(57)【要約】【課題】オイル自体の目視によることなく、オイルの量に対する検査の信頼性を向上させることができること。【解決手段】圧力センサ１は流体の圧力を検出する圧力センサチップ２とパッケージ４とオイル５とを備える。パッケージ４は箱状に形成され圧力センサチップ２を内部に収納する。オイル５はパッケージ４に形成される凹所７より注入されることで凹所７の内底部７ｂから内部に向かって貫設される圧力導入孔８に充填される。そして、オイル５は前記流体からの圧力を圧力センサチップ２に伝達する。圧力導入孔８は凹所７との境目付近に凹所７側に向かって拡開するように形成されたテーパー部８ａを備える。上下方向から見たときにテーパー部８ａの周縁部の外形寸法は内底部７ｂの外形寸法より小さく設定している。図示しない光源を上下方向に沿って内底部７ｂに照射すれば、オイル５の量に依存してオイル５の表面に結像される前記光源の像の形が変化する。【選択図】図１
2011089959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の圧力を検出する圧力センサチップと、箱状に形成されて圧力センサチップを内部
に収納するパッケージと、パッケージに形成される凹所より注入されることで凹所の内底
部からパッケージ内部に向かって貫設される圧力導入孔に充填されて前記流体からの圧力
を圧力センサチップに伝達するオイルと、を備え、圧力導入孔は凹所との境目付近に凹所
側に向かって拡開するように形成されたテーパー部を備え、凹所の前記内底部の法線方向
から見たときにテーパー部の周縁部の外形寸法は凹所の前記内底部の外形寸法より小さく
設定していることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
圧力導入孔の内周面には前記法線方向に沿って複数の溝部が形成されることを特徴とす
る請求項１記載の圧力センサ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の圧力センサに充填されるオイルの量が適量か否かを検査する
検査方法であって、光源を前記法線方向に沿って凹所の前記内底部に照射したときに光源
の照射軸がテーパー部の周縁部近傍を通過するように圧力センサを配置して、前記照射に
よりオイルの表面に結像される光源の像の外形寸法をテーパー部の周縁部の外形寸法と略
等しく設定して、
前記法線方向に沿って凹所の前記内底部を撮像する撮像手段で光源の像を撮像したとき
に、前記像が光源の略全体の像であればオイルの量が多く不適量であると判定して、前記
像が無ければオイルの量が少なく不適量であると判定して、前記像が光源の一部だけの像
であればオイルの量が適量であると判定することを特徴とする検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の圧力を測定する圧力センサ、並びにその圧力センサに充填されるオイ
ルの量の検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、流体の圧力を測定するための種々の圧力センサが提供されている（例えば、
特許文献１参照）。この種の圧力センサは、半導体基板（シリコン基板）を加工して薄膜
状に形成されるダイヤフラム及びそのダイヤフラム上にブリッジ回路を構成する複数のピ
エゾ抵抗素子からなる圧力センサチップを備える。例えば、水などの流体によって圧力セ
ンサチップに圧力が印加されると、ダイヤフラムに歪みが生じて前記抵抗素子の抵抗値が
変化し、その変化に応じて検出される検出値を取り出すことで流体の圧力が測定される。
この様な圧力センサは、圧力センサチップ以外に箱状に形成されて圧力センサチップを内
部に収納するパッケージや、前記流体からの圧力を圧力センサチップに伝達する、所謂圧
力伝達媒体たるオイルを備える。ここで前記オイルは、パッケージに形成される凹所より
注入されることで凹所の内底部からパッケージ内部に向かって貫設される圧力導入孔に充
填される。
【０００３】
ところで、従来の圧力センサは、圧力導入孔に充填されたオイルの量が適量か否かを凹
所の内底部の法線方向から直接目視により検査しようにも、圧力導入孔の内径が比較的細
