(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力を受けて電気信号に変換するセンサモジュールと、このセンサモジュールが取り付けられるとともに内部に圧力導入孔が形成された継手と、この継手を被設置部に固定するフランジと、このフランジに取り付けられ前記センサモジュールからの電気信号を増幅処理する回路基板と、この回路基板を一部を除いて収納するとともに前記フランジに取り付けられた筐体とを備え、
前記回路基板は、電気信号を増幅処理する回路部と、この回路部からの電気信号を入出力する端子部とを有し、前記回路部と前記端子部とが金属板から形成されたリードフレームを有し、前記金属板には前記リードフレームの電気的絶縁をするための樹脂モールドが設けられ、
前記リードフレームは、回路部リードフレームと、端子部リードフレームと、接続部リードフレームとを備え、これらの回路部リードフレーム、端子部リードフレーム及び接続部リードフレームが折り曲げて形成され、前記樹脂モールドは前記回路部リードフレームに設けられた回路部用樹脂モールドと、前記端子部リードフレームに設けられた端子部用樹脂モールドとを備え、これらの回路部用樹脂モールドと端子部用樹脂モールドとが重ねられて配置され、
前記フランジは、その内周面が前記センサモジュールに対向するように配置され、前記継手と前記フランジとは別体に形成されることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記筺体は導電性であることを特徴とする圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の圧力を電気信号に変換して外部に出力する圧力センサに関する。
【０００２】
【背景技術】
流体圧力の測定には、被検知圧力を検出して電気信号に変換する圧力センサが用いられている。
このような圧力センサは、被設置部に締着固定される継手と、継手に取り付けられるセンサモジュールと、センサモジュールの検出素子に電気的に接続される回路部と、この回路部からの電気信号を入出力する端子部とを備え、センサモジュールの圧力導入孔内に導かれた流体圧がセンサモジュールの検出素子で検出される構造である。
【０００３】
このような圧力センサの従来例が図６から図８に示されている。
図６及び図７には圧力センサの従来例１が示されている。
これらの図において、従来例１では、センサモジュール１０１がビーム溶接等によって継手１０２に取り付けられており、この継手１０２には内部に節がある略筒状のハウジング１０３が取り付けられている。
このハウジング１０３の内部において、継手１０２にはスペーサ１０４が取り付けられ、このスペーサ１０４には回路基板１０６が取り付けられている。さらに、スペーサ１０４には端子台１０７を介して端子部１０８が取り付けられている。
【０００４】
図８には圧力センサの従来例２が示されている。この従来例２は、特開平11-237291号公報に示されている。
図８において、従来例２では、センサモジュール２０１が継手２０２のテーパ状接合部２０２Ａに溶接固定され、この継手２０２のフランジ部２０２Ｂには加締め機構部２０２Ｃを介して略筒状のハウジング２０３が取り付けられている。このハウジング２０３の内部において、継手２０２にはケース２０４を介して回路基板２０５が取り付けられている。さらに、回路基板２０５には端子台２０６を介して端子部２０７が取り付けられている。回路基板２０５とセンサモジュール２０１の圧力検出素子とは台座２０８で電気的に接続されている。
【０００５】
従来例１及び従来例２では、継手１０２，２０２は、被設置部にねじ止めで固定されるため、取付部であるフランジを兼ねることになる。
さらに、センサモジュール１０１，２０１は継手１０２，２０２に突き合わせて溶接固定されている。
ハウジング１０３，２０３は継手１０２，２０２に加締め機構部１０２Ａ，２０２Ｃを介して取り付けられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来例１及び従来例２の圧力センサは、継手１０２，２０２がフランジを兼ねており、換言すれば、継手１０２，２０２とフランジとが一体形成された構造である。
従来例１の圧力センサでは、センサモジュール１０１は継手１０２に突き合わせて溶接固定されているため、継手１０２の接合部が突出形成されており、そのため、圧力センサ自体の長さ寸法が長くなるという問題点がある。
これに対して、従来例２の圧力センサでは、センサモジュール２０１が継手２０２のテーパ状接合部２０２Ａに埋め込むように溶接固定されているため、圧力センサ自体の長さ寸法が長くなるという問題が回避できるが、この場合、溶接は斜め方向又は垂直方向から行われることになり、溶接線の目合わせ等の溶接作業が煩雑であるという問題点がある。
【０００７】
