(57)【要約】【課題】  センシング素子をケースにマウントし、該センシング素子および電気的接続部を保護部材にて被覆保護してなる圧力センサにおいて、センサ特性を犠牲にすることなく耐酸性を向上させる。【解決手段】  ケース１０にインサート成形されたターミナル３０と電気的に接続されたセンシング素子２０と、ターミナル３０およびセンシング素子２０を被覆して保護する電気的な絶縁性を有する保護部材５０とを備え、保護部材５０は、ターミナル３０およびその電気的接続部を被覆するフッ素系ゴムからなる第１の保護部材５１と、第１の保護部材５１の外側に設けられセンシング素子２０およびその電気接続部を被覆するフッ素系ゲルからなる第２の保護部材５２とを積層した構造を有し、さらに、第２の保護部材５２の外側には、フッ素系ゲルよりも耐酸性に優れた第３の保護部材５３が、第２の保護部材５２を被覆するように設けられている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電材料よりなる導体部（３０）がインサート成形されたケース（１０）と、
前記ケース（１０）に搭載された状態で前記導体部（３０）と電気的に接続され、圧力を検出してその検出値に応じたレベルの電気信号を発生するセンシング素子（２０）と、
前記導体部（３０）および前記センシング素子（２０）を被覆して保護する電気的な絶縁性を有する保護部材（５０）とを備え、
前記保護部材（５０）は、前記ケース（１０）側から前記導体部（３０）および前記導体部（３０）の電気的接続部を被覆するフッ素系ゴムからなる第１の保護部材（５１）と、
前記第１の保護部材（５１）の外側に設けられ、前記センシング素子（２０）および前記センシング素子（２０）の電気接続部を被覆するフッ素系ゲルからなる第２の保護部材（５２）とを積層した構造を有するものとなっている圧力センサにおいて、
前記第２の保護部材（５２）の外側には、フッ素系ゲルよりも耐酸性に優れた第３の保護部材（５３）が、前記第２の保護部材（５２）を被覆するように設けられていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記第３の保護部材（５３）は、フッ素系ゴムであるか、または、フッ素系オイルを含有したフッ素系ゲルであることを特徴とする請求項１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、圧力を検出してその検出値に応じたレベルの電気信号を発生するセンシング素子をケースにマウントし、該センシング素子および電気的接続部を保護部材にて被覆保護してなる圧力センサに関し、たとえば、自動車におけるエンジン吸気圧測定用センサとして用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の圧力センサは、一般に、導電材料よりなる導体部がインサート成形された樹脂などからなるケースと、ケースに搭載された状態で導体部と電気的に接続されたセンシング素子とを備えて構成されている。
【０００３】
そして、ケース内には、導体部およびセンシング素子を被覆して保護するためのゲルなどの電気的な絶縁性を有する保護部材を配置するが、従来では、この保護部材として、ケース側から導体部およびその電気的接続部を被覆するフッ素系ゴムからなる第１の保護部材と、第１の保護部材の外側に設けられセンシング素子およびその電気接続部を被覆するフッ素系ゲルからなる第２の保護部材とを積層した２層構造を有するものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、第１の保護部材は、比較的ヤング率の高い高弾性を有するもので、第２の保護部材は、この第１の保護部材よりもヤング率の低い低弾性を有するものである。
【０００５】
それによれば、高弾性の第１の保護部材によって、導体部およびその周辺部が被覆されているため、インサート成形された導体部とケースとの空隙に閉じこめられた空気が、気泡となって、保護部材内を成長したり移動したりするのを抑制することができ、保護部材の絶縁性能の低下を防止できるとされている。
【０００６】
