JPH08304206A

JPH08304206A - 圧力センサ

Info

Publication number: JPH08304206A
Application number: JP10658895A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yajima; 孝志矢島; Norikimi Kaji; 紀公梶; Masami Hori; 正美堀
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 1996-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】大きな外力や衝撃が加わる等の悪環境下でも
圧力センサチップの動作に支障が起こり難くする。【構成】圧力が導入される内孔1aを有した金属製で略
円筒長尺状の圧力導入管1 と、圧力導入管1 を一体成形
した樹脂製のボディ2 と、内孔1aの開口端を閉塞して圧
力を検知し得るよう圧力導入管1 の一端面1bに接合され
る圧力センサチップ3 と、を備え、圧力導入管1 は、長
手方向と直交する方向に沿って外周面を切り欠いた切欠
溝1eがボディ2 の内部に設けられた構成にしてある。従
って、圧力導入管1 は、略円筒長尺状ではあるが、ボデ
ィ2 の内部にある切欠溝1eは、長手方向と直交する方向
に沿うとともに、その切欠溝1eを埋めるボディ2 の樹脂
材料に阻止されることによって、大きな外力や衝撃が加
わった場合でも、ボディ2 に対して円筒軸中心に回転し
たり、長手方向へ位置ずれを起こすこともない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、歪みゲージ型の圧力セ
ンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の圧力センサとして図９及
び図10に示す構成のものが存在する。このものは、圧力
が導入される内孔A₁を有した金属製で円筒長尺状の圧力
導入管A と、圧力導入管A を一体成形した樹脂製のボデ
ィB と、内孔開口端を閉塞して圧力を検知し得るよう接
合面C₁がボディB から露出する圧力導入管A の一端面A₂
に接合される圧力センサチップC と、を備えて構成され
ている。

【０００３】さらに詳しくは、圧力センサチップC は、
ガラス台座C₂に固着したシリコンダイヤフラム上に拡散
抵抗による歪みゲージを形成してなり、歪みゲージに加
わる圧力による歪みで拡散抵抗の抵抗変化から圧力を検
知する、いわゆるピエゾ抵抗効果を利用したものであ
り、圧力センサチップC の接合面C₁詳しくはガラス台座
C₂の接合面C₁が圧力導入管A の円状の一端面A₂にハンダ
や低融点ガラス等の接合材D により接合されるととも
に、ボディB に一体形成された外部導出端子B₁へワイヤ
C₃で結線され、その後、ボディB には、カバーE が被嵌
される。

【０００４】ここで、図10に示すように、圧力センサチ
ップC は、シリコンダイヤフラム上での取り数の関係で
その形状が四角状となり、また圧力導入管A の温度膨張
による影響から保護するために膨張率の近い四角状のガ
ラス台座C₂を介して圧力導入管A に接合されている。一
方、圧力導入管A は、引き抜きパイプ材により形成され
るために、前述したように円筒状となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の圧力セ
ンサにあっては、金属製の圧力導入管A は、円筒長尺状
をなして樹脂製のボディB に一体成形されているため、
大きな外力や衝撃が加わるとボディB に対して円筒軸中
心に回転したり、長手方向へ位置ずれを起こす可能性が
あり、そのため一端面A₂にガラス台座C₂を介して接合さ
れた圧力センサチップC 自体の破損や外部導出端子B₁へ
結線するワイヤC₃の断線により圧力センサチップC が正
常に動作しないことがある。

【０００６】また、図10に示すように、圧力センサチッ
プC を固着したガラス台座C₂の接合面C₁が四角状である
のに対し、その接合面C₁が接合される圧力導入管A の一
端面A₂は円状であるため、ガラス台座C₂の接合面C₁の全
面を圧力導入管A の一端面A₂に接合することができない
状態になるとともに、圧力センサチップC の側から見た
とき、接合後における接合材D がガラス台座C₂の接合面
C₁の下側に位置して隠れるから、接合材D が圧力導入管
A の一端面A₂の全面を確実に接合しているかどうかを確
認することができない。従って、大きな外力や衝撃が加
わったような場合に、ガラス台座C₂が接合不十分となっ
て圧力導入管A の一端面A₂から外れて、やはり、圧力セ
ンサチップC が正常に動作しないことも起こり得る。

