JPH1194665A

JPH1194665A - 圧力センサ

Info

Publication number: JPH1194665A
Application number: JP25443797A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yamashita; 幸一山下
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1997-09-19
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】歪みゲージを外気から保護するとともに電気
的接続を簡易に行なうことである。【解決手段】受圧面６の裏面に歪みゲージ８が設けら
れたダイヤフラム５に、前記歪みゲージ８を外気から遮
断するように覆うキャップ１７を取り付けた圧力センサ
において、前記キャップ１７にその外側と内側とを電気
的に導通させる接続端子部材１９を設けるとともに前記
キャップ１７の裏面に前記接続端子部材１９に接続され
た配線部材２３を挿着し、前記ダイヤフラム５の外周部
に前記歪みゲージ８に接続されたリード配線端子１２を
形成し、前記キャップ１７に設けられた前記配線部材２
３と前記ダイヤフラム５に設けられたリード配線端子１
２とを接触させて電気的に接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力を電気信号に
変換する歪みゲージをダイヤフラム上に配置した圧力セ
ンサに係り、特に、歪みゲージを外気から確実に遮断す
るとともに外部への電気的接続を簡易に行なうことがで
きるようにした圧力センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の圧力センサの基本的な
構成は、図１３及び図１４に示されるように、圧力によ
り変形するダイヤフラム１に４つの歪みゲージ２を配設
し、これらの歪みゲージ２をブリッジ接続して入力電圧
Ｖinに対する出力電圧Ｖout の変化を検出して圧力を求
めている。つまり、ダイヤフラム１が圧力により変位す
ることで４つの歪みゲージ２が歪み変形して抵抗値を変
化させることを利用して圧力を検出している。

【０００３】そこで、実際には、図１５及び図１６に示
すように、ブリッジバランスを調整する補正抵抗（ゼロ
点調整用素子）３や温度特性を調整する補正抵抗（温度
補償素子）４が用いられている。

【０００４】一方、このような圧力センサにおいて、歪
みゲージ２が外気中の腐食性の雰囲気、不純物等の影響
を受けないようにその歪みゲージ２を外気から遮断する
目的でダイヤフラム１にキャップを被せることが行なわ
れている。このようにキャップを用いた場合には、歪み
ゲージ２が密閉空間内に位置することになって歪みゲー
ジに対する電気的接続部分を外部に引き出すことが難し
くなる。そこで、実開昭６１−１４０９３４号公報に
は、歪みゲージからの配線をキャップに取り付けられた
ハーメチック端子への接続の煩雑さを改良するために、
歪みゲージからの電極を外側に延ばし、キャップに複数
の孔を形成してワイヤボンディングで接続するようにし
た構造が開示されている。また、特開昭６２−２３５５
３６号公報には、圧力が作用する部品を分割された部品
で構成するとともに、歪みゲージに電気的に接続される
接続端子がダイヤフラムの非稼働領域に配置されるよう
にしている構造が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】圧力センサは、一般的
に、過酷な環境条件の下で使用されることが多く、湿気
その他の悪条件に対する対策としてダイヤフラムに設け
られた歪みゲージはキャップにより閉止されることが多
い。そして、歪みゲージからの出力は、ワイヤ等の配線
材で取りだされる。このダイヤフラム上の歪みゲージと
キャップ内に設けられた外部取出用の端子との取り付け
は容易ではなく、製造上、手間がかかることが問題であ
った。この対策として前述のように、実開昭６１−１４
０９３４号公報に記載された構造では、ワイヤボンディ
ングにより接続する方法が採用されているが、これは、
ボンディング用のスペースが必要であり、しかも、実際
のボンディング作業が容易ではなく、製造の手間がかか
ると云う問題がある。また、歪みゲージに配線材を取り
付けたことにより、応力が発生して誤差が生じたり、製
造中に、配線材に何らかの力がかかり、ダイヤフラム上
のパターンを剥がしてしまうような問題もある。さら
に、前述の特開昭６２−２３５５３６号公報に記載され
たように、歪みゲージに電気的に接続される接続端子
が、ダイヤフラムの非稼働領域に配置される構造が採用
されているが、この構造においては、圧力が印加される
部分が分割された部品で構成されているため、ダイヤフ
ラムが一体化構造ではなく、高い圧力にまで対応させる
ことができないと云う問題がある。すなわち、圧力を伝
達するエアやオイル等がリークするおそれがあるという
問題がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
受圧面の裏面に歪みゲージが設けられたダイヤフラム
に、前記歪みゲージを外気から遮断するように覆うキャ
ップを取り付けた圧力センサにおいて、前記キャップに
その外側と内側とを電気的に導通させる接続端子部材を
設けるとともに前記キャップの裏面に前記接続端子部材
に接続された配線部材を挿着し、前記ダイヤフラムの外
周部に前記歪みゲージに接続されたリード配線端子を形
成し、前記キャップに設けられた前記配線部材と前記ダ
イヤフラムに設けられたリード配線端子とを接触させて
電気的に接続したものである。従って、キャップに設け
られた配線部材とダイヤフラムに設けられたリード配線
端子とは接触により電気的接続がなされるため、接続時
に機械的な応力が発生することがなく、正確な計測が可
能となり、その製造もきわめて容易なものである。

