JPH11507135A - 圧力センサおよび圧力センサを製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ケーシングと、該ケーシングの組み付け面に配置された支持プレートと、ケーシング内に配置されたセンサエレメントと、支持プレートの少なくとも１つの接点面に導電接続された少なくとも１つの接続エレメントとを有する圧力センサ、およびこのような圧力センサを製造する方法を改良して、一方ではこの圧力センサを簡単に製造することができ、他方では圧力センサが故障なく、長時間にわたって機能能力を有するようにするために、本発明によれば、少なくとも１つの接続エレメントが組み付け面と同一平面に配置されており、少なくとも１つの接点面に直接的に結合されており、支持プレートと組み付け面との間に毛管接着剤層が配置されているようにした。

Description

【発明の詳細な説明】 圧力センサおよび圧力センサを製造する方法 背景技術 本発明は、ケーシングと、該ケーシングの組み付け面に配置された支持プレー トと、ケーシング内に配置されたセンサエレメントと、支持プレートの少なくと も１つの接点面に導電接続された少なくとも１つの接続エレメントとを有する圧 力センサに関する。 このような圧力センサは、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第４３１３３ １２号明細書に開示されている。このような圧力センサにおいては、電気的な接 続エレメント、支持プレートおよびその上に位置する電気的・電子的な構成素子 、ならびにセンサエレメントがそれぞれ別個にケーシングに配置されている。圧 力センサ、支持プレートおよび電気的な接続エレメントは、それぞれボンディン グワイヤを介して互いに導電接続されている。 このような圧力センサの欠点は、一方では比較的手間のかかる製造にある。そ れというのは、それぞれ電気的な接続エレメント、支持プレート、ならびにセン サエレメントが別個にケーシングに配置されなければならないからである。他方 では、ボンディングワイヤを介して行われる圧力センサのための接触接続が特に 不都合であることが判っている。それというのは、このようなボンディングワイ ヤは極めて敏感なので、特に加圧媒体による負荷時には、圧力センサの損傷、ひ いては破壊のおそれが生じるからである。 従って、本発明の課題は、この種の圧力センサを改良して、極めて故障しにく く、これにより極めて高い信頼性を長時間にわたって有するような圧力センサを 提供することである。 発明の利点 この課題を解決するために、冒頭で述べた形式の圧力センサにおいて、本発明 の構成では、少なくとも１つの接続エレメントが組み付け面と同一平面に配置さ れており、少なくとも１つの接点面に直接的に結合されており、支持プレートと 組み付け面との間に毛管接着剤層が配置されているようにした。 少なくとも１つの接続エレメントが組み付け面と同一平面に位置するように、 つまり組み付け面に整合する（buendig）ように配置され、支持プレートの少な くとも１つの接点面つまりコンタクト面に直接的に接触接続していることの大き な利点は、接続エレメントを支持プレートに結合する際に、鋭敏なボンディング ワイヤが全く必要とならないことである。これにより、製造が著しく簡単になる だけでなく、さらに、故障しにくさ（Stoersicherheit）、ひいては長時間にわ たる機能能力が高められる。 支持プレートと組み付け面との間に毛管接着剤層を配置することにより、支持 プレートと組み付け面との結合がある程度可能になり、ひいては一体的な（aus einem Guss）ケーシングが可能になる。このような毛管接着剤層は、特に支持プ レートと組み付け面、つまりケーシングとの結合部の安定性を高め、こうしてさ らに接点面と接続エレメントとの結合部の保護をも生ぜしめる。このような接着 層のために毛管接着剤（Kapillarkleber）を使用した場合の大きな利点は、この ような毛管接着剤が、組み付け面と支持プレートとの間の極めて微細な孔内に流 入し、ある程度モノリシック的な特に固い結合部を形成することである。 接続エレメントと接点面との結合に関しては、極めて種々多様な構成が考えら れる。例えば、接続エレメントと接点面との結合部はろう接結合部であってよい 。 さらに、接着結合部が設けられていても有利である。この場合、結合部を形成 するために導電性接着剤が使用される。 