また、センシング素子は、低弾性の第２の保護部材にて被覆されているため、この低弾性の第２の保護部材を介して外部からの圧力は、適切にセンシング素子へ伝達され、センサ特性は十分に確保できる。
【０００７】
また、センシング素子の電気的接続部はボンディングワイヤが一般に用いられるが、比較的軟らかい第２の保護部材にてボンディングワイヤが覆われているため、ワイヤの断線が生じにくいというメリットもある。
【特許文献１】特開２００１−３０４９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した従来の圧力センサでは、保護部材の表面すなわち外部に露出する面側の部分が、フッ素系ゲルにより構成されているため、たとえばｐＨが３以下のような強酸性環境下では、このフッ素ゲルが酸に耐えきれず、腐食されてしまう。
【０００９】
その結果、このフッ素ゲルの腐食により、腐食されたフッ素ゲルからなる第２の保護部材の内部に水が侵入したり、当該フッ素ゲルの弾性が変化してフッ素ゲルを介したセンシング素子への圧力伝達に変動を及ぼしたりするなどの不具合が生じ、センサ特性が変動するという問題が生じる。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、導体部がインサート成形されたケースに対して、導体部と電気的に接続した状態でセンシング素子を搭載し、フッ素系ゴムからなる第１の保護部材によって導体部およびその電気的接続部を被覆し、フッ素系ゲルからなる第２の保護部材を第１の保護部材の外側に設けるとともにセンシング素子およびその電気接続部を被覆してなる圧力センサにおいて、センサ特性を犠牲にすることなく耐酸性を向上させることができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、導電材料よりなる導体部（３０）がインサート成形されたケース（１０）と、ケース（１０）に搭載された状態で導体部（３０）と電気的に接続され、圧力を検出してその検出値に応じたレベルの電気信号を発生するセンシング素子（２０）と、導体部（３０）およびセンシング素子（２０）を被覆して保護する電気的な絶縁性を有する保護部材（５０）とを備え、保護部材（５０）は、ケース（１０）側から導体部（３０）および導体部（３０）の電気的接続部を被覆するフッ素系ゴムからなる第１の保護部材（５１）と、第１の保護部材（５１）の外側に設けられ、センシング素子（２０）およびセンシング素子（２０）の電気接続部を被覆するフッ素系ゲルからなる第２の保護部材（５２）とを積層した構造を有するものとなっている圧力センサにおいて、第２の保護部材（５２）の外側には、フッ素系ゲルよりも耐酸性に優れた第３の保護部材（５３）が、第２の保護部材（５２）を被覆するように設けられていることを特徴としている。
【００１２】
それによれば、従来では最表面であったフッ素系ゲルからなる第２の保護部材（５３）が、本発明では、フッ素系ゲルよりも耐酸性に優れた第３の保護部材（５３）によって被覆され保護されている。
【００１３】
また、本発明では、センシング素子は比較的軟らかいフッ素系ゲルからなる第２の保護部材（５２）により被覆されているため、従来と同様に、第２の保護部材（５２）を介して外部からの圧力は、適切にセンシング素子（２０）へ伝達され、センサ特性は十分に確保できる。
【００１４】
このように本発明によれば、導体部（３０）がインサート成形されたケース（１０）に対して、導体部（３０）と電気的に接続した状態でセンシング素子（２０）を搭載し、フッ素系ゴムからなる第１の保護部材（５１）によって導体部（３０）およびその電気的接続部を被覆し、フッ素系ゲルからなる第２の保護部材（５２）を第１の保護部材（５１）の外側に設けるとともにセンシング素子（２０）およびその電気接続部を被覆してなる圧力センサにおいて、センサ特性を犠牲にすることなく耐酸性を向上させることができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の圧力センサにおいて、第３の保護部材（５３）は、フッ素系ゴムであるか、または、フッ素系オイルを含有したフッ素系ゲルであることを特徴としている。
【００１６】
