JPH10332516A

JPH10332516A - 圧力センサ

Info

Publication number: JPH10332516A
Application number: JP14387297A
Authority: JP
Inventors: Keiji Sasaki; 慶治佐々木; Koichi Otani; 浩一大谷; Yukio Koganei; 幸雄小金井
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 1997-06-02
Filing date: 1997-06-02
Publication date: 1998-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】高圧下での使用時に環状固定部材が変形せ
ず、圧力媒体の気密不良などの機能不全を引き起こさ
ず、ＥＭＣを改善した圧力センサを提供する。【解決手段】上面に検出回路１４を搭載した圧力検出
素子１０と、内部空間２５に圧力センサモジュール１５
を収容固定した金属からなるハウジング２０と、金属ま
たは高い圧縮を持つ材料から構成されるとともに、固定
部４０１と導電性の蓋部４０２と貫通穴４０３と内部空
間４０４を有する環状固定部材４０と、このハウジング
２０とキャップ３０とを固定する金属スリーブ６０とか
ら構成される圧力センサ１において、貫通穴４０３に、
リード１４１を中心にしてその外周に絶縁体からなるス
リーブ９１を配しその外側に同心円状の電極９２を設け
た貫通コンデンサ９０を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】一面に電子回路を搭載した基
板を有する圧力センサモジュールを金属からなるハウジ
ングにかしめ固着した圧力センサに関し、とくに高温お
よび高圧での使用に耐え得る信頼性の高い圧力センサの
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧力検出素子を有する圧力センサモジュ
ールを収納するハウジングと、該ハウジングの内部空間
に配置された圧力センサモジュールと、該圧力センサモ
ジュールの上に配置される環状固定部材と、キャップと
を有し、前記ハウジングに設けたかしめ用立上部をかし
めて前記環状固定部材を介して圧力センサモジュールを
前記ハウジング内に固定した圧力センサは、モジュール
を押さえる環状固定部材として通常エンジニアリングプ
ラスチックが使用されている。

【０００３】このような構成の圧力センサを高圧および
高温の下で使用するときには、モジュール底部から加え
られる圧力によって環状固定部材が圧縮変形してしま
う。このように圧力センサの環状固定部材が圧縮変形す
ることによって、モジュール底部に設けられたシール材
の圧縮率が設計値から変動して、圧力媒体の気密不良な
どの機能不全に発展することがある。

【０００４】また、このような圧力センサは例えば自動
車のエンジンルームなどのように電磁ノイズの大きな環
境内に配置されることが多く、検出圧力を電気信号に変
換する電子回路に悪影響を与えることとなり、ＥＭＣ
（Electro magnetic compatidility）の劣化を引き起こ
すこととなっていた。

【０００５】さらに、このようなＥＭＣを向上させるた
めに電子回路の接地側をハウジングに電気的に接続する
場合にも、構造的に複雑化しやすい欠点を持っていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、圧力検出素
子を有する圧力センサモジュールを収納するハウジング
と、該ハウジングの内部空間に配置された圧力センサモ
ジュールと、該圧力センサモジュールの上に配置される
環状固定部材と、キャップとを有し、前記ハウジングに
設けたかしめ用立上部をかしめて前記環状固定部材を介
して圧力センサモジュールを前記ハウジング内に固定し
た圧力センサにおいて、高圧・高温下での使用によって
も環状固定部材が変形せず、圧力媒体の気密不良などの
機能不全を引き起こす怖れのない圧力センサを提供する
ことを目的とする。

【０００７】さらに、本発明は、ＥＭＣが改善された上
記圧力センサを提供することを目的とする。

【０００８】また、本発明は、単純な構造を有する電子
回路とハウジングの接続手段を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、圧力検出素子を有する圧力センサモジュ
ールを収納するハウジングと、該ハウジングの内部空間
に配置された圧力センサモジュールと、該圧力センサモ
ジュールの上に配置される環状固定部材とを有し、前記
ハウジングに設けたかしめ用立上部をかしめて前記環状
固定部材を介して圧力センサモジュールを前記ハウジン
グ内に固定した圧力センサにおいて、前記環状固定部材
を金属または高い圧縮強度を持つ材料から構成した。

【００１０】また、本発明は、上記圧力センサにおい
て、該環状固定部材の上部空間を覆う皿状の導電体部材
からなる蓋部を設けた。また、本発明は、上記圧力セン
サにおいて、前記蓋部を前記環状固定部材と一体もしく
は別体に設けた。