従って上記いずれの場合にも、大抵の場合プリントされた接点面を極めて有利 なＳＭＤ技術によって接続エレメントに結合することができる。 毛管接着剤が、接続エレメントと接点面との導電接続部を取り囲んでおり、環 境周囲に対してシールしていると特に有利である。これにより、上述のように、 安定性の向上と、接点面と接続エレメントとの結合部に作用する（剪断）力の低 減とが達成されるだけではなく、同時に、例えば腐食、酸化等のような環境周囲 の影響に対する、接続エレメントと接点面との結合部の保護が達成される。 純然と原理的に見ればこのケーシングは任意の材料から成っていてよい。しか しながらこのケーシングはプラスチックケーシングであると有利である。このプ ラスチックケーシングの熱膨張率は、少なくとも組み付け面の方向で支持プレー トの熱膨張率に適合されている。プラスチックケーシングは、簡単で低廉に製造 できるだけでなく、このようなプラスチックケーシングにおいては、膨張率の異 方性を活用することにより、支持体、特にこの支持体の膨張率に固有に適合され たケーシングを提供することができる。 支持プレートはハイブリッド・セラミックスプレートであって、このハイブリ ッド・セラミックスプレートに例えばやはりＳＭＤ技術によりセンサエレメント が配置されていると有利である。このようにして、センサをケーシング内に配置 するための構成部分にかかる手間が全体的に軽減される。 さらに、本発明による課題を解決するために、ケーシングと、該ケーシングの 組み付け面に配置された支持プレートと、ケーシング内に配置されたセンサエレ メントと、支持プレートの少なくとも１つの接点面に 導電接続された少なくとも１つの接続エレメントとを有する圧力センサを製造す る方法において、先ず、少なくとも１つの接点面を、組み付け面と同一平面に配 置した接続エレメントに直接的に導電接続し、次いで、支持プレートと組み付け 面との間に、シール性を有する接着結合部を形成するための毛管接着剤を導入す るようにした。 図面 本発明の実施例を図面につき以下に詳しく説明する。 第１図は、本発明による圧力センサを部分的に断面して示す正面図および側面 図である。 第２図は、本発明による圧力センサの別の実施例を、部分的に断面して示す正 面図および側面図である。 第３図は、本発明による圧力センサのさらに別の実施例を、部分的に断面して 示す正面図および側面図である。 第１図、第２図および第３図に示した圧力センサは全体的に符号１０で示され ている。この圧力センサはケーシング２０を有している。このケーシングは例え ば２つのケーシング半部２１，２２を有している。 ケーシング２０はほぼ円筒形の形状を有しており、有利にはプラスチックから 成っている。ケーシング２０には、センサエレメント３０が配置されている。セ ンサエレメント３０は管接続部３１を介して、環境周 囲に接続されている。この管接続部３１を介して、加圧媒体がセンサエレメント ３０に作用する。このセンサエレメントは例えばダイヤフラムを備えたシリコン チップである。センサエレメント３０は支持プレート４０に配置されていて、例 えばボンディングワイヤ３２を介して支持プレート４０の接点面に接続されてい る。センサエレメント３０は、ダイヤフラム３５（第３図参照）、または孔を有 する保護キャップ３６（第２図参照）によって加圧媒体、特に場合によってはこ の加圧媒体中のダスト、汚染などに対して保護される。 ハイブリッド・セラミックスプレートとして形成された支持プレート４０には 、さらに別の電気的・電子的な構成エレメント（図示せず）が電気的な回路配置 を成すように配置されていてよい。 支持プレート４０には、例えば差込接点またはろう接ラグの形で、接続エレメ ント５０が導電接続されている。特に第２図および第３図から判るように、接点 エレメントもしくは接続エレメント５０はケーシング２０内に形成された組み付 け面６０と同一平面に延びるように形成されているので、支持プレートに配置さ れた接点面を直接的に接続エレメント５０に、公知のＳＭＤ結合技術によって結 合することができる。 例えば接点面と接続エレメント５０とは、互いにろう接することができる。別 の結合形式としては、この ような接着結合部を形成するための導電接着剤を使用することによる接着結合が 可能である。 接続エレメント５０と支持プレート相互間のこのように形成された複合体の安 定性を高めるために、支持プレート４０と組み付け面６０との間に毛管接着剤が 導入される。