JP2002202215A - 圧力センサ装置 - Google Patents
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Abstract
ューサを収容する装置を提供すること。 【解決手段】 流体圧力センサ10が、締まりばめ式U
字形縁部コネクタ20を使用して可撓性回路に電気接続
した容量性トランスデューサ18を有する。カバー24
は、ガスケット22が、カバーの上部壁の下部表面内に
形成されたシート内に受け取られるタブ22aを有す
る。カバーは、ベース内の切欠きと相互にはめ込む反対
向き脚部24hと、カバーおよびベース部材の上部を覆
って摺動して受け取られる六角ポート26と電気的に係
合するように可撓性回路16の導電性テール16hが貫
通して延びるベース内に形成されたスロット内で、摺動
して受け取られる第3脚部24nとを有して形成され
る。
Description
に関し、さらに詳細には、平面図にて方形構成を有し、
関連する調整電子回路を有する圧力応答型の可変、平行
板容量性トランスデューサを収容する装置に関する。
型の可変、平行板容量性トランスデューサを具備するセ
ンサは周知である。このようなセンサの一例は、本発明
の譲受人に譲渡された米国特許第4,716,492号
に示され、説明されている。同特許には、容量性トラン
スデューサが、概ね円筒形のセラミック・ベースに対し
て接近して離隔され、密閉され、上に被さる関係で薄
い、概ね円筒形のセラミック・ダイアフラムが載置され
るように示され、コンデンサ板として働くダイアフラム
とベースそれぞれの対向面上の金属層が、互いに所定の
接近して離隔された関係で配列されてコンデンサを形成
している。コンデンサ板に接続するトランスデューサ端
子がトランスデューサ・ベースの反対面に配列され、ト
ランスデューサ端子に接続する信号調整電気回路はトラ
ンスデューサ上に載置されている。電気絶縁材料からな
るカップ形状のコネクタ本体が電気回路の上にはめ合わ
され、加えられた流体圧力にトランスデューサ・ダイア
フラムをさらすためのポートを有するポート・フィッテ
ィングによってトランスデューサに固定されている。ダ
イアフラムはダイアフラムに加わる流体圧力の変動に応
答して動作可能であり、加えられた圧力の変化に従って
コンデンサの静電容量が変わり、電気回路が加えられた
圧力に対応する電気出力信号を送る。
号には、方形(平面図にて)の圧力検知容量性トランス
デューサ要素が開示され、特許請求されている。本発明
は、このような方形トランスデューサ構成要素を収容す
るための装置に関する。
面図にて概ね方形の流体圧力検知容量性トランスデュー
サを収容するための適切なパッケージを提供することで
ある。他の目的は、すでに市販されている円筒形の流体
圧力検知容量性トランスデューサを受け取るために使用
されているハウジングと本質的に同じ外部形状および寸
法を有する、方形(平面図にて)トランスデューサ要素
を受け取るためのハウジングを提供し、共通の適用分野
でパッケージを相互交換できるようにすることである。
本発明の他の目的は、方形(平面図にて)検知要素が載
置された、圧力を監視する流体圧力源と界面を接するた
めの円筒形ポート・フィッティングを有し、内部でポー
ト・フィッティングと検知要素の間に円形シール要素を
容易に受け取るパッケージを提供することである。本発
明の他の目的は、概ね薄い方形(平面図にて)検知要素
をパッケージに載置された電気回路に電気相互接続する
ための、また電気回路の接地導体とポート・フィッティ
ングの間に適切な相互接続を提供するためのコネクタ手
段を提供することである。
ば、ベース・アセンブリが、複数の細長い端子部材を離
