(57)【要約】【課題】ダイアフラムと基板との接合を確実に行なうことができるとともに、リード部材と電極との接続の信頼性を高める。【解決手段】基板１０とダイアフラム２０とを接合してなる圧力センサのダイアフラム２０には、電極２２及び２３から外周部への電極引出部２２−１及び２３−１が形成されている。絶縁性接着剤２６はダイアフラム２０の外周部に塗布されており、前記電極引出部間にも絶縁性接着剤の引出部２６−１が塗布されている。基板１０の対応する部分にはオリフラ部が設けられており、そこにリード部材が導電性接着剤により接続される凹溝が設けられている。基板１０とダイアフラム２０とを接合し、前記凹溝にリード部材を接続するときに、前記電極引出部間に絶縁性接着剤の引出部２６−１が形成されているため、リード部材を接続する導電性接着剤による電極引出部間の短絡を防止することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板とダイアフラムとを絶縁性接着剤を介して接合し、その内部に圧力検出部を備える圧力センサであって、
前記基板には、外周の一部が切り欠かれたオリフラ部が形成されており、
前記基板のオリフラ部と該基板の前記ダイアフラムと対向する面との間に、リード部材が導電性接着剤により取り付けられる複数の凹溝が設けられており、
前記圧力検出部から対応する前記凹溝の位置まで延伸する複数の電極引出部が形成されており、
前記ダイアフラムにおいて、前記複数の電極引出部間に絶縁性接着剤が配置されている
ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記圧力検出部が、前記基板と前記ダイアフラムのそれぞれ対向する面に参照電極と圧力検出電極が形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記圧力検出部が、前記ダイアフラムに複数の圧力ゲージが形成されており、前記基板に前記複数の圧力ゲージを収容する窪みが設けられているものであることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板のダイアフラムと肉厚の基板とが接合されて構成される圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
基板側電極が形成された基板と、ダイアフラム側電極が形成された感圧用のダイアフラムとを、互いの電極面が所定間隔をおいて対向するように接合し、前記ダイアフラムの弾性変形による静電容量変化により圧力を検出する静電容量型圧力センサが知られている。
本発明者は、このような静電容量型圧力センサにおいて、前記基板やダイアフラムの電極とリード線との電気的接続を、リード線接続部のピッチが狭くても信頼性を損ねることなく行うことができる電極引き出し構造に関する提案をしている（特許文献１）。
【０００３】
図１０〜図１５は、該提案されている圧力センサ１の構造を示す図であり、図１０は基板１０の構成を示す図、図１１はダイアフラム２０の構成を示す図、図１２は図１１に示したダイアフラム２０の一部拡大図、図１３は前記基板１０とダイアフラム２０とを接合してなる圧力センサ１の外観を示す図である。
図１０に示すように、円形肉厚の基板１０は、外周部の一箇所に位置合わせ用オリフラ部１５を有し、表面１２には円形の圧力検出電極１３とその外周に配置されたＣ字形状の参照電極１４が形成されている。オリフラ（orientation flat）部は、外周の一部を直線状に切り欠いた部分である。
前記基板１０の電極が形成されている面（電極面）１２とオリフラ部１５との間に傾斜角を持つ複数の凹溝１６（１６−１〜１６−４）が設けられている。
前記圧力検出電極１３から対応する凹溝１６−１の傾斜底面（傾斜角の部分）まで電極引出部１３−１が形成されており、前記参照電極１４から対応する凹溝１６−４の傾斜底面まで電極引出部１４−１が形成されている。さらに、基板１０に形成された電極（１３，１４）に接続されていない凹溝１６−２及び凹溝１６−３の傾斜底面にはダミー電極となる導電体１７−２及び１７−３が形成されている。
【０００４】
図１１及び図１２に示すように、円形薄板の弾性体からなるダイアフラム２０は、一箇所に位置合わせ用オリフラ部２４を有し、表面（電極面）２１には前記基板１０に形成された圧力検出電極１３及び参照電極１４にそれぞれ対向する圧力検出電極２２及び参照電極２３が形成されている。
