(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力を検知するセンサ素子を搭載した圧力変換器において、同一方向に少なくとも２つの圧力導入路を備え他方に開口部を有するハウジングをいくつかの貫通部を有する基板に一体的に形成し、このハウジング内の一方の圧力導入路の端面にチップ搭載面を形成し、このチップ搭載面にセンサ素子を搭載した状態の表面高さが基板表面高さとほぼ同じになるように構成し、前記ハウジング内の他方の圧力導入路の端面が基板表面高さよりも高く、且つ、基板が露出することのないように段差をもって形成し、この段差及びハウジング内側壁により囲まれたセンサチップが搭載された領域にポッティング剤を一様に塗布することにより基板とハウジングとの隙間を塞ぐとともに、ハウジングの開口部をカバーで覆うことによりハウジング内部に気密の圧力室を形成したことを特徴とする圧力変換器。
【請求項２】
圧力を検知するセンサ素子を搭載した圧力変換器において、同一方向に少なくとも２つの圧力導入路を備え他方に開口部を有するハウジングをいくつかの貫通部を有する基板に一体的に形成し、このハウジング内の一方の圧力導入路の端面にチップ搭載面を形成し、さらにこのチップ搭載面の外周に接着剤逃げ部を形成し、このチップ搭載面にセンサ素子を搭載した状態の表面高さが基板表面高さとほぼ同じになるように構成し、前記ハウジング内の他方の圧力導入路の端面が基板表面高さよりも高く、且つ、基板が露出することのないように段差をもって形成し、この段差及びハウジング内側壁により囲まれたセンサチップが搭載された領域にポッティング剤を一様に塗布することにより基板とハウジングとの隙間を塞ぐとともに、ハウジングの開口部をカバーで覆うことによりハウジング内部に気密の圧力室を形成したことを特徴とする圧力変換器。
【請求項３】
前記段差をもって形成した圧力導入路の近傍にポッティング剤の流れ込みを規制する防護壁を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の圧力変換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力を検知するセンサ素子を搭載した圧力変換器に関し、特に、ハウジングと基板とを一体的に形成した圧力変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の圧力変換器を、図７ないし図８を参照して説明する。
【０００３】
図７は従来の圧力変換器の横断面図であり、図８は従来の他の圧力変換器の横断面図である。
６５ａは起歪部の変位を電気的信号に変換し圧力を検知するセンサ素子で、ハウジング５５の略中央部に設けたチップ搭載面５９に、接着等の方法により固着されている。チップ搭載面５９の略中央下部には、センサ素子６５ａの起歪部に空気等の被測定媒体を導入するための圧力導入路５３ａと、被測定対象のチューブ等（図示せず）を接続するための接続ポート６７ｃが設けられており、これとは逆側のハウジング５５の開口部を、大気と連通する圧力導入路５３ｂが穿設されたカバー５７ａで塞ぐことにより、圧力室６１を構成している。
ハウジング５５の両側方には、複数の端子７５，７５がインサート成形されており、前記圧力室６１内のセンサ素子６５ａの表面高さとほぼ同じ高さになるように、各端子７５，７５の端部が露出して設けられており、センサ素子６５ａに設けられた各端子（図示せず）と、ワイヤボンディング等の方法により電気的に接続されている。
一方、貫通部６９ｃを備え、各種回路パターン（図示せず）が形成された基板６３ｂに、ハウジング５５の側方から延出した各端子７５，７５の端部が半田付け等の方法により固着されることによって、基板６３ｂとセンサ素子６５ａが搭載されたハウジング５５とが電気的・機械的に接続されている。
ここで、図７の圧力変換器５１ａは、１つの圧力を測定するのに適したもの（以下、一般測定用という）であり、接続ポート６７ｃを１つしか備えていないのに対して、図８の圧力変換器５１ｂは、ハウジング５５上部（正確にはカバー５７ｂ）にもう１つの接続ポート６７ｄを備えており、各々の接続ポート６７ｃ，６７ｄに接続された２つの被測定媒体の圧力差を測定するのに適したもの（以下、差圧測定用という）であるという違いがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の圧力変換器では、ハウジングの固着が基板と端子との半田付けによりなされていることから、接続ポートにチューブ等を抜き差しする際に、端子の半田付け部の固着強度が低く、固着部の剥離を生ずるという問題があるとともに、センサ素子と端子との接続及び端子と基板との接続という２つの工程が必要であり、組立工程が煩雑になるという問題があった。
