JPH07120337A - 半導体式圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 組立作業性を向上させることができる半導体
式圧力センサの開発。 【構成】 圧力センサ素子のリードピンと回路基板の回
路パターンとを、導電性スプリングにより接続すると共
に、その導電性スプリングをホルダに設けた透孔内に挿
入保持せしめる。 【効果】 組立作業性、電気的接続の信頼性が大幅に向
上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、密閉ケース内に圧力検
出素子と、この圧力検出素子からの検出信号を密閉ケー
スの外部へ引き出させる回路を有する半導体式圧力セン
サに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体圧力検出素子を使用する従来の圧
力センサとしては、例えば図１に示す如き構造のものが
ある。つまり１は受圧室２を形成する外ケースであっ
て、この外ケース１は圧力供給管３が貫通されている。
４は外ケース１内に、前記受圧室２を保持するように気
密に固定されている内ケースであって、この内ケース４
の中央部には圧力センサ素子５の圧力導入管６が貫通保
持されている。この圧力導入管６と前記内ケース４とを
気密に結合するため、その圧力導入管６の外周面に金属
製スリーブ７を嵌入し、さらにその金属製スリーブ７と
前記内ケース４との間隙にはハーメチックシール材８を
充填して受圧室２内の気密性を維持しているものであ
る。９は圧力センサ素子５から支出される端子１０を図
２に示すように半田付け１１により接続しているサブ回
路基板であり、このサブ回路基板９から引き出されるリ
ード線１２はメイン回路基板１３の回路に接続される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように構成されて
いる従来の圧力検出装置にあっては、圧力センサ素子５
から支出される各端子１０を先ずサブ回路基板９に半田
付けし、さらにこのサブ回路基板９から引き出されるリ
ード線１２をメイン回路基板１３に半田付けする構成で
あるから、２枚の回路基板９，１３が必要であると共
に、夫々の回路基板９，１３にリード線１２を半田付け
する作業が必要であって、生産性、経済性の点で問題が
あった。

【０００４】またサブ回路基板９は、圧力センサ素子５
のリードピン１０に直接半田付けすることによって、そ
のリードピン１０に支持せしめていることから、振動等
の影響でそのリードピン１０にサブ回路基板９の応力が
加わりそのリードピン１０の半田付け部における耐久
性、接続信頼性に欠けるという問題点もあった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる従来の
問題点に着目してなされたもので、従来例において使用
されていた複数枚の回路基板を削減して、圧力センサの
小型化と経済性を高めることができる圧力センサの開発
にある。さらに本発明にあっては、圧力センサ素子から
支出されるリードピン１０を屈曲し、この屈曲端と回路
基板の回路パターンとを導電性スプリングを用いて電気
的に導通せしめることにより、半田付工程を省くことが
できると共に組立作業性を向上させこれによっても経済
性を高めることができる圧力センサを提供することにあ
る。

【０００６】

【実施例】以下に本発明を図面に示す実施例に基いて詳
細に説明する。

【０００７】図３、図４において２１は圧力センサ素子
であって、この圧力センサ素子２１は、内部に半導体拡
散型歪ゲージ（図示せず）を保護している円筒ケース２
２と、この円筒ケース２２の周囲に形成されるフランジ
２３と、上記円筒ケース２２から支出されている圧力導
入パイプ２４及びリードピン２５を有するものである。
図３、図５において２６は上記圧力センサ素子２１を保
持する円盤状のホルダであって、このホルダ２６の中央
には、前記の圧力導入パイプ２４が挿通される透孔２７
が穿設され、またそのホルダ２６の上面には、前記リー
ドピン２５を水平方向にガイドするための放射状の溝２
８と、センサ素子を固定するためのねじ孔２９が形成さ
れている。

【０００８】図３、図６において、３０は上記ホルダ２
６の上側に重ねられる押さえ部材であって、この押さえ
部材３０の中央部には前記圧力センサ素子２１の円筒ケ
ース２２が嵌入される透孔３１と、固定ねじ３２の挿通
孔３３と、導電性スプリング３４を挿通するスプリング
挿通孔３５の夫々が穿設されている。