【０００７】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、大きな外力や衝撃が加わ
る等の悪環境下でも圧力センサチップの動作に支障が起
こり難い圧力センサを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、請求項１記載のものは、圧力が導入される内孔
を有した金属製で略円筒長尺状の圧力導入管と、圧力導
入管を一体成形した樹脂製のボディと、内孔開口端を閉
塞して圧力を検知し得るよう圧力導入管の一端面に接合
される圧力センサチップと、を備えた圧力センサにおい
て、前記圧力導入管は、長手方向と直交する方向に沿っ
て外周面を切り欠いた切欠溝が前記ボディの内部に設け
られた構成にしてある。

【０００９】また、請求項２記載のものは、請求項１記
載のものにおいて、前記切欠溝が、前記圧力導入管の長
手方向の途中に一端面よりも径を大きくして形成した大
径部に設けられた構成にしてある。

【００１０】また、請求項３記載のものは、圧力が導入
される内孔を有した金属製で略円筒長尺状の圧力導入管
と、圧力導入管を一体成形した樹脂製のボディと、内孔
開口端を閉塞して圧力を検知し得るよう接合面がボディ
から露出する圧力導入管の一端面に接合される圧力セン
サチップと、を備えた圧力センサにおいて、前記圧力導
入管の一端面が、前記圧力センサチップの接合面よりも
同等以上の大きさに形成された構成にしてある。

【００１１】また、請求項４記載のものは、請求項３記
載のものにおいて、前記圧力導入管は、長手方向と直交
する方向へ多角形状に突出する突出部が、前記ボディの
内部に形成された構成にしてある。

【００１２】また、請求項５記載のものは、請求項３記
載のものにおいて、前記圧力導入管は、前記ボディから
露出する他端面が一端面と共に多角形状に形成された構
成にしてある。

【００１３】

【作用】請求項１記載のものによれば、樹脂製のボディ
に一体成形された圧力導入管は、略円筒長尺状ではある
が、ボディの内部にて外周面を切り欠いて設けた切欠溝
は、長手方向と直交する方向に沿った状態になっている
とともに、その切欠溝に埋まって食い込んでいるボディ
の樹脂材料に阻止されることによって、大きな外力や衝
撃が加わった場合でも、ボディに対して円筒軸中心に回
転したり、長手方向へ位置ずれを起こすこともない。

【００１４】また、請求項２記載のものによれば、圧力
導入管は、切欠溝が一端面よりも径を大きくして形成し
た大径部に設けられるから、深い切欠溝であっても圧力
導入用の内孔まで到達し難い。また、大径部は圧力導入
管の長手方向の途中に設けられているから、その両側面
は圧力導入管の両端面に対して一段下がった段部とな
り、従って、圧力導入管を一体成形してボディが形成さ
れる際、成形金型は圧力導入管の両端面でなく上記段部
に当接して型締めすることによって、圧力導入管の両端
面、特に圧力センサチップが接合される圧力導入管の一
端面に成形ばりが発生しない。

【００１５】また、請求項３記載のものによれば、圧力
センサチップは、自己の接合面よりも同等以上の大きさ
に形成された圧力導入管の一端面に接合されるから、そ
の接合面の全面が接合可能となるとともに、圧力センサ
チップ側から見たときに、接合後における接合材が圧力
センサチップにより隠れることなく接合材が接合面の全
面を確実に接合しているかどうかを確認することができ
る。

【００１６】また、請求項４記載のものによれば、大き
な外力や衝撃が加わった場合でも、圧力導入管は、ボデ
ィの内部に形成された突出部により阻止されて長手方向
へ位置ずれを起こさず、しかもその突出部が円でなく多
角形となっているから、その角部分に阻止されて円筒軸
中心の回転も起こらない。

【００１７】また、請求項５記載のものによれば、圧力
導入管を一体成形してボディが形成される際、通常四角
形をなす圧力センサチップを接合するときの位置決めを
し易いよう圧力導入管の多角形状一端面を成形金型に対
し位置決めするのに、その一端面と相対関係にある多角
形状の他端面側を成形金型に設けた嵌挿穴に嵌挿すれば
よい。

【００１８】

【実施例】本発明の第１実施例を図１乃至図４に基づい
て以下に説明する。

【００１９】1 は圧力導入管で、金属材料により、図２
に示すように、軸中心において一端面1b及び他端面1cに
開口して貫通する内孔1aを有して略円筒長尺状に形成さ
れ、一端面1bに近い長手方向の途中に、一端面よりも径
を大きくして形成した大径部1dが設けられるとともに、
その大径部1dの両反対側のそれぞれには、切欠溝1eが長
手方向と直交する方向に沿って外周面を切り欠いて形成
され、このとき、大径部1dの両側面は両端面1b,1c に対
して一段下がった段部1f,1g となっている。

