JP2018105748A

JP2018105748A - 圧力センサ

Info

Publication number: JP2018105748A
Application number: JP2016253177A
Authority: JP
Inventors: 義孝伊藤; Yoshitaka Ito
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2018-07-05

Abstract

【課題】圧力センサの小型化を可能にする。【解決手段】圧力検出体は、流体の圧力に応じて変形するダイヤフラムおよびダイヤフラムの変形を検出する検出部を有する板状部と、板状部の外周から基板側に延出すると共に端面が接着部を介して基板に固定される壁部と、を備える。また、接着部は、導電性の導電接着部と絶縁性の絶縁接着部とが端面の周方向に沿って交互に配設される。さらに、検出部と導電接着部とは、電気的に接続される。【選択図】図２

Description

本開示は、圧力センサに関する。

従来、この種の圧力センサとしては、被取付部材と、被取付部材に対向配置されるパッケージと、パッケージの内部に収納される電子部品と、パッケージの開口を閉塞する筐体と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、パッケージは、被取付部材に対向する板部と、板部の周辺に形成される壁部とを有し、パッケージには、被取付部材に形成される流体導入孔から導入される被測定流体を流通させる流通孔が形成されている。電子部品は、パッケージに収納されると共に流通孔から流通された被測定流体の圧力を検出する歪みゲージ等の検知部が設けられた検出素子と、温度等の補正演算を行なうＡＳＩＣと、を有する。検知部やＡＳＩＣは、ボンディングワイヤを介してパッケージの板部のパッドに接続される。

特開２０１５−９６８４３号公報

上述の圧力センサでは、検知部やＡＳＩＣとパッケージのパッドとがボンディングワイヤを介して接続されることから、検知部やＡＳＩＣ，パッケージにボンディングワイヤの端部を取り付けるためのスペースやその際に用いる取付ツールのスペースを確保する必要があり、センサの体格が大きくなってしまう。

本開示の発明は、圧力センサの小型化を可能にすることを主目的とする。

本開示の圧力センサは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本開示の圧力センサは、
基板と、前記基板とにより空間を形成すると共に前記基板に形成される流体導入孔を介して前記空間に導入される流体の圧力を検出するための圧力検出体と、を備える圧力センサであって、
前記圧力検出体は、前記流体の圧力に応じて変形するダイヤフラムを有する板状部と、前記板状部の外周から前記基板側に延出すると共に端面が全周に亘って接着部を介して前記基板に固定される壁部と、前記板状部に取り付けられると共に前記ダイヤフラムの変形を検出する検出部と、を備え、
前記接着部は、導電性の導電接着部と絶縁性の絶縁接着部とが前記端面の周方向に沿って交互に配設され、
前記検出部と前記導電接着部とは、電気的に接続される、
ことを要旨とする。

この本発明の圧力センサでは、圧力検出体は、流体の圧力に応じて変形するダイヤフラムを有する板状部と、板状部の外周から基板側に延出すると共に端面が接着部を介して基板に固定される壁部と、板状部に取り付けられると共にダイヤフラムの変形を検出する検出部と、を備える。また、接着部は、導電性の導電接着部と絶縁性の絶縁接着部とが端面の周方向に沿って交互に配設される。さらに、検出部と導電接着部とは、電気的に接続される。これにより、検出部と外部の電気回路とを導通接着部を介して電気的に接続することができる。したがって、ボンディングワイヤを取り付けるためのスペースやその際に用いる取付ツールのスペースを確保する必要がなくなるから、圧力センサの小型化を図ることができる。しかも、壁部が全周に亘って接着部を介して基板に固定されることにより、空間からの流体の漏れ（圧力の検出精度の低下）を抑制することができると共に、接着部において、導電接着部と絶縁接着部とが交互に配設されることにより、隣り合う導電接着部間の絶縁を確保することができる。

本開示の圧力センサ２０の構成の概略を示す構成図である。図１の圧力センサ２０の要部を上側から見た平面図である。図１の圧力センサ２０の基板２２の接着部４０周辺を上側から見た上面図である。

次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本開示の圧力センサ２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、図１の圧力センサ２０の要部を上側から見た平面図であり、図３は、図１の圧力センサ２０の基板２２の接着部４０周辺を上側から見た上面図である。なお、図２では、配線３３ａ〜３３ｄ，５０ａ〜５０ｃ，５２ａ〜５２ｃについては、模式的に示したが、ノイズなどを考慮すると、直角配線を避けるのが好ましい。

図１〜図３に示すように、本開示の圧力センサ２０は、変速機の油圧制御装置のバルブボディ１０に形成された油路１２、例えば、ソレノイドバルブから作動油が出力される油路の油圧を検出するための油圧センサとして構成されており、基板２２と、基板２２とにより空間２６ｓを形成するように基板２２に固定される圧力検出体２６と、を備える。