【０００７】請求項２記載の発明は、ダイヤフラムに対
してキャップを圧入するように形成し、このキャップの
圧入時にキャップに設けられた配線部材とダイヤフラム
に設けられたリード配線端子とを弾発的に接触させるよ
うにしたものである。従って、ダイヤフラムにキャップ
を取り付ける際に、キャップに設けられた配線部材とダ
イヤフラムに設けられたリード配線端子との接続も自動
的に行なわれ、これにより、組立作業がきわめて容易な
ものである。

【０００８】請求項３記載の発明は、ダイヤフラムのリ
ード配線端子を、弾性のある金属の薄板としたものであ
る。従って、ダイヤフラムにキャップを取り付ける際
に、キャップに設けられた配線部材とダイヤフラムに設
けられたリード配線端子との接続が確実に行なわれるも
のである。

【０００９】請求項４記載の発明は、キャップの配線部
材を、弾性のある金属の薄板としたものである。従っ
て、ダイヤフラムにキャップを取り付ける際に、キャッ
プに設けられた配線部材とダイヤフラムに設けられたリ
ード配線端子との接続が確実に行なわれるものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
乃至図９に基づいて説明する。まず、図１及び図２に示
すように、ステンレス等の金属製のダイヤフラム５は、
その中央に薄板状の受圧面６が形成されている。この受
圧面６の裏面にポリイミド等の絶縁性材料７が塗布され
ている。この絶縁性材料７の上に、歪みゲージ８、ゼロ
点調整用素子及び温度補償調整用素子等の補正抵抗９、
これらの歪みゲージ８によるブリッジ回路を形成するリ
ードパターン１０がスパッタリング及びエッチングによ
り形成されている。このリードパターン１０は、互いに
並列に設けられた４個の入出力端子１１に接続されてい
る。この入出力端子１１には、図３に示すようなフレキ
シブル・プリント回路部材１２が接続されている。すな
わち、リード配線端子となる前記フレキシブル・プリン
ト回路部材１２は、導体回路部分１３と金メッキされた
接触接続部分１４とよりなり、図４に示すように、Ｌ字
状に屈曲されて前記接触接続部分１４が前記ダイヤフラ
ム５の外周部に位置するように接着剤１５により接着固
定され、前記導体回路部分１３と前記入出力端子１１と
は半田１６により接続されている。

