特開 2024-6068 圧力センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024006068

(43)【公開日】2024-01-17

(54)【発明の名称】圧力センサ

(51)【国際特許分類】

   G01L 19/04 20060101AFI20240110BHJP

   G01L 19/14 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

G01L19/04

G01L19/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022106618

(22)【出願日】2022-06-30

(71)【出願人】

【識別番号】000143949

【氏名又は名称】株式会社鷺宮製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】弁理士法人谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】滝本 和哉

(72)【発明者】

【氏名】板垣 智紀

(72)【発明者】

【氏名】瀬戸川 大空

【テーマコード（参考）】

2F055

【Ｆターム（参考）】

2F055CC02

2F055EE13

2F055FF01

2F055GG25

(57)【要約】

【課題】放熱性接着剤が変換基板に接触することを防止する圧力センサを提供する。
【解決手段】圧力センサは、圧力室と、圧力室に導入される流体の圧力を検出する半導体センサチップと、半導体センサチップに接続され、半導体センサチップの外部入出力端子を構成するリードピンとを有する圧力検出部と、圧力検出部に隣接し、基板収容部、コネクタ接続部、及び、基板収容部とコネクタ接続部との間に隔壁部を画定するコネクタハウジングと、外部との信号接続を行うための接続端子と、基板収容部内に収容され、リードピンを介した圧力検出部との間の信号の調整及び接端子を介した外部との間の信号の調整を行う変換基板と、変換基板に実装され、放熱性接着剤によってコネクタハウジングに固定される発熱部品と、を有する信号送出部とを備え、放熱性接着剤は、信号送出部が圧力検出部と隣接する方向と直交する方向に拡張された接着剤溜まり領域に及んで配されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧力室と、前記圧力室に導入される流体の圧力を検出する半導体センサチップと、前記半導体センサチップに接続され、前記半導体センサチップの外部入出力端子を構成するリードピンと、を有する圧力検出部と、
前記圧力検出部に隣接し、基板収容部、コネクタ接続部、及び、前記基板収容部と前記コネクタ接続部との間に隔壁部を画定するコネクタハウジングと、外部との信号接続を行うための接続端子と、前記基板収容部内に収容され、前記リードピンを介した前記圧力検出部との間の信号の調整及び前記接続端子を介した外部との間の信号の調整を行う変換基板と、前記変換基板に実装され、放熱性接着剤によって前記コネクタハウジングに固定される発熱部品と、を有する信号送出部と、
を備え、
前記放熱性接着剤は、前記信号送出部が前記圧力検出部と隣接する方向と直交する方向に拡張された接着剤溜まり領域に及んで配されていることを特徴とする圧力センサ。

【請求項2】

前記変換基板は、前記変換基板の外周上の部分において面取り部を有しており、前記コネクタハウジングが前記面取り部に対応するよう基板回り止めを有することを特徴とする、請求項１に記載の圧力センサ。

【請求項3】

前記接着剤溜まり領域に前記発熱部品を挿入する際に、前記信号送出部が前記圧力検出部と隣接する方向と直交する方向に盛り上がりつつ広がった前記放熱性接着剤が、前記変換基板上のランド部へ付着するのを防止するよう、前記変換基板が、前記変換基板上の前記ランド部近傍まで設けられた切り欠きを有することを特徴とする、請求項１または２に記載の圧力センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、変換基板を内部に設ける圧力センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、様々な駆動電圧や圧力検出信号の信号方式に適合させるために、駆動電圧、及び、圧力検出信号の両方を変換する変換回路を備える変換基板を、制御回路と圧力センサとの間に外部接続させる圧力センサがある。

【0003】

このような圧力センサでは、外部の衝撃や振動などにより、接続不良が生じる可能性があるなどの問題を解決するために、ケーブルを省略し、変換基板を圧力センサの内部に配置するものがある。しかし、変換基板は、駆動電圧の変圧などにより自己発熱する。よって、変換基板を圧力センサの内部に配置した場合、変換基板において生じた熱を効率的に放熱することや変換基板に伝わる熱を抑制することが望ましい。これらが有効に実施されない場合は、変換基板における電子部品が耐熱温度以上となり破損するなどの問題を生じる。

【0004】

変換基板に伝わる熱を抑制する構成として、特許文献１の図１０には、変換基板の近傍に配置される、トランジスタ等の発熱部品の周囲を、熱伝導性を有する接着剤で囲み、発熱部品からの熱を効率的に外部に放熱し変換基板への熱の影響を抑制することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開ＷＯ２０２２／０９７４３７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載の上記構成では、圧力センサを製造する過程で、予め充填された接着剤にトランジスタ等の発熱部品を挿入することがあり、このときに接着剤が溢れて変換基板に接触するおそれがある。接着剤が変換基板、特にはんだ付けを行うランド部にまで廻ってしまうと、基板上面のはんだ付け部分に不良を生じさせることがある。また、接着剤が変換基板、発熱部品をブリッジしてしまうと、発熱部品、基板相互間の伝熱の為、熱による影響が抑制できない。

【0007】

本発明の目的は、放熱性接着剤が変換基板に接触することを防止することが可能な圧力センサを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、圧力センサは、圧力室と、前記圧力室に導入される流体の圧力を検出する半導体センサチップと、前記半導体センサチップに接続され、前記半導体センサチップの外部入出力端子を構成するリードピンと、を有する圧力検出部と、前記圧力検出部に隣接し、基板収容部、コネクタ接続部、及び、前記基板収容部と前記コネクタ接続部との間に隔壁部を画定するコネクタハウジングと、外部との信号接続を行うための接続端子と、前記基板収容部内に収容され、前記リードピンを介した前記圧力検出部との間の信号の調整及び前記接続端子を介した外部との間の信号の調整を行う変換基板と、前記変換基板に実装され、放熱性接着剤によって前記コネクタハウジングに固定される発熱部品と、を有する信号送出部と、を備え、前記放熱性接着剤は、前記信号送出部が前記圧力検出部と隣接する方向と直交する方向に拡張された接着剤溜まり領域に及んで配されていることを特徴とする。