【００２０】このものの加工順序を示したのが図３であ
って、同図(a) に示すように、大径部1dの径を有する引
き抜きパイプ材12が、旋盤11にチャックされて回転する
状態で、大径部1dの部分を残して切削刃13により圧力導
入管1 の径まで切削され、次いで、同図(b) に示すよう
に、旋盤11の回転を停止した状態で、エンドミル14によ
り大径部1dに切欠溝1eが切り欠かれ、同様に１８０度反
転して反対側の切欠溝1eが切り欠かれ、次いで、同図
(c) に示すように、切断刃15により一端面1bを切断すれ
ば圧力導入管1 となる。

【００２１】2 はボディで、圧力導入管1 を一体成形し
て樹脂により形成されている。詳しくは、図４に示すよ
うに、圧力導入管1 は、成形金型が型締めされた際、一
端面1bに対しては隙間を有し、上型16及び下型17が段部
1f,1g に当接した状態で、金型内に成形樹脂を流して一
体形成されている。その形状は、図１に示すように、一
方側に凹所2aを有し、その凹所2a内には圧力導入管1 の
一端面1b及び圧力導入管1 と同様に一体形成された外部
導出端子21の一端部を露出され、他方側からは圧力導入
管1 の他方面1c側が露出し、切欠溝1eは樹脂で埋められ
ている。

【００２２】3 は圧力センサチップで、シリコンダイヤ
フラム上に拡散抵抗による歪みゲージを形成してなり、
歪みゲージに加わる圧力による歪みで拡散抵抗の抵抗変
化から圧力を検知する、いわゆるピエゾ抵抗効果を利用
したものであり、シリコンダイヤフラム上での取り数の
関係でその形状は四角状となっている。

【００２３】そして、この圧力センサチップ3 は、圧力
導入管1 の温度膨張による影響から保護するために膨張
率の近い四角状で中央貫通孔31a を有するガラス台座31
に固着された状態で、その接合面3a詳しくはガラス台座
31の接合面3aがボディ2 の凹所2a内に露出する圧力導入
管1 の一端面1bにハンダや低融点ガラス等の接合材4に
より、圧力が導入される内孔1aの開口端を閉塞して圧力
を検知し得るよう気密接合されるとともに、やはり凹所
2a内に露出する外部導出端子21へワイヤボンディングに
よりワイヤ3bで結線され、その後、ボディ2 には凹所2a
を覆うようカバー5 が被嵌される。

【００２４】かかる圧力センサにあっては、上記したよ
うに、樹脂製のボディ2 に一体成形された圧力導入管1
は、略円筒長尺状ではあるが、ボディ2 の内部にて外周
面を切り欠いて設けた切欠溝1eは、長手方向と直交する
方向に沿った状態になっているとともに、その切欠溝1e
に埋まって食い込んでいるボディ2 の樹脂材料に阻止さ
れることによって、大きな外力や衝撃が加わった場合で
も、ボディ2 に対して円筒軸中心に回転したり、長手方
向へ位置ずれを起こすこともなく、従って、ガラス台座
31の接合面3aが圧力導入管1 の一端面1bから外れたり、
外部導出端子21へのワイヤ3bが断線したりせず、圧力セ
ンサチップ3 はその動作に支障が起こり難くなってい
る。

【００２５】また、圧力導入管1 は、切欠溝1eが一端面
1bよりも径を大きくして形成した大径部1dに設けられる
から、深い切欠溝1eであっても圧力導入用の内孔1aまで
到達し難い。

【００２６】また、大径部1dは圧力導入管1 の長手方向
の途中に設けられているから、その両側面は圧力導入管
1 の両端面1b,1c に対して一段下がった段部1f,1g とな
り、従って、圧力導入管1 を一体成形してボディ2 が形
成される際、成形金型は圧力導入管1 の両端面1b,1c で
なく上記段部1f,1g に当接して型締めすることによっ
て、圧力導入管1 の両端面1b,1c 、特に圧力センサチッ
プ3 が接合される一端面1bに成形ばりが発生せず、従っ
て、圧力センサチップ3 はその一端面1bに一層確実に接
合される。

【００２７】なお、金型精度が良く、又はボディ2 の成
形樹脂の種類により、成形ばりの発生し難い状態にある
場合には、必ずしも大径部1dを設ける必要はなく、その
場合は、切欠溝1eも一端面1bと同径の外周面に直接設け
られることになる。

【００２８】次に、第２実施例を図５乃至図７に基づい
て以下に説明する。なお、第１実施例と実質的に同じ機
能を有する部材には同じ符号を付してあり、その相違す
るところ、すなわち圧力導入管1 の構成について記載す
る。

