JPH0355077Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はダイヤフラムの表面に歪ゲージ要素
を配設した圧力センサに関する。

この種圧力センサは圧力を電気抵抗の変化に換
えて圧力を測定するセンサで、通常ダイヤフラム
の表面に歪ゲージ要素を配設する構造をとつてい
る。ダイヤフラムとして用いられるものにはゴム
膜、金属板、強化ガラス板等がある。これらのダ
イヤフラムに歪ゲージ要素を配設する方法として
例えば、ダイヤフラムの表面に箔状の歪ゲージ要
素を接着剤で添着・配設する方法がある。

そして、この種圧力センサでは、歪ゲージ要素
をブリツジ回路に組み、不平衡出力を増巾器で増
巾するのが一般的である。このため、従来の圧力
センサには増巾回路等の他の回路を同一のケージ
ング内に組み込んで一体化したものがある。個の
ような圧力センサは構造上歪ゲージ要素の端子と
他の回路の端子とを結線するのに通常リード線を
用いている。このような構成であると、リード線
と端子とを接続するのに作業員が一々接続箇所を
目視し、位置決めし、手作業でハンダ付けする必
要がある。この場合のハンダ付箇所は通例ダイヤ
フラムの可動部分に配されている。このような接
続方法を用いると、当然ながら作業性が悪く、ま
た電気的接続の信頼性も確実でない。このため、
従来の圧力センサには構造上からくる電気的信頼
性が得られず、また量産に不向きであるという欠
点があつた。

本考案は上述の欠点を解消するためになされた
ものであり、その目的を電気的接続の作業性を改
善するとともに電気的信頼性をも高めた構造の圧
力センサを提供することにあり、加うるに量産性
を大巾に向上させた構造の圧力センサを提供する
ことにある。

本考案は係る圧力センサは、歪ゲージ要素の各
端子と一致して接続関係にある可撓性印刷回路を
ダイヤフラムに積層させて各端子を増巾回路等の
他の回路へ接続する構造とすることにより、上記
目的を達成する。

可撓性印刷回路は、少くとも、ダイヤフラムに
配設された歪ゲージ要素の各端子と一致して接続
関係にあるようにプリント線路の各端子が配置さ
れている。接続関係は電気的な接続関係であつ
て、歪ゲージの端子とプリント線路の端子とを密
着させる構造が望ましいが必ずしもそのような構
造に限定されるものではない。可撓性印刷回路と
ダイヤフラムとはプリント線路の各端子が歪ゲー
ジ要素の各端子にそれぞれ一致して対応するよう
積層されて電気的が接続が図られる。そのときの
電気的接続はダイヤフラムをハウジングに固定す
るときの力を利用して行うことができる。すなわ
ち、可撓性印刷回路に設けた各端子の位置をダイ
ヤフラムの固定部に一致させると、固定部にかか
る力で電気的接続が効果的に行われる。

このような構成であるため、各端子を接続する
作業が従来と比べて極めて容易になり、また対応
関係にある各端子相互は圧縮力で電気的接続が図
られることになるので電気的信頼性が高く、配線
誤認等の問題も起り難くなる。その結果、従来と
比べて圧力センサの量産化が大巾に向上する。

また、可撓性印刷には増巾回路等の他の回路部
分を含ませることができる。この場合、プリント
線路は他の回路部分と一体に構成されるので、他
の回路との接続が全く不用になる効果を有する。

本考案は可撓性印刷回路を積層するダイヤフラ
ムや歪ゲージ要素になんら制限を加えるものでは
ないが、真空蒸着法、スパツタ法等の手段を用い
て強化ガラス板にパターン化したアモルフアス膜
の歪ゲージ要素を配設したダイヤフラムを用いる
のが効果的である。これは歪ゲージ要素の各端子
の位置とプリント線路の各端子の位置をあらかじ
めあわせて設計しておくことができるので組立作
業が機械的になるからである。