【００１１】つぎに、前記ダイヤフラム５の外周に圧入
されてワンタッチで取り付けられるキャップ１７が設け
られている。このキャップ１７の中央部には、その内周
から外周に電気的接続部分を導通させたワイヤ状の接続
線１８を備えた接続端子部材であるハーメチック端子１
９が設けられている。また、前記キャップ１７の内面に
は、フレキシブル・プリント回路部材２０が接着剤２１
により取り付けられている。このフレキシブル・プリン
ト回路部材２０は、図５に示すように平行に配列された
４本の導体回路部分２２を有する。そして、図６に示す
ように、くの字形に湾曲形成された弾性のある金属の薄
板による電極２３が形成され、前記導体回路部分２２に
は、前記電極２３が図７に示すように接触するように設
けられ、これらの電極２３は接着剤２４により固定され
ている。これらの電極２３は、前記ダイヤフラム５に設
けられたリード配線端子、すなわち、接触接続部分１４
に接続される配線部材となるものである。このようなフ
レキシブル・プリント回路部材２０の導体回路部分２２
の他端には、前記接続線１８が挿入される孔２５が形成
されている。そして、前記フレキシブル・プリント回路
部材２０は図８に示すように前記キャップ１７の内面に
接着剤２１により固定されているものであり、前記孔２
５に前記接続線１８を挿通させて図９に示すように半田
２６で電気的に接続がなされている。

【００１２】このような構成において、ダイヤフラム５
の外周部にキャップ１７を圧入により挿着する。これに
より、ダイヤフラム５の受圧面６の裏面に形成された歪
みゲージ８及び補正抵抗９等の圧力検出回路部分は、キ
ャップ１７により外気から完全に遮断される。このキャ
ップ１７の取付時に、キャップ１７の内面に取り付けら
れたフレキシブル・プリント回路部材２０に固定された
電極２３は、ダイヤフラム５に取り付けられたフレキシ
ブル・プリント回路部材１２の接触接続部分１４に接触
し、電極２３が弾性変形することにより両者間の電気的
接続が確実に行なわれる。しかも、この接続は、単にキ
ャップ１７をダイヤフラム５に取り付けるだけで自動的
に行なわれるため、接続のための作業を全く必要としな
い。

【００１３】なお、実施に当たっては、ダイヤフラム５
に設けられたリード配線端子、すなわち、導体回路部分
１３に弾性のある金属の薄板を配設してもよいものであ
る。

【００１４】本発明の第二の実施の形態を図１０に基づ
いて説明する。本実施の形態は、フレキシブル・プリン
ト回路部材２０の導体回路部分２２とハーメチック端子
１９の接続線１８とをワイヤボンディングによるリード
線２７により接続したものである。この場合、キャップ
１７にワイヤボンディングによる作業を施す必要がある
が、そのワイヤボンディングを行なう部分は開放された
部分であるため、作業性がよく、製造は容易である。こ
のハーメチック端子１９に対する歪みゲージ８の電気的
接続は、前述の第一の実施の形態と同様に、ダイヤフラ
ム５にキャップ１７を圧入するだけで行なうことができ
るものである。

【００１５】次に、本発明の第三の実施の形態を図１１
に基づいて説明する。本実施の形態においては、増幅回
路２８をキャップ１７の内部に配設したものである。す
なわち、その増幅回路２８は、フレキシブル・プリント
回路部材２０の導体回路部分２２に配設されるものであ
り、具体的には、その導体回路部分２２の一部を切断し
て増幅回路２８を電気的に接続したものである。これに
より、歪みゲージ８で検出された信号を直ちに増幅して
外部に出力することにより、ノイズの少ない信号を得る
ことができる。しかも、増幅回路２８を湿度等の悪条件
から保護することができる。

【００１６】さらに、本発明の第四の実施の形態を図１
２に基づいて説明する。本実施の形態は、第三の実施の
形態における増幅回路２８をハーメチック端子１９部分
に配設したものである。これにより、増幅回路２８を接
続線１８により保持することができるため、増幅回路２
８の取付状態が安定しており、その取付作業も容易であ
る。

【００１７】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、受圧面の裏面に
歪みゲージが設けられたダイヤフラムに、前記歪みゲー
ジを外気から遮断するように覆うキャップを取り付けた
圧力センサにおいて、前記キャップにその外側と内側と
を電気的に導通させる接続端子部材を設けるとともに前
記キャップの裏面に前記接続端子部材に接続された配線
部材を挿着し、前記ダイヤフラムの外周部に前記歪みゲ
ージに接続されたリード配線端子を形成し、前記キャッ
プに設けられた前記配線部材と前記ダイヤフラムに設け
られたリード配線端子とを接触させて電気的に接続した
ので、キャップに設けられた配線部材とダイヤフラムに
設けられたリード配線端子とは接触により電気的接続が
なされるため、接続時に機械的な応力が発生することが
なく、正確な計測が可能となり、その製造もきわめて容
易である等の効果を有する。

