(57)【要約】【課題】圧力センサチップの検出値に生じる誤差を抑えつつ、外部のコネクタとの接続作業時における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（以下チップ２）とパッケージ３とハウジング４とコネクタ部５とを備える。箱型のパッケージ３はチップ２を内部に収納して圧力導入孔６が貫設される。箱型のハウジング４はパッケージ３を内部に収納して内底面４ａに圧力導入孔６と連通する貫通孔９が貫設される。コネクタ部５は外部コネクタと接続されてチップ２の検出値を出力する。コネクタ部５はチップ２と電気的に接続されパッケージ３から延出するコネクタ端子１２と、一端部１２ａを囲んでハウジング４と一体に形成された嵌合部１３とからなる。コネクタ端子１２は長細帯板状に形成され内底面４ａに沿って固定されるとともに一端部１２ａと固定位置の間に応力緩和手段たる凹部２０が配設される。【選択図】図１
2011007531.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、前記圧力センサチップを内部に収納して前
記流体の圧力を導入する圧力導入孔が貫設された箱型のパッケージと、前記パッケージを
内部に収納して内底面には前記圧力導入孔と連通する貫通孔が貫設された箱型のハウジン
グと、外部のコネクタと接続されて前記圧力センサチップより検出される検出値を出力す
るコネクタ部と、を備え、
前記コネクタ部は、前記圧力センサチップと電気的に接続されて前記パッケージから延
出する１乃至複数のコネクタ端子と、前記コネクタ端子の一端部を囲むように前記ハウジ
ングと一体に形成されて前記コネクタと嵌合する嵌合部とから構成され、
前記コネクタ端子は、長細の帯板状に形成されてなり、前記ハウジングの前記内底面に
沿って固定されるとともに前記一端部と前記固定位置との間に応力緩和手段が設けられて
いることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記応力緩和手段は、前記コネクタ端子の一部が薄肉状に形成されてなることを特徴と
する請求項１記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記応力緩和手段は、前記コネクタ端子の一部が略Ｕ字形状に曲折されてなることを特
徴とする請求項１記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記応力緩和手段は、前記コネクタ端子の一部が略Ｗ字形状に複数回曲折されてなるこ
とを特徴とする請求項１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、流体の圧力を測定するための圧力センサ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。この種の
圧力センサの一例として、図７及び図８に示すような圧力センサ１がある。圧力センサ１
は、図７に示すように、流体の圧力を検出する圧力センサチップ２、パッケージ３、ハウ
ジング４、及びコネクタ部５を備える。圧力センサチップ２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。例えば、水などの流体によって圧力センサチ
ップ２に圧力が印加されるとダイヤフラムが撓んでピエゾ抵抗素子に歪みが生じる。そし
て、前記歪みによりピエゾ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。
【０００３】
パッケージ３は、図７及び図８に示すように、合成樹脂材料によって箱型に形成されて
圧力センサチップ２を内部に収納し、その下壁部には流体の圧力を導入するための圧力導
入孔６が貫設される。圧力導入孔６は、パッケージ３の下壁部から円筒状に下方へ突出す
る導入管３ａの軸心を通って外部へ真直ぐ貫通して形成される。
【０００４】
ハウジング４は、図７に示すように、一面が開口する扁平な箱型の第１及び第２のケー
ス７，８が互いの開口面同士を付き合わせることで結合されてなり、パッケージ３を内部
に収納する。第１のケース７の下端部には下方へ円筒状に突出するポート部７ａが配設さ
れる。そして、ハウジング４の内底面４ａには、パッケージ３の導入管３ａが嵌入する穴
部４ｂが穿設される。また、ハウジング４の内底面４ａの左右両端部付近には、図７及び
図８に示すように、各々４個の突起部４ｃが並んで突設されている。穴部４ｂの内底面に
は、導入管３ａの圧力導入孔６と連通する貫通孔９が貫設され、穴部４ｂの内周面には、
弾性材料から環状に形成されて導入管３ａの外径と略等しくした内径を有するＯリング１
０が嵌着される。そして、穴部４ｂに嵌入する導入管３ａがＯリング１０に挿通されるこ
とで、パッケージ３とハウジング４との隙間が封止される。尚、Ｏリング１０は、その上
に配設されているワッシャ１１により上方向の移動が規制されている。
【０００５】
コネクタ部５は、図７及び図８に示すように、圧力センサチップ２と電気的に接続され
