JP6203082B2 - 自己整合特徴を有する圧力トランスデューサ基板 - Google Patents

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Description

本明細書の一部に組み込まれ、かつ本明細書の一部を構成する添付の図面は、ここに記載されるひとつもしくは複数の実施例を説明し、当該記載とともに、これらの実施例を説明する。
図１は、基板とともに使用され得るダイアフラムの例示的な実施例を説明する。 図２は、基板の第１の側面の例示的な実施例を説明する。 図３は、基板の第２の側面の例示的な実施例を説明する。 図４は、基板の第２の側面の別の例示的な実施例を説明する。 図５は、アッセンブリがダイアフラムおよび基板を含む複数のアッセンブリの積み重ねの例を説明する。 図６は、第1の基板および第１のダイアフラムを有する第1のアッセンブリと、第２の基板および第２のダイアフラムを有する第2のアッセンブリとを含む積み重ねを生成するのに使用され得る例示的な動作のフローチャートを説明する。
発明の詳細な説明
以下の詳細な説明は、添付の図面を参照する。異なる図面における同じ参照番号は、同一の、もしくは類似の要素と見なすことができる。また、以下の詳細な説明は本発明を限定しない。
圧力トランスデューサは、基板およびダイアフラムを含み得る。ダイアフラムは、基板に取り付けられ得る。ダイアフラムは、例えば、ダイアフラムに印加される圧力の変化に応じたダイアフラムの動きを感知するのに使用されるセンサの一部であり得る要素（例えば、コンデンサのプレート）を含み得る。
圧力トランスデューサにより使用されるダイアフラムの形状は、圧力トランスデューサの生産に関連する費用に影響を与えることがある。例えば、円形（丸形）のダイアフラムを利用する圧力トランスデューサは、多角形（例えば、正方形）のダイアフラムを利用する圧力トランスデューサよりも生産するのにより費用がかかることがある。
コストの差の一因となり得る要因は、ダイアフラムの形状と関連付けられ得る。例えば、円形のダイアフラムを利用することは、ダイアフラムを基板に取り付ける際に、ダイアフラムを基板に慎重に配向させることを含み得る正確な加圧成形を伴い得る。正方形のダイアフラムは、一方で、アルミナのシートから容易に切断されて、容易に基板に取り付けられることができ、これが、圧力トランスデューサが円形のダイアフラムを使用するよりも、正方形のダイアフラムを利用する圧力トランスデューサをより安価に製造させ得る。
図１は、ダイアフラム１１０の例示的な実施例を説明する。ダイアフラム１１０は、圧力トランスデューサ（例えば、自動車用の圧力トランスデューサ（ＡＰＴ））のようなトランスデューサの一部であり得る。ダイアフラム１１０は、セラミック材料（例えば、セラミック粉末）から作られ得るが、例えば、ガラスや結晶物質といった、ダイアフラム１１０を実施するのに適切であり得るその他の材料が使用されても良い。
図１を参照すると、ダイアフラムは多角形のような形状にされ得る。例えば、ダイアフラム１１０は、矩形状の形状にされ得るが、例えば八角形や正方形といった、その他の多角形の形状が使用されても良い。ダイアフラム１１０は、ダイアフラム１１０の動きを感知するのに使用され得るセンサの一部であり得る素子１２０を含むことができる。
素子１２０は、例えば、電子モジュールアッセンブリ（ＥＭＡ）を含み得る。ＥＭＡは例えば、電極パターンおよび／もしくは電気部品を含み得る。ひとつの実施例では、素子１２０は、例えば金を使用するダイアフラム１１０にプリントされる。