また、差圧測定用の圧力変換器の場合には、ハウジングの上方にも接続ポートがあることから、余分な設置スペースが必要で小型化が困難であるとともに、チューブ等の引き回しが煩雑になるという問題があった。
【０００５】
本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、これらの欠点を除去するためになされたものであり、組立工程が簡略化され、設置スペースをあまり必要とせず、小型化が容易で、使用自由度の高い圧力変換器を得ることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は圧力を検知するセンサ素子を搭載した圧力変換器において、同一方向に少なくとも２つの圧力導入路を備え他方に開口部を有するハウジングをいくつかの貫通部を有する基板に一体的に形成し、このハウジング内の一方の圧力導入路の端面にチップ搭載面を形成し、このチップ搭載面にセンサ素子を搭載した状態の表面高さが基板表面高さとほぼ同じになるように構成し、前記ハウジング内の他方の圧力導入路の端面が基板表面高さよりも高く、且つ、基板が露出することのないように段差をもって形成し、この段差及びハウジング内側壁により囲まれたセンサチップが搭載された領域にポッティング剤を一様に塗布することにより基板とハウジングとの隙間を塞ぐとともに、ハウジングの開口部をカバーで覆うことによりハウジング内部に気密の圧力室を形成することにより圧力変換器を構成している。
また、圧力を検知するセンサ素子を搭載した圧力変換器において、同一方向に少なくとも２つの圧力導入路を備え他方に開口部を有するハウジングをいくつかの貫通部を有する基板に一体的に形成し、このハウジング内の一方の圧力導入路の端面にチップ搭載面を形成し、さらにこのチップ搭載面の外周に接着剤逃げ部を形成し、このチップ搭載面にセンサ素子を搭載した状態の表面高さが基板表面高さとほぼ同じになるように構成し、前記ハウジング内の他方の圧力導入路の端面が基板表面高さよりも高く、且つ、基板が露出することのないように段差をもって形成し、この段差及びハウジング内側壁により囲まれたセンサチップが搭載された領域にポッティング剤を一様に塗布することにより基板とハウジングとの隙間を塞ぐとともに、ハウジングの開口部をカバーで覆うことによりハウジング内部に気密の圧力室を形成することにより圧力変換器を構成している。
さらに、前記段差をもって形成した圧力導入路の近傍にポッティング剤の流れ込みを規制する防護壁を設けることにより圧力変換器を構成している。
【０００７】
【実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【０００８】
図１は本発明の第１の実施の形態の圧力変換器の横断面図であり、図２はこの圧力変換器のカバーを外した状態の平面図である。
６３ａは少なくとも２つの貫通部６９ａ，６９ｂを有する基板で、この基板６３ａと後述するハウジング５ａとが、インサート成形あるいはこれと同等の方法により一体的に形成されている。
前記ハウジング５ａの内部には、ハウジング５ａの下端部へ向けて２つの圧力導入路３ａ，３ｂが設けられており、この圧力導入路３ａ，３ｂの下端部には各々接続ポート６７ａ，６７ｂが設けられている。一方、ハウジング５ａの上部は大きな開口部を有している。
基板６３ａの貫通部６９ａに相当する箇所に設けられた圧力導入路３ａの上側端面には、圧力を検知するセンサ素子６５ａを搭載するためのチップ搭載面９が形成されており、センサ素子６５ａを搭載した状態の表面高さが、基板６３ａの表面高さとほぼ同じ高さになるように構成されている。
また、基板６３ａのもう１つの貫通部６９ｂに相当する箇所に設けられた圧力導入路３ｂの上側端面である圧力導入路端面１５ａは、基板６３ａが露出することのないように、基板６３ａの表面高さよりも高く、段差をもって形成されている。
そして、チップ搭載面９にセンサ素子６５ａを搭載し、基板６３ａ上に形成された電極等（図示せず）とワイヤボンディングを行い、ハウジング内側壁１３ａ，１３ｂ，１３ｃと、圧力導入路端面１５ａの段差による側壁とにより囲まれたセンサ素子６５ａが搭載された領域に、ポッティング剤１９を一様に塗布することにより、基板６３ａとハウジング５ａとの隙間を塞ぐとともに、前記ハウジング５ａの上部開口部をカバー７で覆うことにより、ハウジング５ａ内部に気密の圧力室２１を形成している。
【０００９】
