(57)【要約】【課題】検出精度の低下を抑制できる圧力センサを提供する。【解決手段】ケース１０の一面１１ａのうちセンサ部４０と対向する部分に、センサ部４０とケース１０を構成する樹脂との熱膨張係数の差よりセンサ部４０との熱膨張係数の差が小さくなる材料で構成された調整部材５０、６０ｂを配置する。これによれば、センサ部４０を搭載するケース１０の一面１１ａの熱膨張係数をセンサ部４０の熱膨張係数に近づけることができる。このため、センサ部４０とケース１０との間に発生する熱応力自体を小さくでき、検出精度が低下することを抑制できる。【選択図】図１
2015017878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定媒体の圧力に応じてセンサ信号を出力するセンサ部（４０）と、
前記センサ部を搭載する一面（１１ａ）を有し、前記センサ部と異なる熱膨張係数の樹脂で構成されたケース（１０）と、を備え、
前記ケースは、前記一面のうち前記センサ部と対向する部分に、前記センサ部と前記樹脂との熱膨張係数の差より前記センサ部との熱膨張係数の差が小さくなる材料で構成された調整部材（５０、６０ｂ）が配置されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記調整部材は、金属板（５０）であることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記調整部材は、所定の電位に維持されていることを特徴とする請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記ケースには、金属棒状の第１、第２ターミナル（６０ａ、６０ｂ）がインサート成形されることで保持されており、
前記第１ターミナルは、複数備えられてそれぞれ前記センサ部と電気的に接続され、
前記第２ターミナルは、一端部が前記ケースの一面から露出することで前記調整部材を構成していることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記第２ターミナルは、前記第１ターミナルのうち前記センサ部に電源電位を印加するもの、または前記センサ部にグランド電位を印加するものと接続されることで所定の電位に維持され、前記一端部と反対側の他端部が前記ケース内に位置していることを特徴とする請求項４に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記ケースは、前記一面を有すると共に、前記一面と異なる部分に開口部（１２）が形成されており、
前記第２ターミナルは、前記一端部と反対側の他端部が前記開口部から露出し、外部回路と接続されることで所定の電位に維持されていることを特徴とする請求項４に記載の圧力センサ。
【請求項７】
収容凹部（９１）が形成されていると共に前記収容凹部と外部空間とを連通する圧力導入孔（９３）が形成され、前記収容凹部に前記ケースの一面側が挿入された状態で前記ケースと一体的に組み付けられるハウジング（９０）と、
前記測定媒体の圧力が印加され、前記ケースの一面と、前記ハウジングのうち前記ケースの一面と対向する部分との間に配置されるメタルダイヤフラム（１００）と、
前記ケースの一面および前記メタルダイヤフラムで囲まれる空間を圧力検出室（１１０）としたとき、前記圧力検出室内に充填される圧力伝達媒体（１２０）と、を備え、
前記メタルダイヤフラムに印加された前記測定媒体の圧力が前記圧力伝達媒体を介して前記センサ部に伝達されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つ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、圧力に応じたセンサ信号を出力するセンサ部をコネクタケースに接合部材を介して搭載した圧力センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の圧力センサとして、センサ部を被搭載部材としてのコネクタケースに搭載し、コネクタケースとハウジングとをかしめ固定によって一体に組み付けたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
具体的には、この圧力センサでは、コネクタケースのうちハウジング側に平坦な底面を有する凹部が形成されており、この凹部の底面にセンサ部が接合部材を介して接合されている。
【０００４】