素子１２０は、素子１２０へ、および／もしくは素子１２０から信号を搬送するのに使用され得るひとつもしくは複数の電極（例えば、金のリード）を含み得る。例えば、素子１２０はプレートを含み得る。プレートは、ダイアフラム１１０に接合される基板上に対応するプレートを含み得る容量性の感知素子の一部であり得る。素子１２０は、素子１２０に含まれるプレートに接続するひとつもしくは複数の電極を含み得る。
図２は、基板２１０の第1の側面の例示的な実施例２００を説明する。第1の側面は、ダイアフラム１１０を収容し得る。第1の側面は、ダイアフラム１１０を収容し得る、ダイアフラム面として参照し得る。
基板２１０は、圧力トランスデューサのようなトランスデューサの一部であり得る。基板２１０は、セラミック材料から作られ得るが、例えばガラス、結晶物質、もしくはその他の適した材料のような、基板２１０を実施するのに適切であり得るその他の材料が使用されても良い。
図２を参照すると、基板２１０は円形に成形され得る。第1の側面は、突出部２２０と、ひとつもしくは複数の孔２４０ａ‐ｃとを含み得る。突出部２２０は、多角形（例えば正方形）として成形され得、基板２１０の表面から隆起され得る。突出部２２０は、突出部２２０で基板２１０に接合され得るダイアフラム１１０のためのプラットフォームを提供し得る。突出部２２０は、ひとつもしくは複数の孔２４０ａ‐ｃを含むことができ、当該孔は、ダイアフラム１１０上に含まれ得る素子１２０へのひとつもしくは複数の電気的接続を収容するのに使用され得る。電気的接続は、例えば、ひとつもしくは複数の電気的導電性のワイヤ（図示しない）を使用してなされ、電気的導電性のワイヤは、孔２４０ａ‐ｃを介して、素子１２０と関連され得るひとつもしくは複数の電極に供給され得る。
図３は、基板２１０の第２の側面の例示的な実施例３００を説明する。第２の側面は、基板２１０の第１の側面と反対側の基板２１０上の側面であり得る。第２の側面は、ＥＭＡを含み得るダイアフラム１１０を（異なる基板２１０から）収容し得るＥＭＡ面として参照され得る。
図３を参照すると、第２の側面は、リッジ３３０によって囲まれた窪み３４０を含み得る。リッジ３３０は、溝が付けられ得る。溝付きリッジ３３０は、例えば、基板２１０を含み得るアッセンブリを積み重ねる能力を増強させ得る。さらに、溝付きリッジ３３０は、例えば、アッセンブリの積み重ねにおいて、アッセンブリ（基板２１０を含む）を配向させ得る。加えて、溝付きリッジ３３０は、例えば、ダイアフラム１１０および基板２１０を含むアッセンブリが積み重ねられる際に、ダイアフラム１１０に損傷（例えばチッピング）を与えることを未然に防ぐことができる。
窪み３４０の形状は、ひとつもしくは複数の基準によって規定され得る。例えば、窪み３４０の形状は、リッジ３３０の形状、別の基板２１０に使用されるダイアフラム１１０の形状、基板２１０に関連付けられる（例えば、取り付けられる）ＥＭＡの形状、別の基板２１０に関連付けられるＥＭＡの形状、および／もしくはその他の基準によって規定され得る。アッセンブリが、図３で説明される基板２１０を含むアッセンブリで積み重ねられるとき、窪み３４０は、例えば、異なる基板２１０を含むアッセンブリを収容するよう成形され得る。基板２１０およびダイアフラム１１０を含むアッセンブリの積み重ねは、さらに下記で説明される。
リッジ３３０の高さおよび／もしくは窪み３４０の深さもまた、ひとつもしくは複数の基準によって規定され得る。例えば、窪み３４０の深さは、ジッリ３３０の高さ、ダイアフラム１１０の厚さ、別の基板２１０に関連する突出部２２０の高さ、ＥＭＡの厚さおよび／もしくは高さ、および／もしくはその他の基準うちのいくつかの組み合わせによって規定され得る。
