(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定媒体の圧力を半導体式圧力センサにより検出する圧力検出器であって、前記圧力を導入する圧力導入管と、前記圧力導入管上に配設され、かつ前記圧力センサが前記圧力を受ける状態で配設されるベース板と、前記圧力センサと電気的に接続する回路基板と、前記圧力センサの周囲を囲むとともに、前記ベース板と前記回路基板との間の隙間を塞ぐ弾性材料からなる防壁部と、前記圧力センサ、及び前記圧力センサと前記回路基板との電気的な接続箇所を覆う充填部材と、を備えてなることを特徴とする圧力検出器。
【請求項２】
被測定媒体の圧力を半導体式圧力センサにより検出する圧力検出器であって、前記圧力を導入する圧力導入管と、前記圧力導入管上に配設され、かつ前記圧力センサが前記圧力を受ける状態で配設されるベース板と、前記ベース板より上方に位置するとともに、前記圧力センサを配置するための収納孔部を備え、前記圧力センサとワイヤボンディングによって電気的に接続する回路基板と、前記圧力センサの周囲を囲むとともに、前記ベース板と前記回路基板との間の隙間を塞ぐ弾性材料からなる防壁部と、前記圧力センサ、及び前記圧力センサと前記回路基板との電気的な接続箇所を覆う充填部材と、を備えてなることを特徴とする圧力検出器。
【請求項３】
シリコンゴムもしくはシリコンゲルのどちらか一方によって前記防壁部を構成してなることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の圧力検出器。
【請求項４】
シリコンゲルによって前記充填部材を構成してなることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の圧力検出器。
【請求項５】
前記回路基板の前記充填部材で覆わない領域を防湿コーテング剤によって覆ってなることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の圧力検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定媒体の圧力を半導体式圧力センサによって検出する圧力検出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液体や気体等からなる被測定媒体の圧力を検出する圧力検出器としては、例えば特開平３−２３７３３２号公報に開示されるものがある。この圧力検出器は、被測定媒体の圧力を導入する圧力導入管を有する金属製のハウジングと、このハウジングの内部に圧力導入管に対向するよう配設する金属製ベース板と、前記ベース板上に前記圧力を受ける状態で配設される半導体式圧力センサと、前記圧力センサの近傍に設けられ、前記圧力センサとワイヤボンディングによって電気的に接続されてなるプリント基板とを設けている。
【０００３】
このような圧力検出器は、前記圧力センサ及び前記回路基板の導電部において、大気による劣化（腐食）を防止するため、前記圧力センサ及び前記回路基板上をシリコン系のゲル状樹脂によって覆う構成としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記シリコンゲルを充填する圧力検出器では、製造工程において、前記ゲル状樹脂内の気泡を脱泡する工程が必要となる。これは、ゲル状樹脂内に気泡が混在すると、周囲の温度変化によって前記気泡が膨張し、前記圧力センサと前記回路基板とを電気的に接続する接続ワイヤの切断や電極部における前記接続ワイヤの剥がれ等の不具合を生じるからである。しかしながら、前述したように前記シリコンゲルを前記圧力センサ及び前記回路基板を覆うように充填するためには、多量のゲル状樹脂が必要となる（前記ハウジングの底面から表面側に達するまでの充填量が必要）。このように多くのシリコンゲルを充填すると、脱泡工程に時間を要したり、また気泡を脱泡しきれない場合には、前述したような不具合を生じる恐れがある。
