(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に第１の静電容量検出用電極パターンを有し裏面が圧力感知面を構成する絶縁性材料からなる第１の絶縁性基体と、前記第１の絶縁性基体に対して固定されて裏面に前記第１の静電容量検出用電極パターンと間隔をあけて対向する第２の静電容量検出用電極パターンを有する絶縁性材料からなる第２の絶縁性基体とを具備する静電容量型圧力センサ素子と、
一端に開口部を有し他端に底壁部を有する筒状のケース本体を具備し、前記底壁部に圧力測定の対象となる圧力被測定流体を導入する流体導入口を有する金属製の収納ケースと、
回路パターンを備えた基板部材の上に前記圧力センサ素子の出力を処理するための信号処理回路を構成する複数の電気回路部品の少なくとも一部が実装されている回路基板と、
絶縁材料により形成され且つ一面に開口部を有する基部内に前記回路基板を収納する回路部品収納室を備えたコネクタ本体及び前記コネクタ本体に固定され一端が前記回路部品収納室内に突出して前記回路基板の前記回路パターンに電気的に接続され且つ他端が外部に露出する複数の接続用導体を備えたコネクタとを具備し、
前記回路基板は該回路基板の部品実装面が前記圧力センサ素子の前記第２の絶縁性基体の表面に沿って延びるように配置され、
前記圧力センサ素子が前記圧力感知面を前記底壁部に向けた状態で前記収納ケースの前記ケース本体内に収納され、
前記コネクタ本体の前記基部が前記圧力センサ素子よりも前記収納ケースの前記開口部側に位置するように前記収納ケースの前記ケース本体内に収納され、
前記収納ケースの前記開口部側の端部が前記コネクタ本体の前記基部側にかしめ加工されている静電容量型圧力センサユニットにおいて、
前記圧力センサ素子の複数の出力電極と前記回路基板の前記回路パターンとは、複数本の金属製端子金具を用いて電気的に接続されており、
前記回路基板は、少なくとも前記コネクタの前記複数本の接続用導体と前記複数本の金属製端子金具とにより支持され、
前記回路パターンには前記収納ケースに接続されるアース電極が含まれており、
前記アース電極と前記収納ケースとは、金属製のアース用端子金具を用いて電気的に接続されており、
前記アース用端子金具も前記回路基板を支持するように構成され、
前記アース用端子金具は、一端が前記回路基板の前記回路パターンに含まれる電極に半田付け接続され他端が前記回路部品収納室を囲み前記回路基板の基板面と対向する前記コネクタ本体の壁部に固定される第１の部分と、一端が前記第１の部分と一体化され且つ他端が収納ケースの内壁面と接触するように構成されている第２の部分とを備えており、前記第２の部分の前記一端と前記他端との間の部分はバネ性を示す形状を有しており、
前記圧力センサ素子の前記第１の絶縁性基体の平面輪郭形状はほぼ円形を呈しており、
前記圧力センサ素子の前記第２の絶縁性基体の側壁部には、複数個の出力電極が形成される平面部が形成されており、また前記側壁部には前記平面部と対向する位置に前記アース端子金具の前記他端が入る凹部が形成されていることを特徴とする静電容量型圧力センサユニット。
【請求項２】
表面に第１の静電容量検出用電極パターンを有し裏面が圧力感知面を構成する絶縁性材料からなる第１の絶縁性基体と、前記第１の絶縁性基体に対して固定されて裏面に前記第１の静電容量検出用電極パターンと間隔をあけて対向する第２の静電容量検出用電極パターンを有する絶縁性材料からなる第２の絶縁性基体とを具備し、前記第１の絶縁性基体の前記圧力感知面に作用する圧力の変化を前記第１の静電容量検出用電極と前記第２の静電容量検出用電極パターンとの間の静電容量の変化に基づいて検出する静電容量型圧力センサ素子と、
一端に開口部を有し他端に底壁部を有する筒状のケース本体を具備し、前記底壁部に圧力測定の対象となる圧力被測定流体を導入する流体導入口を有する金属製の収納ケースと、
回路パターンを備えた基板部材の上に前記圧力センサ素子の出力を処理するための信号処理回路を構成する複数の電気回路部品の少なくとも一部が実装されている回路基板と、
絶縁材料により形成され且つ一面に開口部を有する基部内に前記回路基板を収納する回路部品収納室を備えたコネクタ本体及び前記コネクタ本体に固定され一端が前記回路部品収納室内に突出して前記回路基板の前記回路パターンに電気的に接続され且つ他端が外部に露出する複数の接続用導体を備えたコネクタとを具備し、
前記回路基板は該回路基板の部品実装面が前記圧力センサ素子の前記第２の絶縁性基体の表面に沿って延びるように配置され、
前記圧力センサ素子が、前記圧力感知面と前記収納ケースの前記底壁部との間に前記流体導入口から導入された流体が入る流体室を構成するように前記収納ケースの前記ケース本体内に収納され、
前記コネクタ本体の前記基部の前記開口部側の端部が、前記圧力センサ素子の前記第２の絶縁性基体の表面と接触した状態で前記収納ケースの前記ケース本体内に収納され、
前記収納ケースの前記開口部側の端部が前記コネクタ本体の前記基部側にかしめ加工されている静電容量型圧力センサユニットにおいて、
前記圧力センサ素子と前記回路基板の前記回路パターンとは、複数本の金属製端子金具を用いて電気的に接続されており、
前記回路パターンには前記収納ケースに接続されるアース電極が含まれており、
前記アース電極と前記収納ケースとは、金属製のアース用端子金具を用いて電気的に接続されており、
前記回路基板は、前記コネクタの前記複数本の接続用導体と、前記複数本の金属製端子金具と前記アース用端子金具とにより支持され、
前記金属製端子金具は、一端が前記回路基板の前記回路パターンに含まれる電極に半田付け接続され他端が前記回路部品収納室を囲み前記回路基板の基板面と対向する前記コネクタ本体の壁部に固定される第１の部分と、一端が前記第１の部分と一体化され且つ他端が前記圧力センサ素子の前記出力電極に半田付け接続される第２の部分とを備えており、前記第２の部分の前記一端と前記他端との間の部分はバネ性を示す形状を有しており、
前記アース用端子金具は、一端が前記回路基板の前記回路パターンに含まれる電極に半田付け接続され他端が前記回路部品収納室を囲み前記回路基板の基板面と対向する前記コネクタ本体の壁部に固定される第１の部分と、一端が前記第１の部分と一体化され且つ他端が収納ケースの内壁面と接触するように構成されている第２の部分とを備えており、前記第２の部分の前記一端と前記他端との間の部分はバネ性を示す形状を有しており、
前記コネクタ本体の前記端部には２以上の突起が一体に設けられ、前記圧力センサ素子の前記第２の絶縁性基体の表面部には前記突起が嵌合される２以上の凹部が形成されていることを特徴とする静電容量型圧力センサユニット。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、静電容量の変化に基づいて圧力を検出するタイプの静電容量型圧力センサユニットに関するものである。
背景技術
図１４は、本発明で改良の対象としている静電容量型圧力センサユニットの構成を示したものである。
この静電容量型圧力センサユニットは、表面に電極（図示せず）を有し裏面が圧力感知面１ａとなる第１の絶縁性基体１と、第１の絶縁性基体１の電極と所定の間隔を開けて対向する電極（図示せず）を裏面に有して第１の絶縁性基体１と組み合わされる第２の絶縁性基体２とを組み合わせて構成される圧力センサ素子３を備えている。第２の絶縁性基体２の表面２ａには、図示しないが第１の回路パターンが設けられ、この第１の回路パターンは圧力センサ素子３内の前述の二つの電極と電気的に接続されている。また、第２の絶縁性基体２の表面２ａには、第１の回路パターンと電気的に接続されて圧力センサ素子３の出力を処理する集積回路等からなる１以上の電気回路部品４が半田付け接続されて搭載されている。
第２の絶縁性基体２の表面２ａ側には、コネクタ５が配置されている。このコネクタ５は、その端面６ａが圧力センサ素子３の第２の絶縁性基体２の表面２ａと接触し且つ１以上の電気回路部品４を収納する回路部品収納室７を有する基部６ｂを備えた絶縁樹脂製のコネクタ本体（または、コネクタハウジング）６と、該コネクタ本体６に支持されて一端が回路部品収納室７の内部に位置し他端が外部に露出する複数本の接続用導体（またはコネクタ端子）８とを具備している。