【０００９】図３において、３６は中央部に圧力導入孔
３７を有するステム、３８はそのステム３６の上側に嵌
着されるケースであって、このケース３８の外側上端部
には、外部接続端子３９が貫通固定されているコネクタ
部４０がケース３８と一体に形成されているものであ
る。

【００１０】４１は回路基板、４２及び４３はステム３
６と圧力導入パイプ２４との間に介在されるシール材及
びＯリング、４４はステム３６とケース３８間に介装し
たＯリング、４５は前記回路基板４１上の回路パターン
と外部接続端子３９とを電気的に導通している導電性ス
プリングであって、このスプリング４５は、前記押さえ
部材３０の上側に嵌合位置されるスペーサ４６に穿設さ
れている貫通孔４７内に挿入保持されている。

【００１１】以上が本実施例の構成部材であるが、次に
その組立、作用について述べると、先ず圧力センサ素子
２１の４本のリードピン２５を図４で示すように水平方
向に折り曲げ、次いでこの圧力センサ素子２１をホルダ
２６上に載置するが、このとき、圧力センサ素子２１の
圧力導入パイプ２４は透孔２７内に挿通し各リードピン
２５は溝２８内に位置させる。次いで押さえ部材３０に
よって圧力センサ素子２１のフランジ２３をホルダ２６
上に挟持させ、圧力センサ素子２１をホルダ２６上に位
置させる。

【００１２】かくして圧力センサ素子２１を固定したホ
ルダ２６をステム３６上に固定するが、この固定に際
し、そのステム３６に設けられている圧力導入孔３７内
にシール材４２及びＯリング４３を嵌入した後、そのシ
ール材４２及びＯリング４３の中心孔内に、ホルダ２６
に保持される圧力センサ素子２１の圧力導入パイプ２４
を気密に挿入する。しかる後、押さえ部材３０、スペー
サ２６を貫通する取付ねじ３２をステム３６内にねじ込
み、圧力センサ素子２１、押さえ部材３０、ホルダ２６
をステム３６上に固定する。

【００１３】次に、上記押さえ部材３０に設けられてい
るスプリング挿通孔３５内に導電性スプリング３４を挿
入し、しかる後、その押さえ部材３０上に回路基板４１
を被せる。これによって、その導電スプリング３４を介
して圧力センサ素子２１のリードピン２５と、回路基板
４１に設けられている回路パターンとが電気的に接続さ
れる。

【００１４】次にその回路基板４１の上方より前記の押
さえ部材３０に対して、スペーサ４６を定位値に被せ、
しかる後そのスペーサ４６に設けられている貫通孔４７
内へ導電性スプリング４５を挿入する。

【００１５】次いでそれらの上部よりコネクタ４０を有
するケース３８を被せ該ケース３８の下端開口縁をステ
ム３６の鍔部に加締めて密閉することにより圧力センサ
が構成されるものである 以上の説明で明らかなように、本実施例にあっては、圧
力センサ素子２１のリードピン２５を水平方向に折り曲
げて、このリードピン２５をホルダ２６に形成されてい
る溝２８内に位置せしめ、次いでそのホルダ２６上に押
さえ部材３０を当てがって圧力センサ素子２１の固定を
図ると共に、その押さえ部材３０に設けられているスプ
リング挿通孔３５内に、前記リードピン２５と接続され
る導電性スプリング３４を挿通し、さらにその押さえ部
材３０上にそのスプリング３４と導通される回路基板４
１を配置したものであるから、圧力センサ素子２１のリ
ードピン２５と回路基板４１の回路パターンとは、上記
スプリング３４を介して確実な電気的接続がなされる。
また回路基板４１の上面に設けられている回路パターン
とケース３８に設けられている外部接続端子３９とも同
様にスプリング４５を介して導通されることから圧力セ
ンサ素子２１のリードピン２５と回路基板４６及びこの
回路基板４６と外部接続端子３９との電気的接続が半田
付けをすることなく接続できるので、回路接続の作業性
が大幅に向上され、しかも接続信頼性に優れた圧力セン
サが提供できる。

【００１６】さらにこの圧力センサは、圧力センサ素子
２１をホルダ２６に嵌合させ、さらにこのホルダ２６を
ステム３６に嵌合させ、次いでそのホルダ２６にスプリ
ング３４を挿入した上で回路基板４１を被着し、さらに
その上からスプリング４５を保持するスペーサ４６を介
してケース３８を被着するといった単純な積重ね作業で
圧力センサが組立てられることから、圧力センサの組立
作業性が大幅に向上され、これによって生産性、経済性
に優れた圧力センサが得られる。