【０００５】
そこで、本発明は前記問題点に着目し、シリコンゲル等の充填部材の充填量を少なくし、前記ゲル状樹脂内の気泡によって接続ワイヤの断線や剥がれを発生させず、電気的な接続における信頼性を向上させることのできる圧力検出器を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、被測定媒体の圧力を半導体式圧力センサにより検出する圧力検出器であって、前記圧力を導入する圧力導入管と、前記圧力導入管上に配設され、かつ前記圧力センサが前記圧力を受ける状態で配設されるベース板と、前記圧力センサと電気的に接続する回路基板と、前記圧力センサの周囲を囲むとともに、前記ベース板と前記回路基板との間の隙間を塞ぐ弾性材料からなる防壁部と、前記圧力センサ、及び前記圧力センサと前記回路基板との電気的な接続箇所を覆う充填部材と、を備えてなるものである。
【０００７】
また、被測定媒体の圧力を半導体式圧力センサにより検出する圧力検出器であって、前記圧力を導入する圧力導入管と、前記圧力導入管上に配設され、かつ前記圧力センサが前記圧力を受ける状態で配設されるベース板と、前記ベース板より上方に位置するとともに、前記圧力センサを配置するための収納孔部を備え、前記圧力センサとワイヤボンディングによって電気的に接続する回路基板と、前記圧力センサの周囲を囲むとともに、前記ベース板と前記回路基板との間の隙間を塞ぐ弾性材料からなる防壁部と、前記圧力センサ、及び前記圧力センサと前記回路基板との電気的な接続箇所を覆う充填部材と、を備えてなるものである。
【０００８】
また、シリコンゴムもしくはシリコンゲルのどちらか一方によって前記防壁部を構成してなるものである。
【０００９】
また、シリコンゲルによって前記充填部材を構成してなるものである。
【００１０】
また、前記回路基板の前記充填部材で覆わない領域を防湿コーテング剤によって覆ってなるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、被測定媒体の圧力を半導体式圧力センサ５により検出する圧力検出器に関するものである。圧力検出器は、前記圧力を導入する圧力導入ポート（圧力導入管）２と、圧力導入ポート２上に配設され、かつ圧力センサ５が前記圧力を受ける状態で配設されるベース板４と、ベース板４より上方に位置するとともに、圧力センサ５を配置するための収納孔部（孔部）６ａを備え、圧力センサ５とワイヤボンディングによって電気的に接続する回路基板６と、圧力センサ５の周囲を囲むとともに、ベース板４と回路基板６との間の隙間Ｓを塞ぐシリコンゴムやシリコンゲル等の弾性材料からなる防壁部１９，２１と、圧力センサ５、及び圧力センサ５と回路基板６との接続ワイヤ２０による接続箇所を覆うゲル状樹脂（充填部材）１７とを備えている。従って、ベース板４の周縁部に防壁部１９，２１を形成し、ベース板４と回路基板６との隙間Ｓを塞ぐことで、少ない充填量のゲル状樹脂１７によって圧力センサ５、及び圧力センサ５と回路基板６との接合箇所を覆うとが可能となることから、ゲル状樹脂１７内に混在する気泡を短時間で脱泡することができ製造工程における生産性を向上させることが可能となる。また、ゲル状樹脂１７が少量であるため、ゲル状樹脂１７内に気泡が残ることもなく、接続ワイヤ２０の断線や剥がれ等の不具合を発生させず、電気的な接続における信頼性を向上させることができる。
【００１２】
また、回路基板６のゲル状樹脂１７で覆わない領域を防湿コーテング剤によって覆うことから、回路基板６が大気によって腐食されるようなことはない。
【００１３】
【実施例】
以下、添付図面に記載した実施例に基づき本発明を説明する。図１は本実施例における圧力検出器を示す要部断面図、図２は圧力検出器のゲル状樹脂の充填構造を示す拡大断面図、図３は他のゲル状樹脂の充填構造を示す拡大断面図である。
