JPH1172400A - 圧力検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機器側コネクタをコネクタに挿入した状態
で、センサエレメントが流体の圧力を電気信号に正しく
変換できる圧力検知装置を提供する。 【解決手段】 流体の圧力による抵抗変化を電気信号に
変換する圧力センサチップを有してその圧力センサチッ
プに電気的に接続した複数のエレメント端子１４が導出
されたセンサエレメント１と、各エレメント端子１４を
固着してセンサエレメント１が実装されたプリント基板
２と、センサエレメント１を実装したプリント基板２が
内部に収容されるカバー３と、プリント基板２を介して
各エレメント端子１４に電気的に接続されて機器側コネ
クタ６が挿抜されるコネクタ４と、を備えた圧力検知装
置において、前記コネクタ４が前記カバー３に装着され
るとともに、撓み得る複数の可撓芯線を並設したフレキ
シブル基板５が前記プリント基板２及び前記コネクタ４
にそれぞれ電気的に接続された構成にしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体の圧力による
抵抗変化を電気信号に変換するセンサエレメントを有し
て、機器側コネクタを挿抜するとともにセンサエレメン
トの各エレメント端子に電気的に接続されたコネクタが
設けられた圧力検知装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の圧力検知装置として、図
４に示す構成のものが存在する。このものは、流体の圧
力による抵抗変化を電気信号に変換する圧力センサチッ
プを有してその圧力センサチップに電気的に接続した複
数のエレメント端子Ａ１が導出されたセンサエレメント
Ａと、各エレメントエレメント端子Ａ１を固着してセン
サエレメントＡが基板面に実装されたプリント基板Ｂ
と、センサエレメントＡを実装したプリント基板Ｂが内
部に収容されるカバーＣと、プリント基板Ｂを介して各
エレメント端子Ａ１に電気的に接続されて機器側コネク
タＥが挿抜されるコネクタＤとを備えている。

【０００３】さらに詳しくは、コネクタＤはコネクタ端
子Ｄ１がプリント基板Ｂに設けられた挿通孔に挿通され
半田付けされて、センサエレメントＡが実装されたプリ
ント基板Ｂに装着される。そして、カバーＣに設けられ
た開口部Ｃ１にて露出し、引出線Ｅ１が設けられた機器
側コネクタＥがその開口部Ｃ１から挿抜される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の圧力検
知装置では、機器側コネクタＥをコネクタＤに挿入し
て、流体の圧力が変換された電気信号をセンサエレメン
トの各エレメント端子Ａ１、プリント基板Ｂ、及びコネ
クタ端子Ｄ１を介して機器側コネクタＥに伝達できる。

【０００５】しかしながら、機器側コネクタＥがコネク
タＤに挿入された状態で、プリント基板Ｂは機器側コネ
クタＥ側からコネクタ端子Ｄ１を介してストレスが負荷
されて歪む。したがって、センサエレメントＡの圧力セ
ンサチップはプリント基板Ｂに実装されているので同様
に歪んで、負荷された流体の圧力を電気信号に正しく変
換して出力しない場合があった。

【０００６】本発明は、上記問題点に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、機器側コネクタをコネク
タに挿入した状態で、センサエレメントが流体の圧力を
電気信号に正しく変換して出力できる圧力検知装置を提
供することにある。

【０００７】

【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、流体の圧力による抵抗
変化を電気信号に変換する圧力センサチップを有してそ
の圧力センサチップに電気的に接続した複数のエレメン
ト端子が導出されたセンサエレメントと、各エレメント
端子を固着してセンサエレメントが基板面に実装された
プリント基板と、センサエレメントを実装したプリント
基板が内部に収容されたカバーと、プリント基板を介し
て各エレメント端子に電気的に接続されて機器側コネク
タが挿抜されるコネクタと、を備えた圧力検知装置にお
いて、前記コネクタが前記カバーに装着されるととも
に、撓み得る複数の可撓芯線が前記プリント基板及び前
記コネクタにそれぞれ電気的に接続された構成にしてあ
る。

【０００８】請求項２記載のものは、請求項１記載のも
のにおいて、前記カバー及び前記コネクタが互いに一体
形成された構成にしてある。

【０００９】請求項３記載のものは、請求項１又は請求
項２記載のものにおいて、前記複数の可撓芯線は断面扁
平状のフレキシブル基板に並設されるとともに、各前記
可撓芯線間を絶縁して一体化された構成にしてある。