てパッケージ３の左壁部から延出する１乃至複数のコネクタ端子１２（図８中では３つ）
と、コネクタ端子１２の一端部１２ａを囲むようにハウジング４と一体に形成されて外部
のコネクタ（図示せず）と嵌合する嵌合部１３と、から構成される。そして、コネクタ部
５は、前記コネクタと接続されて圧力センサチップ２より検出される検出値をハウジング
４の外部へ出力する。コネクタ端子１２は、長細の帯板状に形成されてなり、ハウジング
４の突起部４ｃと対向する位置には孔部１２ｂが貫設される。尚、パッケージ３には、コ
ネクタ端子１２以外にもコネクタ端子１２と同形の長細の帯板状に形成されて、更に突起
部４ｃと対向する位置に孔部１４ａが貫設された延出片１４が左壁部に１つ、右壁部に４
つ延出されている。そして、計８つの突起部４ｃがそれぞれ対向する孔部１２ｂ，１４ａ
にかしめ固定されることで、コネクタ端子１２及び延出片１４がハウジング４の内底面４
ａに沿って固定される。即ち、パッケージ３はコネクタ端子１２及び延出片１４を通じて
ハウジング４に固定される。
【０００６】
ところで、このような流体の圧力を測定する圧力センサには、圧力センサ１以外にも特
許文献１に記載されるものもある。しかし、当該圧力センサは、パッケージとハウジング
とが密着して接着剤によって直接固定されているので、流体より相対的に強い圧力がハウ
ジングに印加されると、ハウジング及びパッケージ全体が歪み、圧力センサチップのダイ
ヤフラムが流体から直接受ける圧力以外に前記歪みによる応力を受けてしまい、検出され
る検出値に誤差が生じる恐れがあった。これに対して、圧力センサ１は、上述の通り、パ
ッケージ３とハウジング４とが互いに密着しているものの、直接固定されているのではな
くハウジング４の内底面４ａに沿ってかしめ固定されるコネクタ端子１２及び延出片１４
を介して固定されているので、流体から相対的に強い圧力がハウジング４に印加されてハ
ウジング４に歪みが生じても、コネクタ端子１２及び延出片１４を介してパッケージ３の
歪みを軽減させることができ、検出値に生じる誤差を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−３３７９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の圧力センサ１は、外部のコネクタがコネクタ部５の嵌合部１３と
嵌合する度にコネクタ端子１２の一端部１２ａに外力がかかり、コネクタ端子１２とハウ
ジング４の内底面４ａとのかしめによる固定部に応力が加わるので、圧力センサ１と外部
のコネクタとの接続作業を繰り返し行うことで前記固定部が破損してハウジング４からパ
ッケージ３が脱離してしまう恐れがあった。
【０００９】
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、圧力センサチップの検出
値に生じる誤差を抑えつつ、外部のコネクタとの接続作業時における信頼性を向上させる
ことができる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】
【００１０】
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、前記圧力センサチップを内部に収納して前記流体の圧力を導入する圧力導入孔が貫
設された箱型のパッケージと、前記パッケージを内部に収納して内底面には前記圧力導入
孔と連通する貫通孔が貫設された箱型のハウジングと、外部のコネクタと接続されて前記
圧力センサチップより検出される検出値を出力するコネクタ部と、を備え、前記コネクタ
部は、前記圧力センサチップと電気的に接続されて前記パッケージから延出する１乃至複
数のコネクタ端子と、前記コネクタ端子の一端部を囲むように前記ハウジングと一体に形
成されて前記コネクタと嵌合する嵌合部とから構成され、前記コネクタ端子は、長細の帯
板状に形成されてなり、前記ハウジングの前記内底面に沿って固定されるとともに前記一
端部と前記固定位置との間に応力緩和手段が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、前記コネクタ端子は、長細の帯板状に形成されてなり、前記ハウジ
ングの前記内底面に沿って固定されるとともに前記一端部と前記固定位置との間に応力緩
和手段が設けられているので、前記パッケージは、従来の圧力センサ１と同様に前記ハウ
ジングと直接固定されているのではなく前記コネクタ端子を介して固定されているので、
流体から相対的に強い圧力が前記ハウジングに印加されて前記ハウジングに歪みが生じて
も、前記コネクタ端子を介して前記パッケージの歪みを軽減させることができ、更に外部
の前記コネクタとの接続作業の際に前記コネクタ端子と前記ハウジングの前記内底面との
固定部に加わる応力を緩和させることができる。従って、前記圧力センサチップの検出値
に生じる誤差を抑えつつ、外部の前記コネクタとの接続作業時における信頼性を向上させ