基板２２は、例えばセラミックによって矩形や円形などに形成されている。この基板２２には、油路１２に連通すると共に油路１２内の作動油（流体）を空間２６ｓに導入するための導入孔２３が形成されている。この基板２２とバルブボディ１０との間には、シール部材としてのＯリング１４が配置されている。

圧力検出体２６は、板状の板状部２８と、板状部２８の外周から板状部２８に直交する方向（基板２２側）に延出する壁部３０と、板状部２８の表面に取り付けられる検出部３１と、を備える。板状部２８および壁部３０は、例えばシリコンによって一体に成形されている。

図１や図２に示すように、板状部２８は、空間２６ｓ内の作動油の油圧に応じて変形する（歪む）ダイヤフラム２９を有する。壁部３０は、端面が全周に亘って接着部４０を介して基板２２に固定される。検出部３１は、ダイヤフラム２９の変形を検出するために用いられるものであり、ダイヤフラム２９に取り付けられる４つの歪みゲージ（抵抗成分）３２ａ〜３２ｄと、配線３３ａ〜３３ｄと、処理回路３６と、を備える。歪みゲージ３２ａ〜３２ｄは、例えばシリコンに不純物拡散を施すことによって形成され、ダイヤフラム２９の変形に応じて伸びたり縮んだりすることによってその抵抗値が変化する。歪みゲージ３２ａの一方の端子と歪みゲージ３２ｂの一方の端子とは、配線３３ａによって電気的に接続されている。歪みゲージ３２ｂの他方の端子と歪みゲージ３２ｃの一方の端子とは、配線３３ｂによって電気的に接続されている。歪みゲージ３２ｃの他方の端子と歪みゲージ３２ｄの一方の端子とは、配線３３ｃによって電気的に接続されている。歪みゲージ３２ｄの他方の端子と歪みゲージ３２ａの他方の端子とは、配線３３ｄによって電気的に接続されている。ここで、配線３３ａ〜３３ｄは、板状部２８の表面に回路パターン（プリント配線）として形成されている。また、歪みゲージ３２ａ〜３２ｄおよび配線３３ａ〜３３ｄにより、ブリッジ回路が形成されている。処理回路３６は、配線３３ｂと配線３３ｄとの電位差（電圧）に応じた信号を出力する。

図２，図３に示すように、接着部４０は、壁部３０（図１参照）の周方向に沿って順に配設される、導電接着部４１ａ，絶縁接着部４２ａ，導電接着部４１ｂ，絶縁接着部４２ｂ，導電接着部４１ｃ，絶縁接着部４２ｃを有する。導電接着部４１ａ〜４１ｃは、導電性を有する材料、例えば、銀ペーストなどによる接着剤により構成されている。絶縁接着部４２ａ〜４２ｃは、絶縁性を有する材料、例えば、エポキシ樹脂などによる接着剤により構成されている。

図２に示すように、導電接着部４１ａは、配線５０ａを介して配線３３ａに電気的に接続されると共に配線５２ａを介してパッド５４ａに電気的に接続されている。このパッド５４ａには電源（図示せず）が電気的に接続される。導通接着部４１ｂは、配線５０ｂを介して配線３３ｃに電気的に接続されると共に配線５２ｂを介してパッド５４ｂに電気的に接続されている。このパッド５４ｂにはグランドが電気的に接続される（パッド５４ｂは接地される）。導通接着部４１ｃは、配線５０ｃを介して処理回路３６に電気的に接続されると共に配線５２ｃを介してパッド５４ｃに電気的に接続されている。パッド５４ｃには演算装置（図示せず）が電気的に接続される。配線５０ａ〜５０ｃは、板状部２８および壁部３０の表面に回路パターン（プリント配線）として形成され、配線５２ａ〜５２ｃは、基板２２の表面にプリント配線として形成されている。なお、配線５０ａ〜５０ｃ，配線５２ａ〜５２ｃ，パッド５４ａ〜５４ｃは、図１では、それぞれ、符号を「５０」，「５２」，「５４」とした。

こうして構成される圧力センサ２０では、空間２６ｓ内の作動油の油圧によってダイヤフラム２９が変形して（歪んで）歪みゲージ３２ａ〜３２ｄが伸びたり縮んだりすると、伸びた歪みゲージの抵抗値が大きくなると共に縮んだ歪みゲージの抵抗値が小さくなり、配線３３ｂ（歪みゲージ３２ｂ，３２ｃの間）と配線３３ｄ（歪みゲージ３２ａ，３２ｄの間）とに電位差（電圧）が生じる。この電圧に応じた信号が処理回路３６から配線５０ｃや導通接着部４１ｃ，配線５２ｃ，パッド５４ｃを介して演算装置に出力され、演算装置は、この信号に応じて油路１２の作動油の油圧を演算する。

