(57)【要約】      （修正有）【課題】出力特性が組立作業の影響を受けにくい圧力検出装置を提供する。【解決手段】圧力検出装置１は、半導体式圧力センサ２０と、半導体式圧力センサ２０に流体を流入可能な流路を有する流体流入部材１０と、半導体式圧力センサ２０を取り囲むように流体流入部材１０に設けられる第１樹脂部３１と、一端部３２ａが半導体式圧力センサ２０と電気的に接続されるとともに第１樹脂部３１に保持されるリード端子３２と、リード端子３２の他端部３２ｂが露出するとともに第１樹脂部３１及び流体流入部材１０に設けられる第２樹脂部４１と、半導体式圧力センサ２０とリード端子３２の一端部３２ａとを接続するワイヤＷと、半導体式圧力センサ２０を覆うとともに第１樹脂部３１に接合され半導体式圧力センサ２０の気密空間Ｂを形成する蓋部材５０と、を備え、第１樹脂部３１と蓋部材５０との接合部３１ｃと、気密空間Ｂとの間に壁部３１ｄを設ける。【選択図】図１
2019032263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体式圧力センサと、
前記半導体式圧力センサに流体を流入可能な流路を有する流体流入部材と、
前記半導体式圧力センサを取り囲むように前記流体流入部材に設けられる第１樹脂部と、
一端部が前記半導体式圧力センサと電気的に接続されるとともに前記第１樹脂部に保持されるリード端子と、
前記リード端子の他端部が露出するとともに前記第１樹脂部及び前記流体流入部材に設けられる第２樹脂部と、
前記半導体式圧力センサと前記リード端子の一端部とを接続するワイヤと、
前記半導体式圧力センサを覆うとともに前記第１樹脂部に接合され前記半導体式圧力センサの気密空間を形成する蓋部材と、
を備え、
前記第１樹脂部と前記蓋部材との接合部と、前記気密空間との間に壁部を設けたこと
を特徴とする圧力検出装置。
【請求項２】
前記第１樹脂部に、前記壁部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
【請求項３】
前記壁部は前記蓋部材と対向する部分に位置決め部を設けたことを特徴とする請求項２に記載の圧力検出装置。
【請求項４】
前記蓋部材に、前記壁部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
【請求項５】
前記第１樹脂部の、前記壁部と対向する部分に位置決め部を設けたことを特徴とする請求項４に記載の圧力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の圧力検出装置は、半導体式圧力センサと、前記半導体式圧力センサに流体を流入可能な流路を有する流体流入部材と、前記半導体式圧力センサを取り囲むように前記流体流入部材に設けられる第１樹脂部と、一端部が前記半導体式圧力センサと電気的に接続されるとともに前記第１樹脂部に保持されるリード端子と、前記リード端子の他端部が露出するとともに前記第１樹脂部及び前記流体流入部材に設けられる第２樹脂部と、前記半導体式圧力センサと前記リード端子の一端部とを接続するワイヤと、前記半導体式圧力センサを覆うとともに前記半導体式圧力センサの気密空間を形成し、前記第１樹脂部とレーザー溶着される蓋部材と、を備えたものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１１９０１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、従来の圧力検出装置は、レーザー溶着箇所が気密空間に近接しているため、レーザー照射精度によっては、レーザー溶着時に樹脂が飛散し半導体式圧力センサに付着することで、所望の出力特性が得られない虞があった。
【０００５】
そこで本発明は前記問題点に着目し、出力特性が組立作業の影響を受けにくい圧力検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の圧力検出装置１，１００は、
半導体式圧力センサ２０と、
半導体式圧力センサ２０に流体を流入可能な流路を有する流体流入部材１０と、
半導体式圧力センサ２０を取り囲むように流体流入部材１０に設けられる第１樹脂部３１，１３１と、
一端部３２ａが半導体式圧力センサ２０と電気的に接続されるとともに第１樹脂部３１，１３１に保持されるリード端子３２と、
リード端子３２の他端部３２ｂが露出するとともに第１樹脂部３１，１３１及び流体流入部材１０に設けられる第２樹脂部４１と、