フッ素系ゴムや、フッ素系オイルを含有したフッ素系ゲルは、フッ素系ゲルよりも耐酸性に優れるという性質を持っており、第３の保護部材（５３）として用いて好ましいものである。
【００１７】
なお、上記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一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る圧力センサ１００の全体的な概略断面構成を示す図である。
【００２０】
限定するものではないが、この圧力センサ１００を、自動車のインテークマニホールドに取り付けられガソリン等の薬品に曝される環境で使用される吸気圧センサに適用した例について説明する。
【００２１】
樹脂ケース１０は、たとえば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やエポキシ樹脂等の樹脂材料を型成形してなるものである。この樹脂ケース１０の上面には、後述するセンシング素子２０を搭載するための開口した凹部１１が形成されている。
【００２２】
樹脂ケース１０には、導体部としてのターミナル３０がインサート成形により一体的に設けられている。このターミナル３０は、たとえば銅などの導電材料よりなるもので、このターミナル３０の一部は、上記凹部１１の底面にて露出した状態となるように配置されている。
【００２３】
そして、このターミナル３０の露出部分は金メッキが施されることにより、ボンディングパッドとして機能するように構成されている。また、ターミナル３０は、上記ボンディングパッド以外の図示しない部位にて、樹脂ケース１０から露出しており、その露出部にて図示しない外部機器（外部の配線部材等）に接続可能となっている。
【００２４】
樹脂ケース１０の凹部１１に搭載されたセンシング素子２０は、圧力を検出してその検出値に応じたレベルの電気信号を発生する半導体よりなるセンサチップ２１と、このセンサチップ２１を保持するガラス台座２２とにより、構成されている。
【００２５】
ここで、センサチップ２１は、限定するものではないが、たとえば、ピエゾ抵抗効果を利用した周知構成のもので、その上面に圧力を受けて歪むダイアフラム２１ａおよび図示しない拡散抵抗などを備えた構成となっている。
【００２６】
このセンサチップ２１は、上記した樹脂ケース１０の凹部１１の底面にガラス台座２２を介して、たとえばシリコーンゴムなどの接着剤２３によってダイボンディングされている。
【００２７】
また、センサチップ２１の各入出力端子（図示せず）は、ターミナル３０の上記ボンディングパッドに対し金やアルミニウム等のボンディングワイヤ４０を介して電気的に接続されている。
【００２８】
こうして、センシング素子２０は、樹脂ケース１０の凹部１１に搭載された状態で、導体部としてのターミナル３０と電気的に接続されている。
【００２９】
また、図１に示されるように、樹脂ケース１０の凹部１１内には、導体部としてのターミナル３０およびセンシング素子２０を被覆して保護する電気的な絶縁性を有する保護部材５０（５１、５２、５３）が充填されている。保護部材５０は、樹脂ケース１０の凹部１１の底部側から第１の保護部材５１、第２の保護部材５２、第３の保護部材５３が順次積層された３層構造のものである。
【００３０】
この保護部材５０により、センシング素子２０、ターミナル３０、ボンディングワイヤ４０、センサチップ２１とボンディングワイヤ４０との接続部、および、ターミナル３０とボンディングワイヤ４０との接続部が被覆され、薬品からの保護、電気的な絶縁性の確保、並びに防食などが図られている。
【００３１】
ここでは、第１の保護部材５１は、ボンディングワイヤ４０の上部を露出させた状態で、ターミナル３０、ターミナル３０とケース１０との界面、および、ターミナル３０の電気的接続部すなわちターミナル３０とボンディングワイヤ４０との接続部を被覆するように設けられている。
【００３２】
また、第２の保護部材５２は、第１の保護部材５１の上部、センシング素子２０、および、センシング素子２０の電気接続部であるセンシング素子２０とボンディングワイヤ４０との接続部、さらに、ボンディングワイヤ４０を被覆するように設けられている。