上述のように構成される本開示の圧力センサ２０では、配線３３ａ，３３ｃや処理回路３６と導電接着部４１ａ〜４１ｃとを配線５０ａ〜５０ｃを介して電気的に接続すると共に導電接着部４１ａ〜４１ｃとパッド５４ａ〜５４ｃとを配線５２ａ〜５２ｃを介して電気的に接続することにより、配線３３ａ，３３ｃや処理回路３６とパッド５４ａ〜５４ｃとを、ボンディングワイヤを用いることなく、電気的に接続することができる。このため、ボンディングワイヤの端部を取り付けるためのスペースやその際に用いる取付ツールのスペースを確保する必要がない。したがって、圧力センサ２０の小型化を図ることができる。また、ボンディングワイヤを用いないことによるコスト削減を図ることもできる。

また、圧力検出体２６の壁部３０の端面を全周に亘って接着部４０を介して基板２２に固定することにより、空間２６ｓからの作動油の漏れ（油圧の検出精度の低下）を抑制することができる。また、接着部４０において、壁部３０の端面の周方向に沿って、導電接着部４１ａ，絶縁接着部４２ａ，導電接着部４１ｂ，絶縁接着部４２ｂ，導電接着部４１ｃ，絶縁接着部４２ｃをこの順に配設することにより、導電接着部４１ａ〜４１ｃの互いの絶縁を確保する（短絡を回避する）ことができる。

上述の圧力センサ２０では、配線３３ａ，３３ｃや処理回路３６と導電接着部４１ａ〜４１ｃとを圧力検出体２６の表面に回路パターンとして形成された配線５０ａ〜５０ｃを介して電気的に接続するものとした。しかし、配線３３ａ，３３ｃや処理回路３６と導電接着部４１ａ〜４１ｃとを電気的に接続するものであれば、これに限定されるものではない。例えば、圧力検出体２６の内部を通るように形成された配線を介して電気的に接続するものとしてもよい。

上述の圧力センサ２０では、例えばシリコンのダイヤフラム２９に歪みゲージ３２ａ〜３２ｄが取り付けられて構成されるものとした。しかし、これに限定されるものではなく、例えば、金属製のダイヤフラムに絶縁膜を介して金属ゲージ薄膜が取り付けられて構成されるものとしてもよい。

上述の圧力センサ２０では、ダイヤフラム２９に歪みゲージ３２ａ〜３２ｄが取り付けられるいわゆる歪みゲージ式の圧力センサとして構成されるものとした。しかし、これに限定されるものではなく、例えば、ダイヤフラムが２つの電極に挟まれると共にダイヤフラムの変動に応じて２つの電極の静電容量が変化するいわゆる静電容量式の圧力センサとして構成されるものとしてもよい。

上述の圧力センサ２０では、基板２２に設けられたパッド５４ａ〜５４ｃに電源やグランド，演算装置が電気的に接続されるものとした。しかし、パッド５４ａ〜５４ｃに代えて金属製のばねなどを基板２２に設けて、そのばねに電源やグランド，演算装置が電気的に接続されるものとしてもよい。

上述の圧力センサ２０は、基板２２に形成された導入孔２３が変速機の油圧制御装置のバルブボディ１０に形成された油路１２に連通し、油路１２の作動油の油圧を検出するのに用いられるものとした。しかし、これに限定されるものではなく、作動油以外の流体、例えば、空気などの気体や水などの液体の圧力を検出するのに用いられるものとしてもよい。

以上説明したように、本開示の圧力センサは、基板（２２）と、前記基板（２２）とにより空間（２６ｓ）を形成すると共に前記基板（２２）に形成される流体導入孔（２３）を介して前記空間（２６ｓ）に導入される流体の圧力を検出するための圧力検出体（２６）と、を備える圧力センサ（２０）であって、前記圧力検出体（２６）は、前記流体の圧力に応じて変形するダイヤフラム（２９）を有する板状部（２８）と、前記板状部（２８）の外周から前記基板（２２）側に延出すると共に端面が全周に亘って接着部（４０）を介して前記基板（２２）に固定される壁部（３０）と、前記板状部（２８）に取り付けられると共に前記ダイヤフラム（２９）の変形を検出する検出部（３１）と、を備え、前記接着部（４０）は、導電性の導電接着部（４１ａ〜４１ｃ）と絶縁性の絶縁接着部（４２ａ〜４２ｃ）とが前記端面の周方向に沿って交互に配設され、前記検出部（３１）と前記導電接着部（４１ａ〜４１ｃ）とは、電気的に接続される、ことを要旨とする。