また、従来例１及び従来例２の圧力センサでは、外径を大きくしないために、センサモジュールの１０１，２０１の上に回路基板１０６，２０５や端子部１０８，２０７が配置されるが、そのために、スペーサ１０４及び端子台１０７やケース２０４、台座２０８及び端子台２０６が必要とされ、部品点数が多くなり、センサ全長が長くなるという不都合もある。
【０００８】
本発明の目的は、長さ寸法を短くすることができるとともに容易に製造することができる圧力センサを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明は、従来、一体に形成されていた継手とフランジとを別体に形成して前記目的を達成しようとするものである。
具体的には、本発明の圧力センサは、圧力を受けて電気信号に変換するセンサモジュールと、このセンサモジュールが取り付けられるとともに内部に圧力導入孔が形成された継手と、この継手を被設置部に固定するフランジと、このフランジに取り付けられ前記センサモジュールからの電気信号を増幅処理する回路基板と、この回路基板を一部を除いて収納するとともに前記フランジに取り付けられた筐体とを備え、前記回路基板は、電気信号を増幅処理する回路部と、この回路部からの電気信号を入出力する端子部とを有し、前記回路部と前記端子部とが金属板から形成されたリードフレームを有し、前記金属板には前記リードフレームの電気的絶縁をするための樹脂モールドが設けられ、前記リードフレームは、回路部リードフレームと、端子部リードフレームと、接続部リードフレームとを備え、これらの回路部リードフレーム、端子部リードフレーム及び接続部リードフレームが折り曲げて形成され、前記樹脂モールドは前記回路部リードフレームに設けられた回路部用樹脂モールドと、前記端子部リードフレームに設けられた端子部用樹脂モールドとを備え、これらの回路部用樹脂モールドと端子部用樹脂モールドとが重ねられて配置され、前記フランジは、その内周面が前記センサモジュールに対向するように配置され、前記継手と前記フランジとは別体に形成されることを特徴とする。
【００１０】
このような本発明では、センサモジュールに継手を突き合わせた状態で溶接固定し、継手にフランジを溶接固定する。さらに、フランジに回路基板を設けて圧力センサを組み立てる。
センサモジュールに継手を溶接する際には、フランジが設けられていないため、溶接作業にあたり、邪魔なものがない。そのため、溶接は斜め方向又は垂直方向といった不自然な方向から行うことを要しないので、溶接線の目合わせ等の作業が容易に行え、その結果、圧力センサの製造を容易に行える。
【００１１】
センサモジュールが溶接された継手にフランジを取り付けた状態では、センサモジュールがフランジの内部に没入した状態となるので、圧力センサ自体の長さ寸法が短くなる。
回路基板はフランジに取り付けられるため、回路基板を設置するにあたり、支持台や端子台等の部材が不要とされる。そのため、部品点数が減少されて、部品組立工程が少なくなり、この点からも、圧力センサの製造が容易となる。
【００１２】
しかも、金属板から回路部と端子部とのリードフレームが形成されるので、回路部と端子部とは電気的に予め接続されることになり、回路部と端子部との間を半田付け等により接続する作業が不要とされ、センサの組立作業が簡略化される。さらに、端子部は回路部と接続するための中継端子を別途設ける必要がないから、部品点数が減少され、この点からもセンサの組立作業が簡略化される。そのため、この点からも、圧力センサの製造が容易となる。
また、筺体が圧力センサに備えられていることで、防塵効果を得ることができる。この筺体がフランジに溶接等で取り付けることで、この点からも、圧力センサの製造を容易にすることができる。
【００１３】
ここで、本発明では、前記筺体は導電性である構成が好ましい。
この構成では、導電性の筺体が外部からの電磁波をシールドすることになり、外部からの電磁波による回路基板へ悪影響、例えば、ノイズを排除することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る圧力センサ１の全体を示す断面図である。
圧力センサ１は、車載用で油圧を検出するために使用される他、船舶、建築用重機、冷凍機、その他あらゆる機器に適用でき、また、空気圧、水圧等、任意の流体の圧力検出に適用できる。
図１において、圧力センサ１は、センサモジュール２と、このセンサモジュール２が取り付けられた継手３と、この継手３を図示しない被設置部に固定するためのフランジ４と、このフランジ４にそれぞれ設けられた回路基板５及び筺体６と、回路基板５と筺体６との間に設けられたガスケット７とを備えて構成されている。
【００１５】
センサモジュール２は、ダイアフラム２Ａが端面に設けられるとともにリング部２Ｂが周面の中央部に設けられた略円筒状の金属製部材である。この金属製部材は機械的強度、耐食性及びばね性（弾性）に優れた金属、例えば、析出硬化系ステンレス鋼ＳＵＳ６３０から形成される。