【００１７】なお上記実施例におけるホルダ２６には、
放射方向のリードピンガイド溝２８を形成したが、例え
ば図８に示すように弦方向に延びる２本の平行ガイド溝
２８Ａを設けたホルダ２６Ａと、これら平行するガイド
溝２８Ａ内に案内するように、図７の如くリードピン２
５を整形した圧力センサ素子２１を設けたものであって
もよい。

【００１８】また図９及び図１０に示すように、ホルダ
２６に設ける溝２８の底面をＶ字状となし、しかもこの
溝２８の途中にリードピン押圧接続用のスプリング３４
を挿通するスプリングガイド部４８を形成したものであ
る。

【００１９】従ってこの実施例によれば、リードピン２
５はスプリング３４の弾圧力でＶ字状底部内に圧入され
ることから、振動等により、リードピン２５が特にＸ方
向に位置ずれすることがなく、しかも圧力センサ素子の
リードピン接続部に応力が作用することもなく、接続の
信頼性が向上する。さらに圧力センサ素子から引き出さ
れるリードピンの曲げ加工時にその曲げ方向にバラツキ
があっても、前記Ｖ字状底部で規制され、これによって
歩留りが向上されるという特長がある。

【００２０】図１１は、ケース３８と、このケース３８
の頂面にインサート成形されるコネクタとの間の防水性
を高めるために構成された半導体式圧力センサの実施例
を示すものである。

【００２１】すなわち、この実施例にあっては、逆カッ
プ形状の金属製ケース３８の頂面に、外部接続端子３９
を貫通させる貫通孔４９を穿設し、この金属製ケース３
８と一体のコネクタ４０を一体成形するに際し、上記貫
通孔４９に外部接続端子３９を貫通位置せしめた上でコ
ネクタ４０のインサート成形を行ない、さらに金属製ケ
ース３８の内周面と、インサート成形されたコネクタ４
０との間にシールリング５０を嵌入するための隙間５１
を成形したものである。

【００２２】そしてこのコネクタ一体の金属製ケース３
８をステム３６上に被着するとき、上記隙間５１内にシ
ールリング５０を介在せしめて被着すれば、そのシール
リング５０の作用によりケース３８内の防水性が一層高
められる。

【００２３】また金属製ケース３８の貫通部は小径の貫
通孔４９のみであって、圧力センサの外側周面は、その
金属製ケース３８及び金属製ステム３６によって覆われ
ていることからシール性に優れ該圧力センサ外部からの
例えば電波ノイズ等が該圧力センサ内に及ぼされること
がなく、これにより外部電波障害等に対する信頼性も著
しく向上されるという効果がある。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明は、円筒ケース２２
の一端面の周辺にフランジ２３を有すると共に、その一
端面の中央に圧力導入パイプ２４が接続されかつ前記一
端面から前記圧力導入パイプ２４と平行に支出される複
数のリードピン２５が設けられた半導体圧力センサ素子
２１と、中央に前記圧力導入パイプが貫通固定される透
孔２７を有しかつ一側面に前記リードピン２５と対応す
る溝２８が形成されかつ電気絶縁性材料で形成されたホ
ルダ２６と、中央に圧力導入孔３７を有するステム３６
と、前記圧力センサ素子２１の円筒ケース２２に嵌合さ
れ前記フランジ２３の径より小なる径の透孔３１を有す
る押え部材３０とを備え、前記フランジ２３を押さえ部
材３０と前記ホルダ２６とで前記ステム３６に固定し、
一方、リードピン２５は前記溝２８に沿って屈曲され、
ホルダ２６上面に支持させた回路基板４１とリードピン
２５との間に導電性スプリング３４を接触介在させてな
る半導体式圧力センサであるから、これによれば、圧力
センサ素子に設けられているリードピン２５をホルダ２
６に形成されている溝２８内に位置せしめ、次いでその
ホルダ２６上に押さえ部材３０を当てがって圧力センサ
素子２１の固定を図ると共に、その押さえ部材３０に設
けられているスプリング挿通孔３５内に、前記リードピ
ン２５と接続される導電性スプリング３４を挿通し、さ
らにその押さえ部材３０上にそのスプリング３４と導通
される回路基板４１を配置したものであるから、圧力セ
ンサ素子２１のリードピン２５と回路基板４１の回路パ
ターンとは、上記スプリング３４を介して確実な電気的
接続がなされる。