こうした本開示の圧力センサにおいて、前記検出部（３１）と前記導電接着部（４１ａ〜４１ｃ）とは、前記板状部（２８）および前記壁部（３０）の外側の表面に形成される回路パターンにより電気的に接続されるものとしてもよい。こうすれば、配線を簡易に形成することができる。

また、本開示の圧力センサにおいて、前記検出部（３１）は、前記ダイヤフラム（２９）に取り付けられる第１〜第４歪みゲージ（３２ａ〜３２ｄ）を有するブリッジ回路と処理回路（３６）とを有し、前記第１〜第４歪みゲージ（３２ａ〜３２ｄ）は、前記第１歪みゲージ（３２ａ），前記第２歪みゲージ（３２ｂ），前記第３歪みゲージ（３２ｃ），前記第４歪みゲージ（３２ｄ），前記第１歪みゲージ（３２ａ）の順に電気的に接続され、前記処理回路（３６）は、前記第２，第３歪みゲージ（３２ｂ，３２ｃ）の間と前記第１，第４歪みゲージ（３２ａ，３２ｄ）の間との電位差を検出し、前記導電接着部（４１ａ〜４１ｃ）は、前記第１，第２歪みゲージ（３２ａ，３２ｂ）の間と電源とを電気的に接続するための第１導電接着部（４１ａ）と、前記第３，第４歪みゲージ（３２ｃ，３２ｄ）の間とグランドとを電気的に接続するための第２導電接着部（４１ｂ）と、前記処理回路（３６）と前記処理回路（３６）からの信号に応じて前記流体の圧力を演算する演算装置とを電気的に接続するための第３導電接着部（４１ｃ）とを有するものとしてもよい。

さらに、本開示の圧力センサにおいて、前記流体導入孔（２３）は、変速機の油圧制御装置の油路（１２）に連通するものとしてもよい。

以上、本開示を実施するための形態について説明したが、本開示はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本開示は、圧力センサの製造産業などに利用可能である。

１０バルブボディ、１２油路、１４Ｏリング、２０圧力センサ、２２基板、２３導入孔、２６圧力検出体、２６ｓ空間、２８板状部、２９ダイヤフラム、３０壁部、３１検出部、３２ａ〜３２ｄ歪みゲージ、３３ａ〜３３ｄ，５０，５０ａ〜５０ｄ，５２，５２ａ〜５２ｃ配線、３６処理回路、４０接着部、４１ａ〜４１ｃ導電接着部、４２ａ〜４２ｃ絶縁接着部、５４，５４ａ〜５４ｃパッド。

Claims

基板と、前記基板とにより空間を形成すると共に前記基板に形成される流体導入孔を介して前記空間に導入される流体の圧力を検出するための圧力検出体と、を備える圧力センサであって、
前記圧力検出体は、前記流体の圧力に応じて変形するダイヤフラムを有する板状部と、前記板状部の外周から前記基板側に延出すると共に端面が全周に亘って接着部を介して前記基板に固定される壁部と、前記板状部に取り付けられると共に前記ダイヤフラムの変形を検出する検出部と、を備え、
前記接着部は、導電性の導電接着部と絶縁性の絶縁接着部とが前記端面の周方向に沿って交互に配設され、
前記検出部と前記導電接着部とは、電気的に接続される、
圧力センサ。
請求項１記載の圧力センサであって、
前記検出部と前記導電接着部とは、前記板状部および前記壁部の外側の表面に形成される回路パターンにより電気的に接続される、
圧力センサ。
請求項１または２記載の圧力センサであって、
前記検出部は、前記ダイヤフラムに取り付けられる第１〜第４歪みゲージを有するブリッジ回路と処理回路とを有し、
前記第１〜第４歪みゲージは、前記第１歪みゲージ，前記第２歪みゲージ，前記第３歪みゲージ，前記第４歪みゲージ，前記第１歪みゲージの順に電気的に接続され、
前記処理回路は、前記第２，第３歪みゲージの間と前記第１，第４歪みゲージの間との電位差を検出し、
前記導電接着部は、前記第１，第２歪みゲージの間と電源とを電気的に接続するための第１導電接着部と、前記第３，第４歪みゲージの間とグランドとを電気的に接続するための第２導電接着部と、前記処理回路と前記処理回路からの信号に応じて前記流体の圧力を演算する演算装置とを電気的に接続するための第３導電接着部とを有する、
圧力センサ。
請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の圧力センサであって、
前記流体導入孔は、変速機の油圧制御装置の油路に連通する、
圧力センサ。