コネクタ５の回路部品収納室７内には、第２の絶縁性基体２の表面２ａとの間に間隔をあけて回路基板９が配置されている。この回路基板９は、第２の絶縁性基体２の表面２ａにおける外周縁寄りの箇所に沿って配置された電気絶縁材からなる環状の支持体１０と、コネクタ本体６の基部６ｂの内周に設けられた段部６ｃとにより挟持されて支持されている。この回路基板９は、第２の絶縁性基体２の表面２ａ上の第１の回路パターン及びコネクタ５の複数本の接続用導体８と電気的に接続される第２の回路パターン（図示せず）を備えている。各接続用導体８と回路基板９に設けられた第２の回路パターンとの接続は、各接続用導体８の一端８ａを回路基板９に形成した貫通孔に通し、その先端部を回路基板９の裏面に設けた半田付け電極に半田付けすることにより行われている。回路基板９と第２の絶縁性基体２の表面２ａ上の第１の回路パターンとは、フレキシブルプリント基板等の電気的接続手段１１により電気的に接続されている。このような接続関係にある回路基板９には、コネクタ５の各接続用導体８の他端８ｂから入るノイズ等を除去するコンデンサ等の電気回路部品１２ａ，１２ｂが半田付け接続されて搭載されている。
このような圧力センサ素子３，回路基板９，コネクタ本体６の基部６ｂ等は、金属製の収納ケース１３に収納されている。収納ケース１３は、気体や液体等の圧力被測定流体を導入する流体導入口１４が形成された底壁部１３ａと該底壁部１３ａに一端が連結された周壁部１３ｂと、流体導入口１４を包囲して底壁部１３ａの中央に連設された筒部１３ｃと、この筒部１３ｃの先端外周に設けられたネジ部１３ｄとを備えていて、周壁部１３ｂ内に圧力センサ素子３がその圧力感知面１ａが底壁部１３ａと対向し且つ該周壁部１３ｂとの間に大きな隙間を形成しないように収納されている。圧力センサ素子３の圧力感知面１ａと底壁部１３ａとの間には、圧力被測定流体が入る流体室１５が設けられている。圧力感知面１ａと底壁部１３ａとの間で周壁部１３ｂの内周には、流体室１５をシールするオーリングよりなるシール材１６が配置されている。また、コネクタ本体６の基部６ｂと収納ケース１３の周壁部１３ｂとの間には、基部６ｂの外周の溝に支持されたオーリングよりなるシール材１７が介在されている。コネクタ５は、コネクタ本体６の基部６ｂの外周を収納ケース１３の端部１３ｅの加締めにより図示のように押さえることにより収納ケース１３に固定されている。
このような静電容量型圧力センサユニットでは、流体導入口１４を経て気体や液体等の圧力被測定流体が流体室１５に入ると、その圧力が圧力センサ素子３の第１の絶縁性基体１における圧力感知面１ａに作用する。そしてこの圧力の作用により、圧力センサ素子３内の対向電極間の静電容量が変わり、この静電容量の変化が電子回路部品４等からなる信号処理回路で電圧信号に変換処理され、電圧信号はコネクタ５を介して外部に伝えられる。
発明の開示
しかしながら、このような従来の静電容量型圧力センサユニットでは、回路基板９が、支持体１０とコネクタ本体６の基部６ｂの内周に設けられた段部６ｃとの間に挟持されている。そして支持体１０が圧力センサ素子３の第２の絶縁性基体２の表面２ａに支持され、圧力センサ素子３が収納ケース１３の底壁部１３ａにオーリング１６を介して支持されている。このような構造では、コネクタ本体６の基部６ｂの外周に対して収納ケース１３の端部６ｄを加締めるときに、回路基板９に大きな圧力がかかる可能性が高い。もし回路基板９に大きな圧力がかかると回路基板９が損傷を受けるおそれがある。
また、このような従来の静電容量型圧力センサユニットでは、回路基板９と第２の絶縁性基体２の表面２ａ上の第１の回路パターンとの電気的接続をフレキシブルプリント基板等の電気的接続手段１１により行っていたので、コスト高になる問題点があった。
本発明の目的は、回路基板に大きな圧力を加えないで、組み立てを行うことができる静電容量型圧力センサユニットを提供することにある。
本発明の他の目的は、構造の簡略化と、コストの低減とを図ることができる静電容量型圧力センサユニットを提供することにある。
本発明で改良しようとする静電容量型圧力センサユニットは、圧力被測定流体の圧力を検出する静電容量型圧力センサ素子と、収納ケースと、回路基板と、コネクタとを備えている。
この静電容量型圧力センサ素子は、表面に第１の静電容量検出用電極パターンを有し裏面が圧力感知面を構成する絶縁性材料からなる第１の絶縁性基体と、前記第１の絶縁性基体に対して固定されて裏面に前記第１の静電容量検出用電極パターンと間隔をあけて対向する第２の静電容量検出用電極パターンを有する絶縁性材料からなる第２の絶縁性基体とからなっている。この静電容量型圧力センサ素子は、具体的には、第１の絶縁性基体の圧力感知面に作用する圧力の変化を第１の静電容量検出用電極と第２の静電容量検出用電極パターンとの間の静電容量の変化に基づいて検出する。
収納ケースは、金属製であって、一端に開口部を有し他端に底壁部を有する筒状のケース本体を具備している。そして収納ケースは、ケース本体の底壁部に圧力測定の対象となる圧力被測定流体を導入する流体導入口を有している。
回路基板は、回路パターンを備えた基板部材の上に、圧力センサ素子の出力を処理するための信号処理回路を構成する複数の電気回路部品の少なくとも一部が実装されて構成されている。
コネクタは、絶縁材料により形成され且つ一面に開口部を有する基部内に回路基板を収納する回路部品収納室を備えたコネクタ本体と、このコネクタ本体に固定され一端が回路部品収納室内に突出して回路基板の回路パターンに電気的に接続され且つ他端が外部に露出する複数の接続用導体を備えている。
回路基板は、該回路基板の部品実装面が圧力センサ素子の第２の絶縁性基体の表面に沿って延びるように配置されている。
圧力センサ素子は、その圧力感知面を収納ケースの底壁部に向けた状態で収納ケースのケース本体内に収納されている。具体的には、圧力センサ素子は、第１の絶縁性基体の圧力感知面と収納ケースの底壁部との間に流体導入口から導入された流体が入る流体室を構成するように収納ケースのケース本体内に収納されている。
コネクタ本体の基部は、圧力センサ素子よりも収納ケースの開口部側に位置するように該収納ケースのケース本体内に収納されている。具体的には、コネクタ本体の基部の開口部側の端部が、圧力センサ素子の第２の絶縁性基体の表面と接触した状態で収納ケースのケース本体内に収納されている。また収納ケースの開口部側の端部は、コネクタ本体の基部側にかしめ加工されている。このような静電容量型圧力センサユニットでは、圧力センサ素子と回路基板の回路パターンとが、複数本の金属製端子金具を用いて電気的に接続されている。
本発明においては、回路基板を、コネクタの複数本の接続用導体及び複数本の金属製端子金具の少なくとも一方により支持する。このようにすると、収納ケースの端部にかしめ加工を施す際に、従来のように回路基板に大きな加圧力が加わることがない。また、圧力センサ素子と回路基板の回路パターンとを、複数本の金属製端子金具を用いて電気的に接続すると、回路基板が回路部品収納室内に浮いた状態にあっても、圧力センサ素子と回路基板の回路パターンとの電気的接続を支障なく行うことができる。特に、回路基板を少なくともコネクタの複数本の接続用導体と複数本の金属製端子金具とにより支持すると、回路基板に大きな加圧力を加えることなく、回路基板をより確実に支持した状態で圧力センサユニットの組み立てを行うことができる。
また回路パターンに収納ケースに接続されるアース電極が含まれており、アース電極と収納ケースとが金属製のアース用端子金具を用いて電気的に接続される場合には、アース用端子金具も回路基板を支持するように構成する。このようにすると、回路パターンのアース電極と収納ケースとのアース接続をアース用端子金具を用いて容易に行うことができる。また、アース用端子金具も回路基板を支持しているので、回路部品収納室内に浮かされている回路基板の支持の安定性を向上させることができる。