半導体式圧力センサ２０とリード端子３２の一端部３２ａとを接続するワイヤＷと、
半導体式圧力センサ２０を覆うとともに第１樹脂部３１，１３１に接合され半導体式圧力センサ２０の気密空間Ｂを形成する蓋部材５０，１５０と、
を備え、
第１樹脂部３１，１３１と蓋部材５０，１５０との接合部３１ｃ、１３１ｃと、気密空間Ｂとの間に壁部３１ｄ，１５２を設けたものである。
【０００７】
第１樹脂部３１に、壁部３１ｄを設けたことを特徴とする。
【０００８】
壁部３１ｄは蓋部材５０と対向する部分に位置決め部３１ｅを設けたことを特徴とする。
【０００９】
蓋部材１５０に、壁部１５２を設けたことを特徴とする。
【００１０】
第１樹脂部１３１の、壁部１５２と対向する部分に位置決め部１３１ｄを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の圧力検出装置は、出力特性が組立作業の影響を受けにくい圧力検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一実施形態の圧力検出装置の断面図。
【図２】同実施形態の圧力検出装置の分解断面図。
【図３】本発明の第二実施形態の圧力検出装置の断面図。
【図４】同実施形態の圧力検出装置の分解断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第一実施形態）以下、図１，図２に基づいて、本発明の第一実施形態を説明する。
【００１４】
本発明の圧力検出装置１は、流体流入部材１０と、半導体式圧力センサ（以下、単に、圧力センサという）２０と、第１樹脂部３１と、リード端子３２と、第２樹脂部４１と、蓋部材５０とを備える。
【００１５】
流体流入部材１０は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属材料からなり、ほぼ円板形状である。流体流入部材１０は、その中央部分に、図４中上側に突出した凸形状の台座１０ａと、その下側に凹部１０ｂを備えている。
【００１６】
また、流体流入部材１０は、その中央部分に、上下方向に貫通する孔部である流路１１が形成されている。
【００１７】
台座１０ａには、圧力センサ２０が載置され、熱硬化接着剤や半田等の所定の方法で固定されている。流路１１は、その下側から流体（例えば、液体の油など）が圧力センサ２０に流入可能となっている。また、凹部１０ｂに図示しないパッキン等がはめ込まれており、流路１１の気密性を備えている。
【００１８】
圧力センサ２０は、例えば、ガラス台座２１上に、シリコン等の半導体基板２２を薄肉に形成してなるダイアフラムを有する半導体チップを配設してなるものである。前記ダイアフラムに対応する部位には、ボロン等の不純物が拡散処理されていることでピエゾ抵抗効果を有する感圧素子となる４つの抵抗が形成され、各抵抗とアルミ等の導電性材料を用いた配線パターンとによりブリッジ回路が構成される。 圧力センサ２０は、流路１１から導き入れた流体の圧力を前記ダイアフラムによって受け、前記ダイアフラムの変位に伴うブリッジ回路の出力電圧によって流体の圧力を検出するものである。
【００１９】
第１樹脂部３１は、合成樹脂、例えば、ＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide）樹脂からなる。第１樹脂部３１は、インサート成形後にリード端子３２界面と気密性を保持させるために、流動性の良い材料を用いている。第１樹脂部３１は、圧力センサ２０を取り囲むように形成された環状であり、流体流入部材１０と当接するための配設部３１ａが設けられている。配設部３１ａは、第１樹脂部３１の下側の面に設けられている。また、配設部３１ａの外周側には、断面形状が凹んだ凹部３１ｂが設けられている。この凹部３１ｂは、環状に設けられている。また、第１樹脂部３１は、リード端子３２の一部を内蔵している。
【００２０】
また、第１樹脂部３１は、蓋部材５０が固定される平坦部３１ｃを備えている。この平坦部３１ｃも環状であり、本実施形態では、蓋部材５０が第１樹脂部３１とレーザー溶着されて接合される接合部である。
【００２１】
リード端子３２は、例えば、リン青銅材料からなり、その表面には、ニッケルメッキが施されている。リード端子３２は、電源用ライン、信号用ライン、グランド用ラインとなる３つのリード端子３２を備えている。
【００２２】