前記ダイアフラム２０の圧力検出電極２２及び参照電極２３から、基板１０とダイアフラム２０とを接合したときに基板１０の凹溝１６−２及び１６−３に対向する位置まで電極引出部２２−１及び２３−１が形成されている。また、前記凹溝１６−１と１６−４に対応する位置にはダミー電極となる導電体２５−１及び２５−４が形成されている。
２６は前記基板１０とダイアフラム２０とを接合する絶縁性接着剤である。
基板１０の電極面１２とダイアフラム２０の電極面２１を適切な間隔を有して対向するように、かつ、オリフラ部１５と２４を合わせて、前記絶縁性接着剤２６により外周部を接合し、図１３に示す圧力センサ１となる。
【０００５】
次に、前記凹溝１６−１〜１６−４にリード部材３０−１〜３０−４を差し込み、導電性接着剤３１にてリード部材３０−１〜３０−４と前記基板１０に設けられた電極引出部１３−１、１４−１及び前記ダイアフラム２０に形成された電極引出部２２−１及び２３−１を電気的に接続する。
図１４は、リード部材３０−１〜３０−４が取り付けられた圧力センサ１の外観を拡大して示す図であり、図１５は、前記リード部材３０−１〜３０−４の取り付けについて説明するための断面図である。
図１５の（ａ）はダイアフラム２０の圧力検出電極２２及び参照電極２３に対応するリード部材３０−２及び３０−３の取り付けを示す図であり、（ｂ）は基板１０の圧力検出電極１３及び参照電極１４に対応するリード部材３０−１及び３０−４の取り付けを示す図である。
前記リード部材３０−１〜３０−４は前記凹溝１６−１〜４の傾斜底面の傾斜角に倣うように屈曲されている。図１５の（ａ）の場合は、リード部材３０−２（３）を前記凹溝１６−２（３）に差し込むことにより、リード部材３０−２（３）の先端部が凹溝１６−２の傾斜底面に形成されたダミー電極１７−２（３）に接続し、導電性ペーストなどの導電性接着剤３１を充填することにより、リード部材３０−２（３）が接着固定されるとともに、電極引出部２３−１（２２−１）と電気的に接続される。また、図１５の（ｂ）の場合は、リード部材３０−１（４）を前記凹溝１６−１（４）に差し込むことにより、リード部材３０−１（４）の先端部が凹溝１６−１（４）の傾斜底面まで延伸している電極引出部１３−１（１４−１）と接続し、導電性接着剤３１を充填することにより、リード部材３０−１（４）が接着固定されるとともに、電極引出部１３−１（１４−１）と電気的に接続される。
【特許文献１】特開２００５−１４７８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１の発明により、リード接続部のピッチを狭くすることができ、圧力センサの小型化を実現することが可能となった。
しかしながら、リード部材３０−１〜４と各電極引出部との接続部に塗布する導電性接着剤３１の量が多いと、その一部がダイアフラム２０と基板１０の間の隙間に流れ込み、表面的には短絡していなくとも内部で隣接する電極引出部（１３−１、１４−１、２２−１、２３−１）間を短絡させることがあった。
この対策として、ダイアフラム２０と基板１０を接合する絶縁性接着剤２６を塗布又は印刷するときに同時に電極引出部間にオリフラ部（１５、２４）端面まで絶縁性接着剤２６を引き伸ばし、お互いを接合させることが考えられる。
図１６は、この方式の場合の接着剤引出部の断面を示す図である。
しかしながら、図１６の断面図に示すように、オリフラ部の端面では絶縁性接着剤２６の表面張力やダレのために接着剤の厚さが薄くなり、ダイアフラム２０と基板１０間に隙間２７ができることから、リード部材３０−１〜４を凹溝１６−１〜４に挿入して導電性接着剤３１にて接着するとき、前記隙間２７に導電性接着剤３１が入り込んで電極引出部の間が電気的に短絡するという問題があった。
そこで、このように導電性接着剤３１で電気的に短絡することを回避するために絶縁性接着剤２６の塗布量を増やすことも考えられるが、絶縁性接着剤２６の塗布量を増やすと前記リード部材３０−１〜４と導電性接着剤３１で接着される各電極引出部の上に前記絶縁性接着剤２６がはみ出し、前記リード部材３０−１〜４と各電極引出部が電気的導通不良を起こすという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、ダイアフラムと基板とを接合することにより構成される圧力センサにおいて、ダイアフラムと基板の接合を確実に行うことができるとともに、リード部材と電極との接続の信頼性が高い圧力センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の圧力センサは、基板とダイアフラムとを絶縁性接着剤を介して接合し、その内部に圧力検出部を備える圧力センサであって、前記基板には、外周の一部が切り欠かれたオリフラ部が形成されており、前記基板のオリフラ部と該基板の前記ダイアフラムと対向する面との間に、リード部材が導電性接着剤により取り付けられる複数の凹溝が設けられており、前記圧力検出部から対応する前記凹溝の位置まで延伸する複数の電極引出部が形成されており、前記ダイアフラムにおいて、前記複数の電極引出部間に絶縁性接着剤が配置されているものである。