隔して載置する電気絶縁材料で形成された第1ベース部
材を有し、第1ベース部材の一端に形成された電子回路
チャンバ内で受け取られる端子部材の端部と平行の関係
にある。第2ローブ部分の上に被さる1つのローブ部分
を有する概ねU字形構成に曲げられた可撓性回路は、端
子部材を有する一方の第1ローブ部分上にある回路の端
子パッドを接続するためにチャンバ内で受け取られる。
接地部分は、第1ベース部材内に形成されたスロットを
介して可撓性回路からチャンバ外へ延びる。圧力検知容
量性トランスデューサ要素は、平面図にて方形構成を有
し、ダイアフラムを有する基板で構成され、接点パッド
が要素の縁部に沿った外部表面上にある。トランスデュ
ーサ要素は、可撓性回路の他方の第2ローブ部分の外部
端部から延びる直立リップに突き合わせる。概ねU字形
の端部コネクタは、トランスデューサ要素の縁部および
第2ローブ部分の外部端部の上で受け取られ、接点パッ
ドと可撓性回路の電気回路を電気的に接合する。
材上部を覆って受け取り可能であり、円形の流体受圧開
口部を有する壁と共に構成され、第1シール用ガスケッ
ト・シートおよび第2検知要素シートが円形開口部を有
する壁内に同軸形成される。概ね円形の環状シール用ガ
スケットは、カバーの円形開口部内で受け取られ、外側
に延びて第1ガスケット・シート上で受け取られるタブ
を備え、検知要素は第2検知要素シート内で受け取られ
る。カバーは、第1ベース部材に形成されたスロット内
に受け取られ、横断するように延びる開口部または切欠
きとかみ合う外部リップを有する反対向き脚部材を備
え、方形トランスデューサ要素の隅部が第1ベース部材
の端面上で受け取られた状態でカバーを第1ベース部材
に取り付ける。次いで、アルミニウムなど適切な材料か
らなるポート・フィッティングがカバーの上で受け取ら
れ、第1ベース部材の円周部フランジに締着され、可撓
性回路の接地部分がポート・フィッティングに押し付け
られる。
他の目的、利点および詳細は、図面を参照しながら、本
発明の好ましい実施形態についての以下の詳しい説明を
読めば明らかである。
圧力容量性トランスデューサ10が第1ベース部材1
2、可撓性回路16、概ね平行六面体構成の容量性セン
サ18、縁部クリップ20、ガスケット・シール部材2
2、第2ベース部材またはカバー24、およびポート・
フィッティング26を具備する。
部材12は、一般にノリル(Noryl)など適切な電
気絶縁性の成型可能な材料で構成し、ベース部材の一端
に形成された電子回路受承凹部12a内で受け取られる
各端子の遠端14aと離隔された関係で、複数の細長い
端子部材14を載置する。ベース部材12の反対端12
gは、端子部材14の覆いを形成する。凹部12aの周
囲に延在する側壁12bは、追って論ずる接地タブ受承
スロット12cを有して形成され、追って論ずる第2ベ
ース部材の相互はめ込み式脚部材の載置を容易にするた
め表面12e内に傾斜したリードを有する反対向きノッ
チ12dを伴う。壁12bの厚みは、ベース部材12の
端面12fが、追って論ずる概ね方形(上部平面図に
て)の検知要素の隅部を受け取るように選択する。
16dで形成され、好ましくはポリイミドのカバー層を
有する可撓性回路16は、間の中央部16cによって接
合された第1および第2ローブ部分16a、16bを有
する。一端のはんだパッド部分16eは、線分16fに
沿って概ね90°曲げて折曲げ部または下向き伸長リッ
プを形成し、追って論ずる縁部クリップ20の取付けを
容易にする。ポリイミドの外部カバーは、接地層16g
が露出するようにエッチング除去し、接地テール16h
は、線分16k沿いに可撓性回路に切込みを入れて中央
部16c内に形成する。
含む図8の回路図は、図6の回路経路を使用し、調整電