【００１４】
図１は圧力検出器の一実施例を示すものであって、圧力検出器は、円筒部１と圧力導入ポート（圧力導入管）２とから構成される下ケース（ハウジング）３と、圧力導入ポート２の上端部に配設されるベース板４と、ベース板４上に圧力を受ける状態で配設される半導体式圧力センサ５と、圧力センサ５と電気的に接続される回路基板６と、回路基板６を下ケース３に配設固定する基板ホルダー７と、外部から供給される電源ライン等のノイズを吸収するための貫通コンデンサ８を配設するためのコンデンサホルダー９と、貫通コンデンサ８と配線コード１０とを電気的に接続するためのコネクタ１１と、円筒部１の上端部に配設される上ケース１２とから構成されるものである。
【００１５】
円筒部１は、ステンレス等の金属材料からなり、圧力導入ポート２を配設するための開口部を有している。また、円筒部１は、回路基板６を配設するための第１の段差部１ａと、コンデンサホルダー９を配設するための第２の段差部１ｂと、上ケース１２を配設するための第３の段差部１ｃとが内壁の下方から上方に向かって順次形成され、円筒部１の下端部には、圧力導入ポート２と接合するための接合部１ｄが形成される。
【００１６】
圧力導入ポート２は、ステンレス等の金属材料からなり、ベース板４を配設するための凸部形状の載置部２ａと、この載置部２ａから圧力道入ポート２の底面に貫通する前記圧力を導入するための圧力導入孔２ｂとが形成されている。また、載置部２ａの下方には、円筒部１の接合部１ｄを配設するための配設部２ｃが形成されている。
【００１７】
円筒部１の接合部１ｄを圧力導入ポート２の配設部２ｃ上に配設し、両部材１ｄ，２ｃをＴＩＧ溶接することによって、前記圧力を導入する圧力導入ポート２を備える下ケース３が得られるものである。
【００１８】
ベース板４は、略円状形状からなり、圧力センサ５の熱膨張係数に近似した熱膨張係数を有するコバール等の金属製材料からなる。ベース板４には、圧力導入ポート２の載置部２ａに配設するためのフランジ部４ａと、圧力導入ポート２の圧力導入孔２ｂに嵌合し、圧力導入ポート２に対しベース板４の配設位置を決定する突出部４ｂと、突出部４ｂからベース板４の上面に貫通する圧力導入孔４ｃとが形成されている。
【００１９】
ベース板４は、ベース板４のフランジ部４ａと圧力導入ポート２の載置部２ａとを溶接することによって、圧力導入ポート２上に気密的に配設される。
【００２０】
圧力センサ５は、ガラス台座上に半導体歪みゲージが形成された薄肉のダイアフラム部を有する半導体素子を陽極接合法によって気密的に接合してなるものであり、前記ガラス台座に前記圧力を前記ダイアフラムに伝達するための圧力導入孔５ａが形成されている。また、圧力センサ５は、前記ガラス台座のベース板４との対向面にメタライズ層が形成され、ベース板４の圧力導入孔４ｃと圧力センサ５の圧力導入孔５ａとが対向し、前記圧力が前記ダイアフラムに伝達されるようにベース板４上に半田を介し気密的に接合される。
【００２１】
回路基板６は、圧力センサ５とワイヤボンディングによって電気的に接続されるものであって、ガラス繊維入り樹脂や紙フェノール等の軟質材料から構成される。回路基板６の略中央には、圧力センサ５を収納するための表裏面を貫通する収納孔部６ａが形成され、また、回路基板６の周縁近傍には、基板ホルダー７の一対の保持部に対応する孔部６ｂが形成されている。また、回路基板６の裏面側には、圧力センサ５の出力を増幅するための増幅回路からなる電子部品１３が実装され、また、回路基板６の表面側には貫通コンデンサ８と電気的に接続する端子１４が実装されている。
【００２２】