リード端子３２の一端部３２ａは、圧力センサ２０の近傍に位置し、他端部３２ｂは、第１樹脂部３１の外側まで引き出されている。そして、リード端子３２の一端部３２ａが、ワイヤＷによって、圧力センサ２０と電気的に接続されるワイヤ接続部となるとともに、他端部３２ｂが、流体流入部材１０の流路１１に対して直交する方向に引き出されて、外部機器などと電気的に接続される。
【００２３】
また、リード端子３２の表面に、ニッケルメッキが施されたことにより、ワイヤボンディングによるワイヤＷの接続信頼性を高めてある。
【００２４】
また、リード端子３２は、第１樹脂部３１のインサート成形時において、電源用、出力用及びグランド用の複数のリード端子３２が、図示しない連結部によって連結されており、第１樹脂部３１のインサート成形後に、前記連結部を切断することで、リード端子３２を独立させる。
【００２５】
また、リード端子３２は、その表面に微細な凹凸を備えている。特に、この微細な凹凸は、リード端子３２と第１樹脂部３１とを接着剤などを用いずに気密性を確保し接合するものであり、少なくともリード端子３２の第１樹脂部３１との接触部分に設ければよい。この微細な凹凸は、薬品によってエッチングすることによって、形成するものである。
【００２６】
第２樹脂部４１は、合成樹脂、例えば、ＰＰＳ樹脂からなる。第２樹脂部４１は、流体流入部材１０と第１樹脂部３１とリード端子３２とを金型内にセットし、その後、樹脂を金型内に射出成形することによって、形成されるものである。第２樹脂部４１は、リード端子３２の他端部３２ｂが、流体流入部材１０の流路１１に対して直交する方向に引き出されている。また、リード端子３２の他端部３２ｂが、露出している。第２樹脂部４１は、インサート成形される流体流入部材１０、第１樹脂部３１及びリード端子３２との気密性を保持させるために、流動性の良い材料を用いる。第２樹脂部４１は、流体流入部材１０、第１樹脂部３１及びリード端子３２とを取り囲むように形成された環状である。
【００２７】
また、流体流入部材１０は、その表面に微細な凹凸を備えている。特に、この微細な凹凸は、流体流入部材１０と第２樹脂部４１とを接着剤などを用いずに気密性を確保し接合するものであり、少なくとも流体流入部材１０の第２樹脂部４１との接触部分に設ければよい。この微細な凹凸は、薬品によってエッチングすることによって、形成するものである。
【００２８】
蓋部材５０は、合成樹脂、例えば、ＰＰＳ樹脂からなる。蓋部材５０は、円板形状であり、圧力センサ２０を上側から覆うように第１樹脂部３１の接合部である平坦部３１ｃに、例えば、レーザー溶着によって接合され、圧力センサ２０が内部に位置する気密空間を形成する部材である。また、蓋部材５０の圧力センサ２０側の面には、凹んだ凹部５１を形成しており、蓋部材５０と第１樹脂部３１との間には気密空間となる圧力基準室Ｂが形成される。また、蓋部材５０の凹部５１の開口部分には、開口側に広がるすり鉢状の傾斜面５２を備えている（図２参照）。なお、本実施形態では、蓋部材５０は、第１樹脂部３１に接合されているが、本実施形態に限定されるものではなく、第２樹脂部４１に接合するものであってもよい。
【００２９】
第１樹脂部３１は、ワイヤＷが配置される側の端部、すなわち、環状に形成された第１樹脂部３１の内側に、壁部３１ｄを備えている。この壁部３１ｄは、蓋部材５０側に突出するように形成されている。この壁部３１ｄを設けたことによって、蓋部材５０と平坦部３１ｃをレーザー溶着する際に第１樹脂部３１の一部が飛散しても圧力センサ２０に付着する可能性を極めて低くすることができる。したがって、出力特性が組立作業の影響を受けにくい圧力検出装置とすることができる。
【００３０】
壁部３１ｄは、第１樹脂部３１の開口の端に位置しており、第１樹脂部３１の開口の内面に段差などなく滑らかに連続して形成されているが、本実施形態の形状に限定されるものではなく、たとえば、第１樹脂部３１の開口から離れた外側の位置に形成しても良い。
【００３１】
また、壁部３１ｄは、位置決め部３１ｅを備えている。この位置決め部３１ｅは、壁部３１ｄの蓋部材５０の内面と対向する外側の壁面が、傾斜した傾斜部３１ｅによって、形成されている。この傾斜部３１ｅは、蓋部材５０側に向かってすぼまっていく円錐面である。なお、本実施形態では、傾斜部３１ｅは、蓋部材５０の傾斜面５２に対向している。
【００３２】
以上のように形成したことによって、蓋部材５０を第１樹脂部３１に配置する際に、蓋部材５０の位置が定まり、蓋部材５０を第１樹脂部３１に容易に配置することができる。
【００３３】
（第二実施形態）次に、図３，図４に基づいて、本発明の第二実施形態を説明する。前述の第一実施形態と同一もしくは相当箇所には同一の符号を用いてその詳細な説明は省略する。第二実施形態における圧力検出装置１００は、蓋部材１５０の形状、及び第１樹脂部１３１の形状が異なる。