この毛管接着剤は、一方では支持プレート４０を組み付け面６０に 固着し、他方では接続エレメント５０と接点面との間の導電接続部を取り囲み、 ひいては、環境周囲の影響、特に腐食、酸化などに対してこれらの導電接続部を 保護する。 上に説明した圧力センサは、先ず支持プレート４０の接点面が接続エレメント ５０に接続されることにより製造される。例えば、支持プレート４０の接点面に 接着結合部を形成するために、導電性接着剤が被着される。次いで支持プレート ４０が組み付け面６０と接続エレメント５０とにこのような導電性接着剤によっ て固定され、次にこの際に生ぜしめられた、支持プレート４０とケーシングの組 み付け面６０との間の空隙に、シール性を有する接着結合部を形成するための毛 管接着剤が導入される。このような毛管接着剤は、支持プレート４０とケーシン グ２０の組み付け面６０との間の極めて小さな孔内に流入し、支持プレート４０ とケーシング２０とのほぼ一体構造的つまりモノリシック的(monolithisch)な極 めて固い結合部を形成するだけでなく、接続エレメント５０と支持プレート４０ の接点面との間の導電接続部の強度をも高め、このような接続エレメント５０を 環境周囲の影響に対して保護する。 ケーシング２０および／または支持プレート４０および／または金属性の接続 エレメント５０の異なる熱膨張率に基づき、特に、接続エレメント５０と支持プ レート４０の接点面との導電接続が遮断されるのを回避するために、ケーシング ２０はプラスチックから製造されると有利である。このプラスチックの熱膨張率 は、少なくとも組み付け面６０の方向において、ハイブリッド・セラミックスプ レートとして形成された支持プレート４０の熱膨張率にほぼ相当するので、支持 プレート４０とケーシング２０とはこのような平面において温度に関連して同様 に膨張する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウルリヒ ゲーベル ドイツ連邦共和国 Ｄ−72760 ロイトリ ンゲン ユスティヌス−ケルナー−シュト ラーセ 129

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ケーシング（２０）と、該ケーシング（２０）の組み付け面（６０）に配置 された支持プレート（４０）と、ケーシング（２０）内に配置されたセンサエレ メント（３０）と、支持プレート（４０）の少なくとも１つの接点面に導電接続 された少なくとも１つの接続エレメント（５０）とを有する圧力センサにおいて 、 少なくとも１つの接続エレメント（５０）が組み付け面（６０）と同一平面 に配置されており、少なくとも１つの接点面に直接的に結合されており、支持プ レート（４０）と組み付け面（６０）との間に毛管接着剤層が配置されているこ とを特徴とする、圧力センサ。 ２．毛管接着剤が、少なくとも１つの接続エレメント（５０）と、少なくとも１ つの接点面との間の導電接続部を取り囲み、環境周囲に対してシールしている、 請求項１記載の圧力センサ。 ３．少なくとも１つの接続エレメント（５０）と、少なくとも１つの接点面との 間の導電接続部が、ろう接結合部である、請求項１または２記載の圧力センサ。 ４．少なくとも１つの接続エレメント（５０）と、少なくとも１つの接点面との 間の導電接続部が、接着 結合部である、請求項１または２記載の圧力センサ。 ５．ケーシング（２０）がプラスチックケーシングであり、該プラスチックケー シングの熱膨張率が、少なくとも組み付け面（６０）の方向において、支持プレ ート（４０）の熱膨張率に適合されている、請求項１から４までのいずれか１項 記載の圧力センサ。 ６．センサエレメント（３０）が支持プレート（４０）に配置されている、請求 項１から５までのいずれか１項記載の圧力センサ。 ７．支持プレート（４０）がハイブリッド・セラミックスプレートである、請求 項１から６までのいずれか１項記載の圧力センサ。 ８．ケーシング（２０）と、該ケーシング（２０）の組み付け面（６０）に配置 された支持プレート（４０）と、ケーシング（２０）内に配置されたセンサエレ メント（３０）と、支持プレート（４０）の少なくとも１つの接点面に導電接続 された少なくとも１つの接続エレメント（５０）とを有する圧力センサを製造す る方法において、 先ず、少なくとも１つの接点面を、組み付け面（６０）と同一平面に配置し た接続エレメント（５０）に直接的に導電接続し、次いで、支持プレート（４０ ）と組み付け面（６０）との間に、シール性を 有する接着結合部を形成するための毛管接着剤を導入することを特徴とする、圧 力センサを製造する方法。