く（例えば１ｍｍ以下）、またオイルがフッ素オイルの場合には無色透明のため、直接的
な目視による検査が非常に困難であるという問題があった。そのため、圧力センサに対し
て凹所の内底部と平行方向にＸ線を照射して、透過するＸ線を元に作成される圧力センサ
の透過画像をもとにオイルを間接的に目視することで充填されたオイルの量が適量か否か
を検査している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−８５８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の圧力センサは、オイル自体を直接的にまたは透過画像を通じて間
接的に人が目視して検査するので検査にある程度の時間を要する割に高い信頼性が得られ
難いという問題があった。
【０００６】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、オイル自体の目視による
ことなく、オイルの量に対する検査の信頼性を向上させることができる圧力センサ、並び
に検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、流体の圧力を検出する圧力センサチッ
プと、箱状に形成されて圧力センサチップを内部に収納するパッケージと、パッケージに
形成される凹所より注入されることで凹所の内底部からパッケージ内部に向かって貫設さ
れる圧力導入孔に充填されて前記流体からの圧力を圧力センサチップに伝達するオイルと
、を備え、圧力導入孔は凹所との境目付近に凹所側に向かって拡開するように形成された
テーパー部を備え、凹所の前記内底部の法線方向から見たときにテーパー部の周縁部の外
形寸法は凹所の前記内底部の外形寸法より小さく設定していることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、圧力導入孔は凹所との境目付近に凹所側に向かって拡開するように
形成されたテーパー部を備え、凹所の前記内底部の法線方向から見たときにテーパー部の
周縁部の外形寸法は凹所の前記内底部の外形寸法より小さく設定しているので、例えば光
源を前記法線方向に沿って凹所の前記内底部に照射すれば、充填されるオイルの量に依存
してオイルの表面に結像される光源の像の形が変化する。従って、光源の像を目視すれば
オイルの量が適量か否かを検査することができ、オイル自体の目視によることなく、オイ
ルの量に対する検査の信頼性を向上させることができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、圧力導入孔の内周面には前記法線方向に
沿って複数の溝部が形成されることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、圧力導入孔の内周面には前記法線方向に沿って複数の溝部が形成さ
れるので、前記内周面の表面積が大きくなるとともに表面張力が増して、圧力導入孔に充
填されるオイルの液漏れを抑えることができる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または２の圧力センサに充填されるオイルの量が適量か否
かを検査する検査方法であって、光源を前記法線方向に沿って凹所の前記内底部に照射し
たときに光源の照射軸がテーパー部の周縁部近傍を通過するように圧力センサを配置して
、前記照射によりオイルの表面に結像される光源の像の外形寸法をテーパー部の周縁部の
外形寸法と略等しく設定して、前記法線方向に沿って凹所の前記内底部を撮像する撮像手
段で光源の像を撮像したときに、前記像が光源の略全体の像であればオイルの量が多く不
適量であると判定して、前記像が無ければオイルの量が少なく不適量であると判定して、
前記像が光源の一部だけの像であればオイルの量が適量であると判定することを特徴とす
る。
【００１２】
この発明によれば、請求項１または２の圧力センサに充填されるオイルの量が適量か否
かを判定する際に、撮像手段によって撮像された画像内の光源の像の形又は存否により容