【００１８】請求項２記載の発明は、ダイヤフラムに対
してキャップを圧入するように形成し、このキャップの
圧入時にキャップに設けられた配線部材とダイヤフラム
に設けられたリード配線端子とを弾発的に接触させるよ
うにしたので、ダイヤフラムにキャップを取り付ける際
に、キャップに設けられた配線部材とダイヤフラムに設
けられたリード配線端子との接続も自動的に行なわれ、
これにより、組立作業がきわめて容易であると云う効果
を有する。

【００１９】請求項３記載の発明は、ダイヤフラムのリ
ード配線端子を、弾性のある金属の薄板としたので、ダ
イヤフラムにキャップを取り付ける際に、キャップに設
けられた配線部材とダイヤフラムに設けられたリード配
線端子との接続が確実に行なわれると云う効果を有す
る。

【００２０】請求項４記載の発明は、キャップの配線部
材を、弾性のある金属の薄板としたので、ダイヤフラム
にキャップを取り付ける際に、キャップに設けられた配
線部材とダイヤフラムに設けられたリード配線端子との
接続が確実に行なわれると云う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態を示す縦断側面図で
ある。

【図２】ダイヤフラム部分の平面図である。

【図３】リード配線端子を備えたフレキシブル・プリン
ト回路部材の平面図である。

【図４】ダイヤフラム部分の縦断側面図である。

【図５】キャップに設けられるフレキシブル・プリント
回路部材の斜視図である。

【図６】そのフレキシブル・プリント回路部材に取り付
けられる電極の斜視図である。

【図７】電極が取り付けられた状態のフレキシブル・プ
リント回路部材の斜視図である。

【図８】キャップ部分の縦断側面図である。

【図９】キャップの接続端子部材にフレキシブル・プリ
ント回路部材を接続する部分断面図である。

【図１０】本発明の第二の実施の形態を示す縦断側面図
である。

【図１１】本発明の第三の実施の形態を示す縦断側面図
である。

【図１２】本発明の第四の実施の形態を示す縦断側面図
である。

【図１３】従来の一例を示すダイヤフラム部分の平面図
である。

【図１４】その回路図である。

【図１５】従来の他の例を示すダイヤフラム部分の平面
図である。

【図１６】その回路図である。

【符号の説明】

５ダイヤフラム６受圧面８歪みゲージ１２リード配線端子１７キャップ１９接続端子部材２３配線部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受圧面の裏面に歪みゲージが設けられた
ダイヤフラムに、前記歪みゲージを外気から遮断するよ
うに覆うキャップを取り付けた圧力センサにおいて、前
記キャップにその外側と内側とを電気的に導通させる接
続端子部材を設けるとともに前記キャップの裏面に前記
接続端子部材に接続された配線部材を挿着し、前記ダイ
ヤフラムの外周部に前記歪みゲージに接続されたリード
配線端子を形成し、前記キャップに設けられた前記配線
部材と前記ダイヤフラムに設けられたリード配線端子と
を接触させて電気的に接続したことを特徴とする圧力セ
ンサ。
【請求項２】ダイヤフラムに対してキャップを圧入す
るように形成し、このキャップの圧入時にキャップに設
けられた配線部材とダイヤフラムに設けられたリード配
線端子とを弾発的に接触させるようにしたことを特徴と
する請求項１記載の圧力センサ。
【請求項３】ダイヤフラムのリード配線端子を、弾性
のある金属の薄板としたことを特徴とする請求項１また
は２記載の圧力センサ。
【請求項４】キャップの配線部材を、弾性のある金属
の薄板としたことを特徴とする請求項１または２記載の
圧力センサ。