子回路として働く。
a内に配置され、端子端部14aが開口VO、VSおよ
びGNDを介して受け取られ、それぞれの開口周りのは
んだパッドにはんだ付けされる。この時点では、可撓性
回路16がチャンバ12aを越えて延び、中央部16c
が第1ベース部材12の壁12bのスロット12c内で
受け取られる。
図にて概ね方形の容量性トランスデューサ18は、比較
的厚い基板部分18b上で受け取られた比較的薄いダイ
アフラム18aを有し、基板18dに隣接する端子はん
だパッド18cが露出した、またはダイアフラムによっ
て覆われていない状態にある。コンデンサ板18eおよ
び18fは、ガラス分離材料18gによって離隔された
関係で配置されたダイアフラム18および基板18bの
対向面上にそれぞれ配置する。トランスデューサ18の
端部18dは、トランスデューサおよび可撓性回路のは
んだパッドが位置合わせされた状態で、可撓性回路のは
んだパッド部分16e内の折曲げ部またはリップに突き
合わせ、次いで縁部クリップ20(図1および図10)
を締まりばめで基板および可撓性回路の縁を覆って押し
込む。縁部クリップ20は、第1および第2脚部20
a、20bを有し、好ましくは各脚部がはんだパッド2
0cを有する概ねU字形である。脚部20aおよび20
bは、トランスデューサおよび可撓性回路層上に締まり
ばめを形成するように選択した距離だけ好適に離隔す
る。図10では、縁部クリップ20が、取り扱いのため
に使用するリーダ20dを有し、これは刻み目20eで
切断する。縁部クリップを取り付けた後には、リフロー
はんだ付け操作を実行して、トランスデューサ18の各
はんだパッドと可撓性回路16のそれぞれのはんだパッ
ド間に良好な電気接続を形成する。可撓性回路の折曲げ
部分16eは、トランスデューサを配置するための基準
点として働くだけでなく、縁部クリップをトランスデュ
ーサおよび可撓性回路基板層上に押し込むとき可撓性回
路基板の動きを防止しながら縁部クリップの配置を可能
にする。
部材またはカバー24は、上部壁24bを介して形成さ
れた円形開口部24aを有する概ね円形の部材である。
壁24bの下部表面は、4つのタブ受承部分24cを有
するシール用ガスケット・シートと共に形成される。第
2の相互位置合わせされる概ね方形の凹形シート24d
は、トランスデューサ18の形状を補い、これもまたト
ランスデューサ18をその上に入れ子関係で受け取るた
めの壁24bの下部表面内に形成される。シート24d
は一端が延長され(24e参照)、24f部でさらに窪
んで縁部クリップ20のためのクリアランスを提供す
る。円形開口部24aは、ダイアフラム18aの中心と
位置合わせされ、本質的に延長部分24eによってカバ
ー24の中心からずれる。
24hを備え、それぞれベース部材12の切欠き12d
と係合するため、その遠端部に外側へ延びるリップ24
kを有する。ベース部材12の表面12e内の傾斜した
リードは、リップ24kがノッチ12d内に受け取られ
るまでカバーをベース12上に押し込むとき、脚部24
hの遠端を内側にカム動作させることによってカバー2
4の配置を容易にするために設けられていることに留意
されたい。
取り付けた後には、トランスデューサ18の取り付けら
れたローブ部分16aがローブ部分16bの上を戻るよ
うに曲がり、その動きは、トランスデューサ18の隅部
がベース部材12の端面12fと、またベース部材12
のスロット12cを介して突出する接地テール16hと
係合することによって制限される。カバー24は、スロ
ット12c内で摺動可能に受け取られる第3の下向きの
付随的な脚部24mを備え、脚部24mの端面上にある
突起24nが接地テール16hを配置するためのバック
アップ表面を提供する。