本発明で用いることができる金属製端子金具は、一端が回路基板の回路パターンに含まれる電極に半田付け接続され他端が回路部品収納室を囲み回路基板の基板面と対向するコネクタ本体の壁部に固定される第１の部分と、一端が第１の部分と一体化され且つ他端が圧力センサ素子の出力電極に半田付け接続される第２の部分とを備えており、第２の部分の一端と他端との間の部分はバネ性を示す形状を有していることが好ましい。このような金属製端子金具によれば、第１の部分の一端で回路基板の回路パターンに含まれる電極に半田付け接続することができ、他端で回路部品収納室を囲み回路基板の基板面と対向するコネクタ本体の壁部に固定することができる。また、第２の部分の一端で第１の部分と一体化することができ、他端で圧力センサ素子の出力電極に半田付け接続することができる。さらに、第２の部分の一端と他端との間の部分がバネ性を示す形状になっていると、第２の部分の他端と圧力センサ素子の出力電極との半田付け箇所と第１の部分の一端と回路基板の電極との半田付け箇所に、組み立て時に無理な力を加えないで組み立て作業を行うことができるので、接続不良が発生することがない。
また、本発明において用いることができるアース用端子金具は、一端が回路基板の回路パターンに含まれる電極に半田付け接続され他端が回路部品収納室を囲み回路基板の基板面と対向するコネクタ本体の壁部に固定される第１の部分と、一端が第１の部分と一体化され且つ他端が収納ケースの内壁面と接触するように構成されている第２の部分とを備えており、第２の部分の一端と他端との間の部分はバネ性を示す形状を有していることが好ましい。このようなアース用端子金具を用いれば、第１の部分の一端で回路基板の回路パターンに含まれる電極に半田付け接続することができ、他端で回路部品収納室を囲み回路基板の基板面と対向するコネクタ本体の壁部に固定することができる。また、第２の部分の一端で第１の部分と一体化することができ、他端で収納ケースの内壁面と接触するように構成することができる。さらに、第２の部分の一端と他端との間の部分がバネ性を示す形状になっていると、このバネ性により第２の部分の他端を収納ケースの内壁面に安定して電気的に接触させることができて、半田付け等により固定する必要がない上、第１の部分の一端と回路基板の電極との半田付け箇所に、組み立て時に無理な力を加えないで組み立て作業を行うことができるので、接続不良が発生することがない。
また、本発明において、圧力センサ素子の第１の絶縁性基体の平面輪郭形状はほぼ円形を呈しており、圧力センサ素子の第２の絶縁性基体の側壁部には複数個の出力電極が形成される平面部が形成されており、また該側壁部には平面部と対向する位置にアース端子金具の他端が入る凹部が形成されていることが好ましい。このように、圧力センサ素子の第１の絶縁性基体の平面輪郭形状がほぼ円形を呈していると、第１の絶縁性基体の圧力感知面と収納ケースの底壁部との間に形成されている流体室での、第１の絶縁性基体と収納ケースのケース本体とのシールを容易に行うことができる。また、圧力センサ素子の第２の絶縁性基体の側壁部に、複数個の出力電極が形成される平面部が形成されていると、この平面部を利用して複数個の出力電極を容易に設けることができる。さらに、第２の絶縁性基体の側壁部には、前述した平面部と対向する位置、換言すればこの平面部に対して反対側の側壁部の位置に、アース端子金具の他端が入る凹部が形成されていると、アース端子金具の他端がこの凹部を通って収納ケースの内壁面と接触するようになり、アース端子金具の他端に必要な長さを確保しても、支障がない。
また、本発明において、収納ケースのケース本体の内壁部には環状のケース側段部が形成されており、コネクタ本体の基部の外周部には環状のコネクタ側段部が形成されており、環状のケース側段部とコネクタ側段部との間に圧縮された状態で防水用のオーリングが配置されていることが好ましい。このような構成にすると、収納ケースのケース本体の内壁部とコネクタ本体の基部の外周部から流体が漏れ出すのを確実に防止できる。
さらに、本発明において、コネクタ本体の端部には２以上の突起が一体に設けられ、圧力センサ素子の第２の絶縁性基体の表面部には突起が嵌合される２以上の凹部が形成されていることが好ましい。このような構成にすると、コネクタ本体と圧力センサ素子の第２の絶縁性基体との間の相対的位置決めを確実に行うことができる。
本発明の他の静電容量型圧力センサユニットは、圧力被測定流体の圧力を検出する圧力センサ素子と、コネクタと、回路基板と、収納ケースとを備えている。この圧力センサ素子は、表面に電極を有し裏面が圧力感知面となる第１の絶縁性基体と該第１の絶縁性基体の電極と所定の間隔を開けて対向する電極を有して第１の絶縁性基体と組み合わされる第２の絶縁性基体とからなっている。第２の絶縁性基体の表面または側面には複数の出力電極が形成されている。第２の絶縁性基体の表面に各出力電極を設ける場合には、第２の絶縁性基体の表面上に第１の回路パターンを設け、各出力電極をこの第１の回路パターン中に設けれることができる。また、圧力センサ素子の出力を処理する１以上の電気回路部品を、第２の絶縁性基体の表面上に設けた第１の回路パターンと電気的に接続することもできる。
またコネクタは、端面が圧力センサ素子の第２の絶縁性基体の表面と接触し且つ１以上の電気回路部品を収納する回路部品収納室を有する基部を備えた絶縁樹脂製のコネクタ本体と、このコネクタ本体に支持されて一端が回路部品収納室の内部に位置し他端が外部に露出する複数本の接続用導体とを具備している。
第２の絶縁性基体の表面との間に間隔をあけて回路部品収納室の内部に回路基板が配置されている。この回路基板は、第２の絶縁性基体の表面または側面上の複数の出力電極及びコネクタの複数本の接続用導体と電気的に接続される回路パターンを備えている。この場合において、第２の絶縁性基体の表面上に前述の第１の回路パターンを設ける場合には、回路基板に設ける回路パターンが第２の回路パターンとなる。またこの場合に、第２の絶縁性基体の表面上に前述の第１の回路パターンを設けなくてもよい。
回路基板の回路パターンと第２の絶縁性基体の表面または側面上の複数の出力電極とは、電気的接続手段により電気的に接続されている。
更に、この圧力センサユニットは、金属製の収納ケースを備えている。この収納ケースは、圧力被測定流体を導入する流体導入口が形成された底壁部と、該底壁部に一端が連結された周壁部とを備えている。圧力センサ素子の圧力感知面と、収納ケースの底壁部との間には、圧力被測定流体が入る流体室が形成されている。また、この収納ケースは、圧力センサ素子とコネクタ本体の基部の少なくとも一部を収納するようになっている。
このような本発明に係る静電容量型圧力センサユニットにあっては、回路基板が圧力センサ素子の第２の絶縁性基体に固定された回路基板支持構造体に支持されている。この回路基板支持構造体は、電気的接続手段を兼ねるように構成されている。
このように圧力センサ素子の第２の絶縁性基体に固定して回路基板支持構造体を設け、この回路基板支持構造体に回路基板を支持させると、従来のように回路基板に大きな圧力を加えない圧力センサユニットの組み立てを行うことができる。また、回路基板支持構造体が回路基板と第２の絶縁性基体の表面上の複数の出力電極とを電気的に接続する電気的接続手段を兼ねていると、圧力センサユニットの構造及び組み立ての簡略化と、コストの低減とを図ることができる。
この場合、回路基板の回路パターンとコネクタの複数の接続用導体とは、リード線を介して電気的に接続することが好ましい。このようにすると、圧力センサユニットの組み立て時に、先に圧力センサ素子に回路基板支持構造体で支持されている回路基板と、コネクタに組み込まれている各接続用導体との半田付け等による電気的接続を、リード線の所要の長さを利用して回路基板とコネクタの各接続用導体との間に所要の間隔をあけることにより容易に行うことができる。