このように圧力変換器を構成しているため、基板とセンサ素子との電気的接続は、ワイヤボンディングの１工程で事足りるため、組立工程を簡略化することができる。また、基板とハウジングとが一体的に形成されているため、その接合強度は非常に高いものであり、チューブ等の抜き差しに対しても何等不安を覚えることがなくなる。さらに、圧力導入路、接続ポートが、ハウジングの下部に同一方向に設けられているため、余分な設置スペースを不要にできるとともに、チューブ等の引き回しが容易となる。加えて、一般測定用には１つの接続ポート６７ａを使用し、差圧測定用には２つの接続ポート６７ａ及び６７ｂを使用するというように、両方の測定に使用することができ、使用自由度を高めることができる。また、ポッティング剤がシール部材を兼ねているため、ポッティングと圧力室のシールとを別々に行う必要がなく、容易に気密の圧力室を形成することができる。
【００１０】
なお、センサ素子６５ａとしては、ピエゾ抵抗効果を利用したものや静電容量の変化を利用したものが一般に知られており、ここでは説明上、ガラス台座７１ａを備えたセンサ素子を用いたが、起歪部の変位を電気的信号に変換するものであれば、これに限定されるものではない。
また、ポッティング剤１９は、センサ素子６５ａの側面にも充填されるため、粘性の低いものを使用することが望ましいが、センサ素子６５ａの特性に悪影響を及ぼさない範囲であれば特に問題はない。
また、基板６３ａはこの形状に限定されるものではなく、任意の形状に形成することができるのはもちろん、基板６３ａ上に各種増幅回路や制御部、表示部等を任意に形成することができる。
【００１１】
次に、本発明の他の実施の形態について図３ないし図６を参照して説明する。
なお、本発明の第１の実施の形態の圧力変換器と同一の構成については同一の符号を付与することにより、その説明を省略する。
【００１２】
図３は本発明の第２の実施の形態の圧力変換器の横断面図であり、図４はこの圧力変換器のカバーを外した状態の平面図である。
本発明の第１の実施の形態の圧力変換器と主に異なる点は、チップ搭載面９の外周に接着剤逃げ部１１を形成したことと、圧力導入路端面１５ｂの一部にポッティング剤１９の流れ込みを規制する防護壁１７を形成したことにあり、センサ素子６５ａをチップ搭載面９に固着する際の余分な接着剤が、この接着剤逃げ部１１に流れ込み、センサ素子６５ａの側面（正確には台座７１ａの側面）に付着することがないため、センサ素子６５ａの特性を劣化させることがないとともに、防護壁１７により、確実にポッティング剤１９の流れ込みを阻止することができ、ポッティング剤１９が誤って圧力導入路３ｂを塞ぐことがなくなる。
なお、ここでは圧力導入路端面１５ｂの高さを、基板６３ａが露出しない範囲内で低く形成しているが、防護壁１７の上面がカバー７に当接して、圧力室２１ｂを分断しない範囲であれば、第１の実施の形態の圧力変換器の圧力導入路端面１５ａと同様の高さに形成しても何等問題はない。
【００１３】
図５は本発明の第３の実施の形態の圧力変換器の横断面図である。
本発明の第１の実施の形態の圧力変換器と主に異なる点は、接続ポート６７ｂ（図１参照）を設けていないことにあり、一般測定用にしか使用しないなど、明らかに接続ポートが不要な場合には、このような構成としてもよいことを示したものである。
【００１４】
図６は本発明の第４の実施の形態の圧力変換器の横断面図である。
本発明の第１の実施の形態の圧力変換器と主に異なる点は、台座７１ｂに貫通孔を有せずに、起歪部との間が真空状態で接合されている絶対圧用のセンサ素子６５ｂを搭載したことにあり、接続ポート６７ｂを使用するということのみで、ハウジング５ｄの構成を何等変えることなく、絶対圧の測定専用の圧力変換器を得ることができることを示したものである。
なお、本発明の第３の実施の形態の圧力変換器で説明したように、接続ポート６７ａをなくすこともできる。
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明にあっては次に列挙する効果を得ることができる。
【００１５】