【００２９】この圧力導入管1 は、図６に示すように、
第１実施例と同様の大径部1dを有するとともに、一端面
1bが圧力センサチップ3 の四角状の接合面3aよりも一回
り大きな四角状に形成され、さらに一端面1bに対し一段
下がった位置には長手方向と直交する方向へ突出部1hが
突出されている。また他方面1cも、各辺の方向を一端面
1bの四角形状に合わせた状態で四方をテーパ面1iにより
切り欠くことによってやはり四角状に形成されている。

【００３０】そして、第１実施例と同様にして、金型に
てボディ2 に一体成形される際の型締め時に、金型が突
出部1hの上方段部1f及び大径部1dの下方段部1gに当接す
るとともに、突出部1hはボディ2 の内部に形成される。

【００３１】かかる圧力センサにあっては、図７に示す
ように、圧力センサチップ3 は、自己の接合面3aよりも
一回り大きな四角状に形成された圧力導入管1 の一端面
1bに接合されるから、その接合面3aの全面が接合可能と
なるとともに、圧力センサチップ3 側から見たときに、
接合後における接合材4 が圧力センサチップ3 により隠
れることなく接合材4 が接合面3aの全面を確実に接合し
ているかどうかを確認することができ、ひいては、第１
実施例と同様に、圧力センサチップ3 はその動作に支障
が起こり難くなる。

【００３２】また、大きな外力や衝撃が加わった場合で
も、圧力導入管1 は、ボディ2 の内部に形成された突出
部1hにより阻止されて長手方向へ位置ずれを起こさず、
しかもその突出部1hが円でなく四角形となっているか
ら、その角部分に阻止されて円筒軸中心の回転も起こら
ない。

【００３３】また、圧力導入管1 を一体成形してボディ
2 が形成される際、通常四角形をなす圧力センサチップ
3 を接合するときの位置決めをし易いよう圧力導入管1
の四角状の一端面1bを成形金型に対し位置決めするの
に、その一端面1bと各辺の方向を合わせて相対関係にあ
るやはり四角状の他端面1c側を成形金型に設けた嵌挿穴
に嵌挿すればよい。

【００３４】また、金型の型締め時には、突出部1hの上
方段部1f及び大径部1dの下方段部1gに上型及び下型が当
接し、第１実施例と同様に、成形ばりが一端面1bに発生
しない。

【００３５】なお、本実施例では、圧力導入管1 は、突
出部1hが四角状に形成されているが、円筒軸中心の回転
が起こらないよう角部分が存在すればよく、従って、多
角形状であればよい。

【００３６】また、本実施例では、圧力導入管1 は、一
端面1bが圧力センサチップ3 の接合面3aよりも一回り大
きく形成されているが、図８に示すように、同一の大き
さであってもよく、その場合は、突出部1hの上方段部1f
上の接合材4 を圧力センサチップ3 側から見ることによ
って、接合面3aの全面が確実に接合されているかどうか
を確認することができる。

【００３７】また、本実施例では、圧力導入管1 は、圧
力センサチップ3 の四角状の接合面3aに合わせて一端面
1bも四角状に形成されているため、圧力センサチップ3
の接合面3aの全面を接合するのに、一端面1bを最も有効
に利用していることになるが、スペース的に余裕がある
場合は、一端面1bは接合面3aよりも同等以上の大きさで
あれば、四角状でなくてもよい。

【００３８】また、本実施例では、他方面1cも一端面1b
に合わせて四角状に形成されているが、一端面1bが多角
形状でなければ勿論円状のままでよい。

【００３９】

【発明の効果】請求項１記載のものは、樹脂製のボディ
に一体成形された圧力導入管は、略円筒長尺状ではある
が、ボディの内部にて外周面を切り欠いて設けた切欠溝
は、長手方向と直交する方向に沿った状態になっている
とともに、その切欠溝に埋まって食い込んでいるボディ
の樹脂材料に阻止されることによって、大きな外力や衝
撃が加わる等の悪環境下の場合でも、ボディに対して円
筒軸中心に回転したり、長手方向へ位置ずれを起こすこ
ともなく、従って、圧力導入管の一端面に接合される圧
力センサチップはその動作に支障が起こり難い。