【００１０】請求項４記載のものは、請求項３記載のも
のにおいて、前記フレキシブル基板は、外来ノイズをシ
ールドする外皮シールド部が扁平表面に設けられた構成
にしてある。

【００１１】請求項５記載のものは、請求項４記載のも
のにおいて、前記フレキシブル基板は可撓芯線間ノイズ
をシールドする芯線間シールド線が、前記外皮シールド
部と電気的に接続して前記各可撓芯線間に設けられた構
成にしてある。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１乃至図
３に基づいて以下に説明する。

【００１３】１はセンサエレメントで、ボディ１１と、
圧力センサチップ１２と、セラミック基板１３と、エレ
メント端子１４とを有して構成される。ボディ１１は、
絶縁性の樹脂により、略有底箱形に形成され、中心位置
にて一体形成された筒状の圧力導入管１１ａが設けられ
る。その圧力導入管１１ａは基端部が突出して箱形外部
に開口し、先端部が同様に突出して箱形内部に開口し
て、箱形内部と箱形外部とを連通した流入孔１１ｂを有
して、圧力測定対象である流体がその流入孔１１ｂに流
入する。

【００１４】圧力センサチップ１２は、シリコン半導体
素子により、シリコンダイヤフラム及び電極（いづれも
図示せず）が形成され、シリコンダイヤフラム上にピエ
ゾ抵抗を配することによって歪みゲージを形成し、圧力
導入管１１ａの先端部端面に密着固定されて、流入孔１
１ｂを遮蔽して流体の圧力に基づく抵抗変化を電気信号
に変換する。

【００１５】セラミック基板１３は、セラミックによ
り、板状に形成され、円形状の挿通孔１３ａを有して、
ボディ１１に装着されて、回路が基板面に形成され、圧
力センサチップ１２の電極とワイヤでもって電気的に接
続される。

【００１６】エレメント端子１４は、Ｃｕ又はＣｕ合金
の金属により、長尺板状で一片１４ａと他片１４ｂとを
有した略Ｌ字状に折曲形成され、ボディ１１の両側へそ
れぞれ２個設けられて、一片１４ａの先端部がセラミッ
ク基板１３の挿通孔１３ａに挿通された状態で、一片１
４ａがボディ１１の側壁に固着されて他片１４ｂが箱形
外方へ導出される。ここで、一片１４ａの先端部がセラ
ミック基板１３の挿通孔１３ａに挿通され半田付けされ
て、セラミック基板１３の回路と、すなわちワイヤを介
して圧力センサチップ１２と電気的に接続される。

【００１７】また、センサカバー１５がボディ１１に覆
設され、有機物を含む樹脂からなるシリコンゲル１６
が、圧力センサチップ１２及びセラミック基板１３の基
板面を被覆する。

【００１８】２はプリント基板で、ガラス繊維にエポキ
シ樹脂を含浸したガラスエポキシ基板等により、基板挿
通孔２１が基板面に設けられて、各エレメント端子１４
が基板挿通孔２１に挿通され半田付けされて、センサエ
レメント１が基板面に実装される。

【００１９】３はカバーで、金属又は樹脂により、箱形
に形成され、一方側壁３１に開口部３２が設けられ、セ
ンサエレメント１を基板面に実装したプリント基板２が
内部に収容される。

【００２０】４はコネクタで、樹脂からなるボディ４１
と、そのボディ４１に並設された金属からなるコンタク
ト（図示せず）とを有して構成され、カバー３と一体形
成されて、カバー３の開口部３２に端部が露出した状態
で、かつプリント基板２と隔離された状態でカバー３の
一方側壁３１に装着される。

【００２１】５はフレキシブル基板で、図３に示すよう
に、扁平表面５ａを有した断面扁平状に形成され、スト
レスを負荷されると撓み得る可撓芯線５１が複数すなわ
ち３本並設されて、樹脂５２が各可撓芯線５１間を絶縁
するとともに、その各可撓芯線５１を一体化している。
さらに、金属膜で形成された外皮シールド部５３が扁平
表面５ａに設けられて、外方からの外来ノイズをシール
ドするとともに、２本の芯線間シールド線５４が外皮シ
ールド部５３と電気的に接続した状態で各可撓芯線５１
間に設けられて、可撓芯線５１間同志で発生した可撓芯
線間ノイズをシールドする。