【００１１】また、本発明は、前記蓋部に、中心に圧力
センサモジュールに設けた回路からの配線が配置され、
その外周に絶縁体を配置した貫通部を設けた。

【００１２】また、本発明は、前記蓋部に、中心に圧力
センサモジュールに設けた回路からの配線が配置され、
その外周に誘電体が配置され、該誘電体の外側に前記蓋
部に接続された電極を配置した貫通コンデンサを配置し
た。

【００１３】また、本発明は、上記圧力センサにおい
て、前記センサモジュールの表面に電子回路と接続され
た導電部を設けた。さらに、本発明は、上記圧力センサ
において、前記環状固定部材を金属または高い圧縮強度
を持つ導電性材料から構成し、前記センサモジュールの
表面に電子回路と接続された導電部を設けた。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の態様を図１および
図２を用いて説明する。図１は、本発明にかかる圧力セ
ンサ下部組立体の構造の概念を示す縦断面図である。図
２は、図１に示した圧力センサ下部組立体を用いた圧力
センサの構造の概念を示す縦断面図である。

【００１５】圧力センサ１は、上面に検出回路１４を搭
載した圧力検出素子１０と、内部空間２５に圧力検出素
子１０を有した圧力センサモジュール１５を収容固定し
たハウジング２０と、キャップ３０と、このハウジング
２０とキャップ３０とを固定する金属スリーブ６０とか
ら構成される。

【００１６】圧力検出素子１０は、例えばセラミクスか
らなる基板１１と、この基板の一面にガラス封止層１９
によって接着固定されたセラミクスからなるダイヤフラ
ム１２とから構成され、ガラス封止層１９に所定の粒径
のガラスビーズ等を混入することによって所定の高さの
圧力空間１３が形成される。基板１１のダイヤフラムと
反対側の面には、プリント基板に搭載した圧力センサと
しての電気出力を得るためのＩＣなどからなる電子回路
１４が接着などの手法によって取り付けられている。圧
力検出素子１０と電子回路１４とで、圧力センサモジュ
ール１５を構成している。圧力検出素子１０は、基板１
１とダイヤフラム１２との間の圧力空間１３に面する基
板１１とダイヤフラム１２の部分に図示を省略した電極
を設けて構成される場合と、ダイヤフラム１２に図示を
省略した抵抗体を設けて構成する場合とがある。圧力検
出素子１０が上記電極を設けて構成される場合には、複
数の接続ピン１４２（図にはその内の１本のみが示され
ている）が各電極に接続され、外部の電子回路とを電気
的に接続し、圧力検出素子１０が抵抗体を設けて構成さ
れる場合には接続ピン１４２が抵抗体と外部の電子回路
とを電気的に接続する。なお、リード１４１は、電子回
路の出力を外部に導出する働きを有する。ピン１４２
は、例えばハンダ１４３によって電子回路１４に接続さ
れている。

【００１７】ハウジング２０は、導電性の金属から構成
され、圧力導通路２１と、上端部から立ち上がる環状の
かしめ用立上部２２と、上端部の外周に設けた環状の鍔
部２３と、内部空間２５の下方に設けたシール部材受部
２４と、内部空間２５を有している。

【００１８】キャップ３０は、例えばプラスチックなど
からなり、外部回路と電気的に接続するコネクタ部３１
と、コネクタ部の隔壁を貫通して設けられた複数本のタ
ーミナル３２と、前記かしめ用立上部２２の外周に嵌合
する内部空間３３を有している。キャップ３０の下端部
内周面には環状の防水シール部材８１を受ける受溝が設
けられており、内部空間３３へ水やガスが侵入すること
を阻止している。

【００１９】上方に環状固定部材４０が下方にシール部
材５０が積み重ねられた圧力センサモジュール１５は、
ハウジング２０の内部空間２５内に挿入され、環状固定
部材４０を介してかしめ用立上部２２を外からかしめて
所定の位置に固定される。このように固定することによ
って、圧力センサモジュール１５の上面外周部に環状固
定部材４０の下面が接触し、かしめ圧力は、シール部材
５０に伝えられる。

【００２０】本発明を特徴付ける環状固定部材４０は、
金属または高い圧縮強度を持つ材料すなわち圧力によっ
て変形することのない材料から構成されている。

【００２１】このような構成とすることによって、かし
め用立上部２２でかしめられた環状固定部材４０は、高
圧の下での使用においても、圧力検出素子の下部から加
わる圧力によって圧縮変形することがなく、シール部材
５０は所定の圧縮率に常に規定され、圧力媒体の気密不
良などの機能不全を引き起こす怖れを小さくすることが
できる。