ダイアフラム２Ａは、その表面が円形に形成され、その表面にはブリッジ回路を構成する圧力検出素子２Ｃが形成されている。この圧力検出素子２Ｃは、酸化シリコン等の絶縁膜を介して歪みゲージから構成されており、圧力を受けると電気信号に変換する。
図２（Ａ）に示される通り、センサモジュール２の内周部２Ｄはダイアフラム２Ａの裏面に被検出圧力を導入するための導入穴とされる。センサモジュール２の開口側端面には継手３と接合する平滑な接合面２Ｅが形成されている。
【００１６】
図２（Ｂ）に示される通り、継手３は金属製の略円筒状部材である。
この金属製部材は流体の圧力レンジにより使用材料が異なる。つまり、低・中圧レンジ（例えば、100MPa以下）では、フェライト系又はオーステナイト系ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ４３０，ＳＵＳ３０４等）を用い、高圧レンジ（例えば、100MPaを越える）では、析出硬化系ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ６３０）を用いる。
【００１７】
継手３は検出する圧力が流通する流路（図示せず）を接続するための鍔部３Ａが本体３Ｂより突出形成された形状であり、この鍔部３Ａの一側端面はフランジ４と接合するための接合面３Ｃとされ、本体３Ｂは被設置部との間でシールをするシール面とされる。
継手３の鍔部３Ａを挟んで本体３Ｂとは反対側の端部には、センサモジュール２と接合するための接合筒部３Ｄが一体形成され、この接合筒部３Ｄはセンサモジュール２の接合面２Ｅと同じ大きさの接合面３Ｅが端面に形成される。
継手３は、その内部に圧力導入孔３Ｆが形成されている。
【００１８】
図１において、フランジ４は金属製の略円筒状部材である。
図２（Ｃ）に示される通り、フランジ４は、その外周面が継手３を被設置部に固定するための固定面４Ｂとされ、その一端面が回路基板５及び筺体６を取り付けるための取付面４Ｃとされ、その他端面が継手３の接合面３Ｃと接合する接合面４Ｄとされる。
フランジ４で使用される材料は、ステンレス鋼が好ましいが、溶接性、強度、耐食性に問題がなければ、一般鋼であってもよい。
【００１９】
図３（Ｄ）において、回路基板５は、一面がダイアフラム２Ａ（図１参照）に対向した回路部１１と、この回路部１１からの電気信号を入出力する端子部１２と、これらの回路部１１と端子部１２とを接続する接続部リードフレーム１３とを備えて構成される。
回路部１１は回路部リードフレーム１１Ａと、この回路部リードフレーム１１Ａに設けられた回路部用樹脂モールド１４とを備えている。
端子部１２は端子部リードフレーム１２Ｄと、この端子部リードフレーム１２Ｄに設けられた端子部用樹脂モールド１５とを備えている。
回路部リードフレーム１１Ａ、端子部リードフレーム１２Ｄ及び接続部リードフレーム１３は、連続形成されており、接続部リードフレーム１３を中心に折り曲げられて回路部１１と端子部１２とが対向配置されている。
【００２０】
回路部リードフレーム１１Ａは、圧力検出素子２Ｃと電気的接続を行うための端子１１Ｂを備えている。この回路部リードフレーム１１ＡにはＩＣチップ１６（図５参照）が装着されている。
端子１１Ｂと圧力検出素子２Ｃとはワイヤボンディングによる結線部１７で接続されている（図１参照）。
回路部用樹脂モールド１４は、回路部リードフレーム１１Ａを保持するとともに電気的絶縁をするために設けられるものであって、位置決め突起１４Ａと、フランジ４の内周面に係合する係合リング１４Ｂとを備えている。
【００２１】
端子部リードフレーム１２Ｄは、入力端子１２Ａ、出力端子１２Ｂ及びコモン端子１２Ｃ（図４参照）と、図示しない電子部品が装着される実装パッド１２Ｅとを備えている。
端子部用樹脂モールド１５は、端子部リードフレーム１２Ｄを保持するとともに電気的絶縁をするために設けられるものであって、先端が回路部用樹脂モールド１４の平面に当接される位置決め突起１５Ａを備えている。
【００２２】
図４に示される通り、回路部リードフレーム１１Ａ、端子部リードフレーム１２Ｄ及び接続部リードフレーム１３は可撓性の金属板１０から形成されており、この金属板１０の所定個所が折り曲げられ、この状態で回路部用樹脂モールド１４及び端子部用樹脂モールド１５が設けられている。
【００２３】
図１において、筺体６は回路基板５を端子部１２の一部を除いて収納するものであり、ステンレス又は一般鋼等の導電性材料から形成されている。
筺体６は、回路基板５を覆うキャップ状のシェル部６Ａと、このシェル部６Ａの周縁に一体形成された鍔部６Ｂとを有する。
図３（Ｅ）に示される通り、シェル部６Ａの中心部には端子部１２が貫通するための貫通孔６Ｃが形成されている。