【００３４】
第１樹脂部１３１は、合成樹脂、例えば、ＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide）樹脂からなる。第１樹脂部１３１は、インサート成形後にリード端子３２界面と気密性を保持させるために、流動性の良い材料を用いている。第１樹脂部１３１は、圧力センサ２０を取り囲むように形成された環状であり、流体流入部材１０と当接するための配設部１３１ａが設けられている。配設部１３１ａは、第１樹脂部１３１の下側の面に設けられている。また、配設部１３１ａの外周側には、断面形状が凹んだ凹部１３１ｂが設けられている。この凹部１３１ｂは、環状に設けられている。また、第１樹脂部１３１は、リード端子３２の一部を内蔵している。
【００３５】
また、第１樹脂部１３１は、蓋部材１５０が固定される平坦部１３１ｃを備えている。この平坦部１３１ｃも環状であり、本実施形態では、蓋部材１５０が第１樹脂部１３１とレーザー溶着されて接合される接合部である。
【００３６】
蓋部材１５０は、合成樹脂、例えば、ＰＰＳ樹脂からなる。蓋部材１５０は、円板形状であり、圧力センサ２０を上側から覆うように第１樹脂部１３１の接合部である平坦部１３１ｃに、例えば、レーザー溶着によって接合され、圧力センサ２０が内部に位置する気密空間を形成する部材である。また、蓋部材１５０の圧力センサ２０側の面には、凹んだ凹部１５１を形成しており、蓋部材１５０と第１樹脂部１３１との間には気密空間となる圧力基準室Ｂが形成される。また、蓋部材１５０の凹部１５１の開口部分には、第１樹脂部１３１側に向けて突出する壁部１５２を備えている（図３，図４参照）。壁部１５２の外周面（圧力基準室Ｂと反対側の面）には、圧力基準室Ｂ側に向かってすぼまる円錐状の傾斜面１５２ａを備えている。
【００３７】
平坦部１３１ｃは、位置決め部１３１ｄを備えている。この位置決め部１３１ｄは、壁部１５２の傾斜面１５２ａと対向する内側の壁面が、傾斜面１３１ｄとして形成されている。この傾斜面１３１ｄは、蓋部材５０側に向かって広がるすり鉢形状である。なお、本実施形態では傾斜面１３１ｄは、傾斜面１５２ａと対向している。
【００３８】
以上のように形成したことによって、蓋部材１５０を第１樹脂部１３１に配置する際に、蓋部材１５０の位置が定まり、蓋部材１５０を第１樹脂部１３１に容易に配置することができる。
【００３９】
蓋部材１５０に壁部１５２を設けたことによって、蓋部材１５０と平坦部１３１ｃをレーザー溶着する際に第１樹脂部１３１の一部が飛散しても圧力センサ２０に付着する可能性を極めて低くすることができる。したがって、出力特性が組立作業の影響を受けにくい圧力検出装置とすることができる。
【００４０】
以上の説明は、本発明を例示するものであって、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更、変形が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の圧力検出装置は、半導体圧力センサやワイヤを蓋部材で保護する圧力検出装置に好適である。
【符号の説明】
【００４２】
１        圧力検出装置
１０      流体流入部材
１０ａ    台座
１０ｂ    凹部
１１      流路
２０      半導体式圧力センサ（圧力センサ）
２１      ガラス台座
２２      半導体基板
３１      第１樹脂部
３１ａ    配設部
３１ｂ    凹部
３１ｃ    平坦部（接合部）
３１ｄ    壁部
３１ｅ    位置決め部（傾斜部）
３２      リード端子
３２ａ    一端部
３２ｂ    他端部
４１      第２樹脂部
５０      蓋部材
５１      凹部
５２      傾斜面
１００      圧力検出装置
１３１      第１樹脂部
１３１ａ    配設部
１３１ｂ    凹部
１３１ｃ    平坦部（接合部）
１３１ｄ    傾斜面（位置決め部）
１５０      蓋部材
１５１      凹部
１５２      壁部
１５２ａ    傾斜面
Ｂ      圧力基準室（気密空間）
Ｗ      ワイヤ
【図１】
2019032263.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2019032263.tif 000006