図13)は、適切な可撓性材料で形成された概ね円形の
要素であり、複数の外側に延びるタブ22aを備える。
4つのこのようなタブを示すが、設けるタブの特定の数
は選択の問題である。タブは、開口部24a内に円形要
素を配置した状態で、シート24c内で配置を容易にす
るように配置および取り扱い用部材として働く。シール
用ガスケット22が定位置にある状態では、可撓性回路
およびトランスデューサの載置されたベース部材12を
裏返してカバー24の上に配置でき、脚部24mはスロ
ット12c内で受け取られ、反対向き脚部24hは、リ
ップ24kがノッチ12d内で受け取られるまで内側に
カム動作する。
六角ポート26は、内側ねじで示されているねじ式流体
結合管状部分26aを有する。しかし、望むなら外側ね
じを使用できることを理解されたい。また六角ポート2
6は、薄くなった外部部分26cを有する側壁で構成さ
れたカップ形状部分26bを有する。ベース部材12お
よびカバー24のベース・アセンブリがカップ形状部分
26b内に挿入され、薄くなった側壁の自由遠端が、2
6d部でベース部材12のフランジ12hを覆って押し
曲げられる(図3、4参照)。
バーは、内側圧力シールのためのバックアップ、検知要
素と内側シールの間の平面形状関係、六角ポートとの可
撓性テール接続の支持、縁部クリップと六角ポートのフ
ロア間の電気絶縁、シール用ガスケットの圧縮制御のた
めのストップ、アセンブリを製造するために内側シール
を保持するための手段および最終組み立て前に可撓性回
路/トランスデューサ要素を保持するための手段、構造
支持体上にトランスデューサ要素を位置付けるための手
段および組み立て中にトランスデューサ要素の隅部を損
傷から保護するための手段を提供する一方、端子ピンに
アクセスする深さが減少し、可撓性回路を端子に手動で
はんだ付けすることが容易になる。第1ベース部材の特
徴は、第2ベース部材(カバー)との連動保持、および
可撓性回路の最適化を可能にするための端子ピンと面一
のテール窓を含む。可撓性回路のリップは、トランスデ
ューサ要素に対して可撓性回路を位置付けるための積極
的なストップを提供し、縁部クリップは、可撓性回路お
よびトランスデューサ要素の平行な対向面との接続を提
供する。六角ポート接続テールを全体の回路プロフィル
内から形成することにより、廃棄材料が最小限に抑えら
れる。シール用ガスケット上のタブは、アセンブリ製造
のための第2ベース部材(カバー)によるガスケットの
保持を容易にし、ガスケットの平らな底部は断面のはね
上がりを引き起こすことなく大きな高さ対幅比を実現
し、それによって構造安定性が高まる。
の好ましい実施形態に関して述べたが、本発明の範囲内
で様々な修正を加えることができることを理解された
い。たとえば、トランスデューサをはんだパッド部分1
6e内の折曲げ部に突き合わせることによって簡便化さ
れたトランスデューサ18および可撓性回路16と共に
使用するU字形縁部クリップ20は、ひずみ計など他の
条件応答型センサ要素と共に使用できる。添付の特許請
求の範囲に含まれる上記実施形態のすべての修正および
均等物を含むものとする。
分解斜視図である。
る。
びるリップを形成した、受け取られるようにU字形構成
に曲げる前の図1のセンサの可撓性回路の上部平面図で
ある。
の斜視図である。
図である。
る。
の側面図である。
たはガスケットの上部平面図である。
ある。
視図である。
ッティングを介して見た横断面図である。
材 24 カバー 26 六角ポート、ポート・フィッティング
Claims (13)
- 【請求項1】 流体圧力センサにおいて、 電子回路チャンバおよび複数の細長い端子を画定する下
部壁と直立した側壁とを有するベース部材を有するベー