【００２２】そして、各可撓芯線５１の一端末がプリン
ト基板２に、他端末がコネクタ４にそれぞれ電気的に接
続されて、コネクタ４がプリント基板２を介してセンサ
エレメント１の各エレメント端子１４に電気的に接続さ
れる。

【００２３】機器側コネクタ６は、樹脂からなるボディ
と、そのボディに並設された金属からなるコンタクト
（図示せず）とを有して構成され、そのコンタクトと接
続した引出線が設けられて、カバー３の開口部３２から
コネクタ４に挿抜される。

【００２４】ここで、機器側コネクタ６がコネクタ４に
挿入される。プリント基板２とコネクタ４とが隔離され
て、かつフレキシブル基板５に並設された複数の可撓芯
線５１がストレスによって撓むので、プリント基板２は
機器側コネクタ６側からのストレスが伝わらず歪むこと
がなく、したがって、センサエレメント１はそのストレ
スによって歪むことがない。

【００２５】このものの動作を説明する。空気等の流体
は、流入孔１１ｂが圧力導入管１１ａの先端部端面に密
着固定された圧力センサチップ１２によって遮蔽されて
いるので、漏れることなく流入孔１１ｂに導入される。
次いで、圧力センサチップ１２は流体の圧力が負荷され
て、シリコン半導体素子に形成されたシリコンダイヤフ
ラムが、流体の圧力と大気圧との差に比例して撓む。そ
して、圧力センサチップ１２は、シリコンダイヤフラム
の上に形成されたピエゾ抵抗の抵抗値が撓みの大きさに
比例して変化し、この抵抗値の変化を電気信号に変換し
てエレメント端子１４に出力する。

【００２６】このとき、上記したように、プリント基板
２とコネクタ４とが隔離されて、かつ複数の可撓芯線５
１がストレスによって撓むので、プリント基板２が機器
側コネクタ６側からのストレスによって歪むことなく、
圧力センサチップ１２が負荷された圧力に対応して正し
く抵抗変化する。

【００２７】かかる一実施形態の圧力検知装置にあって
は、上記したように、コネクタ４がプリント基板２に装
着された従来と異なってカバー３に装着されて、撓み得
る複数の可撓芯線５１の各一端末がプリント基板２に、
各他端末がコネクタ４にそれぞれ電気的に接続されたか
ら、コネクタ４とプリント基板２とが隔離されて、かつ
各可撓芯線５１が応力によって撓むので、機器側コネク
タ６がコネクタ４に挿入されたとき、機器側コネクタ６
側からのストレスがプリント基板２を介してセンサエレ
メント１に伝わることがなく、従って圧力センサチップ
１２が負荷された圧力に対応して正しく抵抗変化して、
流体の圧力を高精度で検知することができる。

【００２８】また、カバー３及びコネクタ４が互いに一
体形成されたから、それぞれを個別に形成する場合と比
較して、コストダウンを達成することができる。

【００２９】また、複数の可撓芯線５１が断面扁平状の
フレキシブル基板５に並設されるとともに、その各可撓
芯線５１間を絶縁して一体化されたから、コネクタ４及
びプリント基板２との間を並設された各可撓芯線５１で
もって結線して、電気的に容易に接続することができ
る。

【００３０】また、外来ノイズをシールドする外皮シー
ルド部５３がフレキシブル基板５の扁平表面５ａに設け
られたから、各可撓芯線５１に伝達される電気信号が外
来ノイズから保護されて、圧力センサチップ１２からの
電気信号をコネクタ４に正しく伝達することができる。

【００３１】また、可撓芯線間ノイズをシールドする芯
線間シールド線５４が、外皮シールド部５３と電気的に
接続して各可撓芯線５１間に設けられたから、各可撓芯
線５１に伝達される電気信号が、各可撓芯線５１間に発
生する可撓芯線間ノイズから保護されて、圧力センサチ
ップ１２からの電気信号をコネクタ４に正しく伝達する
ことができる。

【００３２】なお、本実施形態では、カバー３及びコネ
クタ４が互いに一体形成されたものとしたが、それぞれ
を別体に形成してコネクタ４をカバー３に装着してもよ
く、限定されない。