図４は、支持領域４２０を含む基板２１０の第２の側面の別の例示的な実施例４００を説明する。図４を参照すると、支持領域４２０は、窪み３４０内に含まれ得る。支持領域４２０は円形（例えば、リング形状）であり得るが、他の実施例において支持領域４２０は異なる形状でも良い。支持領域４２０は、窪み３４０の表面から隆起され得る。窪み３４０の表面から測定された支持領域４２０の高さは、窪み３４０の表面から同様に測定されたリッジ３３０の高さよりも低くあり得る。
例えば、窪み３４０から測定された場合のリッジ３３０の高さは、１．５５ミリメートル（ｍｍ）であり、窪み３４０から測定された場合の支持領域４２０の高さは、０．５ｍｍであり得る。さらに下記で説明される通り、例えば、ダイアフラム１１０が他の基板２１０に接合されているとき、支持領域４２０は、他の基板２１０に関連され得るダイアフラム１１０のための支持を提供し得る。
図５は、基板２１０ａ‐ｂとダイアフラム１１０ａ‐ｂとをそれぞれ含む、複数のアッセンブリ５１０ａ‐ｂの積み重ね（スタック）５００の一例を説明する。アッセンブリ５１０ａ‐ｂは、ダイアフラム１１０ａ‐ｂをそれぞれの基板２１０ａ‐ｂに接合させる前に、スタック５００に積み重ねられ得る。スタック５００は、熱せられた環境（例えば、窯や炉）に配置されて、ダイアフラム１１０ａ‐ｂをそれぞれの基板２１０ａ‐ｂに接合させ得る。
例えば、図５を参照すると、ダイアフラム１１０ａおよび基板２１０ａがアッセンブリ５１０ａを形成し、ダイアフラム１１０ｂおよび基板２１０ｂがアッセンブリ５１０ｂを形成すると仮定すると、基板２１０ａ−ｂは、図４で説明された第２の側面を有する。さらに、例えば、封止ガラスを使用する熱せられた環境において、ダイアフラム１１０ａが基板２１０ａに接合され、ダイアフラム１１０ｂが基板２１０ｂに接合され得ることが想定される。
アッセンブリ５１０ａ−ｂは、図５で例示されたように積み重ねられて、ダイアフラム１１０ａ−ｂを基板２１０ａ−ｂにそれぞれ接合させる前にスタック５００を形成し得る。具体的には、アッセンブリ５１０ｂのダイアフラム１１０ｂおよび／もしくは突出部２２０ｂは、基板２１０ａに関連された窪み３４０内に嵌め込まれるように位置決めされ得、そこで、ダイアフラム１１０ｂは、基板２１０ａに関連された窪み３４０に含まれ得る支持領域４２０ａと接触し得る。スタック５００が形成された後、当該スタックは、封止ガラスを使用して、ダイアフラム１１０ａ−ｂを基板２１０ａ−ｂにそれぞれ接合するのに使用され得る加熱された環境に配置され得る。
図５は、２つのアッセンブリ５１０ａ‐ｂを含む例示的なスタック５００を示すが、スタック５００は、ひとつもしくは複数のさらなるアッセンブリ５１０を含むことができることに注意すべきである。例えば、追加のアッセンブリ５１０は、アッセンブリ５１０ａの上部に、および／もしくは、アッセンブリ５１０ｂの下に積み重ねられ得る。追加のアッセンブリ５１０がアッセンブリ５１０ａ上に積み重ねられるならば、追加のアッセンブリ５１０は、基板２１０ａおよび／もしくは突出部２２０ａを収容するべき大きさにされ得る窪み３４０を含み得る。追加のアッセンブリ５１０がアッセンブリ５１０ｂの下に積み重ねられるならば、追加のアッセンブリ５１０は、基板２１０ｂに関連された窪み３４０および／もしくは支持領域４２０を収容するべき大きさにされ得る基板２１０および／もしくは突出部２２０を含み得る。アッセンブリ５１０の基板２１０は、基板２１０ｂに関連された窪み３４０および／もしくは支持領域４２０に接触し得る。