易に判定することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、オイル自体の目視によることなく、オイルの量に対する検査の信頼性を向
上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態の断面図である。
【図２】同上におけるオイルの量の検査時の要部断面図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は同上におけるオイルの量が多く不適量のときの説明図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は同上におけるオイルの量が適量のときの説明図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は同上におけるオイルの量が少なく不適量のときの説明図である。
【図６】同上における別の一例を示し、（ａ）は要部断面図で、（ｂ）は要部上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。尚、以下の説明で
は図１において上下左右方向を規定している。
【００１６】
本実施形態の圧力センサ１は、流体の圧力を測定するためのもので、図１に示すように
圧力センサチップ２と、集積回路チップ３と、パッケージ４と、オイル５と、封止材６と
から構成される。そして、圧力センサ１は、例えば浴槽の給湯器における水（または温水
）の流路に取り付けられて、前記流路内の圧力によって浴槽の水位を検出する水位センサ
等に適用可能である。
【００１７】
圧力センサチップ２は、従来技術で述べた通りダイヤフラムと複数のピエゾ抵抗素子（
図示せず）を備え、図１に示すようにシリコン基板を加工（エッチング）して凹所２ａを
形成している。集積回路チップ３は、圧力センサチップ２から検出される検出値を信号処
理する。また、圧力センサチップ２の前記抵抗素子が圧力センサ１外部の雰囲気温度の影
響を受け易く、ダイヤフラムの撓みによる抵抗値の変化を正しく検出することができない
恐れがあるため、集積回路チップ３は、周囲の温度を検出して前記検出値に対する温度補
正も行っている。
【００１８】
パッケージ４は、図１に示すように合成樹脂材料によって箱状に形成されており、本体
部４ａと蓋４ｂと導入管４ｃとから構成される。本体部４ａは、図１に示すように下面が
開口する扁平な矩形箱状に形成され、開口内は上方へ向かって段部状に窪んでなる。前記
開口内の天面４ｄの左右方向中心より右側には更に窪み４ｅが形成されていて、窪み４ｅ
内には圧力センサチップ２が凹部２ａを上方に向けながら固着される。一方、天面４ｄの
左側には集積回路チップ３が固着される。そして、圧力センサチップ２と集積回路チップ
３とは、ボンディングワイヤ９を通じて電気的に接続される。また、集積回路チップ３は
、ボンディングワイヤ１０、及び天面４ｄに形成される導電パターン（図示せず）を通じ
て、パッケージ４の外部に導出される出力端子（図示せず）と電気的に接続される。すな
わち、圧力センサチップ２で検出される検出値が前記出力端子を通じて圧力センサ１の外
部へ取り出し可能となっている。
【００１９】
そして、上述の圧力センサチップ２及び集積回路チップ３は、図１に示すように本体部
４ａの前記開口から充填される封止材６によって封止され、本体部４ａの前記開口を塞ぐ
ように矩形板状の蓋４ｂが取り付けられることでパッケージ４の内部に収納される。尚、
本実施形態の封止材６は、各チップ２，３を酸化から保護するためのものであり、シリコ
ン基板との密着力が高いＪＣＲ（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｒｅｓｉｎ）が用
いられている。
【００２０】
導入管４ｃは、図１に示すように本体部４ａ上端の左右方向中心部より円筒状に上方へ
突出してなり、導入管４ｃの上端面には略円筒状に窪んだ凹所７が形成されている。凹所
７の内周面７ａは上方に向かって拡開するような傾斜を有しており、左側の傾斜角度の方
が右側の傾斜角度よりも緩やかに設定されている。そして、凹所７の内底部７ｂにはやや
右端寄りの位置からパッケージ４内部に向かって内径が例えば０．８ｍｍ程度の圧力導入