ることができる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記応力緩和手段は、前記コネクタ端子
の一部が薄肉状に形成されてなることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、前記応力緩和手段は、前記コネクタ端子の一部が薄肉状に形成され
てなるので、請求項１の発明と同様の効果を奏する圧力センサを提供することができる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記応力緩和手段は、前記コネクタ端子
の一部が略Ｕ字形状に曲折されてなることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、前記応力緩和手段は、前記コネクタ端子の一部が略Ｕ字形状に曲折
されてなるので、請求項１の発明と同様の効果を奏する圧力センサを提供することができ
る。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記応力緩和手段は、前記コネクタ端子
の一部が略Ｗ字形状に複数回曲折されてなることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、前記応力緩和手段は、前記コネクタ端子の一部が略Ｗ字形状に複数
回曲折されてなるので、請求項１の発明と同様の効果を奏する圧力センサを提供すること
ができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、圧力センサチップの検出値に生じる誤差を抑えつつ、外部のコネクタとの
接続作業時における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】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態の断面図である。
【図２】同上における第１のケースの上面図である。
【図３】同上におけるコネクタ端子の一部がＵ字形状に曲折された断面図である。
【図４】同上におけるコネクタ端子の一部がＵ字形状に曲折された上面図である。
【図５】同上におけるコネクタ端子の一部がＷ字形状に複数回曲折された断面図である。
【図６】同上におけるコネクタ端子の一部がＷ字形状に複数回曲折された上面図である。
【図７】従来の圧力センサの一例の断面図である。
【図８】同上における第１のケースの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。但し、本実施形態
の圧力センサ１は、基本的な構成が従来技術で説明した圧力センサ１と共通であるので、
共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。また、以下の説明では、図１に
おいて上下左右方向を規定し、図１の正面を前面として説明を行う。
【００２１】
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１５と、パッケージ３と、ハウジング４と、コ
ネクタ部５と、オイル１６と、封止材１７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応可能である。
【００２２】
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
からなり、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１５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の前記抵抗素子は、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１５では、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。
【００２３】
パッケージ３は、図１に示すように、合成樹脂材料によって一面（図中の上面）が開口
する箱型に形成されて、その下壁部には圧力導入孔６が貫設される導入管３ａが突出して
いる。パッケージ３の内底面の略中心部には、図１に示すように、圧力センサチップ２が
凹所２ａを下方に向けながら固着され、圧力センサチップ２と対向する位置には、導入管
３ａの圧力導入孔６が配置される。圧力導入孔６と凹所２ａとは連通しており、その孔内
に流体からの圧力を圧力センサチップ２に伝達するためのオイル１６が充填される。オイ
ル１６は、非腐食性を有しており、流体が腐食性を有するものであっても、流体と圧力セ
ンサチップ２との間にオイル１６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。
【００２４】
そして、先述の集積回路チップ１５は、図１に示すように、パッケージ３の内底面の圧
力センサチップ２が配置される右側近傍に固着される。圧力センサチップ２のピエゾ抵抗
素子、集積回路チップ１５、及びパッケージ３の内底面に形成される導電パターンは、各