【0009】

また、上記圧力センサにおいて、前記変換基板は、前記変換基板の外周上の部分において面取り部を有しており、前記コネクタハウジングが前記面取り部に対応するよう基板回り止めを有してもよい。

【0010】

また、上記圧力センサは、前記接着剤溜まり領域に前記発熱部品を挿入する際に、前記信号送出部が前記圧力検出部と隣接する方向と直交する方向に盛り上がりつつ広がった前記放熱性接着剤が、前記変換基板上のランド部へ付着するのを防止するよう、前記変換基板が、前記変換基板上の前記ランド部近傍まで設けられた切り欠きを有してもよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、放熱性接着剤が変換基板に接触することを防止することができる圧力センサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る圧力センサを示す断面図である。

【図2】図２は、本発明の実施形態に係る圧力センサ本体を示す概略図であり、図２（ａ）は、基板設置前の圧力センサ本体を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、基板設置前で接着剤を塗布後の圧力センサ本体を示す平面図である。

【図3】図３は、本発明の実施形態に係る圧力センサ本体の接着剤溜まり領域を示す一部拡大断面図であり、図３（ａ）は、図２（ｂ）におけるＩＩＩａ部を拡大して示す、発熱部品挿入前の接着剤溜まり領域の上面図であり、図３（ｂ）は、発熱部品挿入前の接着剤溜まり領域の断面図であり、図３（ｃ）は、発熱部品挿入後の接着剤溜まり領域の断面図である。

【図4】図４は、本発明の実施形態に係る圧力センサ本体を示す概略図であり、図４（ａ）は、基板設置後の圧力センサ本体を示す斜視図であり、図４（ｂ）は、基板設置後の圧力センサ本体を示す平面図である。

【図5】図５（ａ）は、本発明の他の実施形態に係る圧力センサを示す断面図であり、図５（ｂ）は、本発明のさらなる他の実施形態に係る圧力センサを示す断面図である。

【図6】図６は、本発明のまたさらなる他の実施形態に係る圧力センサを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の実施形態について、図１から図６を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明は本実施形態の態様に限定されるものではない。

【0014】

本発明の実施形態に係る圧力センサ１００は、変換基板１３３からの放熱手段と、変換基板１３３への熱移動抑制手段と、をそれぞれ備えることにより、変換基板１３３において生じた熱を外部環境へと効果的に放熱させるともに、圧力検出対象の流体から変換基板１３３への熱移動を抑制し得るものである。ここで、変換基板の放熱手段は、変換基板１３３（発熱部品を含む）をコネクタハウジング１３１に間接的に熱接触させるものである。そこで、変換基板１３３の放熱手段として、変換基板１３３をコネクタハウジング１３１に、間接的に熱接触させる場合について、説明する。

【0015】

＜用語＞
本明細書及び特許請求の範囲の記載において、「一端」及び「他端」とは、図面における「下端」及び「上端」を示す。

【0016】

＜圧力センサの構成＞
図１を用いて、本発明の実施形態に係る圧力センサ１００について説明する。

【0017】

圧力センサ１００は、流体導入部１１０と、圧力検出部１２０と、信号送出部（本体）１３０と、接続部材１４０と、から構成される。以下、圧力センサ１００のそれぞれの構成について順に説明する。なお、圧力センサ１００は、流体導入部１１０及び圧力検出部１２０を接合固定し、圧力検出部１２０及び信号送出部１３０を電気的に接続した後、接続部材１４０により、流体導入部１１０、圧力検出部１２０、及び、信号送出部１３０を一体的に組み付けられる。

【0018】

＜流体導入部＞
流体導入部１１０は、圧力検出される流体を、後述する圧力室１１２Ａに導入するものであり、金属製の継手部材１１１と、継手部材１１１の他端に溶接等により接続される金属製のベースプレート１１２と、を備える。

【0019】

継手部材１１１は、圧力検出される流体を導入する配管（不図示）と接続される雌ねじ部１１１ａと、配管から導入された流体を圧力室１１２Ａに導くポート１１１ｂと、を備える。ポート１１１ｂの開口端は、ベースプレート１１２の中央に設けられた開口部に溶接等により接続される。本実施形態において、継手部材１１１は、雌ねじ部１１１ａを備えるものとしたが、これに限らず、例えば、雄ねじ部を備えるものや、継手部材１１１の代わりに、銅製の接続パイプが接続されるものとしてもよい。

【0020】

ベースプレート１１２は、一端から他端に向けて、圧力センサ１００の中心軸線Ｃに対して半径方向に拡径するお椀形状を有し、後述するダイヤフラム１２２との間に圧力室１１２Ａを形成する。

【0021】

＜圧力検出部＞
圧力検出部１２０は、圧力室１１２Ａの流体の圧力を検出するものであり、貫通孔を有するハウジング１２１と、上述の圧力室１１２Ａと後述する液封室１２４Ａとを区画するダイヤフラム１２２と、ダイヤフラム１２２の圧力室１１２Ａ側に配置される保護カバー１２３と、を備える。また、圧力検出部１２０は、ハウジング１２１の貫通孔内部に封着されるハーメチックガラス１２４と、ハーメチックガラス１２４の圧力室１１２Ａ側の凹部とダイヤフラム１２２との間に封入オイルが充填される液封室１２４Ａと、ハーメチックガラス１２４の中央に配置される支柱１２５と、を備える。さらに、圧力検出部１２０は、支柱１２５に支持され液封室１２４Ａ内部に配置される半導体センサチップ１２６と、液封室１２４Ａの周囲に配置される電位調整部材１２７と、ハーメチックガラス１２４に固定される複数のリードピン１２８と、ハーメチックガラス１２４に固定されるオイル充填用パイプ１２９と、を備える。