なお、通常、センサ部は、センシング部が形成されたセンサチップにシリコン基板やガラス等の台座が接合されて構成され、コネクタケースは樹脂等で構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−８５３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような圧力センサでは、センサ部とコネクタケースとを構成する材料（材質）が異なるため、センサ部とコネクタケースとの熱膨張係数が異なる。このため、センサ部とコネクタケースとの間に熱応力が発生し、当該熱応力がセンサ部に印加されることによって検出精度が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、検出精度が低下することを抑制できる圧力センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、測定媒体の圧力に応じてセンサ信号を出力するセンサ部（４０）と、センサ部を搭載する一面（１１ａ）を有し、センサ部と異なる熱膨張係数の樹脂で構成されたケース（１０）とを備え、以下の点を特徴としている。
【０００９】
すなわち、ケースは、一面のうちセンサ部と対向する部分に、センサ部と樹脂との熱膨張係数の差よりセンサ部との熱膨張係数の差が小さくなる材料で構成された調整部材（５０、６０ｂ）が配置されていることを特徴としている。
【００１０】
これによれば、センサ部を搭載するケースの一面の熱膨張係数をセンサ部の熱膨張係数に近づけることができる。このため、センサ部とケースとの間に発生する熱応力自体を小さくでき、検出精度が低下することを抑制できる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明では、金属板で構成された調整部材を所定の電位に維持している。また、請求項５に記載の発明では、第２ターミナルで構成された調整部材を所定の電位に維持している。
【００１２】
これら請求項３および５に記載の発明によれば、調整部材が所定の電位に維持されるため、電磁波や静電気がセンサ部に印加されることを抑制でき、さらに検出精度が低下することを抑制できる。
【００１３】
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】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態における圧力センサの断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態における圧力センサの断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態における圧力センサの断面図である。
【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に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１６】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態の圧力センサは、例えば、エアコン冷媒の圧力を検出するのに用いられると好適である。
【００１７】
図１に示されるように、圧力センサには、コネクタケース１０が備えられている。このコネクタケース１０は、例えば、弾性率が数十ＧＰａであるＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂を型成形することにより作られ、本実施形態では円柱状とされている。そして、このコネクタケース１０には、一端部に凹部１１が形成されていると共に、他端部に開口部１２が形成されており、凹部１１にはセンサチップ２０および台座３０を有するセンサ部４０が搭載されている。
【００１８】
センサチップ２０は、シリコン基板等を用いて構成され、当該シリコン基板の裏面から凹部が形成されることによって構成されるダイヤフラム２１を有している。そして、ダイヤフラム２１には、ブリッジ回路を構成するように図示しない４個のゲージ抵抗が形成されている。すなわち、本実施形態のセンサチップ２０は、ダイヤフラム２１に圧力が印加されるとゲージ抵抗の抵抗値が変化してブリッジ回路の電圧が変化し、この電圧の変化に応じてセンサ信号を出力する半導体ダイヤフラム式のものである。
【００１９】
なお、特に図示していないが、センサチップ２０には、シリコン基板のうちダイヤフラム２１となる部分よりも外側に、ゲージ抵抗と配線を介して電気的に接続されるパッドが形成されている。
【００２０】
台座３０は、シリコン基板やガラス等で構成されるものであり、センサチップ２０と接合されることによってダイヤフラム２１との間に基準室を構成している。本実施形態では、この基準室は真空圧とされているが、大気圧とされていてもよい。
【００２１】
そして、このようなセンサ部４０が凹部１１の底面１１ａに図示しない接合部材を介して接合されている。なお、本実施形態では、凹部１１の底面１１ａが本発明のケースの一面に相当する。また、接合部材としては、シリコーン系接着剤や、シリコーン系接着剤にビーズ等が混入されたものが用いられる。
【００２２】
ここで、凹部１１の構成について説明する。本実施形態では、凹部１１の底面１１ａのうちセンサ部４０と対向する部分には、台座３０とコネクタケース１０との間の熱膨張係数の差より、台座３０との熱膨張係数の差が小さくなる材料で構成された金属板５０が配置されている。この金属板５０は、コバール等の金属材料が用いられ、後述する第１ターミナル６０ａと共に、インサートモールドによりコネクタケース１０と一体に成形されることによってコネクタケース１０に保持されている。