また、前記圧力検出部が、前記基板と前記ダイアフラムのそれぞれ対向する面に参照電極と圧力検出電極が形成されたものとされている。
あるいは、前記圧力検出部が、前記ダイアフラムに複数の圧力ゲージが形成されており、前記基板に前記複数の圧力ゲージを収容する窪みが設けられているものとされている。
【発明の効果】
【０００９】
このような本発明の圧力センサによれば、電極引出部間はオリフラ部の端面まで絶縁性接着剤の引出部で隙間無く分離されているため、導電性接着剤が内部で隣接する電極引出部を短絡することがない。この結果、リード端子の接続信頼性を高めた圧力センサを実現することができる。
また、ダイアフラムへの絶縁性接着剤を基板のオリフラ端面まで十分な量を確保することができ、ダイアフラムと基板の接合をオリフラ端面まで確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の一実施の形態である静電容量型圧力センサについて、図１〜図７を参照して説明する。なお、前記図１０〜図１６と同一の構成要素には同一の番号を付す。
図１は、本発明の一実施の形態である静電容量型圧力センサ１の基板１０の構成を示す図である。
基板１０は、絶縁体、例えばセラミック等の肉厚の円板であり、２箇所のオリフラ部１５及び１８が設けられている。
そして、一方のオリフラ部１５と表面１２との間に電極引出用の複数の凹溝１６−１〜１６−４が所定の間隔をもって設けられている。凹溝１６−１〜１６−４は、前述と同様に、傾斜底面を持つもの、すなわち、オリフラ部１５の端面と表面１２の間に傾斜角を持つものである。
凹溝１６−１〜１６−４を有する表面（電極面）１２には、スパッタリング、蒸着、印刷等によりＡｕ等の金属にて電極が形成されている。静電容量型圧力センサは、一般的に、圧力検出電極と参照電極の２つの電極を有しており、この実施の形態では、圧力検出電極１３を中心に、参照電極１４をその外周部に同心円状に配置している。
電極１３及び１４には電極引出部１３−１及び１４−１が形成されており、該電極引出部１３−１及び１４−１は、それぞれ対応する凹溝１６−１及び１６−４まで引き出されている。各電極引出部１３−１及び１４−１の先端は、凹溝１６−１及び１６−４の傾斜底面まで延伸されている。なお、電極引出部が接続されていない凹溝１６−２及び３の傾斜底面には導電体１７−２及び１７−３が形成されている。
他方のオリフラ部１８は、ダイアフラム２０と対向接合するときに位置合わせ用に使用される。このように、本発明においては、ダイアフラムと基板の位置合わせ用のオリフラ部１８と電極引出用のオリフラ部１５を分離して設けている。
【００１１】
図２は前記基板１０に対向するダイアフラム２０の構成を示す図であり、図３はダイアフラム２０の外周部を拡大して示す図である。
ダイアフラム２０は、例えばセラミック等の絶縁体からなる弾性を有する肉薄円板であり、１箇所にオリフラ部２８が設けられている。
ダイアフラム２０の片面（電極面）２１にスパッタリング、蒸着、印刷等によりＡｕ等の金属にて電極が形成されている。この例では、前記基板１０に形成されている圧力検出電極１３及び参照電極１４に対応するように圧力検出電極２２と参照電極２３が形成されている。
電極２２及び２３から電極引出部２２−１及び２３−１が形成されており、基板１０とダイアフラム２０の電極面を対向するように、かつ、オリフラ部１８とオリフラ部２８を合わせたときに基板１０の該当する凹溝１６−２及び１６−３に対応する位置に引き出されている。また、前記基板１０の凹溝１６−１及び１６−４に対応する位置に導電体からなるダミー電極２５−１及び２５−４が形成されている。
ダイアフラム２０の電極面２１の外周部にリング状に絶縁性接着剤２６が印刷又は塗布により形成されている。この絶縁性接着剤は、例えば、ガラスペーストであり、その内部には基板１０とダイアフラム２０との間隔を規定するためにスペーサが含まれている。
さらに、図３に拡大して示すように、リング状の絶縁性接着剤２６から、ダイアフラム２０の外周部における前記電極引出部２２−１、２３−１及びダミー電極２５−１、２５−４の間の領域まで、絶縁性接着剤の引出部２６−１が塗布又は印刷により形成されている。ダミー電極２５−１及び２５−４は、前記基板１０における電極引出部１３−１及び１４−１に対応する位置に形成されており、前記電極引出部間の領域に前記絶縁性接着剤が配置されることとなる。