【0022】

ハウジング１２１は、ハーメチックガラス１２４の周囲の強度を保つために、例えばＦｅ・Ｎｉ系合金やステンレス等の金属材料により形成される。ダイヤフラム１２２と、保護カバー１２３は、共に金属材料で形成され、共にハウジング１２１の圧力室１１２Ａ側の貫通孔の外周縁部において溶接される。保護カバー１２３は、ダイヤフラム１２２を保護するために圧力室１１２Ａ内部に設けられ、流体導入部１１０から導入された流体が通過するための複数の連通孔１２３ａが設けられる。ハウジング１２１は、圧力検出部１２０が組み立てられた後、流体導入部１１０のベースプレート１１２の外周縁部において、ＴＩＧ溶接、プラズマ溶接、レーザ溶接等により外側から溶接される。

【0023】

ハーメチックガラス１２４は、半導体センサチップ１２６が液封された液封室１２４Ａを空気中の湿気や埃、熱などの周囲の環境条件から保護し、複数のリードピン１２８を保持し、複数のリードピン１２８とハウジング１２１とを絶縁するために設けられる。ハーメチックガラス１２４の中央に配置された支柱１２５の液封室１２４Ａ側には、半導体センサチップ１２６が接着剤などにより支持される。なお、本実施形態において、支柱１２５は、Ｆｅ・Ｎｉ系合金で形成されるものとしたが、これに限らない。例えば、ステンレス等その他の金属材料で形成されるものとしてもよいし、支柱１２５を設けずに、ハーメチックガラス１２４の凹部を形成する平坦面に直接的に支持されるように構成されてもよい。

【0024】

半導体センサチップ１２６の内部には、ピエゾ抵抗効果を有する材料（例えば、単結晶シリコン等）からなるダイヤフラムと、ダイヤフラム上に複数の半導体歪みゲージを形成し、これらの半導体歪みゲージをブリッジ接続したブリッジ回路及びブリッジ回路からの出力を処理する増幅回路と、演算処理回路等の集積回路と、が含まれる。また、半導体センサチップ１２６は、例えば、金またはアルミニウム製のボンディングワイヤ１２６ａにより複数のリードピン１２８に接続され、複数のリードピン１２８は、半導体センサチップ１２６の外部入出力端子を構成している。

【0025】

電位調整部材１２７は、半導体センサチップ１２６を無電界（ゼロ電位）内に置き、フレームアースと２次電源との間に生じる電位の影響でチップ内の回路などが悪影響を受けないようにするために設けられる。電位調整部材１２７は、液封室１２４Ａ内の半導体センサチップ１２６とダイヤフラム１２２との間に配置され、金属等の導電性の材料で形成され、半導体センサチップ１２６のゼロ電位に接続される端子に接続される。

【0026】

ハーメチックガラス１２４には、複数のリードピン１２８及びオイル充填用パイプ１２９が、貫通状態でハーメチック処理により固定される。本実施形態では、リードピン１２８として、全部で８本のリードピン１２８が設けられている。すなわち、外部出力用（Ｖｏｕｔ）、駆動電圧供給用（Ｖｃｃ）、接地用（ＧＮＤ）の３本のリードピン１２８と、半導体センサチップ１２６の調整用の端子として５本のリードピン１２８が設けられている。なお、図１においては、８本のリードピン１２８のうち４本が示される。

【0027】

オイル充填用パイプ１２９は、液封室１２４Ａの内部に封入オイル（例えば、シリコーンオイル、または、フッ素系不活性液体等）を充填するために設けられる。なお、オイル充填用パイプ１２９の他端は、オイル充填後、図１に示されるように、押し潰されて閉塞される。

【0028】

＜圧力検出部の動作＞
圧力検出部１２０の動作について説明する。まず、ダイヤフラム１２２が、継手部材１１１から圧力室１１２Ａに導入される流体により押圧される。このダイヤフラム１２２に加えられる圧力室１１２Ａの圧力は、液封室１２４Ａ内の封入オイルを介して半導体センサチップ１２６に伝達される。この伝達された圧力により、半導体センサチップ１２６のシリコンダイヤフラムが変形し、ピエゾ抵抗素子によるブリッジ回路で圧力を電気信号に変換して、半導体センサチップ１２６の集積回路からボンディングワイヤ１２６ａ及び複数のリードピン１２８を介して、信号送出部１３０に出力される。

【0029】

＜信号送出部＞
信号送出部（本体）１３０は、圧力検出部１２０で検出された圧力信号を外部に送出するものであり、圧力検出部１２０の他端側に隣接して配置される外部接続用のコネクタハウジング１３１と、一端が複数のリードピン１２８に接続される可撓性結線材１３２と、を備える。また、信号送出部１３０は、３つの接続端子を介してコネクタハウジング１３１に固定される変換基板１３３と、一端部が変換基板１３３に貫通接続される上記接続端子１３４ａ～ｃと、を備える。なお、この変換基板１３３には、オイル充填用パイプ１２９との干渉を避けるために、開口部１３３ｆが形成されている。

【0030】

コネクタハウジング１３１は、熱伝導率が比較的高い絶縁性の樹脂等により形成されており、一端側に凹形状を有する基板収容部１３１ａと、他端側に凹形状を有し、外部のコネクタ（不図示）に接続されるコネクタ接続部１３１ｂと、基板収容部１３１ａとコネクタ接続部１３１ｂとの間に配置される隔壁部１３１ｃと、を備える。基板収容部１３１ａにより画定される内部空間Ｓには、ハーメチックガラス１２４から延出した複数のリードピン１２８及びオイル充填用パイプ１２９、可撓性結線材１３２、及び、変換基板１３３等が配置される。