ス・アセンブリであって、ベース部材が、離隔された関
係にありベース壁を介して電子回路チャンバ内へ延びる
複数の細長い端子を載置し、可撓性回路が、中間部分を
間に有する第1および第2ローブ部分で形成された基板
を有し、可撓性回路が、電子構成要素を載置するための
内部表面と、細長い端子部材がそれぞれ貫通して延びる
端子受承孔と共に形成された第1ローブ部分を有する外
部表面とを有する概ねU字形の構成に曲げられているベ
ース・アセンブリと、 概ね多面体の形状をなし、基板側と圧力検知側を有し、
端子パッドが圧力検知側上にある容量性流体圧力検知要
素であって、可撓性回路の第2ローブ部分が、U字形構
成にある可撓性回路を有する第1ローブ部分から遠ざか
るように残りの第2ローブ部分に対して概ね直角に曲げ
られた端部を有し、端部は端子パッドが上に形成され、
第2ローブ部分の外部表面上で受け取られた容量性圧力
検知要素がその曲げられた端部と係合し、導電性の概ね
U字形の縁部クリップが第1および第2脚部を有し、第
1脚部が第2ローブ部分の内部表面上にあるそれぞれの
端子パッドと係合し、かつ第2脚部が、容量性圧力検知
要素の圧力検知側上にあるそれぞれの端子パッドと係合
し、容量性圧力検知要素の基板側の外部周辺部分が、ベ
ース部材側壁の上面部分上に受け取られる容量性流体圧
力検知要素と、 ベース部材の上面上で容量性圧力検知要素を覆って受け
取られ、貫通する流体受圧開口部を有するカバー部材
と、 カバー部材と容量性圧力検知要素の間に配置された可撓
性環状ガスケットと、 ベース部材に取り付けられた流体結合部材とを具備する
流体圧力センサ。 - 【請求項2】 流体圧力センサにおいて、 電子回路チャンバを画定する下部壁と直立した側壁とが
形成されたベース部材と、複数の細長い端子とを有する
概ね円筒形のベース・アセンブリであって、ベース部材
が、離隔された関係にあり下部壁を介して電子回路チャ
ンバ内へ延びる複数の細長い端子を載置するベース・ア
センブリと、 細長い端子に電気接続され、電子回路チャンバ内に配置
された信号調整電子回路と、 ベース部材の直立した側壁上に受け取られる概ね円形の
カバー部材であって、カバー部材が、貫通する概ね円形
の流体受圧開口部が形成された上部壁を有し、上部壁の
下部表面内に形成された第1ガスケット・シートが、複
数の離隔されたタブ受承表面を有し、第2の概ね方形の
圧力検知センサ・シートが、上部壁の下部表面内に形成
され、第1ガスケット・シートと位置合わせされるカバ
ー部材と、 カバー部材の円形開口部を介して受け取られる環状可撓
性ガスケットであって、ガスケットが、放射状に外側に
延びるタブを有し、各タブがそれぞれのタブ受承表面上
で受け取られるガスケットと、 第2圧力検知センサ・シート上で受け取られる概ね方形
の周辺部を有し、信号調整電子回路に電気接続する容量
性流体圧力検知要素と、 ベース部材に取り付けられた流体結合部材とを具備する
流体圧力センサ。 - 【請求項3】 容量性流体圧力検知要素が、上面を有す
る比較的厚い基板と、基板の上面がダイアフラムの下面
に対向した状態で基板に取り付けられた下面を有する比
較的薄いダイアフラムを具備し、基板が、ダイアフラム
を越えて1方向に延びて基板の上面を露出し、端子パッ
ドが基板の上面の延在する露出部分上に位置する、請求
項1に記載の流体圧力センサ。 - 【請求項4】 第1および第2の反対向き切欠きがベー
ス部材の直立した側壁内に形成され、カバーが第1およ
び第2脚部を有して形成され、各脚部がリップの形成さ
れた自由遠端を有し、各脚部のリップが、直立した側壁
内のそれぞれの切欠き内で受け取られてカバーをベース
部材に取り付ける、請求項1に記載の流体圧力センサ。 - 【請求項5】 直立した側壁内にスロットが形成され、