鍔部６Ｂはフランジ４と接合する部分が平滑に形成されており、その外径寸法はフランジ４の外径寸法と略等しい。
図１において、ガスケット７は、筺体６と端子部用樹脂モールド１５との間に介装されており、略ブロック状に形成されている。
【００２４】
次に、本実施形態にかかる圧力センサ１の製造方法を説明する。
まず、回路基板５の製造方法を図５に基づいて説明する。
はじめに、パターン成形工程を行う。この工程では、金属板１０をエッチングやプレス等によって所定のパターンを有する回路部リードフレーム１１Ａ、端子部リードフレーム１２Ｄ及び接続部リードフレーム１３を形成する（図４参照）。
【００２５】
その後、図５（Ａ）に示される通り、モールド工程を行う。この工程では、各リードフレームを保持するための回路部用樹脂モールド１４及び端子部用樹脂モールド１５を金属板１０に取り付ける。
この際、樹脂モールド１４，１５は、金属板１０の両面に設けられるものであり、その材質として、熱硬化性樹脂のエポキシや熱可塑性樹脂のＰＢＴ、ＰＰＳ等を使用できる。
【００２６】
さらに、図５（Ｂ）に示される通り、回路部リードフレーム１１ＡにＩＣチップ１６をダイボンディングし、図５（Ｃ）に示される通り、ＩＣチップ１６と回路部リードフレーム１１Ａとをワイヤボンディングし、結線部１７を設ける。
その後、図５（Ｄ）に示される通り、ＩＣチップ１６を保護するためにＩＣチップ１６にシリコンゲルを塗布し、その後、図５（Ｅ）に示される通り、金属板１０の不要部分を切断除去する切断工程を行う。これにより、回路基板５が製造される。
【００２７】
このように製造された回路基板５を用いて圧力センサ１を組み立てる。
まず、圧力検出素子２Ｃをダイアフラム２Ａに設けてセンサモジュール２を形成しておき（センサモジュール成形工程）、その後、電子ビーム溶接でセンサモジュール２を継手３に溶接固定する。
さらに、継手３にフランジ４をプロジェクション溶接する。その後、回路基板製造工程で製造された回路基板５をフランジ４の端面にエポキシ等の接着剤で接着固定する（基板取付工程）。
【００２８】
さらに、センサモジュール２に設けられた圧力検出素子２Ｃと回路部リードフレーム１１Ａの端子部１１Ｂとをワイヤボンディングで結線して結線部１７を形成する（結線工程）。その後、接続部リードフレーム１３を曲げ中心として端子部リードフレーム１２Ｄを回路部１１に対して直角となるように折り曲げ（折曲工程）、さらに、ガスケット７を端子部１２に装着する。
【００２９】
その後、端子部１２の一部が外部に露出するように導電性筺体６で回路部１１等を覆うとともに、導電性筺体６をフランジ４の端面に溶着固定する。この際、プロジェクション溶接を鍔部６Ｂの全周に渡って行う。
これらの作業により、圧力センサ１が組み立てられ、この圧力センサ１は、図示しないタンク、配管等に取り付けられる。
【００３０】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
１）圧力を受けて電気信号に変換するセンサモジュール２と、このセンサモジュール２が取り付けられるとともに内部に圧力導入孔３Ｆが形成された継手３と、この継手３を被設置部に固定するフランジ４と、このフランジ４に取り付けられセンサモジュール２からの電気信号を増幅処理する回路基板５とを備えて圧力センサ１を構成したから、圧力を適正に検出することができるとともに所定の被設置部に設置可能な圧力センサ１を提供することができる。
２）継手３とフランジ４とは別体に形成されたから、センサモジュール２に継手３を溶接する際には、その作業にあたり、フランジ４が邪魔にならない。そのため、溶接は斜め方向又は垂直方向といった不自然な方向から行うことを要しないので、溶接線の目合わせ等の作業が容易に行えることになり、圧力センサ１の製造を容易に行える。
【００３１】
３）フランジ４は、その内周面がセンサモジュール２に対向するように配置されているので、センサモジュール２が溶接された継手３にフランジ４を取り付けた状態では、センサモジュール２がフランジ４の内部に没入した状態となるので、圧力センサ自体の長さ寸法が短くなる。
４）回路基板５はフランジ４に直接取り付けられるため、回路基板５を設置するにあたり、支持台や端子台等の特別な取付部材が不要とされる。従って、部品点数が減少されて、部品組立工程が少なくなり、この点からも、圧力センサの製造が容易となる。
【００３２】
５）回路基板５は、電気信号を増幅処理する回路部１１と、この回路部１１からの電気信号を入出力する端子部１２と、これらを接続する接続部リードフレーム１３とを備え、回路部１１のリードフレーム１１Ａ、端子部１２のリードフレーム１２Ｄ及び接続部リードフレーム１３が金属板１０から形成され、この金属板１０にはリードフレームを保持するとともに電気的絶縁をするための樹脂モールド１４，１５が設けられているので、回路部１１と端子部１２との間を半田付け等により接続する作業が不要とされ、圧力センサ１の組立作業が簡略化される。