また、回路基板支持構造体は、金属板に機械加工が施されて形成され、一端に回路基板と固定されて必要に応じて回路基板の回路パターンに含まれる電極部に半田付け接続される第１の接続部を備え、他端に圧力センサ素子の第２の絶縁性基体に対して固定されて出力電極または電極部に半田付け接続される第２の接続部を備えた３つ以上の金属製端子金具によって構成されていることが好ましい。このように３つ以上の金属製端子金具によって回路基板支持構造体を構成すると、簡単且つ安価に電気的接続手段を兼ねる回路基板支持構造体を得ることができる。なお３つ以上の金属製端子金具のうち一部の金属製端子金具が、出力電極に接続されていなくてもよいのは勿論である。
このように回路基板支持構造体が電気的接続手段を兼ねる構造にする場合には、圧力センサ素子の第２の絶縁性基体の表面部に、金属製端子金具の第２の接続部の一部がきつく嵌合される複数の嵌合孔を形成する。そして金属製端子金具の第２の接続部を、圧力センサ素子の第２の絶縁性基体の嵌合孔に嵌合される部分と、第２の絶縁性基体の表面に沿って延びて出力電極に半田付け接続される被半田付け部分とから構成する。このように構成すると、金属製端子金具の第２の接続部の一部を、圧力センサ素子における第２の絶縁性基体の表面部の嵌合孔にきつく嵌合することにより、金属製端子金具を第２の絶縁性基体上に立設することができ、また第２の絶縁性基体の表面に沿って延びる被半田付け部分により第２の絶縁性基体の表面の電極部に半田付け接続することができ、機械的固定と電気的接続とを容易に行うことができる。
さらに、金属製端子金具の第１の接続部は、回路基板を厚み方向から挟持するように構成することが好ましい。このようにすると第１の接続部による回路基板の固定を容易に行うことができる。
前述の静電容量型圧力センサユニットでは、金属製端子金具にのみより回路基板を支持しているが、回路基板をコネクタの複数本の接続用導体のみにより支持するようにしてもよい。その場合には、回路基板には複数本の接続用導体の先端部が貫通する複数の貫通孔を形成する。そして回路基板を複数本の接続用導体の先端部に支持させる。このようにしても、従来のように回路基板に大きな圧力を加えないで、圧力センサユニットの組み立てを行うことができる。
この場合において、電気的接続手段は、可撓性のある金属板に機械加工が施されて形成され、一端に接続用導体の先端部が貫通する貫通孔を有して該先端部に半田付け接続される第１の接続部を備え、他端に圧力センサ素子の第２の絶縁性基体に対して固定されて出力電極に半田付け接続される第２の接続部を備えた複数の金属製端子金具により構成することができる。なお圧力センサ素子の第２の絶縁性基体の表面に回路パターン（第１の回路パターン）が形成される場合には、複数の金属製端子金具の第２の接続部を第１の回路パターンに含まれる電極部に半田付け接続する場合もある。このような金属製端子金具を用いると、第２の絶縁性基体上の複数の出力電極と回路基板上の回路パターン（第２の回路パターン）と接続することができる。あるいは第１の回路パターンの電極部と回路基板上の第２の回路パターンをコネクタの接続用導体を介して接続することができる。この電気的接続手段は金属板の機械加工により形成されているので、フレキシブルプリント基板に比べて安価なものであり、圧力センサユニットのコストの低減を図ることができる。
本発明では、圧力センサ素子の第２の絶縁性基体の表面部に、金属製端子金具の第２の接続部の一部がきつく嵌合される複数の嵌合孔が形成されていることが好ましい。この場合、端子金具の第２の接続部は、第２の絶縁性基体の嵌合孔に嵌合される部分と第２の絶縁性基体の表面に沿って延びて出力電極に半田付け接続される被半田付け部分とを備えた構造にすることが好ましい。このようにすると、端子金具の第２の接続部に設けられている嵌合される部分を第２の絶縁性基体の嵌合孔にきつく嵌合して起立させ、第２の接続部に設けられている被半田付け部分を第２の絶縁性基体の表面に設けられている出力電極または第１の回路パターンに含まれる出力電極に半田付け接続することにより、端子金具を容易に第２の絶縁性基体に機械的に固定してしかも電気的に接続することができる。
また、複数の金属製端子金具は、絶縁樹脂製の１つの成形体に固定されていることが好ましい。このような成形体を用いると、複数の金属製端子金具の固定作業と電気的接続作業とを能率よく行うことができる。なおこの場合、複数の金属製端子金具は成形体にインサート成形されていることが好ましい。このようにす
ると、共通の成形体に対する各端子金具の組み込みを一括して容易に行うことができる。
本発明に係る静電容量型圧力センサユニットにあっては、回路基板を、コネクタの複数本の接続用導体及び複数本の金属製端子金具の少なくとも一方により支持させているので、従来のように回路基板に大きな圧力を加えないで圧力センサユニットの組み立てを行うことができる。また、圧力センサ素子と回路基板の回路パターンとを、複数本の金属製端子金具を用いて電気的に接続しているので、回路基板が回路部品収納室内に浮かされていても、圧力センサ素子と回路基板の回路パターンの電気的接続を支障なく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
図１（Ａ）〜（Ｃ）は本発明に係る静電容量型圧力センサユニットにおける実施の形態の第１例を示したもので、（Ａ）は本例の静電容量型圧力センサユニットの平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ’線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＢ−Ｂ’線断面図であり、図２（Ａ）は本例で用いている第１の絶縁性基体の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ’線断面図、（Ｃ）は（Ａ）の底面図であり、図３（Ａ）は本例で用いている第２の絶縁性基体の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＤ−Ｄ’線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＥ−Ｅ’線断面図、（Ｄ）は（Ａ）の右側面図であり、図４（Ａ）は本例で用いている回路基板の回路パターンを省略した底面図、（Ｂ）は（Ａ）のＦ−Ｆ’線断面図であり、図５（Ａ）は本例で用いている金属製端子金具の正面図、（Ｂ）は（Ａ）の左側面図、（Ｃ）は（Ａ）の右側面図、（Ｄ）は（Ａ）の平面図であり、図６（Ａ）は本例で用いているアース用端子金具の正面図、（Ｂ）は（Ａ）の左側面図、（Ｃ）は（Ａ）の右側面図、（Ｄ）は（Ａ）の平面図であり、図７は本発明に係る静電容量型圧力センサユニットにおける実施の形態の第２例を示す縦断面図であり、図８（Ａ）は回路基板支持構造体による回路基板の支持構造を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）の正面図、（Ｃ）は（Ａ）の右側面図であり、図９は図７に示す実施の形態の第２例における静電容量型圧力センサユニットの変形例を示す縦断面図であり、図１０（Ａ）（Ｂ）は本発明に係る静電容量型圧力センサユニットにおける実施の形態の第３例を示したもので、（Ａ）は該圧力センサユニットの縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＧ−Ｇ線端面図であり、図１１（Ａ）は図１０で用いている金属製端子金具の正面図、（Ｂ）は（Ａ）の左側面図、（Ｃ）は（Ａ）の平面図であり、図１２は実施の形態の第３例で用いた金属製端子金具の他の例を示す斜視図であり、図１３（Ａ）（Ｂ）は前述した図１０に示す実施の形態の第３例の圧力センサユニットの変形例を示したもので、（Ａ）は該圧力センサユニットの縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＨ−Ｈ線端面図あり、図１４は本発明で改良の対象としている静電容量型圧力センサユニットの構成を示した縦断面図である。
発明を実施するための最良の形態