可撓性回路が、スロットを介してベース部材を越えて受
け取られる少なくとも1つの導電性テールを有して形成
され、流体結合部材が導電性材料で形成され、かつ直立
した側壁周囲で受け取られて導電性テールと係合する、
請求項4に記載の流体圧力センサ。 - 【請求項6】 カバーが、スロット内で摺動可能に受け
取られる第3脚部を有して形成され、第3脚部が少なく
とも1つの導電性テールに隣接する遠端を有する、請求
項5に記載の流体圧力センサ。 - 【請求項7】 容量性圧力検知要素が複数の隅部を有
し、ベース側壁の前記上面部分上に受け取られる容量性
圧力検知要素の基板側の外部周辺部分が、4つの隅部の
少なくともいくつかを具備する、請求項1に記載の流体
圧力センサ。 - 【請求項8】 流体圧力センサであって、 基板の隣接する部分に対して端部が概ね直角に曲げられ
た基板を有し、基板上に端子パッドが形成された可撓性
回路と、 他の端子パッドをその上に有し、可撓性回路上で受け取
られるセンサ要素がその曲げられた端部と係合する容量
性流体圧力検知要素と、 第1および第2脚部を有し、第1脚部が偏向して、可撓
性回路上のそれぞれの端子パッドと係合し、第2脚部が
偏向して、容量性流体圧力検知要素上のそれぞれの端子
パッドと係合する概ねU字形の縁部クリップと、 容量性流体検知要素がベース上に載置され、複数の細長
い端子が、離隔された関係で可撓性回路に電気接続して
ベース上に載置されるベースとを具備する流体圧力セン
サ。 - 【請求項9】 容量性流体圧力検知要素が、上面を有す
る比較的厚い基板と、基板の上面がダイアフラムの下面
に対向した状態で基板に取り付けられた下面を有する比
較的薄いダイアフラムを具備し、基板が、ダイアフラム
を越えて1方向に延びて基板の上面を露出し、端子パッ
ドが基板の上面の延在する露出部分上に位置する、請求
項7に記載の流体圧力センサ。 - 【請求項10】 ベースが直立した側壁を有し、第1お
よび第2の反対向き切欠きがベース部材の直立した側壁
内に形成され、容量性流体圧力検知要素を覆ってベース
上に受け取られるカバーをさらに具備し、カバーが第1
および第2脚部を有して形成され、各脚部がリップの形
成された自由遠端を有し、各脚部のリップが、直立した
側壁内のそれぞれの切欠き内で受け取られてカバーをベ
ース部材に取り付ける、請求項7に記載の流体圧力セン
サ。 - 【請求項11】 導電性流体結合部材をさらに具備し、
その直立した側壁内にスロットが形成され、可撓性回路
が、スロットを介してベース部材を越えて受け取られる
少なくとも1つの導電性テールを有して形成され、流体
結合部材が直立した側壁周囲で受け取られて導電性テー
ルと係合する、請求項9に記載の流体圧力センサ。 - 【請求項12】 カバーが、スロット内で摺動可能に受
け取られる第3脚部を有して形成され、第3脚部が少な
くとも1つの導電性テールに隣接する遠端を有する、請
求項10に記載の流体圧力センサ。 - 【請求項13】 条件応答型センサであって、 基板に対して端部が概ね直角に曲げられた基板を有し、
基板上に端子パッドが形成された可撓性回路と、 端子パッドをその上に有し、曲げられた端部と係合する
条件応答型センサ要素と、 第1および第2脚部を有し、第1脚部が偏向して、可撓
性回路上のそれぞれの端子パッドと係合し、第2脚部が
偏向して、条件応答型要素上のそれぞれの端子パッドと
係合する概ねU字形の縁部クリップと、 条件応答型センサ要素がベース上に載置され、細長い端
子が、離隔された関係で可撓性回路に概ね接続してベー
ス上に載置されるベースとを具備する条件応答型セン
サ。
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