(57)【要約】【課題】シール剤層のクラックの発生を防止する。【解決手段】シール剤層３のうちターミナル突出方向の熱膨張量が相対的に大きくなる領域（以下、熱膨張大領域という）においては、熱ストレス印加時（すなわち高温時）のシール剤層厚さｔ１が常温時のシール剤層厚さｔ０よりも大幅に増加するため、ターミナル４やセンサチップ２と接する部位Ｚの応力が大きくなり、クラックが発生することが分かった。そこで、ケース１において熱膨張大領域と重なる領域に突起部１２を設けることにより、熱膨張大領域のシール剤層厚さを薄くして、熱膨張大領域のターミナル突出方向熱膨張量を少なくする。これにより、熱膨張大領域においてターミナル４やセンサチップ２と接する部位Ｚの応力が小さくなり、シール剤層３のクラックの発生が防止される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部壁面（１１１）および周壁面（１１２）を有する凹部（１１）が形成されたケース（１）と、
前記底部壁面に実装され、物理量に応じたセンサ信号を出力するセンサ部（２）と、
前記ケースに保持されるとともに、一端部が前記底部壁面から前記凹部内に突出して前記センサ部と電気的に接続されるターミナル（４）と、
前記底部壁面から前記周壁面の中間部までシール剤が充填されて前記ケースと前記ターミナルとの隙間を封止するシール剤層（３）とを備え、
前記ターミナルが前記底部壁面から前記凹部内に突出する方向をターミナル突出方向とし、前記シール剤層における前記ターミナル突出方向の寸法をシール剤層厚さとし、前記シール剤層における前記ターミナル突出方向への熱膨張量が相対的に大きくなる領域を熱膨張量大領域としたとき、
前記ケースは、前記底部壁面から前記凹部内に突出して前記シール剤層厚さを調整する突起部（１２）を備え、
前記突起部は、前記ターミナル突出方向に沿って見たときに前記熱膨張大領域と重なる領域に配置されていることを特徴とする物理量センサ。
【請求項２】
前記熱膨張大領域は、前記ターミナルと前記周壁面との間の隙間領域、前記センサ部と前記周壁面との間の隙間領域、および前記ターミナルと前記センサ部との間の隙間領域のうち、相対的に狭い複数の前記隙間領域が接続する領域であることを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ。
【請求項３】
前記熱膨張大領域は、相対的に狭い３つの前記隙間領域が接続する領域であることを特徴とする請求項２に記載の物理量センサ。
【請求項４】
前記センサ部を１個備え、
前記ターミナルを複数個備え、
複数個の前記ターミナルは、前記センサ部の周囲に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の物理量センサ。
【請求項５】
前記シール剤は、シリコーンであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の物理量センサ。
【請求項６】
前記ケースは、前記ターミナルをインサート物としてインサート成形されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の物理量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量を検出してそれに応じたセンサ信号を出力する物理量センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、物理量に応じたセンサ信号を出力するセンサチップとケースに保持されているターミナルとが電気的に接続され、ケースとターミナルとの隙間がシール剤層にて封止された物理量センサが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、シール剤層においてターミナルやセンサチップと接する部位にクラックが発生し、その結果ケースとターミナルとの隙間を確実に封止することができないという問題があった。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、シール剤層のクラックの発生を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここで、シール剤層のクラックの発生原因について検討した。その検討結果を、図５を参照して説明する。
【０００７】
ここで、ターミナル９０がケース９１から突出する方向（図５の紙面上下方向）をターミナル突出方向とし、シール剤層９２におけるターミナル突出方向の寸法をシール剤層厚さとする。
【０００８】
シール剤層９２におけるターミナル突出方向の熱膨張量は領域によって異なり、ターミナル突出方向の熱膨張量が相対的に大きくなる領域においては、熱ストレス印加時（すなわち高温時）のシール剤層厚さｔ１が常温時のシール剤層厚さｔ０よりも大幅に増加する。このため、ターミナル突出方向の熱膨張量が相対的に大きくなる領域のシール剤層９２において、ターミナル９０やセンサチップ９３と接する部位Ｚの応力が大きくなり、クラックが発生することが分かった。
【０００９】