図５を再び参照すると、力５３０ａおよび／もしくは力５３０ｂが、例えば熱せられた環境で、積み重ねられたアッセンブリ５１０ａ‐ｂに加えられ得る。力５３０ａ‐ｂは、熱せられた環境で、ダイアフラム１１０ａ‐ｂをそれぞれの基板２１０ａ‐ｂに接合するのを補助するために加えられる。
例えば、アッセンブリ５１０ａ‐ｂは、図５で示されるように積み重ねられ、積み重ねられたアッセンブリ５１０ａ‐ｂは、基板２１０ｂの第２の側面に接触し得る固定された留め具と、ダイアフラム１１０ａに接触し得る調整可能な留め具とを含む固定具に配置され得る。調整可能な留め具は、力５３０ａを提供するよう調整され得、その間にダイアフラム１１０ａ‐ｂは、熱せられた環境でそれぞれの基板２１０ａ‐ｂに接合される。
図６は、第１の基板および第１のダイアフラムを有する第１のアッセンブリと、第２の基板および第２のダイアフラムを有する第２のアッセンブリとを含むスタックを生成するよう使用され得る例示的な動作のフローチャートを説明する。第１および第２の基板は、円形に形成され得る。図６を参照すると、ブロック６１０で、第１のアッセンブリの第１の基板が第１のダイアフラムを受け取るよう位置決めされ得る。第１の基板は、第２の側面と第１の側面とを含み得る。第２の側面は凹部を含み得る。凹部は、多角形の形状に成形され得る。
ブロック６１２では、第１のアッセンブリの第１のダイアフラムが第１の基板上に位置決め得される。第１のダイアフラムは、第１の基板の第１の側面上に位置決めされ得る。第１の基板の第１の側面は、突出部を含み得、第１のダイアフラムは突出部に適合するよう位置決めされ得る。
ブロック６１４では、第２の基板は、第１のダイアフラムの少なくとも一部が第２の基板の第２の側面の窪みの内側に適合するよう位置決めされるように位置決めされ得る。これは、第２の基板の第２の側面の窪みの内側に適合するよう第１のダイアフラムの全体が位置決めされることを含み得ることに注意されたい。さらに、第１の基板が突出部（例えば、突出部２２０）を含み、かつ第１のダイアフラムが当該突出部に位置決めされるならば、突出部の少なくとも一部は、第２の基板の第２の側面の窪みへ適合され得る。さらに、第２の基板の第２の側面の窪みが支持領域（例えば、支持領域４２０）を含むならば、第１のダイアフラムは、第２の基板の第２の側面の窪みに位置決めされ、その結果、第１のダイアフラムの少なくとも一部が支持領域の少なくとも一部と接触する。
ブロック６１６では、第２のダイアフラムが第２の基板上に位置決めされる。第２のダイアフラムは、第２の基板の第１の側面上に位置決めされ得る。第２の基板が第１の側面に突出部を含むならば、ダイアフラムは当該突出部に位置決めされ得る。
例えば、図５および図６を参照すると、スタック５００は次のように生成され得る。基板２１０ｂは、突出部２２０ｂ上にダイアフラム１１０ｂを受け取るよう位置決めされ得る。ダイアフラム１１０ｂは、アッセンブリ５１０ｂを形成するよう突出部２２０ｂ上に位置決めされ得る。具体的には、ダイアフラム１１０ｂは、突出部２２０ｂ上に位置決めされ得、その結果、孔２４０ａ‐ｃ（図２）は、ダイアフラム１１０ｂに含まれ得る電極に整合され得る。電極は、ダイアフラム１１０ｂ上に含まれ得る素子１２０（図１）に電気的な接続を提供し得る。
基板２１０ａは、アッセンブリ５１０ｂ上に位置決めされ、その結果、ダイアフラム１１０ｂおよび／もしくは突出部２２０ｂの少なくとも一部は、基板２１０ａの第２の側面上に含まれ得る窪み３４０内に適合し得る。窪み３４０は、ダイアフラム１１０ｂの少なくとも一部に接触し得る支持領域４２０を含み得る。