【００１２】
基板１０の電極面１２とダイアフラム２０の電極面２１を対向させ、かつ、基板１０の凹溝の無いオリフラ部１８とダイアフラムのオリフラ部２８を合わせて重ね加熱することで、絶縁性接着剤２６のガラスが溶解し、所定の間隔をもって接合される。
図４は、基板１０とダイアフラム２０を接合した本発明の圧力センサ１の外観を示す図である。
【００１３】
図５は、基板１０とダイアフラム２０が接合された状態での凹溝部を示す拡大図であり、図６は、図５におけるＡ−Ａ部の断面図である。
図示するように、電極引出部間に配置された絶縁性接着剤の引出部２６−１は、オリフラ部１５の端面より飛び出し、ダイアフラム２０の外周部２０−１まで伸びた状態となっている。このため、ダイアフラム２０の基板１０からはみ出している部分（はみ出し部）２０−２には引出部２６−１の絶縁性接着剤が基板とダイアフラムの絶縁距離を保つに十分な厚みで塗布されており、前記図１６に示したような隙間２７が生じることはない。
この後、前記図１４及び図１５に関して説明したのと同様に、凹溝１６−１〜１６−４にリード部材３０−１〜３０−４を挿入して導電性接着剤３１にて電極引出部１３−１、２３−１、２２−１及び１４−１とリード部材３０−１〜３０−４をそれぞれ電気的に接続させる。
図７は、リード部材３０−１〜３０−４が取り付けられた状態を拡大して示す図である。
このように、本発明によれば、電極引出部間には、例えば、絶縁体のガラスである絶縁性接着剤が隙間無く存在するため、電極引出部間が導電性接着剤で電気的に短絡することがない。
【００１４】
なお、上述した実施の形態においては、基板に圧力検出電極と参照電極を設け、ダイアフラムにもそれらと対応するように、圧力検出電極２２と参照電極２３を設けていたが、電極の数など構成は、上述した例に限られることはない。例えば、ダイアフラムに１つの電極のみを設けたものであってもよい。この場合には、凹溝が３個でよく、リード部材も３本となる。
【００１５】
上述した実施の形態は、圧力検出部が基板とダイアフラムのそれぞれ対向する面に形成された圧力検出電極と参照電極から構成されている静電容量型圧力センサに関するものであったが、本発明は、基板とダイアフラムとを接合することにより構成される圧力センサであれば適用することができるものであり、上述したような静電容量型の圧力センサに限られるものではない。
次に、本発明の圧力センサの第２の実施の形態について説明する。この実施の形態は、圧力検出部がダイアフラムに形成された複数の歪ゲージからなる歪ゲージ型圧力センサに関するものである。
図８は本発明の第２の実施の形態である歪ゲージ型圧力センサの基板４０を示す図である。
基板４０は、絶縁体、例えば、セラミック等の肉厚の円板で、２箇所のオリフラ部４２及び４３が設けられている。
そして、オリフラ部４２と表面４１との間に複数の凹溝４４−１〜４４−４が設けられている。各凹溝は傾斜底面を有するものであり、各底面には、導電体４５が形成されている。
また、基板４０の凹溝４４−１〜４を有する面４１の中央に、凹型窪み４６が形成されている。
【００１６】
図９は前記基板４０に対向するダイアフラム５０を示す図である。
ダイアフラム５０は、セラミック等の絶縁体からなる弾性を有する肉薄円板であり、１箇所にオリフラ部５２が設けられている。
そして、ダイアフラム５０の一方の面（歪ゲージ形成面）５１にスパッタリング、蒸着、印刷等により、抵抗体からなる４個の歪ゲージ５３、５４、５５及び５６が設けられており、Ａｕ等の金属配線によりブリッジが形成され、各接続点から４本の配線（歪ゲージ電極引出部）５７、５８、５９及び６０が引き出されている。この各配線５７〜６０は、基板４０の凹型窪み４６を有する面４１をダイアフラム５０上の歪ゲージ５３〜５６に蓋をするように重ね、かつ、オリフラ部４３とオリフラ部５２を合わせたときに基板４０のオリフラ部４２に設けられた凹溝４４−１〜４４−４に対応する位置に引き出されている。
また、歪ゲージ形成面５１の外周部にリング状に絶縁性接着剤６１が印刷又は塗布により形成されている。この絶縁性接着剤６１としては、例えば、ガラスペーストが用いられる。さらに、前記絶縁性接着剤６１のリング状の部分から、ダイアフラム５０の外周部における前記配線５７〜６０間の領域まで絶縁性接着剤６１の引出部６１−１が形成されている。
【００１７】