基板ホルダー７は、ＳＰＣ等の金属製材料からなるものである。基板ホルダー７は、各角部を円弧状に切り欠いた略四角形状のベース部の向かい合う２辺に、前記ベース部から略垂直方向へ折り曲げ形成された一対の保持部７ａと、前記ベース部の略中央に、ベース板４の外径よりも大きく、また基板ホルダー７をケース体３の底面に配設した際に、圧力導入ポート２上に配設されるベース板４が基板ホルダー７より上方に位置するように配設するための孔部７ｂとが形成されている。従って、保持部７ａを回路基板６の孔部６ｂに挿通させ、保持部７ａの突出部分と回路基板６表面の孔部６ｂ周辺に形成されるランド部とを半田によって固定することによって回路基板６が基板ホルダー７に固定され、また、下ケース（円筒部１）３の底面に基板ホルダー７を配設し、下ケース３の底面に形成される段差部を加締めることによって、基板ホルダー７が下ケース３の底面に固定される。
基板ホルダー７は、ＳＰＣ等の金属製材料からなるものである。
【００２３】
コンデンサホルダー９は、ＳＰＣ等の金属材料からなり、リードピン８ａ付きの貫通コンデンサ８を横置き状態で配設するための取付片９ａを有し、円筒部１の第２の段差部１ｂに配設される。
【００２４】
コネクタ１１は、ゴム等の弾性材料からなる基部１１ａにリードピン１１ｂがインサート成形されてなるものである。コネクタ１１は、基部１１ａに形成されるスリット１１ｃにコンデンサホルダー９の取付片９ａをはめ込み、基部１１ａの上部を後で詳述する上ケース１２の孔部に配設することによって、上ケース１２とコンデンサホルダー９との間に配設されることになる。
【００２５】
配線コード１０は、圧力センサ５の電源系を外部から供給したり、圧力センサ５の出力を外部に伝達するものである。配線コード１０は、コネクタ１１のリードピン１１ｂ及び貫通コンデンサ（リードピン８ａ）８，回路基板６に実装される端子１４，回路基板６を介し、圧力センサ５に電気的に接続されることになる。
【００２６】
上ケース１２は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の樹脂材料からなる。上ケース１２の上部には凹部１２ａが形成され、この凹部１２ａの底面には、コネクタ１１の基部１１ａを配設するための孔部１２ｂが形成されている。また上ケース１２の下部には円筒部１の第３の段差部１ｃに対応するフランジ部１２ｃと、このフランジ部１２ｃから下方へ延長形成され、Ｏリング１５を配設する保持部１２ｄとを備えている。
【００２７】
上ケース１２の凹部１２ａの壁部には、配線コード１０がグロメット１６を介し配設され、凹部１２ａ内にエポキシ樹脂等を充填することによって、配線コード１０が配設固定される。上ケース１２は、円筒部１の第３の段差部１ｃにフランジ部１２ｃを配設した後、円筒部１の上端部を内側に加締めることによって円筒部１の上部に固定される。
【００２８】
以上の各部によって圧力検出器が構成される。かかる圧力検出器において、回路基板６の表裏面に防湿コート剤を塗布するとともに、回路基板６のワイヤボンディング箇所周辺及び圧力センサ５が収納される収納孔部６ａのみをシリコンゲルからなるゲル状樹脂（充填部材）１７で覆うことによって、回路基板６及び圧力センサ５を大気と接触しないようにしている。
【００２９】
次に、図２を用いて本発明の特徴であるゲル状樹脂１７の充填構造について説明する。図２におけるゲル状樹脂１７の充填構造は、ベース板４のフランジ部４ａ上にシリコンゴム（弾性材料）１８を所定量塗布して防壁部１９を形成し、そしてゲル状樹脂１７によって、圧力センサ５、及び圧力センサ５と回路基板６との接続ワイヤ２０による接続箇所周辺を覆うようにするものである。即ち、この充填構造は、ベース板４の周縁部にシリコンゴム１８を塗布し、ベース板４と回路基板６との隙間Ｓを塞ぎ圧力センサ５上から充填されるゲル状樹脂１７が隙間Ｓから下ケース３の底部方向へ進入することを防ぐことができるようになる。
【００３０】