（１）圧力を検知するセンサ素子を搭載した圧力変換器において、同一方向に少なくとも２つの圧力導入路を備え他方に開口部を有するハウジングをいくつかの貫通部を有する基板に一体的に形成し、このハウジング内の一方の圧力導入路の端面にチップ搭載面を形成し、このチップ搭載面にセンサ素子を搭載した状態の表面高さが基板表面高さとほぼ同じになるように構成し、前記ハウジング内の他方の圧力導入路の端面が基板表面高さよりも高く、且つ、基板が露出することのないように段差をもって形成し、この段差及びハウジング内側壁により囲まれたセンサチップが搭載された領域にポッティング剤を一様に塗布することにより基板とハウジングとの隙間を塞ぐとともに、ハウジングの開口部をカバーで覆うことによりハウジング内部に気密の圧力室を形成することにより圧力変換器を構成しているので、基板とセンサ素子との電気的接続は、ワイヤボンディングの１工程で事足りるため、組立工程を簡略化することができる。また、基板とハウジングとが一体的に形成されているため、その接合強度は非常に高いものであり、チューブ等の抜き差しに対しても何等不安を覚えることがなくなる。さらに、圧力導入路、接続ポートが、ハウジングの下部に同一方向に設けられているため、余分な設置スペースを不要にできるとともに、チューブ等の引き回しが容易となる。加えて、一般測定用には１つの接続ポートを使用し、差圧測定用には２つの接続ポートを使用するというように、両方の測定に使用することができ、使用自由度を高めることができる。また、ポッティング剤がシール部材を兼ねているため、ポッティングと圧力室のシールとを別々に行う必要がなく、容易に気密の圧力室を形成することができる。さらに、必要に応じて接続ポートをなくすことができ、絶対圧測定用のセンサ素子を搭載するだけで、絶対圧専用の圧力変換器を得ることができ、使用自由度をより高めることができる。
【００１６】
（２）圧力を検知するセンサ素子を搭載した圧力変換器において、同一方向に少なくとも２つの圧力導入路を備え他方に開口部を有するハウジングをいくつかの貫通部を有する基板に一体的に形成し、このハウジング内の一方の圧力導入路の端面にチップ搭載面を形成し、さらにこのチップ搭載面の外周に接着剤逃げ部を形成し、このチップ搭載面にセンサ素子を搭載した状態の表面高さが基板表面高さとほぼ同じになるように構成し、前記ハウジング内の他方の圧力導入路の端面が基板表面高さよりも高く、且つ、基板が露出することのないように段差をもって形成し、この段差及びハウジング内側壁により囲まれたセンサチップが搭載された領域にポッティング剤を一様に塗布することにより基板とハウジングとの隙間を塞ぐとともに、ハウジングの開口部をカバーで覆うことによりハウジング内部に気密の圧力室を形成することにより圧力変換器を構成しているので、（１）と同様の効果を得ることができるとともに、センサ素子をチップ搭載面に固着する際の余分な接着剤が、この接着剤逃げ部に流れ込み、センサ素子の側面（正確には台座の側面）に付着することがなく、センサ素子の特性が劣化するのを防止することができる。
【００１７】
（３）前記段差をもって形成した圧力導入路の近傍にポッティング剤の流れ込みを規制する防護壁を設けることにより圧力変換器を構成しているので、確実にポッティング剤の流れ込みを阻止することができ、ポッティング剤が誤って圧力導入路を塞ぐのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の圧力変換器の横断面図。
【図２】図１のカバーを外した状態の平面図。
【図３】本発明の第２の実施の形態の圧力変換器の横断面図。
【図４】図３のカバーを外した状態の平面図。
【図５】本発明の第３の実施の形態の圧力変換器の横断面図。
【図６】本発明の第４の実施の形態の圧力変換器の横断面図。
【図７】従来の圧力変換器の横断面図。
【図８】従来のもう１つの圧力変換器の横断面図。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，５１ａ，５１ｂ：圧力変換器、
３ａ，３ｂ，５３ａ，５３ｂ：圧力導入路、
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５５：ハウジング、
７，５７ａ，５７ｂ：カバー、
９，５９：チップ搭載面、        １１：接着剤逃げ部、
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ：ハウジング内側壁、
１５ａ，１５ｂ：圧力導入路端面、
１７：防護壁、                  １９：ポッティング剤、
２１ａ，２１ｂ，６１：圧力室、  ６３ａ，６３ｂ：基板、
６５ａ，６５ｂ：センサ素子、
６７ａ，６７ｂ，６７ｃ，６７ｄ：接続ポート、
６９ａ，６９ｂ，６９ｃ：貫通部、
７１ａ，７１ｂ：台座、          ７５：端子。
【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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