図１（Ａ）〜（Ｃ）乃至図６（Ａ）〜（Ｄ）は本発明に係る静電容量型圧力センサユニットにおける実施の形態の第１例を示したもので、図１（Ａ）は本例の静電容量型圧力センサユニットの平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ’線断面図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ’線断面図、図２（Ａ）は本例で用いている第１の絶縁性基体の平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＣ−Ｃ’線断面図、図２（Ｃ）は図２（Ａ）の底面図、図３（Ａ）は本例で用いている第２の絶縁性基体の平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＤ−Ｄ’線断面図、図３（Ｃ）は図３（Ａ）のＥ−Ｅ’線断面図、図３（Ｄ）は図３（Ａ）の右側面図、図４（Ａ）は本例で用いている回路基板の底面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＦ−Ｆ線断面図、図５（Ａ）は本例で用いている金属製端子金具の正面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の左側面図、図５（Ｃ）は図５（Ａ）の右側面図、図５（Ｄ）は図５（Ａ）の平面図、図６（Ａ）は本例で用いているアース用端子金具の正面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の左側面図、図６（Ｃ）は図６（Ａ）の右側面図、図６（Ｄ）は図６（Ａ）の平面図である。
この静電容量型圧力センサユニットは、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、圧力被測定流体の圧力を検出する静電容量型圧力センサ素子３と、回路基板９と、収納ケース１３と、コネクタ５とを備えている。
静電容量型圧力センサ素子３は、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、表面に図示しない第１の静電容量検出用電極パターンを有し裏面が圧力感知面１ａを構成するセラミック基板等の絶縁性材料からなる第１の絶縁性基体１と、この第１の絶縁性基体１に対して固定されて裏面に前述した第１の静電容量検出用電極パターンと間隔をあけて対向する図示しない第２の静電容量検出用電極パターンを有するセラミック基板等の如き絶縁性材料からなる第２の絶縁性基体２とからなっている。なお電極パターンの一例に関しては、特開平８−９４４６９号公報、特開平１０−０９００９７号公報（特願平８−２４７３９５号）等などに記載されている。図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第１の絶縁性基体１の平面輪郭形状はほぼ円形を呈しており、第１の絶縁性基体１の裏面（底面）の圧力感知面１ａは第１の絶縁性基体１の裏面を所定の半径で円形に窪ませることにより流体圧で変形する所定厚みの板部として形成されている。図３（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、第２の絶縁性基体２の側壁部２ｂには、複数個（本例では３個）の出力電極２ｃ…が形成される平面部２ｄが形成されており、またこの側壁部２ｂには平面部２ｄと対向する位置（平面部２ｄに対して１８０度反対側の位置）に後述するアース端子金具の他端が入る凹部（側壁部２ｂに開口する溝部）２ｅが形成されている。第２の絶縁性基体２の表面２ａには、側壁部２ｂの平面部２ｄに対して所定の間隔で平面部２ｄに平行する向きで熱拡散抑制用の凹部（溝部）２ｆが形成され、さらに平面部２ｄと平行する向きで後述するコネクタ本体を相対的に位置決めするための２以上（本例では２つ）の凹部２ｇ…が形成されている。このような静電容量型圧力センサ素子３は、第１の絶縁性基体１の圧力感知面１ａに作用する圧力の変化を前述した第１の静電容量検出用電極パターンと第２の静電容量検出用電極パターンとの間の静電容量の変化に基づいて検出するようになっている。なお出力電極２ｃ…と第１及び第２の静電容量検出用電極パターンとの電気的な接続の関係についは、特開平８−９４４６９号公報等の図１及び図３に記載されている。なお特開平８−９４４６９号公報等の図１及び図３に記載の圧力センサ素子の側面に設けられた３本の導電性ペーストからなる配線の位置に出力電極２ｃが設けられることになる。出力電極２ｃ…は、ガラス銀塗料等の導電性ペーストを用いて導電性厚膜により形成してもよいし、蒸着等を用いて導電性薄膜により形成してもよい。３つの出力電極２ｃ…のうち１つの出力電極は第１の静電容量検出用電極パターン（対向電極パターン）に接続されており、３つの出力電極２ｃ…のうち１つの出力電極は第２の静電容量検出用電極パターンに含まれる主電極パターンと基準電極パターンとに接続されている。
収納ケース１３は、図１（Ｂ）（Ｃ）に示すように、金属製であって、一端に開口部を有し、他端に底壁部１３ａを有し、且つ底壁部１３ａに一端が連結された筒状の周壁部１３ｂを有するケース本体を備えている。そして底壁部１３ａには、圧力測定の対象となる気体や液体等の圧力被測定流体を導入する流体導入口１４を有している。またこの例の収納ケース１３は、圧力被測定流体を導入する流体導入口１４が形成された底壁部１３ａの中央部に一体に設けられて流体導入口１４を包囲する筒部１３ｃと、筒部１３ｃの先端外周に設けられたネジ部１３ｄとを備えている。収納ケース１３の周壁部１３ｂ内には、第１の絶縁性基体１と第２の絶縁性基体２とを組み合わせて構成した圧力センサ素子３が、その第１の絶縁性基体１の圧力感知面１ａが底壁部１３ａと対向するように収納されている。圧力センサ素子３の圧力感知面１ａと底壁部１３ａとの間には、圧力被測定流体が入る流体室１５が形成されている。圧力感知面１ａと底壁部１３ａとの間には、圧力感知面１ａと底壁部１３ａと周壁部１３ｂの内周面と接触して、流体室１５をシールするオーリングよりなるシール材１６が配置されている。
回路基板９は、１層構造以上のガラスエポキシ基板材料等からなる基板部材９ａの両面に所定の回路パターンが形成された構造を有している。特に基板部材９ａの裏面上には、圧力センサ素子３の出力を処理するための信号処理回路を構成する複数の電気回路部品のうちの集積回路素子４が実装されている。また、回路基板９の基板部材９ａの表面には、後述するコネクタ５の各接続用導体８…の外端部８ｂから入るノイズ等を除去するコンデンサ等の電気回路部品１２ａ，１２ｂが実装されている。また、回路基板９のほぼ円形をなす基板部材９ａには、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、前述した図３の第２の絶縁性基体２における側壁部２ｂの平面部２ｄに対して組み立て状態で対応する側の側壁部９ｂの部分に平面部９ｃが設けられ、その反対側の側壁部９ｂの部分にも平面部９ｄが設けられている。さらに基板部材９ａには、平面部９ｃに沿って並べられて設けられた複数（本例では３個）の端子金具接続用貫通孔９ｅ…と、これら端子金具接続用貫通孔９ｅ…の整列方向の中心に対して９０°位置を異にした基板部材９ａの周縁部には端子金具接続用貫通孔９ｅ…の整列方向に対して直交する向きで複数（本例では３個）の接続用導体接続用貫通孔９ｆ…が設けられ、さらに端子金具接続用貫通孔９ｅ…が設けられている側に対して１８０°反対側の基板部材９ａの周縁部にはアース用端子金具接続用貫通孔９ｇが設けられている。各貫通孔９ｅ〜９ｇの裏面側開口部の周囲には環状の半田付けランドが形成されている。なおなお図４（Ａ）では、集積回路素子４等を実装する回路パターンの図示を省略してある。このような構成の回路基板９は、回路基板９の部品実装面が圧力センサ素子３の第２の絶縁性基体２の表面２ａに沿って延びるように配置されている。