【0031】

変換基板１３３は、駆動電圧や圧力検出信号の信号方式に対応するために、駆動電圧、及び、圧力検出信号の両方を変換する変換回路（不図示）を備える。この変換回路は、接続端子１３４ａ～ｃを介して、圧力センサ１００の外部に接続される制御回路（不図示）の駆動電圧（例えば、８Ｖ～３６Ｖ）を、半導体センサチップ１２６の駆動電圧（例えば、５．０Ｖ）に降圧する降圧回路部（不図示）と、圧力センサ１００の圧力検出信号（例えば、０．５Ｖ～４．５Ｖ）を、制御回路の圧力検出信号（例えば、１Ｖ～５Ｖ）に昇圧する電圧シフト回路部（不図示）と、を備える。このように、駆動電圧や圧力検出信号の信号方式に対応して、圧力センサ１００内に設ける変換基板１３３を適宜選択することにより、圧力検出部１２０、特に半導体センサチップ１２６や、液封室１２４Ａの周辺構造の設計変更を行うことなく、駆動電圧及び圧力検出信号の差を吸収することができる。

【0032】

接続端子１３４ａ～ｃは、外部出力用（Ｖｏｕｔ）、駆動電圧供給用（Ｖｃｃ）、接地用（ＧＮＤ）の少なくとも３本を設けている。この接続端子１３４ａ～ｃは、組立性を向上させるために、例えば、接続端子１３４ａについて説明すると、接続端子１３４ａの一端部１３４ｄを変換基板１３３に設けられる貫通孔に挿通させ、この貫通部をはんだ付けすることにより、接続端子１３４ａを変換基板１３３に接続させている。この変換基板１３３の接続部にはランド部１３３ｎが形成され、電極１３５と導電パターンにより導通している。一方、接続端子１３４ａの他端側、は、隔壁部１３１ｃを貫通して、コネクタ接続部１３１ｂへと延在している。この接続端子１３４ａ～ｃが貫通する隔壁部１３１ｃの貫通部は、接続端子固定接着剤１３４ｇにより封止されている。

【0033】

＜接続部材＞
接続部材１４０は、流体導入部１１０、圧力検出部１２０、及び、信号送出部１３０をカシメ加工により接続固定するカシメ板１４１と、圧力検出部１２０と信号送出部１３０との間に配置される粘着シート１４２と、を備える。

【0034】

カシメ板１４１は、銅等の金属で円筒形状に形成される。カシメ板１４１は、流体導入部１１０、圧力検出部１２０及び信号送出部１３０の周囲に配置されるとともに、カシメ加工により、流体導入部１１０及び信号送出部１３０へと固定される。このカシメ加工により、粘着シート１４２は、防水・防塵機能を果たすために、圧力検出部１２０及び信号送出部１３０の間に挟持される。なお、粘着シート１４２とハウジング１２１との間には、変換基板１３３への熱移動抑制手段として、熱放射性を有する非金属の樹脂シート１５１及び熱放射性を有する接着剤１５２が挟持されても良い。

【0035】

＜変換基板の放熱手段＞
変換基板１３３は、各種の電子部品が実装されコネクタハウジング１３１から離隔している他端面１３３ｂと、接続端子１３４ａ～ｃ等がはんだ付けされる一端面１３３ａと、を備える。本実施形態における発熱部品１３３ｈ（例えば、トランジスタ、レギュレータなど）は、リードタイプであり、他端面１３３ｂに実装される。この変換基板１３３は、駆動電圧の変圧などにより自己発熱するため、これに対して何ら対策を講じない場合には、変換基板上の電子部品が耐熱温度以上となり破損するおそれがある。そこで、本実施形態では、変換基板１３３の電子部品が耐熱温度以上とならないように、様々な変換基板１３３の放熱手段を採用するものである。これにより、変換基板１３３において生じた熱を、外部環境に効率的に放熱させ得るため、変換基板１３３の耐熱温度に対する余裕度を向上させることができる。以下に、本実施形態における変換基板１３３の放熱手段について具体的に説明する。

【0036】

＜変換基板の放熱手段（リードタイプの発熱部品）＞
変換基板１３３の放熱手段として、図１中の破線付き（１）の放熱経路を構成するように、リードタイプの発熱部品１３３ｈが用いられる。リードタイプの発熱部品１３３ｈは、基板対向面１３１ａ１側に設けられる。この発熱部品１３３ｈの周囲は熱伝導性を有する放熱性接着剤１３３ｇが充填されることから、この放熱性接着剤１３３ｇが変換基板上へ広がらないようにするために、コネクタハウジング１３１の外周部との間に接着剤溜まり領域１３１ｅを画定する、接着剤溜まり壁面１３１ｗが設けられている。すなわち、接着剤溜まり領域１３１ｅは、本実施形態では、接着剤溜まり壁面１３１ｗ並びに本体１３０の基板収容部１３１ａ及び隔壁部１３１ｃで画定される。この接着剤溜まり領域１３１ｅにリードタイプの発熱部品１３３ｈが収容されるとともに、接着剤溜まり領域１３１ｅとリードタイプの発熱部品１３３ｈとの間のみに、熱伝導性を有する放熱性接着剤１３３ｇが充填されている。これにより、本実施形態では、発熱部品１３３ｈにおいて生じた熱を、発熱部品１３３ｈの周囲を取り囲む熱伝導性を有する放熱性接着剤１３３ｇへと積極的に熱移動させるため、コネクタハウジング１３１を介して外部環境へとより効率的に放熱させることができる。この点で、平面視で接着剤溜まり壁面１３１ｗ及びコネクタハウジング１３１の内壁に囲まれる、接着剤溜まり領域１３１ｅは、図２（ｂ）に示されるように、リードタイプの発熱部品１３３ｈの挿入方向に対し直交する方向(図２（ｂ）の平面視で前方向、後方向、左方向、右方向)に形成されていることが望ましい。これは、接着剤溜まり壁面１３１ｗとコネクタハウジング１３１の内壁部との交点を最短距離で結ぶ形状や、接着剤溜まり壁面１３１ｗの両端を緩やかな曲線(例えば、円弧状)で結んだ形状よりも、本実施形態のように平面視で矩形状とすることにより接着剤溜まり領域１３１ｅの表面積を増やすことができるからである。それにより、発熱部品１３３ｈにおいて生じた熱の発熱部品１３３ｈの周囲を取り囲む熱伝導性を有する放熱性接着剤１３３ｇへの移動量をより大きくできる。また、図２（ｂ）に示されるように接続端子１３４ｂ，１３４ｃを回避するように平面視矩形状に形成されていることにより、空間を有効に使用することもできる。そして、リードタイプの発熱部品１３３ｈは、リード１３３ｌを介して、変換基板１３３に実装されているため、物理的に、発熱部品１３３ｈの発熱部が、変換基板１３３から離間し、それにより、変換基板１３３の電子部品が耐熱温度以上となることを抑制することができる。

【0037】

ここで、リードタイプの発熱部品１３３ｈは、外気に近くなるようコネクタハウジング１３１の外径側に設けられる。これにより、リードタイプの発熱部品１３３ｈの周囲に充填されている放熱性接着剤１３３ｇがよりコネクタハウジング１３１の外部へと放熱し易くなる。

【0038】

さらには、リードタイプの発熱部品１３３ｈの周囲に充填されている放熱性接着剤１３３ｇと変換基板１３３との間に空間が設けられることで、発熱部品１３３ｈ、変換基板１３３の相互間に熱が伝わることを抑制することができる。

【0039】

＜熱移動抑制手段＞
圧力室１１２Ａには、圧力検出対象の流体が導入されるが、流体の使用条件によっては、非常に高温（例えば、１３０（℃）程度）の流体が導入され、熱源となることがあった。この際に、圧力検出部１２０側の熱（圧力室１１２Ａに導入される高温の流体の熱など）が、変換基板１３３へと熱移動（図１の一端側から他端側への熱伝達、熱伝導、及び、熱放射（輻射））することにより、放熱手段（リードタイプの発熱部品）を用いた放熱効果が、相殺されてしまうおそれがあった。そこで、本実施形態では、圧力検出部１２０側の熱（圧力室１１２Ａに導入される高温の流体の熱など）が、変換基板１３３へと熱移動しないように、様々な熱移動抑制手段を採用するものである。これにより、本実施形態において、圧力検出部１２０側の熱が、変換基板１３３へと熱移動することを抑制できるため、放熱手段（リードタイプの発熱部品）を用いた放熱効果が十分に奏されることになる。以下に、本実施形態における変換基板１３３への熱移動抑制手段について具体的に説明する。

【0040】

＜変換基板への第１の熱移動抑制手段（内部空間）＞
変換基板１３３への第１の熱移動抑制手段として、内部空間Ｓが用いられる。具体的には、変換基板１３３を、基板収容部１３１ａの他端近傍に設けることにより、内部空間Ｓにおける、変換基板１３３と圧力検出部１２０側のハウジング１２１との中心軸線Ｃ方向の距離Ｌを、可能な限り大きく設定することができる。これにより、本実施形態において、圧力検出部１２０側の熱が、伝熱経路が長く、かつ熱伝導率の低い空気の内部空間Ｓを介するため、変換基板１３３へと熱伝達されることを抑制することができる。ただし、変換基板１３３と、基板収容部１３１ａの他端は次項で述べるように直接は接触していない。

【0041】

＜変換基板への第２の熱移動抑制手段（変換基板の本体からの離隔）＞
図１に示されるように、変換基板１３３は、コネクタハウジング１３１とは直接接触しないように、基板収容部１３１ａの他端及び外周から離隔して設けられている。変換基板１３３がコネクタハウジング１３１に直接支持される代わりに、図４（ａ）及び（ｂ）に示されるように、三本の接続端子１３４ａ～ｃで三点支持されている。この、三本の接続端子１３４ａ～ｃは、接続端子１３４ａ～ｃを変換基板１３３へとはんだ付けする際に特に荷重が加わる変換基板１３３の中心側へ位置するように設けられている。また、図１に示すように、三本の接続端子１３４ａ～ｃは直線構造ではなく、段差１３４ｆがついた構造であり、段差１３４ｆの部分で変換基板１３３を受けることができる。この段差１３４ｆの位置は、変換基板１３３をコネクタハウジング１３１に収容した時に、先に述べたように変換基板１３３が三点支持となるよう、コネクタハウジング１３１と接触しない高さに設定されている。このような構造とすることにより、変換基板１３３ははんだ付け時の荷重が加わっても、接続端子１３４ａ～ｃに対する傾きが生じにくくバランスよく配置できるとともに、変換基板１３３のコネクタハウジング１３１方向（上方向）への移動を抑え、接続端子１３４ａ～ｃでしっかりと支持するように構成されている。さらに、図１に示されるように、接続端子１３４ａ～ｃ自体が接続端子固定接着剤１３４ｇでコネクタハウジング１３１に固定されること、及び、変換基板１３３に実装されているリードタイプの発熱部品１３３ｈが放熱性接着剤１３３ｇによってコネクタハウジング１３１に固定されることで、変換基板１３３のコネクタハウジング１３１への間接的な固定を行っている。このように、変換基板１３３が、コネクタハウジング１３１とは直接接触しないように基板収容部１３１ａの他端から離隔して設けられていることで、リードタイプの発熱部品１３３ｈから周囲の放熱性接着剤１３３ｇに伝わった熱が、変換基板１３３へと伝わるのを抑制できる。

【0042】

以上に加えて、変換基板１３３は、その側部が基板収容部１３１ａの外周から離隔するように設けられていることにより、変換基板１３３とコネクタハウジング１３１の熱による線膨張係数の違いから生じる、コネクタハウジング１３１から変換基板１３３へ加わる応力を生じさせないようにすることができる。これにより、線膨張係数の違いから生じる、コネクタハウジング１３１から変換基板１３３へ加わる応力による、変換基板１３３の破損を防止することができる。

【0043】

＜変換基板への第３の熱移動抑制手段（可撓性結線材）＞
前述の可撓性結線材１３２は、変換基板１３３への第３の熱移動抑制手段として用いられる。具体的には、可撓性結線材１３２は、例えば、可撓性を有するフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）、薄板状の導電部材、リード線単体、リード線の集合体等から形成されており、内部空間Ｓにおいて、湾曲又は屈曲した状態で、複数のリードピン１２８と電極１３５との間を接続している。よって、複数のリードピン１２８と電極１３５との間の接続距離を、比較的大きく設定することができる。また、通常の配線材よりも可撓性結線材１３２は細く、断面積が小さくなっている。これにより、本実施形態において、半導体センサチップ１２６側の熱が、伝熱経路の長い可撓性結線材１３２を介するため、また、断面積が小さくされているため、変換基板１３３へと熱伝導されることを抑制することができる。

【0044】

＜本体の組み立て工程＞
図２（ａ）は、本体１３０に変換基板１３３が設置される前、並びに、接続端子固定接着剤１３４ｇが塗布される前、及び、放熱性接着剤１３３ｇが接着剤溜まり領域１３１ｅに充填される前の本体１３０の斜視図を示すものであり、図２（ｂ）は、本体１３０に変換基板１３３が設置される前、並びに、接続端子固定接着剤１３４ｇが塗布された後、及び、放熱性接着剤１３３ｇが接着剤溜まり領域１３１ｅに充填された後の本体１３０の平面図を示すものである。なお、図２（ａ）は、本体内部が見えるようにコネクタハウジング１３１の一部を切断して示しており、これは図４（ａ）も同様である。

【0045】

本体１３０の組み立て工程では、まず、図２（ａ）に示すように、三本の接続端子１３４ａ～ｃを本体１３０に挿入する。そして、挿入された接続端子１３４ａ～ｃが本体１３０に固定されるように、図１及び図２（ｂ）に示すように、接続端子固定接着剤１３４ｇを接続端子１３４ａ～ｃの周囲に塗布（充填）する。ただし、塗布される厚さは、接続端子固定接着剤１３４ｇが変換基板１３３に付着しないように定める。次に、同様に図１及び図２（ｂ）に示すように、本体１３０の接着剤溜まり領域１３１ｅに放熱性接着剤１３３ｇを充填する。ただし、放熱性接着剤１３３ｇの充填は、接着剤溜まり領域１３１ｅの充填可能な空間容積の半分～80％程度とし、充填可能容積の限界までは充填しない。そして、変換基板１３３を本体１３０に挿入する。このとき、リードタイプの発熱部品１３３ｈは変換基板１３３に前もって組付けられており、基板対向面１３１ａ１側に突出していることから、本体１３０の接着剤溜まり領域１３１ｅ内に充填された放熱性接着剤１３３ｇに挿入される。次に、変換基板１３３が挿入された本体１３０をオーブンに入れて、加熱し放熱性接着剤１３３ｇ、接続端子固定接着剤１３４ｇを硬化させる。この加熱は変換基板１３３の吸湿によるマイグレーション防止の為、変換基板１３３の乾燥の目的も含んでいる。そして、接続端子１３４ａ～ｃ及びリードタイプの発熱部品１３３ｈを変換基板１３３へはんだ付けする。最後に、はんだ付けが適正になされているかを確認するため、はんだ検査を行う。

【0046】

＜放熱性接着剤へのリードタイプの発熱部品の挿入＞
図３（ａ）は、図２（ｂ）において四角で囲まれたＩＩＩａ部を拡大した図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の挿入領域１３３ｉにリードタイプの発熱部品１３３ｈが挿入される様子を示す側面断面図であり、図３（ｃ）は、挿入領域１３３ｉにリードタイプの発熱部品１３３ｈが挿入された後の放熱性接着剤１３３ｇの盛り上がりを示す側面断面図である。

【0047】

図４（ａ）は本体１３０に変換基板１３３が設置された後の本体１３０の斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の本体を変換基板１３３側から見た平面図である。

【0048】

上述した本体の組み立て工程において、図３（ａ）に示される、本体１３０の接着剤溜まり領域１３１ｅ内に充填された放熱性接着剤１３３ｇの挿入領域１３３ｉに、リードタイプの発熱部品１３３ｈが、図３（ｂ）に示されるように挿入されるとき、図３（ｃ）に示されるように、リードタイプの発熱部品１３３ｈの各面に沿って放熱性接着剤１３３ｇが盛り上がることとなる。これについて何も対策を施さない場合には、盛り上がった放熱性接着剤１３３ｇが接着剤溜まり壁面１３１ｗに沿って表面張力により這い上がり（図２（ａ）に示す矢印Ａ方向）、直接、変換基板１３３に接触するか、あるいは、変換基板１３３上に垂れてしまう恐れがある。特に、変換基板１３３のはんだ付け部（ランド部１３３ｎ）に放熱性接着剤１３３ｇが接触する場合には、はんだ付け不良を引き起こす恐れがある。放熱性接着剤１３３ｇは、リードタイプの発熱部品１３３ｈの信号送出部１３０と圧力検出部１２０が隣接する方向と直交する方向に拡張された接着剤溜まり領域１３１ｅに及んで配されている。これは放熱性接着剤１３３ｇ内にリードタイプの発熱部品１３３ｈが挿入されても、信号送出部１３０と圧力検出部１２０が隣接する方向と直交する方向に盛り上がりつつ広がった放熱性接着剤１３３ｇを十分に収容し、変換基板１３３への放熱性接着剤１３３ｇの付着を防止できるようにするためである。また、放熱性接着剤１３３ｇが接着剤溜まり壁面１３１ｗに沿って、図２（ａ）に示す矢印Ａ方向に、表面張力により這い上がる恐れがある変換基板１３３の部分に切り欠き部１３３ｋを設けている。これにより、変換基板１３３と本体１３０の内壁との間隔を広げることができ、信号送出部１３０と圧力検出部１２０が隣接する方向と直交する方向に盛り上がりつつ広がった放熱性接着剤１３３ｇが、接着剤溜まり壁面１３１ｗに沿って表面張力により這い上がるのを防止することができる。また、変換基板１３３のランド部１３３ｎ近傍まで切り欠き部１３３ｋが設けられることで、仮に信号送出部１３０と圧力検出部１２０が隣接する方向と直交する方向に横溢した放熱性接着剤１３３ｇが基板に垂れてしまっても、ランド部１３３ｎに放熱性接着剤１３３ｇが付着することを防止できる。なお、本実施形態では、信号送出部１３０と圧力検出部１２０が隣接する方向は、リードタイプの発熱部品１３３ｈが変換基板１３３に装着される方向と一致する。

【0049】

また、図２（ａ），（ｂ）及び図４（ａ），（ｂ）に示されるように、本実施形態では、変換基板１３３の平面視円形である外周の内、対向する部分が２か所面取りされて面取り部１３１ｍが設けられており、これに対応するように本体１３０の平面視円形である内壁には基板回り止め１３６が２か所設けられている。これにより、本体１３０の円形である内壁と変換基板１３３の円形である外周とがガイドとなり、平面視での変換基板１３３と本体１３０の中心が合致する。このように、変換基板１３３の平面視円形である外周と本体１３０の内壁の平面視での互いの中心を合わせることにより、平面視で前後左右のぐらつきを少なくできる。更に、面取り部１３１ｍ及び基板回り止め１３６とで、変換基板１３３の位置決め及び方向付けがなされる。これは、放熱性接着剤１３３ｇが変換基板１３３上に垂れてしまうのを防止するため、変換基板１３３を本体１３０に挿入するとき、及び、挿入した後にも、変換基板１３３が本体１３０に対して回転しないようにするためである。この面取り部１３１ｍと基板回り止め１３６が図４（ａ），（ｂ）に示されるように、互いに係合することで、変換基板１３３のコネクタハウジング１３１への挿入時におけるガイドとなり、接続端子１３４ａ～ｃの３本を、３か所のランド部１３３ｎの貫通孔に挿通させるために、変換基板１３３を回転させるなど行って挿通位置を探る必要がなくなる。これにより、変換基板１３３が本体１３０に対して回転することで生じる、放熱性接着剤１３３ｇの液面の揺動がなくなることから、変換基板１３３上へと垂れることや、本体１３０の内周を伝って放熱性接着剤１３３ｇが変換基板１３３全体へ広がることを防止できる。本実施形態では、面取り部１３１ｍと基板回り止め１３６は直線状に構成されているが、これに限定されるわけではなく、例えば凹形状と凸形状に構成され互いに係合しても良い。更には、一方が切り欠きを備え、他方が、切り欠きに対応する形状を備えることで前述の面取り部１３１ｍと基板回り止め１３６と同様の効果を得られるものでもよい。また、面取り部１３１ｍと基板回り止め１３６は、それぞれ２つ設けられているが、１つまたは３つ以上設けられても良い。なお、変換基板１３３の平面視の外周及び本体１３０の平面視の内壁が矩形である場合には、それぞれが互いに嵌合または係合できる形状であればよい。

【0050】

以上のような防止策の他に、図２（ｂ）に示されるように、リードタイプの発熱部品１３３ｈの放熱性接着剤１３３ｇへの挿入領域１３３ｉを本体１３０の外周壁面から離れた位置になるように配置することでも、盛り上がった放熱性接着剤１３３ｇが変換基板１３３上に接触することを抑えることができる。

【0051】

＜圧力センサの組み立て工程＞
次に、圧力センサ１００の組み立て工程について説明する。まず、圧力検出部１２０及び上記のごとく信号送出部（本体）１３０をそれぞれ組み立てる。そして、圧力検出部１２０において、オイル充填用パイプ１２９を介して、封入オイルを液封室１２４Ａに充填させるとともに、オイル充填用パイプ１２９を閉塞させる。さらに、この圧力検出部１２０に、流体導入部１１０を溶接等により固定させる。その後、圧力検出部１２０の複数のリードピン１２８と、信号送出部１３０の変換基板１３３とを、それぞれ上方を向くように並列配置させ、可撓性結線材１３２の一方及び他方を、複数のリードピン１２８及び変換基板１３３上の電極１３５の表面上にそれぞれ固定させる。さらに、圧力検出部１２０と信号送出部１３０とを、湾曲又は屈曲した可撓性結線材１３２を介して、同一軸線上に対向配置させ、圧力検出部１２０と信号送出部１３０との間に、粘着シート１４２を挟持させる。最後に、カシメ板１４１の一端側及び他端側を、流体導入部１１０のベースプレート１１２及び信号送出部１３０のコネクタハウジング１３１のそれぞれに係合させ、流体導入部１１０、圧力検出部１２０、及び、信号送出部１３０を、一体的に固定させる。

【0052】

ここで、圧力センサ１００において、湾曲又は屈曲した可撓性結線材１３２を採用しない場合には、圧力センサ１００の組み立て工程は、例えば、中心軸線Ｃ方向の一端側から他端側へと積み上げるように、組み立てることが必要であった。よって、組み立て工程の自由度が極めて低いため、組み立て時間の短縮を図ることは困難となっていた。しかしながら、本実施形態においては、圧力検出部１２０と信号送出部１３０との間を、湾曲又は屈曲した可撓性結線材１３２を介して接続させることにより、圧力センサ１００の組み立て工程の自由度を高くできるため、組み立て時間の短縮を図ることができる。

【0053】

＜他の実施形態＞
前述の実施形態と異なるいくつかの他の実施形態について、図５（ａ），（ｂ）及び図６を参照して説明する。なお、前述の実施形態と同じ構成には同じ参照番号を付し、説明は省略する。

【0054】

図５（ａ）は、本発明の他の実施形態に係る圧力センサを示す断面図であり、図５（ｂ）は、本発明のさらなる他の実施形態に係る圧力センサを示す断面図である。図５（ａ）に示すように、本実施形態では、変換基板２３３が、中心軸線Ｃに平行に、すなわち、信号送出部１３０が圧力検出部１２０と隣接する方向と平行な方向に配置されている。また、リードタイプの発熱部品２３３ｈは、リード２３３ｌ部分が直角に曲げられており、その先端を、実装面２３３ｂからはんだ面２３３ａへと、変換基板２３３に設けられる貫通孔に挿通させ、この貫通部をはんだ付けすることにより、接続端子１３４ａを変換基板２３３に接続させている。この変換基板２３３の接続部にはランド部２３３ｎが形成され、電極１３５と導電パターンにより導通している。

【0055】

図５（ｂ）に示すように、さらなる他の実施形態でも、変換基板３３３は、信号送出部１３０が圧力検出部１２０と隣接する方向と平行な方向に配置されている。また、リードタイプの発熱部品３３３ｈは、リード３３３ｌが直角に曲げられており、さらに、その先端がＬ字型に曲げられている。この、Ｌ字型に曲げられたリード３３３ｌの先端は、変換基板３３３の実装面３３３ｂ上にはんだ付けされており、ランド部３３３ｎが形成されている。

【0056】

図６は、本発明のまたさらなる他の実施形態に係る圧力センサを示す断面図である。図６に示すように、本実施形態でも、変換基板４３３が、信号送出部１３０が圧力検出部１２０と隣接する方向と平行な方向に配置されている。また、リードタイプの発熱部品４３３ｈは、リード４３３ｌが変換基板４３３に平行になっており、リード４３３ｌの一部が変換基板４３３の実装面４３３ｂ上のパターンに、例えば導電性接着剤等で張り付けられている。

【0057】

このように、本発明の他の実施形態においては、信号送出部１３０が圧力検出部１２０と隣接する方向に、変換基板２３３，３３３，４３３が配置されていることから、接着剤溜まり領域１３１ｅに対向する部分の面積が変換基板１３３に比べて極めて小さい。それにより、接着剤溜まり領域１３１ｅに、リードタイプの発熱部品２３３ｈ，３３３ｈ，４３３ｈがそれぞれ挿入され、放熱性接着剤１３３ｇが信号送出部１３０と圧力検出部１２０が隣接する方向と直交する方向に盛り上がりつつ広がったとしても、変換基板２３３，３３３，４３３上に放熱性接着剤１３３ｇが垂れることがない。また、表面張力により放熱性接着剤１３３ｇが這い上がったとしても、放熱性接着剤１３３ｇが変換基板２３３，３３３，４３３上に垂れることを防止できる。さらには、仮に信号送出部１３０と圧力検出部１２０が隣接する方向と直交する方向に放熱性接着剤１３３ｇが横溢したとしても、ランド部２３３ｎまたは３３３ｎに放熱性接着剤１３３ｇが付着することを防止できる。

【0058】

以上のような構成によれば、変換基板において生じた熱を外部環境へと効果的に放熱させるために、放熱性接着剤を使用する場合に生じるはんだ付け不良を防止することができる。

【符号の説明】

【0059】

１００ 圧力センサ
１１０ 流体導入部
１１１ 継手部材
１１２ ベースプレート
１２０ 圧力検出部
１２１ ハウジング
１２２ ダイヤフラム
１２３ 保護カバー
１２４ ハーメチックガラス
１２４Ａ 液封室
１２５ 支柱
１２６ 半導体センサチップ
１２７ 電位調整部材
１２８ リードピン
１２９ オイル充填用パイプ
１３０ 信号送出部（本体）
１３１ コネクタハウジング
１３１ａ 基板収容部
１３１ａ１ 基板対向面
１３１ｂ コネクタ接続部
１３１ｃ 隔壁部
１３１ｅ 接着剤溜まり領域
１３１ｍ 面取り部
１３１ｗ 接着剤溜まり壁面
１３２ 可撓性結線材
１３３ 変換基板
１３３ａ 一端面
１３３ｂ 他端面
１３３ｆ 開口部
１３３ｇ 放熱性接着剤
１３３ｈ 発熱部品
１３３ｉ 挿入領域
１３３ｋ 切り欠き部
１３３ｌ リード
１３３ｎ ランド部
１３４ａ 接続端子
１３４ｂ 接続端子
１３４ｃ 接続端子
１３４ｄ 一端部
１３４ｅ 他端部
１３４ｆ 段差
１３５ 電極
１３６ 基板回り止め
１４０ 接続部材
１４１ カシメ板
１４２ 粘着シート
１５１ 熱放射性を有する樹脂シート
１５２ 熱放射性を有する接着剤
２３３ 変換基板
２３３ａ はんだ面
２３３ｂ 実装面
２３３ｎ ランド部
３３３ 変換基板
３３３ａ はんだ面
３３３ｂ 実装面
３３３ｎ ランド部
４３３ 変換基板
４３３ａ はんだ面
４３３ｂ 実装面

Ａ 放熱性接着剤の這い上がり方向
Ｃ 中心軸線
Ｌ 変換基板とハウジングとの中心軸線方向の距離
Ｓ 内部空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】