本発明は上記の検討結果に基づいてなされたもので、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、底部壁面（１１１）および周壁面（１１２）を有する凹部（１１）が形成されたケース（１）と、底部壁面に実装され、物理量に応じたセンサ信号を出力するセンサ部（２）と、ケースに保持されるとともに、一端部が底部壁面から凹部内に突出してセンサ部と電気的に接続されるターミナル（４）と、底部壁面から周壁面の中間部までシール剤が充填されてケースとターミナルとの隙間を封止するシール剤層（３）とを備え、ターミナルが底部壁面から凹部内に突出する方向をターミナル突出方向とし、シール剤層におけるターミナル突出方向の寸法をシール剤層厚さとし、シール剤層におけるターミナル突出方向への熱膨張量が相対的に大きくなる領域を熱膨張量大領域としたとき、ケースは、底部壁面から凹部内に突出してシール剤層厚さを調整する突起部（１２）を備え、突起部は、ターミナル突出方向に沿って見たときに熱膨張大領域と重なる領域に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
これによると、突起部を設けたことにより熱膨張大領域のシール剤層厚さが薄くなり、熱膨張大領域のシール剤層のターミナル突出方向熱膨張量を少なくすることができ、その結果シール剤層のクラックの発生を防止することができる。
【００１１】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る物理量センサを示す断面図である。
【図２】図１のセンサにおいてシール剤層形成前の状態を示す下面図である。
【図３】図１のセンサにおいてシール剤層形成後の状態を示す下面図である。
【図４】（ａ）は常温時のシール剤層の状態を示す図３のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は高温時のシール剤層の状態を示す図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】（ａ）は従来のセンサにおける常温時のシール剤層の状態を示す要部の断面図、（ｂ）は従来のセンサにおける高温時のシール剤層の状態を示す要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態について説明する。本実施形態の物理量センサは、たとえば自動車に搭載され、エアコンの冷媒の圧力、或いは自動車のエンジンや駆動系の潤滑用オイルの圧力を検出する圧力センサ等に適用できる。
【００１４】
図１〜図３に示すように、ケース１は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂を型成形することにより作られ、略円柱状をなしている。ケース１の一端側（図１中、下方側）には、底部壁面１１１および周壁面１１２を有する凹部１１が形成されている。また、ケース１の一端側には、底部壁面１１１から凹部１１内に突出して後述するシール剤層３の厚さを調整する突起部１２（詳細後述）が形成されている。
【００１５】
凹部１１には、センサ部としてのセンサチップ２が配設されている。センサチップ２は、受圧面としてのダイアフラムを有し、このダイアフラムが受けた圧力を電気信号に変換し、この電気信号をセンサ信号として出力する半導体ダイアフラム式のものである。
【００１６】
センサチップ２は、ガラス等よりなる台座２１に陽極接合等により一体化されている。そして、台座２１と一体化されたセンサチップ２は、この台座２１を凹部１１の底部壁面１１１に接着剤にて接着することで、ケース１に搭載されている。
【００１７】
ケース１には、センサチップ２と外部の回路等とを電気的に接続するための複数個の金属製板状のターミナル４が設けられている。このターミナル４は、黄銅にＮｉメッキ等のメッキ処理を施した材料よりなる。ターミナル４をインサート物としてケース１をインサート成形することにより、ターミナル４をケース１にて保持している。
【００１８】
各ターミナル４の一端側（図１中、下方端側）の端部は、センサチップ２の搭載領域の周囲において、凹部１１の底部壁面１１１から凹部１１内に突出している。
【００１９】
そして、各ターミナル４の突出部の先端面とセンサチップ２とは、ワイヤボンディングにより形成されたＡｕ（金）やＡｌ（アルミ）などからなるボンディングワイヤ５を介して結線され電気的に接続されている。
【００２０】
また、各ターミナル４の突出部の周囲には、底部壁面１１１から周壁面１１２の中間部までシール剤が充填されてシール剤層３が設けられている。そして、このシール剤層３により、ケース１とターミナル４との隙間が封止されるようになっている。なお、シール剤は、湿気硬化型のシリコーンを用いている。
【００２１】
ケース１の他端側（図１中、上方側）は、ターミナル４における上記突出部とは反対側の他端側を、例えばワイヤハーネス等の外部配線部材（図示せず）を介して外部回路（車両のＥＣＵ等）に電気的に接続するための接続部１３となっている。こうして、センサチップ２と外部との間の信号の伝達は、ボンディングワイヤ５およびターミナル４を介して行われるようになっている。
【００２２】
ケース１の一端側に組み付けられるハウジング６は、たとえばステンレス（ＳＵＳ）等の金属材料よりなる。このハウジング６は、一端側（図１中の上方端側）に開口部６１を有するとともに、他端側（図１中の下方端側）に外部から圧力媒体が導入される圧力導入孔６２を有する。この圧力媒体は、たとえば上記したエアコンの冷媒や自動車の潤滑用オイル等である。
【００２３】
また、ハウジング６の他端側の外面には、圧力センサを自動車の適所、たとえば、エアコンの冷媒配管や自動車の潤滑用オイル配管等の箇所に固定するためのネジ部６３が形成されている。
【００２４】
ハウジング６の一端側には、メタルダイアフラム７が設けられている。このメタルダイアフラム７は、金属製のリングウェルド８を介して溶接などによりハウジング６に固定されている。