コネクタ５は、合成樹脂材料等の絶縁材料により形成され且つ一面（下面）に開口部を有する基部６ｂ内に回路基板９を収納する回路部品収納室７を備えたコネクタ本体（コネクタハウジング）６及びこのコネクタ本体６に固定され一端が回路部品収納室７内に突出して回路基板９の回路パターンに電気的に接続され且つ他端が外部に露出する複数の接続用導体（コネクタ端子）８…を備えている。この例のコネクタ５は、基部６ｂの先端外周に突設された２以上（本例では２本）の突起６ｄ…を備え、これら突起６ｄ…を第２の絶縁性基体２の表面２ａに設けられている凹部２ｇ…に嵌めることにより、コネクタ本体６と圧力センサ素子３の相対的な位置決めがなされている。各接続用導体８…は、その内端部８ａが回路基板９の接続用導体接続用貫通孔９ｆ…に差し込まれ、貫通孔９ｆの周囲の半田付けランドに半田付け接続され、図示しない回路パターンに電気的に接続されている。
回路基板９は、前述の接続用導体８…と、コネクタ本体６の基部６ｂと圧力センサ素子３の第２の絶縁性基体２に固定された回路基板支持構造体１８を兼ねた複数の金属製端子金具１９…と、アース用端子金具２２とにより機械的に支持されて回路部品収納室７内に実質的に浮いた状態で配置されている。そして回路基板９の回路パターンと圧力センサ素子３の出力電極２ｃとは、これら３本の金属製端子金具１９を用いて電気的に接続されている。
これら金属製端子金具１９は、図５（Ａ）〜（Ｄ）及び図１（Ｂ）に示すような第１の部分１９ｃと第２の部分１９ｄとを備えている。金属製端子金具１９の第１の部分１９ｃは、一端１９c1が回路基板９の端子金具接続用貫通孔９ｅ…に通されて、貫通孔９ｅの周囲に形成された半田付けランドに半田付け接続されている。また第１の部分１９ｃの他端１９c2は、回路部品収納室７を囲み回路基板９の基板面と対向するコネクタ本体６の壁部にきつく差し込まれて固定されている。第２の部分１９ｄは、一端１９d1が第１の部分１９ｃと一体化され且つ他端１９d2が圧力センサ素子３の出力電極２ｃ…に半田付け接続される。第２の部分１９ｄの一端１９d1と他端１９d2との間の部分はバネ性を示すように蛇行する形状となっている。
金属製端子金具１９の第２の部分１９ｄの他端１９d2を、圧力センサ素子３の第２の絶縁性基体２の側壁部２ｂに設けられている出力電極２ｃ…に半田付け接続する際には、半田付け時の熱が第２の絶縁性基体２に拡散されて通常では良好に出力電極２ｃ…に半田付けが行えない。そこで本例では出力電極２ｃ…を設けた平面部２ｄに平行する向きで熱拡散抑制用の凹部（溝部）２ｆが形成されているので、この凹部２ｆで熱拡散を抑制できて支障なく出力電極２ｃ…に対する第２の部分１９ｄの他端１９d2の半田付けを行うことができる。また、第２の部分１９ｄの途中には、第２の部分１９ｄの他端１９d2を出力電極２ｃ…に位置決めする際に第２の絶縁性基体２の表面に当てる位置決め突起１９d3が横向きに突設されている。
回路基板９の回路パターンに設けられたアース用端子金具接続用貫通孔９ｇ（図４）の周囲に設けられた半田付けランド（アース電極）には、アース用端子金具２２が接続される。このアース用端子金具２２は、第１の部分２２ａと第２の部分２２ｂとを備えている。第１の部分２２ａは、一端２２a1が回路基板９のアース用端子金具接続用貫通孔９ｇに通されて貫通孔９ｇの裏面側開口部の周囲に形成された半田付けランドに半田付け接続される一端２２a1と、回路部品収納室７を囲み回路基板９の基板面と対向するコネクタ本体６の壁部にきつく差し込まれて固定される他端２２a2とを有している。また第２の部分２２ｂは、一端２２b1が第１の部分２２ａと一体化され且つ他端２２b2がフック状に曲げられて収納ケース１３の内壁面とバネ性を持って接触するように構成されている。そして第２の部分２２ｂの一端２２b1と他端２２b2との間の部分はバネ性を示すように一部に湾曲した部分を備えた形状を有している。この例では、第２の部分２２ｂの他端２２b2は、第２の絶縁性基体２のところまで伸びてきていて、この第２の絶縁性基体２の側壁部２ｂに形成された凹部２ｅに差し込まれて、収納ケース１３の内壁面と接触している。
即ち、本例では回路基板９は、コネクタ５の複数本の接続用導体８…と、複数本の金属製端子金具１９…と、アース用端子金具２２とにより、回路部品収納室７内に浮いた状態で支持されている。
コネクタ５の回路部品収納室７に、回路基板９を収納し、コネクタ５の３本の接続用導体８…と、３本の金属製端子金具１９…と、アース用端子金具２２を回路基板９に半田付け接続した後に、３本の金属製端子金具１９…の端部（１９d2）を圧力センサ素子の出力電極２ｃ…にそれぞれ半田付け接続する。そしてコネクタ５の端部に圧力センサ素子２を仮固定した状態で、コネクタ本体６の基部６ｂと圧力センサ素子３を収納ケース１３の内部に挿入する。なおその際に、コネクタ本体６の基部６ｂの外周部に環状に設けられたコネクタ側段部６ｅと、これに対応して収納ケース１３の側壁部１３ｂの内壁部との間には、環状に形成されてケース側段部１３ｆとの間に防水用のシールを構成するオーリングからなるシール材１７を介在させる。これらの間に圧縮された状態で防水用のオーリングからなるシール材１７を配置すれば、収納ケース１３の周壁部１３ｂとコネクタ本体６の基部６ｂの外周部から流体が漏れ出すのを確実に防止できる。また圧力センサ素子３と収納ケース１３の底壁部１３ａとの間にもシール部材１６を介在させる。そしてコネクタ本体６の基部６ｂの外周に向かって収納ケース１３の端部１３ｅで加締め加工（カーリング加工）することにより、各部品の組み立てを完了する。
この例のように回路基板９を、コネクタ５の３本の接続用導体８…と、３本の金属製端子金具１９…と、アース用端子金具２２とにより、回路部品収納室７内に実質的に浮かせた状態で支持させておくと、従来のように加締め加工をする際に回路基板９に大きな加圧力が加わることがない。またこの例では、３本の金属製端子金具１９…とアース用端子金具２２が、それぞれ第２の部分１９ｄ及び２２ｂにバネ性を有しており、このバネ性で加締め加工の際に寸法変化を吸収するため、組み立ての際に各半田付け部に無理な力が加わるのを防止できる。また、金属製端子金具１９…が回路基板９と第２の絶縁性基体２の出力電極２ｃとを電気的に接続する電気的接続手段と、回路基板９の機械的支持手段とを兼ねているので、圧力センサユニットの構造の簡略化と、コストの低減とを図ることができる。
また、圧力センサ素子３と回路基板９の回路パターンとを、３本の金属製端子金具１９…を用いて電気的に接続すると、回路基板９が回路部品収納室７内に浮かされていても、圧力センサ素子３と回路基板９の回路パターンの電気的接続を支障なく行うことができる。特に、本例の金属製端子金具１９によれば、第１の部分１９ｃの一端１９c1で回路基板９の回路パターンに含まれる電極に半田付け接続することができ、他端１９c2で回路部品収納室７を囲み回路基板９の基板面と対向するコネクタ本体６の壁部に固定することができる。また、第２の部分１９ｄの一端１９d1で第１の部分１９ｃと一体化することができ、他端で圧力センサ素子３の出力電極２ｃに半田付け接続することができる。
さらに、回路基板９の回路パターンのアース電極と収納ケース１３とは、金属製のアース用端子金具２２を用いて容易に電気的に接続することができる。特に、本例のアース用端子金具２２によれば、第１の部分２２ａの一端２２a1で回路基板９の回路パターンに含まれる電極に半田付け接続することができ、他端２２a2で回路部品収納室７を囲み回路基板９の基板面と対向するコネクタ本体６の壁部に固定することができる。また、第２の部分２２ｂの一端２２b1で第１の部分２２ａと一体化することができ、他端２２b2で収納ケース３の内壁面と接触するように構成することができる。
また、圧力センサ素子３の第１の絶縁性基体１の平面輪郭形状がほぼ円形を呈していると、第１の絶縁性基体１の圧力感知面１ａと収納ケース１３の底壁部１３ａとの間に形成されている流体室１５での、第１の絶縁性基体１と収納ケース１３の周壁部１３ｂとのシール材１６によるシールを容易に行うことができる。また、圧力センサ素子３の第２の絶縁性基体２の側壁部２ｂに、複数個の出力電極２ｃ…が形成される平面部２ｄが形成されていると、この平面部２ｄを利用して複数個の出力電極２ｃ…を容易に設けることができる。さらに、第２の絶縁性基体２の側壁部２ｂには、前述した平面部２ｄと対向する位置、換言すれば該平面部２ｄに対して反対側の側壁部２ｂの位置に、アース端子金具２２の他端２２b2が入る凹部２ｅが形成されていると、アース端子金具２２の他端２２b2がこの凹部２ｅを通って収納ケース１３の内壁面と接触するようになり、アース端子金具２２の他端２２b2に必要な長さを確保しても、支障がなくなる。