孔８が貫設される。
【００２１】
ここで、本実施形態の圧力導入孔８は、凹所７との境目付近に凹所７側に向かって拡開
するように形成されたテーパー部８ａを備える。テーパー部８ａの周縁部の外形寸法は、
上下方向から見たときに凹所７の内底部７ｂの外形寸法より小さく設定している。圧力導
入孔８の下端部は圧力センサチップの凹部２ａと連通しており、圧力導入孔８内には図示
しない流体からの圧力を圧力センサチップ２に伝達する圧力伝達媒体たるオイル５が充填
される。本実施形態のオイル５は、フッ素を含んだ粘性を有する無色透明のフッ素オイル
であり、凹所７の左側の内周面７ａ上を伝わせるようにして圧力導入孔８に注入される。
フッ素オイルは耐腐食性が高く、前記流体が腐食性を有するものであっても、前記流体と
圧力センサチップ２との間にオイル５が介在することで圧力センサチップ２の腐食を防ぐ
ことができる。
【００２２】
また、圧力センサチップ２は、図１に示すように凹所７の鉛直下方よりやや右寄りに配
置されていて、これに伴って圧力導入孔８は、凹所７から圧力センサチップ２に向かって
真直ぐ貫通しているのではなく、上下方向中心部付近にて右方へ一度屈曲させてから下方
へ貫通している。この様に屈曲されることで、所謂ウォーターハンマー現象等の急激な衝
撃が印加されても前記屈曲箇所で衝撃が緩和されて、圧力センサチップ２の耐久性を向上
させることができる。
【００２３】
以下、上述の圧力センサ１に対して圧力導入孔８に充填されるオイル５の量が適量か否
かを検査する本実施形態の検査方法について説明する。本実施形態の検査方法は、図２に
示すように後述する光源１１を上下方向に沿って凹所７の内底部７ｂに照射したときに、
オイル５の表面に結像される光源１１の像を光源１１の真上に配置される撮像手段たるＣ
ＣＤカメラ１２で撮像する点に特徴がある。
【００２４】
光源１１は、図２に示すようにリング状に配置される９個の発光ダイオード（ＬＥＤ）
１１ａと（図２中では２個のみ図示）、扁平な円盤状に形成されてＬＥＤ１１ａを支持す
る支持体１１ｂとから構成される。但し、光源１１から照射した光がオイル５の表面で反
射し易いように、ＬＥＤ１１ａには波長の短い青色の発光ダイオードが用いられている。
また、支持体１１ｂの中心部には窓孔１１ｃが貫設されているので、図２に示すように光
源１１の直ぐ真上にＣＣＤカメラ１２が配置されていても、窓孔１１ｃを通じて光源１１
の下方に配置された圧力センサ１の凹所７を撮像することができる。尚、光源１１を点灯
させるための点灯回路部や当該点灯回路部を駆動するため電源部等についての図示及び説
明は省略する。
【００２５】
本実施形態の検査方法で検査する際には、先ず光源１１を上下方向に沿って凹所７の内
底部７ｂに照射したときに光源１１の照射軸（図２中の一点鎖線参照）がテーパー部８ａ
の周縁部近傍を通過するように圧力センサ１を配置する。そして、オイル５の表面に結像
される光源１１の像の外形寸法がテーパー部８ａの周縁部の外形寸法と略等しくなるよう
に、予め圧力センサ１と光源１１との距離を調整する。
【００２６】
以下、本実施形態の検査方法において、ＣＣＤカメラ１２で撮像された画像内の光源１
１の像１３がどのような状態のときにオイル５の量が適量か否かを判定するかについて、
図３〜図５を参照しながら具体的に説明する。尚、図３〜図５中の圧力導入孔８に充填さ
れるオイル５の量は各々異なっており、図３〜図５の各（ａ）はＣＣＤカメラ１２で撮像
された凹所７の内底部７ｂの画像であり、図３〜図５の各（ｂ）は撮像時における実際の
パッケージ４の導入管４ｃの断面図である。
【００２７】
先ず、図３（ａ）に示すようにＣＣＤカメラ１２で撮像された光源１１の像１３がリン
グ状の像である場合について説明する。これは、リング状に配置される９個のＬＥＤ１１
ａ全てがオイル５の表面に結像した結果であり、すなわち図３（ｂ）に示すようにオイル
５の量が多くて圧力導入孔８に収まりきらずに凹所７まで溢れているからである。従って
、本検査方法において光源１１の像１３がリング状の像であればオイル５の量が多く不適
量であると判定する。
【００２８】