次に、図３を用いて、ゲル状樹脂１７の他の充填構造を説明する。前述した充填構造と異なる点は、シリコンゴム１８によって防壁部１９を形成せずに、ゲル状樹脂（弾性材料）１７を用いて防壁部２１を形成する点にある。即ち、ゲル状樹脂１７を圧力センサ５の周辺に所定量充填し、脱泡した後に高温槽にて熱硬化させてベース板４と回路基板６との隙間Ｓを塞ぐ防壁部２１を形成し、そして防壁部２１と同材料のゲル状樹脂１７によって、圧力センサ５、及び圧力センサ５と回路基板６との接続ワイヤ２０による接続箇所周辺を覆うようにするものである。従って、前述した充填構造同様に圧力センサ５上から充填されるゲル状樹脂１７が隙間Ｓから下ケース３の底部方向へ進入することを防ぐことができるようになる。
【００３１】
前述した各充填構造は、ベース板４の周縁部にシリコンゴム１８やゲル状樹脂１７を塗布して防壁部１９，２１を形成し、ベース板４と回路基板６との隙間Ｓを塞ぐことで、少ない充填量のゲル状樹脂１７によって圧力センサ５、及び圧力センサ５と回路基板６との接続ワイヤ１０による接続箇所を覆うことが可能となることから、ゲル状樹脂１７内に混在する気泡を短時間で脱泡することができ、製造工程における生産性を向上させることが可能となり、また、ゲル状樹脂１７が少量であるため、ゲル状樹脂１７内に気泡が残ることもなくなるため、接続ワイヤ２０の断線や剥がれ等の不具合を発生させず、電気的な接続における信頼性を向上させることができる。
【００３２】
また、回路基板６のゲル状樹脂１７で覆わない領域を防湿コーテング剤によって覆うことから、回路基板６が大気によって腐食されるようなことはない。
【００３３】
尚、本実施例では、防壁部１９，２１をシリコンゴム１８やゲル状樹脂１７によって形成したが、本発明は本実施例に限定されるものではなく、例えば、予め形状化（例えば圧力センサ５の周辺を囲むリング状）した弾性材料（例えば、シリコンゴム）をベース板上に配設し、回路基板６とベース板４との隙間を塞ぐ構成であっても良い。
【００３４】
また、回路基板６の圧力センサ５との接合部箇所の周辺を、例えばシリコンゴムによって囲むことで、ゲル状樹脂１７が回路基板６の外側方向へ広がることを防止できる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、回路基板とベース板との隙間を弾性材料により形成される防壁部によって塞ぎ、圧力センサ上に充填される充填部材がハウジングの底部方向へ進入することを防ぐことから、少量の前記充填部材であっても前記回路基板と前記圧力センサとを電気的に接続する接続ワイヤが露出することがなくなるため、前記接続ワイヤの大気による劣化がなく、また、前記充填部材が少量であるため、前記充填部材内に気泡が残ることもなく、前記回路基板と前記圧力センサを電気的に接続する接続ワイヤの断線や剥がれ等の不具合を発生させず、電気的な接続における信頼性を向上させることができる。また、前記充填部材内に混在する気泡を短時間で脱泡することができ、製造工程における生産性を向上させることが可能となる。
【００３６】
また、前記回路基板の充填部材で覆わない領域を防湿コーテング剤によって覆うことから、前記回路基板が大気によって腐食されるようなことはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の圧力検出器を示す要部断面図。
【図２】同上実施例の充填構造を示す要部拡大断面図。
【図３】同上実施例の他の充填構造を示す要部拡大断面図。
【符号の説明】
２  圧力導入ポート
３  下ケース（ハウジング）
４  ベース板
５  半導体圧力センサ
６  回路基板
１７  ゲル状樹脂（シリコンゲル）
１８  シリコンゴム
１９，２１  防壁部
Ｓ  隙間
【図１】
0003575526.tif 000002
【図２】
0003575526.tif 000003
【図３】
0003575526.tif 000004