【００２２】図３を用いて、本発明の第２の実施の態様
にかかる圧力センサ下部組立体１Ａの構造を説明する。
本実施の態様は、環状固定部材の厚みを薄くして組立体
自体の高さを小さくしたものである。図に示すように、
本実施の態様では、第１の実施の態様に比べ、金属また
は高い圧縮強度を持つ材料から構成される環状固定部材
４０の厚みを薄くするとともに、圧力検出素子の上面外
周部に環状固定部材の下面を受ける環状切欠部１６を設
けた点に特徴を有している。

【００２３】このように構成することによって、環状固
定部材４０は、センサモジュール１５の上面外周部に設
けた環状切欠部１６に収容され、センサモジュール１５
の高さと略つらいちとなるので、第１の実施の態様に示
した圧力センサの特徴を損なうことなく圧力センサ下部
組立体１Ａの高さを低くすることができ、圧力センサそ
のものを小型化することができる。

【００２４】図４を用いて、本発明の第３の実施の態様
を説明する。この実施の態様は、環状固定部材４０の下
部にさらに高い圧縮強度を持つ材料例えば鋼から構成さ
れた環状部材４１を配したことをことを特徴とする。こ
のように、この実施の態様によれば、かしめ用立上部２
２でかしめられた環状固定部材４０および環状部材４１
は、高圧の下での使用においても、圧力検出素子の下部
から加わる圧力によって圧縮変形することがなく、シー
ル部材５０は所定の圧縮率に常に規定され、圧力媒体の
気密不良などの機能不全を引き起こす怖れが極めて小さ
くすることができる。なお、この実施の態様では、環状
固定部材４０および環状部材４１は、第２の実施の態様
と同様に、圧力検出素子１０の上面外周部に環状固定部
材の下面を受ける環状切欠部１６に収容された態様を示
したが、第１の実施の態様のように圧力検出素子１０の
上面に載置される態様であっても、同様の効果を奏する
ことができる。

【００２５】図５を用いて、本発明の第４の実施の態様
を説明する。この実施の態様は、外来電磁ノイズの影響
を低減することと、内部の電子回路をハウジングに接続
する簡易な手法を提供するものである。この実施の態様
では、圧力センサ下部組立体１Ａの環状固定部材４０を
固定部４０１と環状固定部材４０の上部空間を覆う例え
ば皿状の蓋部４０２から構成するとともに、該蓋部４０
２にリード１４１の貫通手段を設けたことを特徴とす
る。さらに、この実施の態様では、圧力検出素子１０の
表面に電子回路１４に例えばハンダや導電性ペースト１
４５によって接続された導電部１７を設けるとともに、
この導電部１７を介してハウジングと接続するようにし
たことを特徴とする。

【００２６】環状固定部材４０は、第１〜第３の実施の
態様に示した、環状固定部材として働く固定部４０１
と、該固定部材の上面に連続して一体に設けられるか、
別体に構成され該固定部材４０１の上面に固定された導
電性の蓋部４０２を有しており、圧力センサモジュール
１５が収容される内部空間４０４が構成されている。こ
のように、圧力センサモジュール１５を導電性の蓋部４
０２で覆うことによって、圧力センサモジュール１５の
電子回路１４は電磁的に外部から遮閉され、電磁ノイズ
の影響を避けることができる。

【００２７】また、この蓋部４０２には、一部に貫通穴
４０３が設けられており、リード１４１を外部に引き出
すことができるように構成されている。そして、この貫
通穴４０３には、リード１４１を中心にしてその外周に
絶縁体からなるスリーブ９１を配し、その外側に同心円
状の電極９２を設けている。この同心円状の電極４１
は、前記蓋部４０２に電気的に接続されており、リード
１４１と、絶縁体スリーブ９１と、電極９２によって貫
通コンデンサ９０を構成している。したがって、この構
成によれば、電子回路の出力と接地との間にコンデンサ
が出力端に並列に接続されたことになり、低周波の電磁
ノイズの影響を排除することができる。

【００２８】この貫通電極の電極９２を取り除き、絶縁
体９１を蓋部４０２の貫通穴４０３に嵌合することによ
って、リード１４１を蓋部に接触させることなく外部に
取り出す絶縁性引出部とすることができる。