【００２３】
なお、本実施形態では、金属板５０が本発明の調整部材に相当している。また、本実施形態では、金属板５０が凹部１１の底面１１ａを構成するように配置されている。つまり、本実施形態では、凹部１１の底面１１ａは、金属板５０で構成されている。そして、本実施形態の金属板５０は、フローティング状態とされている。
【００２４】
また、図１に示されるように、コネクタケース１０には、センサチップ２０と外部回路等とを電気的に接続するための３本の金属棒状の第１ターミナル６０ａ（図１中では１本のみ図示）が備えられている。これら各第１ターミナル６０ａは、金属板５０と共にインサートモールドによりコネクタケース１０と一体に成形されることによってコネクタケース１０内に保持されている。
【００２５】
具体的には、各第１ターミナル６０ａは、コネクタケース１０を貫通しており、一端部がコネクタケース１０から凹部１１内に突出し、他端部がコネクタケース１０から開口部１２内に突出している。
【００２６】
そして、凹部１１内に突出する各第１ターミナル６０ａの一端部は、銅にメッキ等が施され、ボンディングワイヤ７０を介してセンサチップ２０に形成されたパッドと電気的に接続されている。
【００２７】
なお、本実施形態では、３本の第１ターミナル６０ａのうちの１つがセンサ部４０に電源電位を印加する電源用ターミナルとされ、１つがセンサ部４０からの信号を出力する信号出力用ターミナルとされ、１つがセンサ部４０にグランド電位を印加するグランド用ターミナルとされている。つまり、第１ターミナル６０ａは、全てセンサ部４０に接続されるものである。
【００２８】
開口部１２内に突出している各第１ターミナル６０ａの他端部は、図示しないワイヤハーネス等の外部配線部材を介して外部回路と電気的に接続されるようになっている。
【００２９】
また、凹部１１には、凹部１１に突出する第１ターミナル６０ａとコネクタケース１０との隙間を封止するシール材８０が配置されている。
【００３０】
そして、このようなコネクタケース１０にはハウジング９０が組みつけられている。具体的には、ハウジング９０には収容凹部９１が形成されている。そして、この収容凹部９１内にコネクタケース１０のうち凹部１１が形成されている一端部側が挿入され、ハウジング９０の端部９２がコネクタケース１０にかしめられることでコネクタケース１０とハウジング９０とが組みつけられている。
【００３１】
ハウジング９０は、例えば、ステンレス、ＳＵＳ、アルミニウム等の金属材料より構成されるものである。そしてハウジング９０には、収容凹部９１と連通され、外部空間から当該収容凹部９１に測定媒体を導入する圧力導入孔９３が形成されていると共に、圧力センサを測定対象物に固定するためのネジ部９４が圧力導入孔９３の外周壁面に形成されている。
【００３２】
また、コネクタケース１０の一端部と、ハウジング９０の収容凹部９１の底面との間には、ＳＵＳ等から成る円形のメタルダイヤフラム１００とメタルダイヤフラム１００の外縁部分に配置されるＳＵＳ等から成る環状のリングウェルド１０１とが備えられている。
【００３３】
具体的には、メタルダイヤフラム１００およびリングウェルド１０１は、ハウジング９０に対してレーザ溶接等されて固定されている。そして、ハウジング９０には、ハウジング９０、メタルダイヤフラム１００およびリングウェルド１０１が溶け合った溶接部１０２が形成されている。
【００３４】
なお、メタルダイヤフラム１００は、後述する圧力伝達媒体１２０の熱膨張を緩和するため、圧力導入孔９３側に突出する複数の凸部を有する断面波形状とされている。また、メタルダイヤフラム１００のうち外縁部分はリングウェルド１０１と共にハウジング９０に対して固定される部分であり、メタルダイヤフラム１００のうち凹部１１を閉塞する部分は測定媒体の圧力に応じて変位するダイヤフラム部として機能する部分である。
【００３５】
そして、このようにコネクタケース１０にハウジング９０が組み付けられることにより、凹部１１、メタルダイヤフラム１００、リングウェルド１０１にて囲まれる空間にて圧力検出室１１０が構成されている。この圧力検出室１１０には、フッ素オイル等の圧力伝達媒体１２０が充填されており、メタルダイヤフラム１００に圧力が印加されると圧力伝達媒体１２０を介してセンサ部４０に圧力が印加されるようになっている。
【００３６】
また、コネクタケース１０のうち凹部１１が形成される一端部には、凹部１１を囲むように環状の溝１３が形成されており、この環状の溝１３には、例えば、シリコーンゴム等から成るＯリング１３０が備えられている。このＯリング１３０は、コネクタケース１０とハウジング９０とのかしめによるかしめ圧で押し潰されることで圧力検出室１１０を封止するものである。
【００３７】