さらに、コネクタ本体６の端部には突起６ｄ…が一体に設けられ、圧力センサ素子３の第２の絶縁性基体２の表面部には突起６ｄ…が嵌合される凹部２ｇ…が形成されているので、コネクタ本体６と圧力センサ素子３の第２の絶縁性基体２との間の相対的位置決めを確実に行うことができる。
上記例では、集積回路素子４を回路基板９の裏面側に配置したが、集積回路素子４を回路基板９の表面側に配置してもよい。
図７及び図８（Ａ）〜（Ｃ）は本発明に係る静電容量型圧力センサユニットにおける実施の形態の第２例を示したものである。図７はこの圧力センサユニットの縦断面図、図８（Ａ）は回路基板支持構造体１８による回路基板９の支持構造を示す平面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）の正面図、図８（Ｃ）は図８（Ａ）の右側面図である。なお、前述した図１４と対応する部分には、同一符号を付けて示している。
この静電容量型圧力センサユニットでは、第２の絶縁性基体２の表面２ａに、この表面２ａ上の図示しない第１の回路パターンと電気的に接続されて圧力センサ素子３の出力を処理する集積回路素子等からなる１以上の電気回路部品４が半田付け接続されて搭載されている。
回路基板９は、圧力センサ素子３の第２の絶縁性基体２に固定された４つの金属製端子金具１９よって構成された回路基板支持構造体１８によって支持されている。これらの金属製端子金具１９は、回路基板９を支持する回路基板支持構造体１８を構成するとともに、図１４に示す電気的接続手段１１と同様に電気的接続手段を兼ねている。
これらの金属製端子金具１９は、金属板にプレス加工や折り曲げ加工等の機械加工が施されて形成されている。金属製端子金具１９は、一端に回路基板９と固定されて必要に応じて回路基板９上の図示しない第２の回路パターンに含まれる電極部に半田付け接続される第１の接続部１９ａを備え、他端に圧力センサ素子３の第２の絶縁性基体２に対して固定されて第２の絶縁性基体２の表面に形成された図示しない第１の回路パターンに含まれる電極部に半田付け接続される第２の接続部１９ｂを備えている。金属製端子金具１９の先端の第１の接続部１９ａは、回路基板９をその厚み方向から挟持するように構成されている。回路基板９を挟持している第１の接続部１９ａは、回路基板９上の図示しない第２の回路パターンに含まれる電極部に半田付け接続されている。回路基板９を挟持する第１の接続部１９ａの構造は任意であり、この例では対向する一対の挟持片により第１の接続部１９ａが構成されている。このような構造にすると、回路基板９の挟持を容易に行うことができる。補強のために、第１の接続部１９ａと回路基板９とに跨がって接着剤を塗布してもよい。
金属製端子金具１９の第２の接続部１９ｂは、圧力センサ素子３の第２の絶縁性基体２の図示しない嵌合孔に嵌合される部分１９b1と、第２の絶縁性基体２の表面に沿って延びて第２の絶縁性基体２に対して固定されて第１の回路パターンに含まれる電極部に半田付け接続される被半田付け部分１９b2とを備えている。このため金属製端子金具１９は、第２の接続部１９ｂの嵌合される部分１９b1を、圧力センサ素子３における第２の絶縁性基体２の表面部の嵌合孔にきつく嵌合することにより、第２の絶縁性基体２上に立設され、半田付け部分１９b2が第２の絶縁性基体２の表面に沿って延びて図示しない電極部に半田付け接続されている。なお第２の接続部１９ｂの部分１９b1を嵌合孔に嵌合する場合に、嵌合孔に接着剤を予め充填しておけば、金属製端子金具１９の固定強度を高めることができる。
回路基板９上の図示しない第２の回路パターンとコネクタ５の複数の接続用導体８の内端部８ａとは、組み立て時に都合のよい長さのリード線２０を介してそれぞれ電気的に接続されている。このように回路基板９の第２の回路パターンとコネクタ９の複数の接続用導体８とを所要の長さのリード線２０を介して電気的に接続すると、圧力センサユニットの組み立て時に、先に圧力センサ素子３に金属製端子金具１８で支持されている回路基板９とコネクタ５に組み込まれている各接続用導体８との電気的接続を、リード線２０の所要の長さを利用して回路基板９とコネクタ５の各接続用導体８との間に所要の間隔をあけることにより容易に行うことができる。
コネクタ本体６と収納ケース１３の端縁部１３ｅとの加締めによる係止箇所は、接着剤等の塗布による外部シール２１によりシールされている。
このように圧力センサ素子３の第２の絶縁性基体２に固定して金属製端子金具１９を固定し、これらの金属製端子金具１９…によって回路基板９を支持させると、従来のように回路基板９に大きな圧力を加えないで、圧力センサユニットの組み立てを行うことができる。また、金属製端子金具１９…が回路基板９と第２の絶縁性基体２の表面上の第１の回路パターンとを電気的に接続する電気的接続手段を兼ねているので、圧力センサユニットの構造の簡略化と、コストの低減とを図ることができる。
上記実施の形態の第２例では、金属製端子金具１９…の第１の接続部１９ａを回路基板９を挟持する構造にしたが、第１の接続部１９ａはこれに限定されるものではなく、例えば回路基板９に取付用貫通孔を形成し、第１の接続部１９ａをこの取付用貫通孔に嵌合する部分と回路基板９を支持する部分とを備えた構造にしてもよい。また上記実施の形態では４本の金属製端子金具１９…により回路基板支持構造体１８を構成したが、金属製端子金具１９…の本数は、回路基板９を支持できる本数であればよく、少なくとも３本あれば足りる。
図９は、前述した図７に示す実施の形態の第２例の変形例を示したものである。この静電容量型圧力センサユニットでは、回路基板９の裏面に形成した図示しない回路パターンに電気的に接続されて、圧力センサ素子３の出力を処理する集積回路等からなる１以上の電気回路部品４が半田付け接続されて搭載されている。これに伴い、図７の例とは異なって第２の絶縁性基体２の表面２ａ上の電気回路部品４がなくなっている。そして第２の絶縁性基体２の表面２ａ上には圧力センサ素子３の出力電極が形成され、金属製端子金具１９がこの出力電極と回路基板９上の回路パターンとを電気的に接続している。その他の構成は、図７に示す実施の形態の第２例と同様である。
図１０（Ａ）（Ｂ）及び図１１（Ａ）〜（Ｃ）は本発明に係る静電容量型圧力センサユニットにおける実施の形態の第３例を示したもので、図１０（Ａ）は該圧力センサユニットの縦断面図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のＧ−Ｇ線端面図、図１１（Ａ）は図１０で用いている金属製端子金具の正面図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）の左側面図、図１１（Ｃ）は図１１（Ａ）の平面図である。なお、前述した図４と対応する部分には、同一符号を付けて示している。
この静電容量型圧力センサユニットでは、第２の絶縁性基体２の表面２ａに、この表面２ａ上の図示しない第１の回路パターンと電気的に接続されて圧力センサ素子３の出力を処理する集積回路等からなる１以上の電気回路部品４が半田付け接続されて搭載されている。
一方、コネクタ５の複数本（本例では、入力端子、出力端子及び接地端子の３本）の接続用導体８は、図１０（Ａ）で説明すると紙面に対して前後方向に一列に配置され、図１１（Ｂ）で説明すると紙面に対して上下方向に一列に配置されている。