【００２５】
ハウジング６は、その開口部６１にケース１の一端側（図１中の下端側）が挿入された状態で、凹部１１を覆うようにケース１に組み付けられている。また、ハウジング６は、その一端側の端部がかしめられてケース１に固定されている。
【００２６】
ケース１の一端側には、環状の溝１４が形成され、この溝１４内には、ケース１とリングウェルド８との間を気密に封止するためのＯリング９が配設されている。
【００２７】
そして、凹部１１内には、センサチップ２、ターミナル４、ボンディングワイヤ５を覆うようにオイルが充填されている。このオイルは、フッ素オイル等よりなり、主として圧力伝達媒体として機能するものである。
【００２８】
かかる物理量センサの基本的な圧力検出動作について述べる。物理量センサは、たとえば、ハウジング６のネジ部６３を介して、車両の適所に取り付けられる。そして、外部からの圧力媒体（上記したエアコンの冷媒や自動車の潤滑用オイル等）が、ハウジング６の圧力導入孔６２を介して物理量センサ内に導入される。
【００２９】
すると、導入された圧力が、センサチップ２の受圧面であるダイアフラムに印加される。そして、印加された圧力に応じた電気信号がセンサ信号として、センサチップ２から出力される。このセンサ信号は、センサチップ２からボンディングワイヤ５、ターミナル４を介して外部回路へ伝達される。以上が、物理量センサにおける基本的な圧力検出動作である。
【００３０】
次に、図２〜図４に基づいて、突起部１２について詳述する。ここで、ターミナル４が底部壁面１１１から凹部１１内に突出する方向をターミナル突出方向とし、シール剤層３におけるターミナル突出方向の寸法をシール剤層厚さとし、シール剤層３におけるターミナル突出方向への熱膨張量が相対的に大きくなる領域を熱膨張量大領域とする。なお、図３では、シール剤層３の範囲を明確にするために、シール剤層３を斜線で示している。
【００３１】
図３に示すように、シール剤層３は、ターミナル４と周壁面１１２との間の隙間領域（以下、第１隙間領域という）、センサチップ２と周壁面１１２との間の隙間領域（以下、第２隙間領域という）、およびターミナル４とセンサチップ２との間の隙間領域（以下、第３隙間領域という）に形成される。
【００３２】
なお、第１隙間領域は、ターミナル４と周壁面１１２との間の隙間寸法が相対的に狭い隙間領域（以下、幅小第１隙間領域という）と、ターミナル４と周壁面１１２との間の隙間寸法が相対的に広い隙間領域（以下、幅大第１隙間領域という）とが存在する。
【００３３】
また、第２隙間領域におけるセンサチップ２と周壁面１１２との間の隙間寸法は、幅大第１隙間領域の隙間寸法よりも、相対的に狭くなっている。
【００３４】
さらに、第３隙間領域におけるターミナル４とセンサチップ２との間の隙間寸法は、幅大第１隙間領域の隙間寸法よりも、相対的に狭くなっている。
【００３５】
ここで、隙間寸法が狭い隙間領域およびその隙間領域に隣接する隙間領域では、表面張力によってシール剤層厚さが厚くなる。このため、突起部１２を設けていない場合は、隙間寸法が相対的に狭い複数の隙間領域が接続する領域が、熱膨張大領域となる。本実施形態では、幅小第１隙間領域、第２隙間領域、および第３隙間領域が接続する領域が、ターミナル突出方向の熱膨張量が最も大きくなる。
【００３６】
そこで、本実施形態では、ターミナル突出方向に沿って見たときに熱膨張大領域と重なる領域に、より詳細には、幅小第１隙間領域、第２隙間領域、および第３隙間領域が接続する領域の２箇所に、突起部１２が配置されている。
【００３７】
この突起部１２を設けたことにより、幅小第１隙間領域、第２隙間領域、および第３隙間領域が接続する領域のシール剤層３の厚さが薄くなり、その領域のシール剤層３のターミナル突出方向熱膨張量が少なくなる。すなわち、幅小第１隙間領域、第２隙間領域、および第３隙間領域が接続する領域においては、常温時のシール剤層厚さｔ０に対する高温時のシール剤層厚さｔ１の増加量が少なくなる。
【００３８】
このため、幅小第１隙間領域、第２隙間領域、および第３隙間領域が接続する領域のシール剤層３においてターミナル４やセンサチップ２と接する部位Ｚの応力が小さくなり、シール剤層３のクラックの発生が防止される。
【００３９】
（他の実施形態）
上記実施形態においては、物理量センサとして圧力を検出する圧力センサを示したが、本発明は、圧力以外の物理量を検出するセンサにも適用することができる。
【００４０】
なお、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。
【００４１】
また、上記実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００４２】
また、上記実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。
【００４３】
また、上記実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４４】
１      ケース
２      センサチップ（センサ部）
３      シール剤層
４      ターミナル
１１    凹部
１２    突起部
１１１  底部壁面
１１２  周壁面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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