以上が本実施形態における圧力センサの構成である。なお、このような圧力センサは、金属板５０および第１ターミナル６０ａがインサート成形されたコネクタケース１０を用意した後、従来と同様の工程を行うことによって製造される。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態の圧力センサでは、凹部１１の底面１１ａのうちセンサ部４０と対向する部分には、センサ部４０とコネクタケース１０との間の熱膨張係数の差より、センサ部４０との熱膨張係数の差が小さくなる材料で構成された金属板５０が配置されている。このため、センサ部４０を搭載する面の熱膨張係数をセンサ部４０の熱膨張係数に近づけることができる。したがって、センサ部４０と凹部１１の底面１１ａとの間に発生する熱応力自体を小さくでき、検出精度が低下することを抑制できる。
【００３９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して調整部材を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４０】
図２に示されるように、本実施形態では、３本の第１ターミナル６０ａに加えて、センサ部４０と接続されない第２ターミナル６０ｂが備えられている。具体的には、第２ターミナル６０ｂは、一端部が凹部１１の底面１１ａのうちセンサ部４０と対向する部分から露出するように配置されている。つまり、本実施形態では、第２ターミナル６０ｂのうちセンサ部４０と対向する部分が本発明の調整部材となる。
【００４１】
また、第２ターミナル６０ｂは、他端部が開口部１２内に突出しないように、コネクタケース１０内に配置されている。なお、本実施形態の第２ターミナル６０ｂは、上記金属板５０と同様にフローティング状態とされている。
【００４２】
このようにセンサ部４０と接続されない第２ターミナル６０ｂにて調整部材を構成した圧力センサとしても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態に対して第２ターミナル６０ｂを所定の電位に維持するものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４４】
図３に示されるように、本実施形態では、第２ターミナル６０ｂが第１ターミナル６０ａに接合されている。つまり、第２ターミナル６０ｂと第１ターミナル６０ａとが電気的に接続されている。
【００４５】
なお、第２ターミナル６０ｂは、第１ターミナル６０ａと溶接等で接合されている。また、図３に示す第１ターミナル６０ａは、電源用ターミナルまたはグランド用ターミナルである。このため、第２ターミナル６０ｂは、センサ部４０に印加される電源電位またはグランド電位に維持される。
【００４６】
これによれば、第２ターミナル６０ｂが所定の電位に維持されるため、電磁波や静電気がセンサ部４０に印加されることを抑制できる。このため、さらに検出精度が低下することを抑制しつつ、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
また、本実施形態の第２ターミナル６０ｂは、第１ターミナル６０ａに接合されることによって所定の電位に維持され、他端部が開口部１２内に突出していない。このため、第２ターミナル６０ｂを所定の電位に維持するために、コネクタケース１０における他端部側が挿入される外部コネクタ側の設計を変更しなくてもよい。
【００４８】
（他の実施形態）
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。
【００４９】
例えば、上記第１実施形態では、金属板５０がインサート成形されたものを説明し、上記第２実施形態では、第２ターミナル６０ｂがインサート成形されたものを説明したが、次のようにしてもよい。すなわち、凹部１１が形成されたコネクタケース１０を用意した後、凹部１１の底面１１ａに金属膜を配置してもよい。
【００５０】
また、上記第３実施形態において、第２ターミナル６０ｂの他端部が開口部１２内に突出するようにし、当該突出した部分も外部コネクタと接続することによって第２ターミナル６０ｂが所定の電位に維持されるようにしてもよい。これによれば、第２ターミナル６０ｂを第１ターミナル６０ａと溶接接合する工程を無くすことができ、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００５１】
さらに、上記各実施形態を組み合わせることもできる。例えば、上記第３実施形態を第１実施形態と組み合わせ、金属板５０を所定の電位に維持するようにしてもよい。この場合、金属板５０を直接第１ターミナル６０ａに溶接接合することで金属板５０を所定の維持するようにしてもよい。また、金属板５０と第１ターミナル６０ａとを導電性部材を介して電気的に接続することにより、金属板５０を所定の維持するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１０          ケース
１１ａ        一面
４０          センサ部
５０、６０ｂ  調整部材
【図１】
2015017878.tif 000003
【図２】
2015017878.tif 000004
【図３】
2015017878.tif 000005