【００４０】また、請求項２記載のものは、請求項１記
載のものの効果に加えて、圧力導入管は、切欠溝が一端
面よりも径を大きくして形成した大径部に設けられるか
ら、深い切欠溝であっても圧力導入用の内孔まで到達し
難く、さらに、大径部は圧力導入管の長手方向の途中に
設けられているから、その両側面は圧力導入管の両端面
に対して一段下がった段部となり、圧力導入管を一体成
形してボディが形成される際、成形金型は圧力導入管の
両端面でなく上記段部に当接して型締めすることによっ
て、圧力導入管の両端面、特に圧力センサチップが接合
される圧力導入管の一端面に成形ばりが発生せず、従っ
て、圧力センサチップはその一端面に一層確実に接合さ
れる。

【００４１】また、請求項３記載のものは、圧力センサ
チップは、自己の接合面よりも同等以上の大きさに形成
された圧力導入管の一端面に接合されるから、その接合
面の全面が接合可能となるとともに、圧力センサチップ
側から見たときに、接合後における接合材が圧力センサ
チップにより隠れることなく接合材が接合面の全面を確
実に接合しているかどうかを確認することができ、ひい
ては、圧力センサチップはその動作に支障が起こり難く
なる。

【００４２】また、請求項４記載のものは、請求項３記
載のものの効果に加えて、大きな外力や衝撃が加わる等
の悪環境下の場合でも、圧力導入管は、ボディの内部に
形成された突出部により阻止されて長手方向へ位置ずれ
を起こさず、しかもその突出部が円でなく多角形となっ
ているから、その角部分に阻止されて円筒軸中心の回転
も起こらず、従って、圧力導入管の一端面に接合される
圧力センサチップはさらにその動作に支障が起こり難く
なる。

【００４３】また、請求項５記載のものは、請求項３記
載のものの効果に加えて、圧力導入管を一体成形してボ
ディが形成される際、通常四角形をなす圧力センサチッ
プを接合するときの位置決めをし易いよう圧力導入管の
多角形状一端面を成形金型に対し位置決めするのに、そ
の一端面と相対関係にある多角形状の他端面側を成形金
型に設けた嵌挿穴に嵌挿すればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す断面正面図である。

【図２】同上の圧力導入管を示す斜視図である。

【図３】同上の圧力導入管の加工順序を示す正面図であ
る。

【図４】同上の金型の型締め状態を示す部分断面図であ
る。

【図５】本発明の第２実施例を示す断面正面図である。

【図６】同上の圧力導入管を示す斜視図である。

【図７】同上の圧力センサチップを圧力導入管に接合し
た状態を示し、(a) は部分平面図、(b) は部分断面正面
図である。

【図８】同上の変形例の圧力センサチップを圧力導入管
に接合した状態を示し、(a) は部分平面図、(b) は部分
断面正面図である。

【図９】従来例を示す断面正面図である。

【図10】同上の圧力センサチップを圧力導入管に接合し
た状態を示し、(a) は部分平面図、(b) は部分断面正面
図である。

【符号の説明】

1 圧力導入管 1a 内孔 1b 一端面 1c 他端面 1d 大径部 1e 切欠溝 1h 突出部 2 ボディ 3 圧力センサチップ 3a 接合面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧力が導入される内孔を有した金属製で
略円筒長尺状の圧力導入管と、圧力導入管を一体成形し
た樹脂製のボディと、内孔開口端を閉塞して圧力を検知
し得るよう圧力導入管の一端面に接合される圧力センサ
チップと、を備えた圧力センサにおいて、前記圧力導入管は、長手方向と直交する方向に沿って外
周面を切り欠いた切欠溝が前記ボディの内部に設けられ
たことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】前記切欠溝が、前記圧力導入管の長手方
向の途中に一端面よりも径を大きくして形成した大径部
に設けられたことを特徴とする請求項１記載の圧力セン
サ。
【請求項３】圧力が導入される内孔を有した金属製で
略円筒長尺状の圧力導入管と、圧力導入管を一体成形し
た樹脂製のボディと、内孔開口端を閉塞して圧力を検知
し得るよう接合面がボディから露出する圧力導入管の一
端面に接合される圧力センサチップと、を備えた圧力セ
ンサにおいて、前記圧力導入管の一端面が、前記圧力センサチップの接
合面よりも同等以上の大きさに形成されたことを特徴と
する圧力センサ。
【請求項４】前記圧力導入管は、長手方向と直交する
方向へ多角形状に突出する突出部が、前記ボディの内部
に形成されたことを特徴とする請求項３記載の圧力セン
サ。
【請求項５】前記圧力導入管は、前記ボディから露出
する他端面が一端面と共に多角形状に形成されたことを
特徴とする請求項３記載の圧力センサ。