基板４０の凹型窪み４６が形成されている面４１とダイアフラム５０の歪ゲージ形成面５１を対向させ、かつ、基板４０のオリフラ部４３とダイアフラム５０のオリフラ部５２を合わせて重ね加熱することで、絶縁性接着剤６１のガラスが溶解して接合され、歪ゲージ型圧力センサとなる。
このとき、前記図６の拡大図で示したと同様に、ダイアフラム５０の基板４０からのはみ出し部には絶縁性接着剤の引出部６１−１により絶縁性接着剤が十分の厚さで乗っており、基板４０とダイアフラム５０間に隙間が生じない。
この後、前述の場合と同様に、凹溝４４−１〜４４−４にリード部材を挿入して、導電性接着剤にて電極引出部５７〜６０とリード部材を電気的に接続させる。
このようにして、歪ゲージ型圧力センサを形成することができる。この場合にも、前述と同様に、電極引出部間には、例えば、絶縁体のガラスが隙間無く存在するため、導電性接着剤が内部で短絡することがない。
【００１８】
なお、上述した各実施の形態において、基板１０（４０）及びダイアフラム２０（５０）に位置合わせ用のオリフラ部１８（４３）及び２８（５２）を設けていたが、位置合わせをすることができるものであればよく、例えば、特定のマークや切り欠きなどを用いてもよい。
また、上記においては、凹溝１６−１〜４及び４４−１〜４は、いずれも、傾斜底面を有するものとして説明したが、これに限られることはなく、リード部材を挿入して導電性接着剤により接着固定と電極引出部との電気的接続をすることができるものであればよい。
さらに、上記においては、基板及びダイアフラムはいずれも円形であるものとして説明したがこれに限られることなく、多角形などのものであってもよい。その場合は、オリフラ部は、ダイアフラムに基板よりも飛びだした部分が存在し、基板のその部分に前述のような凹溝を形成することができるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の圧力センサの第１の実施の形態の基板１０の構成を示す図である。
【図２】本発明の圧力センサの第１の実施の形態におけるダイアフラム２０の構成を示す図である。
【図３】図２に示したダイアフラム２０の要部拡大図である。
【図４】本発明の圧力センサの第１の実施の形態の基板とダイアフラムを接合した状態を示す図である。
【図５】図４の要部を拡大して示す図である。
【図６】図５におけるＡ−Ａ部の断面図である。
【図７】リード部材３０−１〜３０−４が取り付けられた状態を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態である歪ゲージ型圧力センサの基板４０の構成を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態である歪ゲージ型圧力センサのダイアフラム５０の構成を示す図である。
【図１０】従来の圧力センサにおける基板１０の構成を示す図である。
【図１１】従来の圧力センサにおけるダイアフラム２０の構成を示す図である。
【図１２】図１１に示したダイアフラムの一部拡大図である。
【図１３】従来の圧力センサにおいて基板１０とダイアフラム２０を接合した状態を示す図である。
【図１４】リード部材が取り付けられたときの外観を示す図である。
【図１５】リード部材の取り付けについて説明するための図である。
【図１６】従来の圧力センサにおいて電極引出部間に接着剤を引き出したときの状態を示す図である。
【符号の説明】
【００２０】
１：圧力センサ、１０：基板、１２：電極面、１３：圧力検出電極、１４：参照電極、１３−１，１４−１：電極引出部、１５，１８：オリフラ部、１６−１〜１６−４：凹溝、１７−２，１７−３：導電体（ダミー電極）、２０：ダイアフラム、２０−１：ダイアフラム２０の外周部、２０−２：ダイアフラム２０のはみ出し部、２１：電極面、２２：圧力検出電極，２３：参照電極、２２−１，２３−１：電極引出部、２５−１，２５−４：導電体（ダミー電極）、２６：絶縁性接着剤、２６−１：接着剤の引出部、３０−１〜３０−４：リード部材、３１：導電性接着剤、４０：基板、４２，４３：オリフラ部、４４−１〜４４−４：凹溝、４５：導電体、４６：凹型窪み、５０：ダイアフラム、５１：歪ゲージ形成面、５２：オリフラ部、５３，５４，５５，５６：歪ゲージ、５７，５８，５９，６０：電極引出部、６１：絶縁性接着剤、６１−１：接着剤の引出部
【図１】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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