【００２９】また、この実施の態様は、圧力検出素子１
０の上面周辺近くに電子回路１４の接地側にハンダや導
電性ペースト１４５で接続された導電部１７を設けてい
る。この、導電部１７の上に導電性の環状固定部材４０
が接触し、さらにこの環状固定部材４０の外部をハウジ
ング２０のかしめ用立上部２２に接触させることによっ
て、電子回路１４の接地部をハウジング２０に、簡単に
接続することができる。また、圧力検出素子１０の外周
面にまで導電部１７を延長して設けることによって、環
状固定部材４０を導電性材料で構成する必要性をなくす
ことができ、材料の選択の幅を広げることができる。

【００３０】この実施の態様に示された、環状固定部材
４０に蓋部４０１を設けること、蓋部４０２に貫通コン
デンサ９０を設けること、圧力検出素子１０の上面に導
電部１７を設けることは、それぞれ単独で構成してもよ
いし、これらを組み合わせた構成としてもよい。

【００３１】図６を用いて、本発明の第５の実施の態様
を説明する。この実施の態様は、図３に示した第２の実
施の態様と図５に示した第４の実施の態様の蓋部および
貫通コンデンサの構造を組合せた構成を示している。こ
の実施の態様によれば、圧力センサ下部組立体１Ａの高
さを低く抑えることができ、圧力センサ全体を小型化す
ることができる。この実施の態様では、図４に示した第
３の実施の態様のように、環状固定部材４０の下方によ
り硬い固定部材４１を設ける構成とすることもできる。

【００３２】図７を用いて図５に示した圧力センサ下部
組立体１Ａを用いた圧力センサの構造を説明する。圧力
センサ１は、上面に検出回路１４を搭載した圧力検出素
子１０と、内部空間２５に圧力検出素子１０を有した圧
力センサモジュール１５を収容固定したハウジング２０
と、キャップ３０と、このハウジング２０とキャップ３
０とを固定する金属スリーブ６０とから構成される。

【００３３】半導体検出素子１０と電子回路１４とで、
圧力センサモジュール１５を構成している。圧力検出モ
ジュール１５には、電子回路１４の出力を外部引き出す
働きをするリード１４１とを有している。ハウジング２
０は、導電性の金属から構成され、上端部から立ち上が
る環状のかしめ用立上部２２と、上端部の外周に設けた
環状の鍔部２３と、内部空間２５の下方に設けたシール
部材受部２４と、内部空間２５を有している。

【００３４】キャップ３０は、例えばプラスチックなど
からなり、外部回路と電気的に接続するコネクタ部３１
と、コネクタ部の隔壁を貫通して設けられた複数本のタ
ーミナル３２と、前記かしめ用立上部２２の外周に嵌合
する内部空間３３を有している。

【００３５】上方に環状固定部材４０が下方にシール部
材５０が積み重ねられた圧力センサモジュール１５は、
ハウジング２０の内部空間２５内に挿入され、環状固定
部材４０を介してかしめ用立上部２２を外からかしめて
所定の位置に固定される。このように固定することによ
って、圧力センサモジュール１５の上面外周部に環状固
定部材４０の下面が接触し、かしめ圧力は、シール部材
５０に伝えられる。

【００３６】環状固定部材４０は、金属または高い圧縮
強度を持つ材料すなわち圧力によって変形することのな
い材料から構成されるとともに、環状固定部材として働
く固定部４０１と、該固定部材の上面に連続して一体に
設けられた導電性の蓋部４０２を有しており、圧力セン
サモジュール１５が収容される内部空間４０４が構成さ
れている。

【００３７】また、この蓋部４０２には、一部に貫通穴
４０３が設けられており、リード１４１を外部に引き出
すことができるように構成されている。そして、この貫
通穴４０３には、リード１４１を中心にしてその外周に
絶縁体からなるスリーブ９１を配し、その外側に同心円
状の電極９２を設けている。この同心円状の電極４１
は、前記蓋部４０２に電気的に接続されており、リード
１４１と、絶縁体スリーブ９１と、電極９２によって貫
通コンデンサ９０を構成している。

【００３８】このような構成とすることによって、この
圧力センサは、第４の実施態様に示した圧力センサ画像
する効果と同様の効果を奏することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、環状固
定部材を金属または高い圧縮強度を有する部材で構成す
ることによって、環状固定部材の変形がなくなり、高い
圧力下での使用時に機能不全となるモードをなくすこと
ができ、信頼性の高い圧力センサを提供することができ
る。

【００４０】また、導電性をもった部材からなる蓋部４
０２によって電子回路１４が覆われた構造をとる場合に
は、非常に高いＥＭＣ性能を得ることができ、信頼性の
高い圧力センサを提供することができる。