【００３３】
ここで、第１の保護部材５１は、ターミナル３０と樹脂ケース１０との界面等からの気泡の発生を抑制するために高弾性率を持ったフッ素系ゴムからなり、第２の保護部材５２は、センシング素子２０およびボンディングワイヤ４０へ応力を極力与えないような低弾性率を持ったフッ素系ゲルからなる。
【００３４】
より具体的には、第１の保護部材５１としては、電気的絶縁性を有し且つ比較的高いヤング率（例えば０．１ＭＰａ以上、望ましくは０．３ＭＰａ以上、この場合は比較的硬いため針入度測定は困難）のフッ素ゴムまたはフロロシリコーンゴムなどのフッ素系ゴムにより構成されたものを採用できる。
【００３５】
また、第２の保護部材５２としては、電気的な絶縁性を有し且つ比較的低いヤング率（例えば針入度１０以上、この場合は柔らかいため正確なヤング率の測定は困難）を有するフッ素ゲルまたはフロロシリコーンゲルなどのフッ素系ゲルにより構成されたものを採用できる。
【００３６】
さらに、本実施形態においては、保護部材５０において、第２の保護部材５２の外側には、フッ素系ゲルよりも耐酸性に優れた第３の保護部材５３が、第２の保護部材５２を被覆するように設けられている独自の構成を採用している。
【００３７】
この第３の保護部材５３としては、たとえば、フッ素系ゴムや、フッ素系オイルを含有したフッ素系ゲルなどが挙げられる。ここで、フッ素系ゴムはフッ素系オイル含有したものでもよい。これらのものは、フッ素系ゲルよりも耐酸性に優れるという性質を持っており、第３の保護部材５３に用いて好ましい。
【００３８】
なお、フッ素系オイルを含有したフッ素系ゴムやフッ素系ゲルとしては、上記した特許文献１に記載されているようなものと同様のものを採用することができる。
【００３９】
かかる圧力センサ１００は、たとえば、次のようにして製造される。ターミナル３０がインサート成形された樹脂ケース１０を用意し、センシング素子２０を樹脂ケース１０へ接着剤２３を介して搭載固定し、センサチップ２１とターミナル３０とをワイヤボンディングにより結線する。
【００４０】
その後、保護部材５０の凹部１１内への充填を行い、熱硬化処理を行って保護部材６０を硬化する。こうして、図１に示されるような本実施形態の圧力センサ１００ができあがる。
【００４１】
ここで、保護部材５０は、第１の保護部材５１、第２の保護部材５２、第３の保護部材５３を、１つずつ順次、充填・硬化してもよいが、第１〜第３の保護部材５１〜５３の充填を行った後、硬化は一括して行ってもよい。
【００４２】
そして、圧力センサ１００は、その凹部１１が、たとえば自動車におけるエンジン吸気路と連通した状態で配置されるものであり、これにより、センシング素子２０によって吸気圧（負圧）を検出できるように構成される。
【００４３】
ところで、本実施形態によれば、導電材料よりなる導体部としてのターミナル３０がインサート成形されたケース１０と、ケース１０に搭載された状態でターミナル３０と電気的に接続されたセンシング素子２０と、ターミナル３０およびセンシング素子２０を被覆して保護する電気的な絶縁性を有する保護部材５０とを備え、保護部材５０は、ケース１０側からターミナル３０およびその電気的接続部を被覆するフッ素系ゴムからなる第１の保護部材５１と、第１の保護部材５１の外側に設けられ、センシング素子２０およびその電気接続部を被覆するフッ素系ゲルからなる第２の保護部材５２とを積層した構造を有するものとなっている圧力センサにおいて、第２の保護部材５２の外側には、フッ素系ゲルよりも耐酸性に優れた第３の保護部材５３が、第２の保護部材５２を被覆するように設けられていることを特徴とする圧力センサ１００が提供される。
【００４４】
それによれば、従来では最表面であったフッ素系ゲルからなる第２の保護部材５３が、本実施形態では、フッ素系ゲルよりも耐酸性に優れた第３の保護部材５３によって被覆され保護されている。
【００４５】
また、本実施形態では、センシング素子２０は比較的軟らかいフッ素系ゲルからなる第２の保護部材５２により被覆されているため、従来と同様に、第２の保護部材５２を介して外部からの圧力は、適切にセンシング素子２０へ伝達され、センサ特性は十分に確保することができる。