次に、図４（ａ）に示すようにＣＣＤカメラ１２で撮像された光源１１の像１３が略半
リング状の像である場合について説明する。これは、リング状に配置される９個のＬＥＤ
１１ａうちの５個のＬＥＤ１１ａがオイル５の表面に結像した結果であり、すなわち図４
（ｂ）に示すようにオイル５の量が多過ぎることも少な過ぎることもなく、凹所７にまで
溢れることなく圧力導入孔８に収まりきっているからである。従って、本検査方法におい
て光源１１の像１３が略半リング状の像であればオイル５の量が適量であると判定する。
【００２９】
そして、図５（ａ）に示すようにＣＣＤカメラ１２で撮像された画像内に光源１１の像
１３が無い場合について説明する。これは、リング状に配置される９個のＬＥＤ１１ａの
うちオイル５の表面に結像したＬＥＤ１１ａが１個も無かった結果であり、すなわち図５
（ｂ）に示すようにオイル５の量が少なくて圧力導入孔８のテーパー部８ａまで満たして
いないからである。従って、本検査方法において光源１１の像１３が無ければオイル５の
量が少なく不適量であると判定する。
【００３０】
尚、上述の説明では９個のうち５個のＬＥＤ１１ａが結像したときを適量として判定し
ているが、当然この限りではなく、例えば５個若しくは６個のＬＥＤ１１ａが結像したと
きを適量として判定してもよいし、４個乃至７個のＬＥＤ１１ａが結像したときを適量と
して判定してもよい。
【００３１】
以下、本実施形態の圧力センサ１、及び検査方法の作用について説明する。本実施形態
の圧力センサ１の圧力導入孔８は、上述した通り凹所７との境目付近にテーパー部８ａを
備え、テーパー部８ａの周縁部の外形寸法は、上下方向から見たときに凹所７の内底部７
ｂの外形寸法より小さく設定している。そこで、図２に示すように光源１１を上下方向に
沿って凹所７の内底部７ｂに照射すれば、充填されるオイル５の量に依存してオイル５の
表面に結像される光源１１の像の形が変化する。従って、光源１１の像を目視すればオイ
ル５の量が適量か否かを検査することができ、オイル５自体の目視によることなく、オイ
ル５の量に対する検査の信頼性を向上させることができる。
【００３２】
そして、本実施形態の検査方法は、圧力センサ１に充填されるオイル５の量が適量か否
かを判定する際に、撮像手段たるＣＣＤカメラ１２によって撮像された画像内の光源１１
の像１３の形又は存否により容易に判定することができる。
【００３３】
また、本実施形態の検査方法は、ＣＣＤカメラ１２で撮像された画像の像１３の形又は
存否を人が目視してオイル５の量が適量か否かを判定する方法以外に、例えば画像処理に
より前記画像を２値化して予め記憶されるテンプレート画像とのパターンマッチングを行
い、前記画像の像１３の形状や存否を特定してオイル５の量が適量か否かを判定する方法
であってもよい。この様な画像処理を行えば、人が目視して判定するよりも検査の信頼性
の向上、及び検査の迅速化を図ることが可能となる。尚、上記画像処理は、周知の技術で
あるためここでの詳細な説明は省略する。
【００３４】
ところで、上述の圧力センサ１は、繰り返し使用することによりオイル５がテーパー部
８ａから凹所７へ液漏れする恐れがある。これに対して、図６に示すように圧力導入孔８
の内周面に上下方向に沿って複数の溝部１４（図中では５つ）を形成すれば、前記内周面
の表面積が大きくなるとともに表面張力が増して、圧力導入孔８に充填されるオイル５の
液漏れを抑えることができる。尚、５つの溝部１４は、上下方向から見たとき図６（ｂ）
に示すように圧力導入孔８の内周面に沿って等間隔毎に形成されているが、多数の溝部１
４が前記内周面に沿って隙間無く形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１  圧力センサ
２  圧力センサチップ
３  集積回路チップ
４  パッケージ
５  オイル
６  封止材
７  凹所
７ｂ  内底部
８  圧力導入孔
８ａ  テーパー部
【図１】
2011089959.tif 000003
【図２】
2011089959.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011089959.tif 000008