【００４１】さらに、圧力センサモジュール１５上へ導
電部１７を構成するなどして、電子回路部１４とハウジ
ング２０と間に良好な接続を固定部材を介して得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる圧力センサの下部組立体の第１
の実施態様の構成を説明する縦断面図。

【図２】図１に示した圧力センサ下部組立体を用いた圧
力センサの構成を説明する縦断面図。

【図３】本発明にかかる圧力センサの下部組立体の第２
の実施態様の構成を説明する縦断面図。

【図４】本発明にかかる圧力センサの下部組立体の第３
の実施態様の構成を説明する縦断面図。

【図５】本発明にかかる圧力センサの下部組立体の第４
の実施態様の構成を説明する縦断面図。

【図６】本発明にかかる圧力センサの下部組立体の第５
の実施態様の構成を説明する縦断面図。

【図７】図５に示した圧力センサ下部組立体を用いた圧
力センサの構成を説明する縦断面図。

【符号の説明】

１圧力センサ１Ａ圧力センサ下部組立体１０圧力検出素子１１基板１２ダイヤフラム１３圧力空間１４電子回路１５圧力センサモジュール１６環状切欠部１７導電部１９ガラス封止層２０ハウジング２１圧力導通路２２かしめ用立上部２３鍔部２４シール部材受部２５内部空間３０キャップ３１コネクタ３２ターミナル３３内部空間４０環状固定部材４１固定部５０シール部材６０金属スリーブ７０フレキシブル基板８０防水シール部材９０貫通コンデンサ９１絶縁材料９２電極４０１固定部４０２蓋部４０３貫通穴４０４内部空間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧力検出素子を有する圧力センサモジュ
ールを収納するハウジングと、該ハウジングの内部空間
に配置された圧力センサモジュールと、該圧力センサモ
ジュールの上に配置される環状固定部材とを有し、前記
ハウジングに設けたかしめ用立上部をかしめて前記環状
固定部材を介して圧力センサモジュールを前記ハウジン
グ内に固定した圧力センサにおいて、前記環状固定部材
を金属または高い圧縮強度を持つ材料から構成したこと
を特徴とする圧力センサ。
【請求項２】圧力検出素子を有する圧力センサモジュ
ールを収納するハウジングと、該ハウジングの内部空間
に配置された圧力センサモジュールと、該圧力センサモ
ジュールの上に配置される環状固定部材とを有し、前記
ハウジングに設けたかしめ用立上部をかしめて前記環状
固定部材を介して圧力センサモジュールを前記ハウジン
グ内に固定した圧力センサにおいて、前記環状固定部材
を金属または高い圧縮強度を持つ材料から構成するとと
もに、該環状固定部材の上部空間を覆う導電体部材から
なる蓋部を設けたことを特徴とする圧力センサ。
【請求項３】前記蓋部を前記環状固定部材と一体もし
くは別体に設けたことを特徴とする請求項２記載の圧力
センサ。
【請求項４】前記蓋部に、中心に圧力センサモジュー
ルに設けた電子回路からの配線が配置され、その外周に
絶縁体を配置した貫通部を設け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】前記蓋部に、中心に圧力センサモジュー
ルに設けた回路からの配線が配置され、その外周に誘電
体が配置され、該誘電体の外側に前記蓋部に接続された
電極を配置した貫通コンデンサを配置したことを特徴と
する請求項３記載の圧力センサ。
【請求項６】圧力検出素子を有する圧力センサモジュ
ールを収納するハウジングと、該ハウジングの内部空間
に配置された圧力センサモジュールと、該圧力センサモ
ジュールの上に配置される環状固定部材とを有し、前記
ハウジングに設けたかしめ用立上部をかしめて前記環状
固定部材を介して圧力センサモジュールを前記ハウジン
グ内に固定した圧力センサにおいて、前記センサモジュ
ールの表面に電子回路と接続された導電部を設けたこと
を特徴とする圧力センサ。
【請求項７】圧力検出素子を有する圧力センサモジュ
ールを収納するハウジングと、該ハウジングの内部空間
に配置された圧力センサモジュールと、該圧力センサモ
ジュールの上に配置される環状固定部材と、キャップと
を有し、前記ハウジングに設けたかしめ用立上部をかし
めて前記環状固定部材を介して圧力センサモジュールを
前記ハウジング内に固定した圧力センサにおいて、前記
環状固定部材を金属または高い圧縮強度を持つ導電性材
料から構成し、前記センサモジュールの表面に電子回路
と接続された導電部を設けたことを特徴とする圧力セン
サ。