以下、本考案の一実施例を図面に従つて詳細に
説明する。

第１図に示す圧力センサはアモルフアス膜を歪
ゲージ要素として用いた負圧用のセンサである。

ハウジング１は２つの部屋に分割され、１つは
圧力室２、他は増巾回路等の回路３を収納する室
４にわかれている。圧力室２は測定源から圧力を
導入するためのポート５を有し、圧力室２内部は
内から外に向つて可撓性印刷回路６、ダイヤフラ
ム７、リングプレート８、および固定プレート９
が積層されている。これらの積層体６，７，８，
９はスナツプリング１０により外から内に向う力
でハウジング１に固定されている。そして圧力室
２はハウジング１と可撓性印刷回路６との間に有
するＯリング１１により外部と気密を保つように
されている。

ダイヤフラム７は、強化ガラス板で、第２図に
示すように円形に形成され、可撓性印刷回路６と
対向する面にパターン化したアモルフアス膜が形
成されている。このアモルフアス膜は歪ゲージ要
素１２を第５図の破線内に示すようなブリツジ回
路に組み、それぞれに端子１３を設けた構成にな
つている。負圧の作用によりダイヤフラム７に生
じた応力分布を歪ゲージ要素１２との関係が第６
図に示す通りである。ダイヤフラム７が負圧で吸
引されたとき、第６図・上部に示すように変形す
る。このとき、歪ゲージ要素１２を配設したダイ
ヤフラム７の表面は、円周方向の歪みをδθ、半径
方向の歪みをδγとすると第６図のように歪み、
ダイヤフラム７の中心部で引張、外周部附近で圧
縮を受ける。この現象を考慮してダイヤフラム７
の中心部にある歪ゲージ要素１２は円周方向の歪
みを受けるようにまた、外周部付近にある歪ゲー
ジ要素１２は半径方向の歪みを受けるように形成
されている。そして負の歪みを受ける歪ゲージ要
素１２と正の歪みを受ける歪ゲージ要素１２とが
順々に接続されてブリツジ回路が組まれている。
すなわち不平衡出力が増巾するような形でブリツ
ジ回路が組まれている。

可撓性印刷回路６は他の回路３と一体に構成さ
れ、その外形は第３図に示すような形状を有して
いる。積層部分１４はダイヤフラム７の受圧面に
影響を及ぼさないよう同心円の帯状に形成されて
いる。この積層部分１４は各端子１５が歪ゲージ
要素１２の各端子１３の印刷にあわせて形成され
ている。そして各端子１５からのプリント線路１
６は交叉することなく帯に沿つて周囲し他の回路
３へと延びている。各端子１５の一部すなわち歪
ゲージ要素１２の端子１３の一部と接触する部分
以外の部分とプリント線路１６は絶縁被膜で被わ
れる。他の回路３は補強板１７を介して電子部品
１８が例えば第５図に示すような回路に組まれて
いる。第５図に示す回路は定電圧電源が抵抗Ｒ１
およびリニアライザＬを介してブリツジ回路の一
方の電源接続端に接続されるとともに抵抗Ｒ１お
よび抵抗Ｒ２を介して出力端子の一方に接続され
ている。ブリツジ回路の他方の電源接続端および
出力端子の他方はそれぞれアースされている。ま
た、ブリツジ回路の出力端は増巾器Ａを介して電
源側の出力端子に接続されている。増巾器Ａの非
反転端子側は抵抗Ｒ３を介してアースされるとと
もに分岐して抵抗Ｒ４を介してリニアライザＬの
出力側に接続されている。リニアライザＬには帰
還回路が設けられて反転端子側に、また増巾器Ａ
には帰還回路中抵抗Ｒ５を設けて反転端子側にそ
れぞれ接続されている。

このような構成を有する圧力センサの組立ては
ハウジング１の溝にＯリング１１を嵌めた後可撓
性印刷回路６をハウジング１内に挿入する。可撓
性印刷回路６は積層部分１４の銅箔露出面（端子
１５およびプリント線路１６）が外側にくるよう
にハウジング１内に挿入される。次にダイヤフラ
ム７が、アモルフアス膜を有する面が内側になる
ようにしかも歪ゲージ要素１２の各端子１３が可
撓性印刷回路６上の各端子１５に対応して一致す
るように、ハウジング１内に挿入される。この
後、リングプレート８および固定プレート９が続
いてハウジング１内に挿入された最後に固定プレ
ート９を押すようにしてスナツプリング１０がハ
ウジング１の溝に嵌め込まれる。

