では、これに限定されることはなく、例えば、差圧センサや温度センサにも適用可能である。
また、前記実施形態では継手1を金属製部材から形成したが、本発明では、合成樹脂部材から継手を形成するものであってもよい。
Claims (4)
- 導入される被測定流体の圧力により変位する変位部を有するダイアフラム部及びこのダイアフラム部と一体に形成された筒状部を備えたセラミック製のセンサモジュールであって、
前記ダイアフラム部のうち被測定流体が接触する面とは反対側の面である平面に電子部品が配置され、
この電子部品は、前記平面のうち前記変位部に相当する平面から前記ダイアフラム部の板厚方向に離れて配置された部品本体と、この部品本体に基端部が接続され前記ダイアフラム部の平面上であって前記変位部の平面とは異なる位置に先端部が接合されたリードフレームと、を有することを特徴とするセンサモジュール。 - 請求項1に記載されたセンサモジュールにおいて、
前記電子部品はASICであることを特徴とするセンサモジュール。 - 被測定流体を導入する導入孔が形成された筒状の突出部を有する継手と、この継手の突出部の被測定流体の流れ方向の下流側に配置される請求項1又は請求項2に記載のセンサモジュールと、一端が前記センサモジュールに電気的に接続され他端がターミナル端子と電気的に接続されたフレキシブル回路基板とを備え、
このフレキシブル回路基板の一端は、前記ダイアフラム部の平面上であって前記変位部とは異なる位置に接続されていることを特徴とする物理量測定センサ。 - 請求項3に記載された物理量測定センサにおいて、
前記ターミナル端子は前記継手に接続されるコネクタに設けられ、このコネクタには蓋体が設けられ、この蓋体には前記フレキシブル回路基板が挿通されていることを特徴とする物理量測定センサ。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013253110A JP6030539B2 (ja) | 2013-12-06 | 2013-12-06 | センサモジュール及び物理量測定センサ |
US14/560,818 US9772242B2 (en) | 2013-12-06 | 2014-12-04 | Physical quantity measuring sensor including an O-ring between a cylindrical portion and a cylindrical projection |
CN201911064121.1A CN110763392A (zh) | 2013-12-06 | 2014-12-05 | 物理量测定传感器以及传感器模块 |
EP14196600.2A EP2889599B1 (en) | 2013-12-06 | 2014-12-05 | Physical quantity measuring sensor and sensor module |
CN201410730593.7A CN104697699B (zh) | 2013-12-06 | 2014-12-05 | 物理量测定传感器以及传感器模块 |
US15/641,807 US10113926B2 (en) | 2013-12-06 | 2017-07-05 | Ceramic sensor module including diaphragm and cylindrical portion integrated with the diaphragm |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013253110A JP6030539B2 (ja) | 2013-12-06 | 2013-12-06 | センサモジュール及び物理量測定センサ |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015111067A JP2015111067A (ja) | 2015-06-18 |
JP2015111067A5 JP2015111067A5 (ja) | 2015-12-24 |
JP6030539B2 true JP6030539B2 (ja) | 2016-11-24 |
Family
ID=53525991
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013253110A Active JP6030539B2 (ja) | 2013-12-06 | 2013-12-06 | センサモジュール及び物理量測定センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6030539B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4966039A (en) * | 1988-04-21 | 1990-10-30 | Marelli Autronica S.P.A. | Electrical force and/or deformation sensor, particularly for use as a pressure sensor |
JP2002310826A (ja) * | 2001-02-08 | 2002-10-23 | Tgk Co Ltd | 圧力センサの調整方法 |
JP2006078379A (ja) * | 2004-09-10 | 2006-03-23 | Tgk Co Ltd | 圧力センサおよびその製造方法 |
US8476087B2 (en) * | 2011-04-21 | 2013-07-02 | Freescale Semiconductor, Inc. | Methods for fabricating sensor device package using a sealing structure |
-
2013
- 2013-12-06 JP JP2013253110A patent/JP6030539B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015111067A (ja) | 2015-06-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10113926B2 (en) | Ceramic sensor module including diaphragm and cylindrical portion integrated with the diaphragm | |
JP6301230B2 (ja) | 物理量測定装置 | |
US9709461B2 (en) | Method of integrating a temperature sensing element | |
US9841335B2 (en) | Sensor for detecting a temperature and a pressure of a fluid medium | |
US10145749B2 (en) | Physical quantity measuring device including a sensor module and a joint for locking the sensor module | |
JP2006215029A (ja) | 圧力・温度共用トランスデューサー | |
JP5852609B2 (ja) | センサ | |
JP2005106796A (ja) | 圧力センサ | |
TWI834765B (zh) | 感測器組件及物理量測定裝置 | |
JP6030539B2 (ja) | センサモジュール及び物理量測定センサ | |
JP5997686B2 (ja) | 物理量測定センサ | |
JP6407462B2 (ja) | センサモジュール | |
JP2004264093A (ja) | 圧力センサ | |
JP2000304640A (ja) | 静電容量形圧力センサユニット | |
JP2010190655A (ja) | センサ | |
JP2004264150A (ja) | 圧力センサ | |
JP2000304641A (ja) | 静電容量形圧力センサユニット | |
JP2005049316A (ja) | 圧力センサ | |
JP2001108545A (ja) | 圧力センサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20151109 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151109 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160408 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160426 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160616 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161011 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161020 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6030539 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |