(57)【要約】【課題】シール性が低下することを抑制できる圧力センサを提供する。【解決手段】圧力媒体に応じた検出信号を出力するセンサチップ２１と、樹脂材料で構成され、センサチップ２１を収容すると共に外部からセンサチップ２１へと圧力媒体を導入する導入口３３が形成され、被実装部材と対向する一面３０ａを有し、金属部材３２、４１がインサート成型されたケース３０と、ケース３０の一面３０ａに対する法線方向から視たとき、ケース３０に枠状に配置された接合部材５０と、接合部材５０を介してケース３０に固定される封止部材６０と、を備える。そして、ケース３０の一面３０ａに凹部３９を形成し、接合部材５０は、凹部３９が形成されている部分を含んで配置されるようにする。【選択図】図３
2020122761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力媒体に応じた検出信号を出力する圧力センサであって、
前記圧力媒体に応じた前記検出信号を出力するセンサチップ（２１）と、
樹脂材料で構成され、前記センサチップを収容すると共に外部から前記センサチップへと前記圧力媒体を導入する導入口（３３）が形成され、被実装部材と対向する一面（３０ａ）を有し、金属部材（３２、４１）がインサート成型されたインサート品で構成されるケース（３０）と、
前記ケースの一面に対する法線方向から視たとき、前記ケースに枠状に配置された接合部材（５０）と、
前記接合部材を介して前記ケースに固定される封止部材（６０）と、を備え、
前記ケースは、前記一面に凹部（３９）が形成されており、
前記接合部材は、前記凹部が形成されている部分を含んで配置されている圧力センサ。
【請求項２】
前記ケースは、前記一面側に、前記金属部材としてのネジ部材（４１）を有しており、
前記凹部は、前記法線方向から視たとき、前記ネジ部材を囲む枠状に形成されており、
前記接合部材は、前記凹部に配置されることで枠状とされている請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記凹部には、底面に突起部（３９ａ）が形成されている請求項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、被水環境で使用される圧力センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被水環境でも使用可能な圧力センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、この圧力センサは、センサチップと、センサチップを収容しつつ、外部と繋がる導入口を構成する圧力導入部が形成されたケースとを備えている。なお、圧力導入部は、略傘状とされており、水や水が氷ることで構成される氷柱によって導入口が閉塞され難い構成とされている。そして、圧力センサは、導入口から導入された圧力媒体がセンサチップに印加されることにより、圧力に応じた検出信号を出力する。
【０００３】
また、ケースは、被実装部材に実装される際に被実装部材と対向する一面を有し、当該一面側に被実装部材に挿入されるネジ部材等の金属部材が備えられている。なお、金属部材は、インサート成型されることによってケースと一体化されている。そして、ケースには、一面側に、金属部材を囲むように接合部材が枠状に配置され、接合部材を介して枠状の封止部材が配置されている。
【０００４】
このような圧力センサは、金属部材が被実装部材に形成された貫通孔等に挿入されつつ、封止部材が被実装部材との間で押し潰されることにより、ケース、封止部材、被実装部材で囲まれる空間がシールされた状態となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２１９０１５号公報
【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、上記のような圧力センサでは、金属部材をインサート成型する際に金属屑等の異物がケースの表面に露出する可能性がある。この場合、接合部材が配置される部分に当該異物が露出すると、接合部材の内側の部分と外側の部分とが連通してしまう可能性がある。つまり、上記圧力センサは、被実装部材に実装された際、封止部材で囲まれる空間が外部と連通してしまう可能性があり、シール性が低下する可能性がある。
【０００７】
本発明は上記点に鑑み、シール性が低下することを抑制できる圧力センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための請求項１に記載の圧力センサでは、圧力媒体に応じた検出信号を出力するセンサチップ（２１）と、樹脂材料で構成され、センサチップを収容すると共に外部からセンサチップへと圧力媒体を導入する導入口（３３）が形成され、被実装部材と対向する一面（３０ａ）を有し、金属部材（３２、４１）がインサート成型されたインサート品で構成されるケース（３０）と、ケースの一面に対する法線方向から視たとき、ケースに枠状に配置された接合部材（５０）と、接合部材を介してケースに固定される封止部材（６０）と、を備え、ケースは、一面に凹部（３９）が形成されており、接合部材は、凹部が形成されている部分を含んで配置されている。
【０００９】
これによれば、金属部材に起因する金属屑等の異物は、凹部の表面からも露出する。つまり、凹部の底面や側面からも露出する。このため、凹部が形成されていない場合と比較して、異物により、接合部材の内側と外側とが連通してしまうことを抑制できる。したがって、圧力センサを被実装部材に実装した際にシール性が低下することを抑制できる。
【００１０】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態における圧力センサの断面図である。
【図２】図１示す圧力センサを矢印II方向から視た平面図である。
【図３】図１示す圧力センサを矢印III方向から視た平面図である。
【図４】図３中のIV−IV線に沿った断面図である。
【図５】第２実施形態における圧力センサの平面図である。
【図６】第３実施形態における圧力センサの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１３】
（第１実施形態）
第１実施形態について、図１〜図３を参照しつつ説明する。なお、本実施形態の圧力センサ１０は、被水環境で使用されるものであり、例えば、車両のドア内に収容され、ドアに対する側突を検出する側突検知用センサとして適用されると好適である。この場合、圧力センサ１０は、車両のドアの内部に設けられた被実装部材としてのインナーパネルに固定される。そして、圧力センサ１０による圧力検出結果は、エアバッグ等の乗員保護装置を動作させるために用いられる。
【００１４】
圧力センサ１０は、図１〜図３に示されるように、圧力検出部２０およびケース３０を備えて構成されている。なお、図３では、後述する接合部材５０および封止部材６０を省略して示している。
【００１５】
圧力検出部２０は、本実施形態では、圧力媒体の圧力が変化した際に当該圧力を検出するように構成された圧力検出手段である。そして、圧力検出部２０は、センサチップ２１、回路基板２２、枠部２３、および保護部材２４を有している。
【００１６】
センサチップ２１は、圧力媒体の圧力を検出するように構成された半導体チップで構成されている。具体的には、センサチップ２１は、半導体基板の一部が薄肉化された圧力検出用のダイヤフラムを有し、ダイヤフラムに複数の図示しないゲージ抵抗がホイートストンブリッジ回路を構成するように形成されることで構成されている。そして、センサチップ２１は、各ゲージ抵抗のピエゾ抵抗効果を利用し、ダイヤフラムの歪みに応じた電圧を圧力として検出する。
【００１７】
また、センサチップ２１は、例えば、図示しない台座に対し、当該台座との間で真空の圧力基準室を構成するように固定される。すなわち、本実施形態のセンサチップ２１は、絶対圧を検出するように構成されている。そして、センサチップ２１は、台座に固定されているため、例えば、台座が接着剤等で回路基板２２に固定されることで当該回路基板２２に固定される。
【００１８】
回路基板２２は、図示しないＡｕ（金）等のパッドや配線パターンが形成された積層基板で構成され、例えば、セラミック基板が複数積層されたセラミック多層基板で構成される。なお、回路基板２２は、プリント基板等で構成されていてもよい。そして、本実施形態では、回路基板２２の一方の面にセンサチップ２１が実装され、回路基板２２の他方の面にチップコンデンサ等の電子部品２５が実装されている。なお、特に図示しないが、センサチップ２１と回路基板２２とは、図示しないボンディングワイヤ等で接続されている。
【００１９】
枠部２３は、センサチップ２１を保護部材２４で被覆するための部材である。本実施形態では、枠部２３は、樹脂等の材料で形成されており、中空部を有する中空筒状とされ、両端が開口した形状とされている。そして、枠部２３は、センサチップ２１が当該枠部２３の中空部内に配置されるように、一方の端部側が回路基板２２の一方の面側に固定されている。
【００２０】
保護部材２４は、センサチップ２１、図示しないボンディングワイヤ、ボンディングワイヤと図示しないパッドとの接続部を被覆して保護するものであり、枠部２３の中空部に配置されている。これにより、ボンディングワイヤに対する物理的なダメージの防止、各パッドの腐食防止、異物の混入防止が図られる。
【００２１】
そして、本実施形態では、このように保護部材２４が配置されているため、センサチップ２１は、外部から保護部材２４に印加した圧力媒体の圧力が保護部材２４を介してダイヤフラムに印加される。なお、保護部材２４は、例えば、フッ素ゲル、シリコーンゲル、フロロシリコーンゲル等が用いられる。
【００２２】
ケース３０は、センサチップ２１を収容する収容手段であり、圧力センサ１０の外観の一部を構成する。本実施形態では、ケース３０は、樹脂材料を用いて構成されており、収容室３１、ターミナル３２、導入口３３、圧力導入通路３４、および圧力導入部３５等を有する構成とされている。
【００２３】
収容室３１は、圧力検出部２０を収容する部分である。本実施形態では、収容室３１は、圧力センサ１０が被実装部材に固定された際、ケース３０のうちの上方側となる部分の一部が下方側に凹んだ凹部３６によって構成された中空部分で構成される。なお、図１では、紙面上方向が上方側に相当し、紙面下方側が下方側に相当する。
【００２４】
そして、上記圧力検出部２０は、枠部２３における回路基板２２側と反対側の端部が凹部３６の底部に固定されることで収容室３１に配置されている。なお、凹部３６の開口端は、蓋部３７によって閉塞されている。つまり、収容室３１は、蓋部３７によって封止された状態になっている。
【００２５】
ターミナル３２は、センサチップ２１と外部機器とを電気的に接続するための端子部品である。ターミナル３２は、一端部が収容室３１に露出すると共に、他端部が収容室３１とは反対側に設けられたコネクタ部３８に露出するようにケース３０にインサート成形されている。本実施形態では、ターミナル３２は、ケース３０に３本備えられており、電源用、グランド用、信号用とされている。そして、ターミナル３２は、収容室３１に露出する部分では回路基板２２と電気的に接続され、コネクタ部３８に露出する部分では外部機器と電気的に接続される。
【００２６】
導入口３３は、ケース３０の内部に圧力媒体を導入する入口部分であり、圧力導入通路３４に繋がっている。圧力導入通路３４は、導入口３３と収容室３１とを繋ぐ通路であり、本実施形態では、断面略Ｌ字状に形成されている。
【００２７】
圧力導入部３５は、導入口３３の周囲を覆うと共に、外部から導入口３３に圧力媒体を導くものである。本実施形態では、図２に示されるように、圧力導入部３５は、正面壁部３５ａ、上面壁部３５ｂ、および一対の側面壁部３５ｃ、３５ｄを備えて構成されている。
【００２８】
具体的には、正面壁部３５ａは、図１に示されるように、ケース３０との間に隙間が構成されるように配置された板状の部品である。そして、正面壁部３５ａは、導入口３３に対向しつつ、導入口３３との間に隙間が構成されるように配置されている。
【００２９】
上面壁部３５ｂおよび一対の側面壁部３５ｃ、３５ｄは、ケース３０の一部が突出した壁部分であり、正面壁部３５ａに接続されている。これにより、ケース３０の下方から導入口３３に圧力媒体を導入する開口部３５ｅが構成される。すなわち、圧力導入部３５は、正面壁部３５ａ、上面壁部３５ｂ、および一対の側面壁部３５ｃ、３５ｄによって略傘状の構造とされている。
【００３０】
また、図２に示されるように、正面壁部３５ａは、開口部３５ｅを構成する開口端３５ｆを有している。開口端３５ｆは、上面壁部３５ｂ側に円弧状に凹んでいることによって一対の側面壁部３５ｃ、３５ｄ側に傾斜している。すなわち、正面壁部３５ａのうち一対の側面壁部３５ｃ、３５ｄに接続された部分を除いて、開口端３５ｆの全体が傾斜している。言い換えると、正面壁部３５ａの開口端３５ｆは、導入口３３の下方に対応する部分が平らになっていない。このように、正面壁部３５ａの開口端３５ｆに傾斜が設けられているため、正面壁部３５ａに水が掛かっても水を一対の側面壁部３５ｃ、３５ｄ側に流し易くできる。
【００３１】
さらに、上面壁部３５ｂは、導入口３３の上方に向かって凸形状になるように全体が傾斜を持って一対の側面壁部３５ｃ、３５ｄに接続されている。本実施形態では、上面壁部３５ｂは円弧状に傾斜している。すなわち、上面壁部３５ｂは、全体が傾斜していると言える。言い換えると、上面壁部３５ｂは、導入口３３の上方に対応する部分が平らになっていない。このように、圧力導入部３５の上面壁部３５ｂに傾斜が設けられているため、上面壁部３５ｂに水が掛かっても水を一対の側面壁部３５ｃ、３５ｄ側に流し易くできる。
【００３２】
このように、本実施形態では、圧力導入部３５を構成する正面壁部３５ａの開口端３５ｆに傾斜が設けられていると共に、上面壁部３５ｂに傾斜が設けられている。このため、正面壁部３５ａおよび上面壁部３５ｂに水が溜まることを抑制できる。つまり、圧力導入部３５に水が溜まることを抑制でき、開口部３５ｅが水や水が氷ることで構成される氷柱によって塞がれることを抑制できる。
【００３３】
また、ケース３０には、図１および図３に示されるように、被実装部材に実装される際に被実装部材と対向する一面３０ａに、被実装部材に形成された貫通孔に挿入される金属部材としてのネジ部材４１が配置されている。ネジ部材４１は、例えば、ボルト等で構成され、インサート成型されることでケース３０に一体化されている。つまり、本実施形態では、ケース３０は、ターミナル３２およびネジ部材４１がインサート成型されたインサート品である。なお、被実装部材は、例えば、インナーパネルである。また、本実施形態では、一面３０ａは、ケース３０のうちの圧力導入部３５側と反対側の部分に位置している。
【００３４】
さらに、ケース３０には、一面３０ａに、被実装部材に形成された嵌込部に挿入され、ケース３０が回転することを抑制するための回り止め部４２が形成されている。なお、回り止め部４２は、本実施形態では、ケース３０の一部がケース３０の一面側から突出することで構成されている。
【００３５】
そして、ケース３０には、図３および図４に示されるように、一面３０ａに対する法線方向から視たとき、ネジ部材４１を囲むように枠状の凹部３９が形成されている。本実施形態では、凹部３９は、ネジ部材４１および回り止め部４２を囲むように枠状に形成されている。
【００３６】
凹部３９には、接合部材５０が配置されている。つまり、ケース３０には、凹部３９に沿って枠状に接合部材５０が配置されている。そして、ケース３０の一面３０ａには、枠状とされた封止部材６０が凹部３９に配置された接合部材５０を介して配置されている。なお、例えば、接合部材５０は、シリコーン系接着剤で構成され、封止部材６０は、ガスケットやパッキン等で構成される。
【００３７】
以上が、本実施形態における圧力センサ１０の全体構成である。そして、このような圧力センサ１０は、次のように被実装部材に実装されて用いられる。なお、以下では、被実装部材が車両のドアのインナーパネルである例について説明する。
【００３８】
すなわち、車両のドアのインナーパネルには、ネジ部材４１に対応した貫通孔、および回り止め部４２に対応した嵌込部が形成されている。そして、圧力センサ１０は、貫通孔にネジ部材４１が挿入されると共に嵌込部に回り止め部４２が挿入され、封止部材６０がインナーパネルによって押し潰された状態でインナーパネルに固定される。つまり、圧力センサ１０は、ケース３０、封止部材６０、インナーパネルで囲まれる空間がシールされた状態でインナーパネルに固定される。なお、上記のように圧力センサ１０がインナーパネルに固定されるため、圧力センサ１０は、インナーパネルを基準とし、ケース３０の開口部３５ｅがドアのアウターパネル側に位置し、ケース３０の一面３０ａが車室内側に位置する状態となる。
【００３９】