上記のような構成・組立てであるため、本考案
に係る圧力センサは従来必要とされていたリード
線を使用しないので、その結果作業性が向上し、
電気的信頼性を得るとともに量産化が大巾に向上
することになつた。

第７図は他の実施例を示したもので、この実施
例における圧力センサは、油圧用でしかも高圧に
対して用いられるものである。圧力源よりポート
２０を介して油圧を導入する圧力室を備えたハウ
ジング２１Ａは金属で、実装部品を収納するハウ
ジング２１Ｂはプラスチツクで形成されている。
両ハウジング２１Ａ，２１Ｂの間に高圧側から低
圧側に向つてダイヤフラム２２および可撓性印刷
回路２３が積層されて挿入されている。ダイヤフ
ラム２２は、強化ガラス板で円形に形成され、可
撓性印刷回路２３と対向する面にアモルフアス膜
が形成されている。このアモルフアス膜には歪ゲ
ージ要素と端子とがパターン化して設けられてい
る。

可撓性印刷回路２３は第８図に示すような形
状、すなわち積層部分２４の馬蹄形に他の回路部
分２５である円形を帯で接続したような形状にな
つている。積層部分２４には歪ゲージ要素の各端
子に対応させて一致するように各端子２６が形成
され、また各端子２６から他の回路へ延びるプリ
ント線路２７が形成されている。これらの端子２
６の一部およびプリント線路２７は絶縁被膜で被
われている。これは歪ゲージ要素とプリント線路
２７との短絡を防止するためで、前述の実施例と
同様である。他の回路部分２５には補強板２８が
添着されその部分に電子部品２９等の実装部品が
実装されている。この他の回路２５はハウジング
２１Ｂの所定の位置に置かれ、カバー３０の一部
からハウジング２１ｂ内に充填剤３１が注入され
て固定されている。

そして積層体であるダイヤフラム２２と可撓性
印刷回路２３は、両ハウジング２１Ａ，２１Ｂの
外周縁をかしめることにより固定されている。積
層するとき、可撓性印刷回路２３の各端子２６に
ハンダを盛つて導通性を良くすることもできる。

これらの実施例から他の回路部分の位置に関係
なく本考案の趣旨を適応できることが判る。また
本考案は設計変更を加えることによりこの種圧力
センサのすべてに応用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示した断面図、第
２図はダイヤフラムの正面拡大図、第３図は可撓
性印刷回路の正面拡大図、第４図は第３図の側面
図、第５図は圧力センサの作動回路図、第６図は
歪ゲージ要素を配設したダイヤフラムの応力分布
図、第７図は本考案の他の実施例を示した断面
図、第８図は可撓性印刷回路の正面図である。 １，２１Ａ，２１Ｂ……ハウジング、３，２５
……他の回路、６，２３……可撓性印刷回路、
７，２２……ダイヤフラム、１２……歪ゲージ要
素、１３……端子、１５，２６……端子、１６，
２７……プリント線路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) ダイヤフラムの表面に歪ゲージ要素を配設し
   た圧力センサにおいて、前記歪ゲージ要素の各
   端子と一致して接続関係にある可撓性印刷回路
   を前記ダイヤフラムに積層させて各端子を増巾
   回路等の他の回路部分へ接続させたことを特徴
   とする圧力センサ。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項において、前
   記可撓性印刷回路の各端子はダイヤフラムの固
   定部に一致させてあることを特徴とする圧力セ
   ンサ。 (3) 実用新案登録請求の範囲第１項又は第２項に
   おいて前記可撓性印刷回路は増巾回路等の他の
   回路部分を含むことを特徴とする圧力センサ。