しかも、端子部１２は回路部１１と接続するための中継端子を別途設ける必要がないから、部品点数が減少され、この点からも圧力センサ１の組立作業が簡略化される。
【００３３】
６）回路基板５を一部を除いて収納する筺体６を備えて圧力センサ１を構成し、この筺体６はフランジ４の端面に取り付けられた構造であるので、回路基板５の大部分が筺体６で覆われることで、優れた防塵効果を得ることができる。
７）筺体６をフランジ４に溶接固定することで、この点からも、圧力センサ１の製造を容易にすることができる。
８）筺体６から露出する回路基板５の一部が端子部１２であるため、外部電源との接続を容易に行うことができる。
【００３４】
９）筺体６は導電性であるため、外部からの電磁波をシールドすることになり、外部からの電磁波による回路基板へ悪影響、例えば、ノイズを排除することができる。
１０）端子部用樹脂モールド１５は筺体６を貫通して設けられているので、端子部１２が端子部用樹脂モールド１５によって導電性の筺体６との間で絶縁されることから、端子部１２から短絡して回路部１１に電気が流されることがない。しかも、端子部１２と筺体６との間の絶縁のための部材を別に設けることを要しないから、部品点数の減少を図ることができる。
【００３５】
１１）筺体６と端子部用樹脂モールド１５との間にはガスケット７が介装されているので、これらの間をガスケット７で封止することで、筺体６の内部にゴミ等が入り込むことを防止できる。
１２）回路部用樹脂モールド１４と端子部用樹脂モールド１５とは対向配置され、端子部用樹脂モールド１５は回路部用樹脂モールド１４と端子部用樹脂モールド１５との間の位置決めをするための位置決め突起１５Ａを有する構成であるため、回路部用樹脂モールド１４と端子部用樹脂モールド１５とを折り曲げて所定位置に設置する際に、位置決め用突起１５Ａで位置決めされるため、圧力センサ１の組立作業をより簡略化することができる。
【００３６】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態では、樹脂モールドを回路部１１と端子部１２との双方に設けたが、この樹脂モールドは、回路部１１にのみ設けるものであってもよい。
さらに、本発明では、筺体６やガスケット７を必ずしも設けることを要しない。仮に、筺体６を設ける場合であっても、導電性であることを要しない。
【００３７】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、圧力を受けて電気信号に変換するセンサモジュールと、このセンサモジュールが取り付けられるとともに内部に圧力導入孔が形成された継手と、この継手を被設置部に固定するフランジと、このフランジに取り付けられ前記センサモジュールからの電気信号を増幅処理する回路基板とを備え、前記フランジは、その内周面が前記センサモジュールに対向するように配置され、前記継手と前記フランジとは別体に形成されたから、センサモジュールに継手を溶接する際には、フランジが設けられていないため、溶接作業にあたり、邪魔なものがなく、圧力センサの製造を容易に行える。
継手にフランジを取り付けた状態では、センサモジュールがフランジの内部に没入した状態となるので、圧力センサ自体の長さ寸法が短くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧力センサの全体を示す断面図である。
【図２】（Ａ）はセンサモジュールを示す断面図、（Ｂ）は継手を示す断面図、（Ｃ）はフランジを示す断面図である。
【図３】（Ｄ）は回路基板を示す断面図、（Ｅ）は筺体を示す断面図である。
【図４】金属板に樹脂モールドが設けられた状態を示す平面図である。
【図５】（Ａ）から（Ｅ）は回路基板を製造する方法を説明する図である。
【図６】従来例を示す断面図である。
【図７】図６中、VII-VII線に沿う矢視断面図である。
【図８】異なる従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１        圧力センサ
２        センサモジュール
２Ｃ      圧力検出素子
３        継手
３Ｆ      圧力導入孔
５        回路基板
６        筺体
７        ガスケット
１１        回路部
１２        端子部
１４        回路部用樹脂モールド
１５        端子部用樹脂モールド
【図１】
0003682234.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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