そして、ドアに衝突が発生すると、当該衝突に応じてドアのインナーパネルとアウターパネルとの間の空間の圧力が変化する。すなわち、ドアのインナーパネルとアウターパネルとの間の空間の気体が圧力媒体としてケース３０の開口部３５ｅ、導入口３３、および圧力導入通路３４を介して収容室３１に導入される。これにより、圧力センサ１０は、センサチップ２１から圧力媒体に応じた検出信号を出力する。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態では、被実装部材側の一面３０ａ側に位置するネジ部材４１を囲むように、凹部３９が形成されている。そして、ネジ部材４１やターミナル３２に起因する金属屑等の異物は、凹部３９の表面からも露出する。つまり、凹部３９の底面や側面からも露出する。このため、凹部３９が形成されていない場合と比較して、異物により、接合部材５０の内側と外側とが連通してしまうことを抑制できる。したがって、圧力センサ１０を被実装部材に実装した際にシール性が低下することを抑制できる。つまり、圧力センサ１０におけるシール機構のロバスト性を向上できる。
【００４１】
また、接合部材５０は、凹部３９に配置されている。このため、ケース３０に凹部３９が形成されていない場合と比較して、接合部材５０とケース３０との接合面積を増加でき、封止部材６０とケース３０との接合性を向上できる。
【００４２】
（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、凹部３９を断続的に形成したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４３】
本実施形態の圧力センサ１０は、図５に示されるように、凹部３９は、複数形成され、全体として、ネジ部材４１および回り止め部４２を囲む略枠状に形成されている。言い換えると、凹部３９は、枠状に形成されたものが複数に分離されている。すなわち、凹部３９は、断続的に形成されている。なお、図５は、図１中の矢印III方向から視た平面図に相当している。
【００４４】
以上説明したように、凹部３９を複数形成するようにしても、凹部３９が形成されている部分ではシール性が低下することを抑制でき、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態に対し、凹部３９の底面に突起部を形成したものである。その他に関しては、第２実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４６】
本実施形態では、図６に示されるように、凹部３９には、底面に突起部３９ａが形成されている。なお、本実施形態では、突起部３９ａは、凹部３９に沿って枠状に形成されている。また、図６は、図３中のIV−IV線に沿った断面図に相当している。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態では、突起部３９ａが形成されているため、突起部３９ａによって接合部材５０とケース３０との接合面積をさらに増加しつつ、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００４９】
例えば、上記各実施形態において、ケース３０に備えられる収容室３１等の構成は、適宜変更可能である。また、センサチップ２１を含む圧力検出部２０の構成も適宜変更可能である。
【００５０】
さらに、上記第２実施形態において、凹部３９は、１箇所のみに形成されていてもよい。このような圧力センサ１０としても、凹部３９が形成されていない場合と比較すれば、凹部３９が形成されている部分ではシール性が低下することを抑制できる。
【００５１】
さらに、上記第３実施形態において、突起部３９ａは、枠状に形成されていなくてもよく、凹部３９の底面に部分的に形成されていてもよい。この場合、突起部３９ａは、上記第２実施形態の凹部３９のように略枠状に形成されていてもよいし、１箇所のみに形成されていてもよい。
【００５２】
そして、上記各実施形態を適宜組み合わせてもよい。例えば、上記第２実施形態に上記第３実施形態を組み合わせるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
２１    センサチップ
３０    ケース
３０ａ  一面
３２    ターミナル（金属部材）
３９    凹部
４１    ネジ部材（金属部材）
５０    接合部材
６０    封止部材
【図１】
2020122761.tif 000003
【図２】
2020122761.tif 000004
【図３】
2020122761.tif 000005
【図４】
2020122761.tif 000006
【図５】
2020122761.tif 000007
【図６】
2020122761.tif 000008