々ボンディングワイヤ１８を通じて電気的に接続され、前記導電パターンと導通する３本
のコネクタ端子１２がパッケージ３の左側壁から外部に延出される。
【００２５】
上述の様な圧力センサチップ２や集積回路チップ１５は、図１に示すように、パッケー
ジ３の開口する上面から充填される封止材１７によって封止され、更にパッケージ３の上
面を塞ぐように矩形板状のカバー１９が取り付けられる。尚、封止材１７は、各チップ２
，１５を酸化から保護するためのものであり、本実施形態ではシリコン基板との密着力が
高いＪＣＲ（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｒｅｓｉｎ）が封止材１７として充填
されている。
【００２６】
ハウジング４は、従来技術で述べた通り、第１及び第２のケース７，８が結合されてな
りパッケージ３を内部に収納する。ハウジング４の内底面４ａには、図１に示すように、
パッケージ３の底部と略同形に下方へ窪んでなる段部４ｄが形成され、更に段部４ｄの底
面に先述の穴部４ｂが穿設される。パッケージ３の導入管３ａはＯリング１０に挿通する
とともに穴部４ｂに嵌入し、パッケージ３の底部は段部４ｄと嵌合する。そして、ハウジ
ング４の突起部４ｃが孔部１２ｂ，１４ａにかしめ固定されることで、コネクタ端子１２
及び延出片１４がハウジング４の内底面４ａに沿って固定される。
【００２７】
コネクタ部５は、図１及び図２に示すように、３本のコネクタ端子１２と、コネクタ端
子１２の一端部１２ａを囲むようにハウジング４の左端部と一体に形成された嵌合部１３
とから構成されたメス型のコネクタであり、外部のオス型のコネクタ（図示せず）と接続
可能になっている。尚、３本のコネクタ端子１２は、図２に示すように、各々手前から順
に出力電圧端子Ｖｏｕｔ、グランド端子ＧＮＤ、電源電圧端子ＶＤＤとなっている。そし
て、本実施形態のコネクタ端子１２は、ハウジング４から外部に露出する一端部１２ａと
前述のかしめ固定による固定位置との間に、コネクタ端子１２の一部が薄肉状に形成され
てなる応力緩和手段たる凹部２０が設けられている点に特徴がある。
【００２８】
そして、水などの流体がポート部７ａ下面の開口部７ｂより貫通孔９内へ流入すると、
オイル１６を介して圧力センサチップ２のダイヤフラムが撓んでピエゾ抵抗素子に歪みが
生じる。すると前記歪みによりピエゾ抵抗素子の抵抗値が変化して、その変化に応じて検
出される検出値がコネクタ部５を通じてハウジング４の外部に取り出されることで流体の
圧力が測定される。
【００２９】
以下、本実施形態の圧力センサ１の作用について説明する。本実施形態の圧力センサ１
のパッケージ３は、従来の圧力センサ１と同様に、ハウジング４と直接固定されているの
ではなくコネクタ端子１２及び延出片１４を介して固定されているので、流体から相対的
に強い圧力がハウジング４に印加されてハウジング４に歪みが生じても、コネクタ端子１
２及び延出片１４を介してパッケージ３の歪みを軽減させることができる。更にコネクタ
端子１２には、一端部１２ａとかしめによる固定位置との間に凹部２０が設けられている
ので、外部のオス型のコネクタとの接続作業の際に、前記コネクタがコネクタ部５の嵌合
部１３と嵌合する度に加わっていたかしめによる固定部への応力を、凹部２０を支点とし
た一端部１２ａのフレキシブルな可動によって緩和させることができる。従って、本実施
形態の圧力センサ１は、圧力センサチップ２の検出値に生じる誤差を抑えつつ、外部の前
記コネクタとの接続作業時における信頼性を向上させることができる。
【００３０】
ところで、上述の圧力センサ１のコネクタ端子１２とハウジング４の内底面４ａとの固
定は、かしめ固定によるものであったが、これに限らずに例えば接着剤を使った固定によ
るものであってもよい。
【００３１】
また、上述の圧力センサ１の応力緩和手段は、コネクタ端子１２の一部が薄肉状に形成
されてなる凹部２０であったが、この他にも図３及び図４に示すように、コネクタ端子１
２の一部が略Ｕ字形状に曲折されてなる曲部２１であったり、図５及び図６に示すように
、コネクタ端子１２の一部が略Ｗ字形状に複数回曲折されてなる凹凸部２２であっても上
述と同様の効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  圧力センサ
２  圧力センサチップ
３  パッケージ
４  ハウジング
４ａ  内底面
５  コネクタ部
６  圧力導入孔
９  貫通孔
１２  コネクタ端子
１２ａ  一端部
１３  嵌合部
２０  凹部
【図１】
2011007531.tif 000003
【図２】
2011007531.tif 000004
【図３】
2011007531.tif 000005
【図４】
2011007531.tif 000006
【図５】
2011007531.tif 000007
【図６】
2011007531.tif 000008
【図７】
2011007531.tif 000009
【図８】
2011007531.tif 000010