回路基板９にはコネクタ５の各接続用導体８の先端部である内向き端部８ａが貫通する複数の貫通孔９ｈが形成されている。そして、これらの貫通孔９ｈの内部には、第２の回路パターンと電気的に接続された筒状または中央部に貫通孔を有するスルーホール導体が形成され、回路基板９の裏面側にはこのスルーホール導体と電気的に接続された半田付け用のランド部が形成されている。そしてこのランド部に貫通孔９ｈを貫通する接続用導体８の端部が半田付け接続されて、回路基板９はこれら複数本の接続用導体８の先端部である内向き端部８ａに支持されている。なお回路基板９の位置決めを容易にするためには、端部８ａに段部を形成し、この段部に回路基板９の表面を当接させるようにすればよい。
また電気的接続手段１１は、可撓性のある金属板にプレス加工及び折り曲げ加工等の機械加工が施されて形成された複数（本例では、３個）の金属製端子金具１９により構成されている。これら金属製端子金具１９は、各接続用導体８に対応させて図１０（Ａ）で紙面に対して前後方向に一列に配置されている。
これら金属製端子金具１９は、一端に接続用導体８の先端部である内向き端部８ａが貫通する貫通孔２３を有し且つ接続用導体８の内向き端部８ａに半田付け接続される第１の接続部１９ａを備え、他端に圧力センサ３の第２の絶縁性基体２に対して固定されて第２の絶縁性基体２上の図示しない第１の回路パターンに含まれる電極部に半田付け接続される第２の接続部１９ｂを備えた構造になっている。第２の接続部１９ｂは、後述するように第２の絶縁性基体２に設けられた嵌合孔に嵌合される部分１９b1と、第２の絶縁性基体２の表面２ａに沿って延びて第１の回路パターンの電極部に半田付け接続される被半田付け部分１９b2とを備えた構造になっている。このような金属製端子金具１９を用いれば、第２の絶縁性基体２上の第１の回路パターンの電極部と回路基板９上の第２の回路パターンをコネクタ５の接続用導体８を介して接続することができる。
この場合、端子金具１９がコネクタ５の接続用導体８を介して回路基板９上の第２の回路パターンに接続されても、回路基板９上の第２の回路パターンに支持されている電気回路部品は外部から接続用導体８を介して侵入するノイズを除去するためのノイズ除去用コンデンサ等であって、接地用の１本の接続用導体８と信号出力用及び入力用の接続用導体８との間に接続されるものであるから、支障がない。
圧力センサ素子３の第２の絶縁性基体２の表面部には、それぞれの金属製端子金具１９の第２の接続部１９ｂの一部である嵌合される部分１９b1がきつく嵌合される複数の嵌合孔（図示せず）が形成されている。各金属製端子金具１９は、その第２の接続部１９ｂの嵌合される部分１９b1が第２の絶縁性基体２の対応する嵌合孔にきつく嵌合され、被半田付け部分１９b2が第２の絶縁性基体２の表面２ａに沿って配置されて該第２の絶縁性基体２の表面２ａ上の第１の回路パターンの対応電極部に半田付け接続されて第２の絶縁性基体２上にそれぞれ立設されている。なお嵌合孔の内部に予め接着剤を充填しておけば、金属製端子金具の第２の絶縁性基体２に対する固定強度が増大する。
コネクタ本体６と収納ケース１３の端縁部１３ｅとの加締めによる係止箇所は、接着剤等の塗布による外部シール２４によりシールされている。
このように回路基板９がコネクタ５の複数本の接続用導体８の先端部に支持されていると、従来のように回路基板９に大きな圧力を加えない圧力センサユニットの組み立てを行うことができる。
また、圧力センサ素子３の第２の絶縁性基体２の表面部に、金属製端子金具１９の第２の接続部１９ｂの一部である嵌合される部分１９b1がきつく嵌合される複数の嵌合孔を形成し、この嵌合孔に端子金具１９の第２の接続部１９ｂに設けられている嵌合される部分１９b1をきつく嵌合して起立させ、第２の接続部１９ｂに設けられている被半田付け部分１９b2を第２の絶縁性基体２の表面２ａに設けられている第１の回路パターンの電極部に半田付け接続することにより、端子金具１９を容易に第２の絶縁性基体２に機械的に固定して電気的に接続することができる。
また、可撓性のある金属製端子金具１９を用いると、圧力センサユニットの組み立て時には、先に圧力センサ素子３に金属製端子金具１９を支持させておき、またコネクタ５の各接続用導体８には回路基板９を支持させておき、金属製端子金具１９の第１の接続部１９ａの貫通孔２３に接続用導体８を通して該金属製端子金具１９を曲げて、貫通孔２３に接続用導体８を通した部分が外部から見えるようにした状態で接続用導体８を金属製端子金具１９に半田付けすることにより、圧力センサユニットの組み立てを容易に行うことができる。
図１２は、本発明の実施の形態の第３例の静電容量型圧力センサユニットで用いた金属製端子金具１９の他の例を示す斜視図である。
この例では、複数（本例では、３個）の金属製端子金具１９は、絶縁樹脂製の１つの成形体２５に固定されて、端子金具ユニット２６として構成されている。
特にこれら金属製端子金具１９は、共通の成形体２５にインサート成形されて、端子金具ユニット２６となっている。この端子金具ユニット２６では、金属製端子金具１９の第１の接続部１９ａは図１１に示す場合と同様な構造であるが、第２の接続部１９ｂは他の部分と同様に板状のままであって、面実装が容易なように成形体２５の下面に平行する向きに折り曲げられている。
このような端子金具ユニット２６は、それぞれ第２の接続部１９ｂを、圧力センサ素子３における第２の絶縁性基体２の表面部の第１の回路パターンに含まれる各電極部に載せて半田付け接続されることになる。
このような端子金具ユニット２６を用いると、複数の金属製端子金具１９の固定作業と電気的接続作業とを能率よく行うことができる。さらに、複数の金属製端子金具１９が、成形体２５にインサート成形されていると、共通の成形体２５に対する各端子金具１９の組み込みを一括して容易に行うことができる。
図１３（Ａ）（Ｂ）は前述した図１０に示す実施の形態の第３例の圧力センサユニットの変形例を示したもので、図１３（Ａ）は該圧力センサユニットの縦断面図、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）のＨ−Ｈ線端面図ある。
この静電容量型圧力センサユニットでは、回路基板９の裏面に形成した図示しない回路パターンに電気的に接続されて、圧力センサ素子３の出力を処理する集積回路等からなる１以上の電気回路部品４が半田付け接続されて搭載されている。これに伴い、図１０の例とは異なって第２の絶縁性基体２の表面２ａ上の電気回路部品４がなくなっている。そして第２の絶縁性基体２の表面２ａ上には圧力センサ素子３の出力電極が形成され、金属製端子金具１９がこの出力電極と回路基板９上の回路パターンとを電気的に接続している。また接続用導体８も回路基板９上の回路パターンと電気的に接続されている。その他の構成は、図１０に示す実施の形態の第３例と同様である。
産業上の利用可能性
本発明に係る静電容量型圧力センサユニットにあっては、回路基板を、コネクタの複数本の接続用導体及び複数本の金属製端子金具の少なくとも一方により支持させているので、従来のように回路基板に大きな圧力を加えないで圧力センサユニットの組み立てを行うことができる。また、圧力センサ素子と回路基板の回路パターンとを、複数本の金属製端子金具を用いて電気的に接続しているので、回路基板が回路部品収納室内に浮かされていても、圧力センサ素子と回路基板の回路パターンの電気的接続を支障なく行うことができる。
【図１】
0004014653.tif 000002
【図２】
0004014653.tif 000003
【図３】
0004014653.tif 000004
【図４】
0004014653.tif 000005
【図５】
0004014653.tif 000006
【図６】
0004014653.tif 000007
【図７】
0004014653.tif 000008
【図８】
0004014653.tif 000009
【図９】
0004014653.tif 000010
【図１０】
0004014653.tif 000011
【図１１】
0004014653.tif 000012
【図１２】
0004014653.tif 000013
【図１３】
0004014653.tif 000014
【図１４】
0004014653.tif 000015