【００３３】また、本実施形態では、複数の可撓芯線５
１をフレキシブル基板５に並設して一体化したが、各可
撓芯線５１を樹脂で被覆されて撓み得る各リード線で形
成してもよく、限定されない。

【００３４】

【発明の効果】請求項１記載のものは、コネクタがプリ
ント基板に装着された従来と異なってカバーに装着され
て、撓み得る複数の可撓芯線の各一端末がプリント基板
に、各他端末がコネクタにそれぞれ電気的に接続された
から、コネクタとプリント基板とが隔離されて、かつ各
可撓芯線が応力によって撓むので、機器側コネクタがコ
ネクタに挿入されたとき、機器側コネクタ側からのスト
レスがプリント基板を介してセンサエレメントに伝わる
ことがなく、従って圧力センサチップが負荷された圧力
に対応して正しく抵抗変化して、流体の圧力を高精度で
検知することができる。

【００３５】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、カバー及びコネクタが互いに一体形
成されたから、それぞれを個別に形成する場合と比較し
て、コストダウンを達成することができる。

【００３６】請求項３記載のものは、請求項１又は請求
項２記載のものの効果に加えて、複数の可撓芯線が断面
扁平状のフレキシブル基板に並設されるとともに、各可
撓芯線間を絶縁して一体化されたから、コネクタ及びプ
リント基板との間を、並設された各可撓芯線でもって結
線して電気的に容易に接続することができる。

【００３７】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、外来ノイズをシールドする外皮シー
ルド部がフレキシブル基板の扁平表面に設けられたか
ら、各可撓芯線に伝達される電気信号が外来ノイズから
保護されて、圧力センサチップからの電気信号をコネク
タに正しく伝達することができる。

【００３８】請求項５記載のものは、請求項４記載のも
のの効果に加えて、可撓芯線間ノイズをシールドする芯
線間シールド線が、外皮シールド部と電気的に接続して
各可撓芯線間に設けられたから、各可撓芯線に伝達され
る電気信号が各可撓芯線間に発生する可撓芯線間ノイズ
から保護されて、圧力センサチップからの電気信号をコ
ネクタに正しく伝達することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す正部分断面図であ
る。

【図２】同上のセンサエレメントの正断面図である。

【図３】同上のフレキシブル基板の断面図である。

【図４】従来例を示す正部分断面図である。

【符号の説明】

１ センサエレメント １２ 圧力センサチップ １４ エレメント端子 ２ プリント基板 ３ カバー ４ コネクタ ５ フレキシブル基板 ５ａ 扁平表面 ５１ 可撓芯線 ５３ 外皮シールド部 ５４ 芯線間シールド線 ６ 機器側コネクタ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体の圧力による抵抗変化を電気信号に
   変換する圧力センサチップを有してその圧力センサチッ
   プに電気的に接続した複数のエレメント端子が導出され
   たセンサエレメントと、各エレメント端子を固着してセ
   ンサエレメントが基板面に実装されたプリント基板と、
   センサエレメントを実装したプリント基板が内部に収容
   されたカバーと、プリント基板を介して各エレメント端
   子に電気的に接続されて機器側コネクタが挿抜されるコ
   ネクタと、を備えた圧力検知装置において、 前記コネクタが前記カバーに装着されるとともに、撓み
   得る複数の可撓芯線が前記プリント基板及び前記コネク
   タにそれぞれ電気的に接続されたことを特徴とする圧力
   検知装置。
2. 【請求項２】 前記カバー及び前記コネクタが、互いに
   一体形成されたことを特徴とする請求項１記載の圧力検
   知装置。
3. 【請求項３】 前記複数の可撓芯線は断面扁平状のフレ
   キシブル基板に並設されるとともに、各前記可撓芯線間
   を絶縁して一体化されたことを特徴とする請求項１又は
   請求項２記載の圧力検知装置。
4. 【請求項４】 前記フレキシブル基板は、外来ノイズを
   シールドする外皮シールド部が扁平表面に設けられたこ
   とを特徴とする請求項３記載の圧力検知装置。
5. 【請求項５】 前記フレキシブル基板は可撓芯線間ノイ
   ズをシールドする芯線間シールド線が、前記外皮シール
   ド部と電気的に接続して前記各可撓芯線間に設けられた
   ことを特徴とする請求項４記載の圧力検知装置。