【００２５】さらに本発明の圧力センサは、圧力センサ
素子２１をホルダ２６に嵌合させ、さらにこのホルダ２
６をステム３６に嵌合させ、次いでそのホルダ２６にス
プリング３４を挿入した上で回路基板４１を被着して組
立てられるものであるから、圧力センサの組立作業性が
大幅に向上され、これによって生産性、経済性に優れた
圧力センサが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の圧力センサを示した構造説明図。

【図２】図１における要部説明図。

【図３】本発明実施例の圧力センサを示した構造説明
図。

【図４】本発明実施例の圧力センサ素子の斜視図。

【図５】本発明実施例のホルダの斜視図。

【図６】本発明実施例の押さえ部材のみの斜視図。

【図７】本発明他の実施例を示す圧力センサの斜視図。

【図８】本発明他の実施例を示すホルダの斜視図。

【図９】本発明のさらに他の実施例を示すホルダの斜視
図。

【図１０】図９における作用説明図。

【図１１】本発明のさらに他の実施例を示す圧力センサ
断面図。

【符号の説明】

２１…圧力センサ素子 ２２…円筒ケース ２３…フランジ ２４…圧力導入パ
イプ ２５…リードピン ２６…ホルダ ２７…透孔 ２８…溝 ２９…ねじ孔 ３０…押さえ部材 ３１…透孔 ３２…固定ねじ ３３…挿通孔 ３４…導電性スプ
リング ３５…スプリング挿通孔 ３６…ステム ３７…圧力導入孔 ３８…ケース ３９…外部接続端子 ４０…コネクタ ４１…回路基板 ４２…シール材 ４３…Ｏリング ４４…Ｏリング ４５…導電性スプリング ４６…スペーサ ４７…貫通孔 ４８…スプリング
ガイド部 ４９…貫通孔 ５０…シールリン
グ ５１…隙間

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒ケース（２２）の一端面の周辺にフ
   ランジ（２３）を有すると共に、その一端面の中央に圧
   力導入パイプ（２４）が接続されかつ前記一端面から前
   記圧力導入パイプ（２４）と平行に支出される複数のリ
   ードピン（２５）が設けられた半導体圧力センサ素子
   （２１）と、中央に前記圧力導入パイプが貫通固定され
   る透孔（２７）を有しかつ一側面に前記リードピン（２
   ５）と対応する溝（２８）が形成されかつ電気絶縁性材
   料で形成されたホルダ（２６）と、中央に圧力導入孔
   （３７）を有するステム（３６）と、前記圧力センサ素
   子（２１）の円筒ケース（２２）に嵌合され前記フラン
   ジ（２３）の径より小なる径の透孔（３１）を有する押
   え部材（３０）とを備え、前記フランジ（２３）を押さ
   え部材（３０）と前記ホルダ（２６）とで前記ステム
   （３６）に固定し、一方、リードピン（２５）は前記溝
   （２８）に沿って屈曲され、ホルダ（２６）上面に支持
   させた回路基板（４１）とリードピン（２５）との間に
   導電性スプリング（３４）を接触介在させてなることを
   特徴とする半導体式圧力センサ。
2. 【請求項２】 測定媒体の圧力を電気信号に変換する圧
   力センサ素子（２１）と、該圧力センサ素子（２１）が
   装着された金属製ステム（３６）と、逆カップ形状の頂
   面を貫通する外部接続端子（３９）を支持するコネクタ
   （４０）を具備し、かつ前記金属製ステム（３６）上に
   被着される金属製ケース（３８）とを有し、上記金属製
   ケース（３８）の内周面と、該金属製ケース（３８）に
   インサート成形されたコネクタ（４０）の周面との間に
   隙間（５１）を形成し、該隙間（５１）内にシールリン
   グ（５０）を介在せしめたことを特徴とする半導体式圧
   力センサ。