【００４６】
このように本実施形態によれば、ターミナル３０がインサート成形されたケース１０に対して、ターミナル３０と電気的に接続した状態でセンシング素子２０を搭載し、フッ素系ゴムからなる第１の保護部材５１によって導体部３０およびその電気的接続部を被覆し、フッ素系ゲルからなる第２の保護部材５２を第１の保護部材５１の外側に設けるとともに第２の保護部材５２によってセンシング素子２０およびその電気接続部を被覆してなる圧力センサ１００において、センサ特性を犠牲にすることなく、耐酸性を向上させることができる。
【００４７】
また、本実施形態の圧力センサ１００においては、第３の保護部材５３は、フッ素系ゴムであるか、または、フッ素系オイルを含有したフッ素系ゲルであることも特徴のひとつである。
【００４８】
また、保護部材５０の材質については上記したが、第１の保護部材５１と第３の保護部材５３としては、ともにフッ素系ゴムを採用することができる。つまり、第１の保護部材５１と第３の保護部材５３とは、同一の材質であってもよい。
【００４９】
［変形例］
図２は、本実施形態の変形例としての圧力センサ１１０の全体的な概略断面構成を示す図である。
【００５０】
本例の圧力センサ１１０では、図２に示されるように、保護部材５０において、第１の保護部材５１と第３の保護部材５３として、ともにフッ素系ゴムを採用したものであり、このフッ素系ゴム５１、５２により、第２の保護部材５２であるフッ素系ゲル全体を囲んだ構成としたものである。
【００５１】
このような本例の圧力センサ１１０においても、導体部３０がインサート成形されたケース１０に対して、導体部３０と電気的に接続した状態でセンシング素子２０を搭載し、フッ素系ゴムからなる第１の保護部材５１によって導体部３０およびその電気的接続部を被覆し、フッ素系ゲルからなる第２の保護部材５２を第１の保護部材５１の外側に設けるとともにセンシング素子２０およびその電気接続部を被覆してなる圧力センサ１１０を提供することができる。
【００５２】
そして、本例においても、第２の保護部材５２の外側には、フッ素系ゲルよりも耐酸性に優れた第３の保護部材５３が、第２の保護部材５２を被覆するように設けられていることを特徴とする圧力センサ１００が提供され、センサ特性を犠牲にすることなく耐酸性を向上させることができる。
【００５３】
（他の実施形態）
なお、ケース１０としては、その材質は樹脂に限定されるものではなく、導体部材がインサート成形されるものであれば、かまわない。
【００５４】
また、導体部材としては上記したターミナル３０に限定されるものではない。つまり、導体部材は、ケース１０にインサート成形されるとともにセンシング部２０の周囲に設けられ、センシング部２０と電気的に接続されたものであればよい。
【００５５】
また、センシング部２０としては半導体ダイアフラム式のものに限定されるものではなく、たとえば、センシング部２０が容量式のもの、圧電素子を用いたものなどにも、適用可能である。
【００５６】
また、導体部材３０とセンシング部２０との電気的な接続は、上記したボンディングワイヤ４０によるもの以外にも、たとえばはんだや導電性接着剤などを用いて両者を電気的に接続する方法を採用してもよい。
【００５７】
また、本発明の圧力センサは、自動車の吸気圧センサ以外にも適用可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態に係る圧力センサの全体的な概略断面構成を示す図である。
【図２】本実施形態の変形例としての圧力センサの全体的な概略断面構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０…ケースとしての樹脂ケース、２０…センシング素子、
３０…導体部としてのターミナル、５０…保護部材、
５１…第１の保護部材、５２…第２の保護部材、５３…第３の保護部材。
【図１】
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【図２】
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