ダイアフラム１１０ａは、突出部２２０ａ上に位置決めされてアッセンブリ５１０ａを形成し得る。例えば、積み重ねられたアッセンブリ５１０ａ‐ｂが熱せられた環境にある間に、力５３０ａおよび／もしくは力５３０ｂは積み重ねられたアッセンブリ５１０ａ‐ｂに加えられ得る。具体的には、積み重ねられたアッセンブリ力５１０ａ‐ｂが熱せられた環境にある間に、力５３０ａがダイアフラム１１０ａに加えられ得、および／もしくは力５３０ｂが基板２１０ｂに加えられ得る。
実施例の前述の記載は、例証および説明を提供することを意図しており、包括的であること、もしくは、開示された正確な形態に本発明を限定することを意図するものではない。修正および変更が、上記の教示に照らして可能であり、もしくは本発明の実施から獲得され得る。例えば、一連の動作が図６に関して上述されたが、動作の順序は他の実施において修正されても良い。さらに、依存しない動作は並行して実行され得る。
本明細書で使用される要素、動作もしくは指示は、そのような明確な記載がない限りは、本発明にとって重大な、もしくは必須であると解釈されるべきではない。また、本明細書で使用される通り、冠詞“ａ”はひとつもしくは複数の品目を含むよう意図される。ひとつの品目のみが意図されるところでは、用語“ひとつ（ｏｎｅ）”もしくは同様の言葉が使用される。さらに、“〜に基づいて（ｂａｓｅｄ ｏｎ）”は、特に断らない限りは、“少なくとも一部分が、〜に基づいて”ということを意味するよう意図される。
本発明は上記で開示された特定の実施例に限定されず、本発明は、以下の添付の請求項の範囲内にあるあらゆるおよびすべての特定の実施例および同等物を含むことが意図される。

Claims (11)

  1. 第１のダイアフラムを収容する第１の側面と第２の側面とを有する第１の円形状の基板であって、前記第２の側面は、第２の円形状の基板に関連された第２のダイアフラムを収容する大きさの多角形状の窪みを含む前記第１の円形状の基板と、
    前記多角形状の窪みに含まれるリング形状を有する支持領域であって、当該支持領域は、前記第１の円形状の基板を含む第１のアッセンブリと前記第２のダイアフラムおよび前記第２の円形状の基板を含む第２のアッセンブリとが積み重ねられたとき、前記第２のダイアフラムのための支持を提供する、前記支持領域と、
    を有する装置。
  2. 装置はさらに、前記第１のダイアフラムを含む、請求項１に記載の装置。
  3. 前記第１のダイアフラムは、多角形の形状である、請求項２に記載の装置。
  4. 第１のダイアフラムを収容するためのプラットフォームを提供する突出部を有する第１の側面と第２の側面とを有する第１の円形状の基板を含み、
    前記第２の側面は、第２の円形状の基板に関連された第２のダイアフラムを有する第２の多角形状の突出部を収容する大きさの多角形状の窪みを含む、装置。
  5. 前記突出部は、多角形状である、請求項４に記載の装置。
  6. 装置はさらに、第１のダイアフラムを含み、当該第１のダイアフラムは、前記突出部に接合される、請求項４に記載の装置。
  7. 前記第１のダイアフラムは、封止ガラスを使用して前記第１の円形状の基板の前記突出部に接合される、請求項６に記載の装置。
  8. 前記第１の基板は、圧力トランスデューサに含まれる、請求項１に記載の装置。
  9. 前記圧力トランスデューサは、自動車用の圧力トランスデューサ（ＡＰＴ）である、請求項８に記載の装置。
  10. 前記第１の基板は、圧力トランスデューサに含まれる、請求項４に記載の装置。
  11. 前記圧力トランスデューサは、自動車用の圧力トランスデューサ（ＡＰＴ）である、請求項１０に記載の装置。
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